Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты (НК) – высокомолекулярные линейные гетерополимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды, соединенные между собой 3′,5′-фосфодиэфирной связью.

Нуклеотид состоит из:

  • азотистого основания (пуринового или пиримидинового),
  • углеводного компонента (пентозы – рибозы или дезоксирибозы),
  • остатка фосфорной кислоты (от  1 до 3).

В зависимости от типа пентозы НК подразделяются на ДНК или РНК. Название кислот «нуклеиновые»: от слова «nucleus» – ядро. НК находятся в цитозоле, ядре и митохондриях у эукариотов и в хлоро-пластах в растительных клетках.

Химический состав НК и нуклеотидов

  • В условиях  мягкого щелочного гидролиза НК распадаются до нуклеотидов.
  • При нагревании до 145оС в водном аммиаке – до нуклеозидов.
  • В результате кислотного гидролиза – до азотистых оснований и пентоз.

Общая характеристика азотистых оснований:

—  по строению подразделяются на пуриновые и пиримидиновые;

— по распространению и степени встречаемости – мажорные (основные, преобладающие) и минорные (редко встречающиеся). Из пуриновых преобладают аденин (А) и гуанин (Г), из пиримидиновых – цитозин (Ц) и урацил (У) в РНК и цитозин (Ц) и тимин (Т) – в ДНК. Для всех азотистых оснований характерна лактим-лактамная таутомерия.

А) Мажорные  пуриновые основания:

аденин              гуанин (лактимная форма)     гуанин (лактамная форма)

Б) Мажорные пиримидиновые:

урацил  (лактим-лактамные формы)          цитозин (лактим-лактамные формы)

тимин (лактим-лактамные формы)

В) Минорные азотистые основания. Как правило, они по строению являются производными мажорных или могут быть нетипичными для данной кислоты. Например, в РНК обычно нет тимина, он входит в состав ДНК, но в одной из петель тРНК обнаруживают тимин.

Минорные азотистые основания могут быть продуктами реакций:

  • восстановления (например, дигидроурацил, входит в состав D-петли тРНК),
  • метилирования (метилирование может происходить у атомов, входящих:

— в циклическую структуру пурина или пиримидина (например, 7-метилгуанин),

— его заместителей (чаще по атомам водорода аминогруппы),

— реже по гидроксильным группам углеводного компонента.

  • нетипичного соединения (например, псевдоуридиловая кислота, в тРНК).

Биологическая роль минорных азотистых оснований:

  • необходимы для формирования вторичной структуры НК (например, формирования петель в тРНК),
  • выполняют защитную функцию (например, метилированные участки в мРНК),
  • метилированные участки могут выполнять роль маркеров, по которым  специальные регуляторные белки распознают участки повреждения в ДНК, участки начала матричных синтезов,
  • метилирование используется также для распознавания вновь синтезированной ДНК и родительской (во время деления клетки и синтеза ДНК).

Углеводные компоненты НК:

b-D-рибоза в РНК                          b-D-дезоксирибоза в ДНК

Нумерация атомов в углеводе обозначается цифрой со штрихом (например, третий атом углерода 3′).

Соединяется углеводный компонент с пуриновыми азотистыми основаниями 9,1′-N-гликозидной связью, с пиримидиновыми – 1,1′-N-гликозидной связью.

Остаток  фосфорной кислоты (1, 2 или 3)  может находиться у 3′-, 5′-атома пентозы, реже у 2′-го.

Структурная организация нуклеиновых кислот

Первичная структура – определенная последовательность нуклеотидов в цепи. Образована фосфодиэфирными связями. Начало цепи – 5′-конец (на его конце фосфатный остаток), конец, завершение цепи,  обозначается как 3′(ОН)-конец.

Как правило, в образовании самой цепи азотистые основания не участвуют, но водородные связи между комплементарными азотистыми основаниями играют важную роль в формировании вторичной структуры НК:

  • между аденином и урацилом в РНК или аденином и тимином в ДНК образуются 2 водородные связи,
  • между гуанином и цитозином –  3.

Для НК характерна линейная, а не разветвленная структура. Кроме первичной и вторичной структуры для большинства НК характерна третичная структура – например, ДНК, тРНК и рРНК.

Добавить комментарий

Ваш адрес email не будет опубликован. Обязательные поля помечены *