Нуклеиновые кислоты, содержащие рибозу, называются рибо­нуклеиновыми (РНК), содержащие дезоксирибозу—дезо-ксирибонуклеиновыми (ДНК).

18.1. Нуклеиновые основания

В состав нуклеиновых кислот входят гетероциклические осно­вания пиримидинового ряда—урацил, тимин, цитозин и пуринового ряда — аденин, гуанин, называемые также нуклеиновыми осно­ваниями. Они представляют собой либо оксо- (урацил, тимин), либо амино- (аденин), либо смешанные — оксо- и амино- (цитозин, гуанин) производные пиримидина и пурина. Пиримидиновые и пуриновые ядра являются ароматическими системами и имеют плоское строение.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты играют главную роль в передаче наслед­ственных признаков (генетической информации) и в управлении процессом биосинтеза белка. Впервые они были обнаружены швейцарским химиком Ф. Мишером (1868) в ядрах клеток.

Полимерные цепи нуклеиновых кислот построены из более мелких структурных единиц — мононуклеотидов, поэтому нукле­иновые кислоты иначе называют полинуклеотидами. Особенность их строения заключается в том, что обычно «неделимое» мономер­ное звено (например, аминокислотный остаток в белках), в полинуклеотидах представляет собой трехкомпонентное образова­ние. Мононуклеотиды состоят из гетероциклического осно­вания, связанного с углеводным остатком, этерифицирован-ным в свою очередь фосфорной кислотой.

Углеводными компонентами служат пентозы: D-рибоза и 2-дезокси -D-рибоза. Обе пентозы находятся в фуранозной . форме и имеют Э-конфигурацию аномерного атома углерода С-1 ' (атомы углерода в рибозе и дезоксирибозе нумеруются в нукле­иновых кислотах цифрами со штрихами).

Для оксопроизводных пиримидина и пурина характерна лак-тим-лактамная таутомерия, а для производных пурина еще и миграция атома водорода между положениями 7 и 9 имидазольно-го кольца. Поэтому нуклеиновые основания способны существо­вать в различных таутомерных формах, наиболее устойчивыми из которых являются лактамные (оксо) формы. В виде этих тауто­мерных форм они входят в состав нуклеиновых кислот. Способ­ность гетероциклических оснований к таутомерным переходам играет большую роль в формировании пространственной структуры нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые основания обозначают однобуквенными символами (эти сокраще­ния написаны рядом с названиями оснований).

Нуклеиновые кислоты различаются по составу входящих в них гетероциклических оснований: урацил входит только в состав РНК, а тимин—в ДНК.

РНН ДНК

Урацил Тимин

Цитозин, аденин, гуанин Цитозин, аденин, гуанин

Кроме этих групп нуклеиновых оснований, называемых основ­ными, в нуклеиновых кислотах в небольших количествах встреча­ются другие гетероциклические основания, например, гипоксантин, метилированные (3-N-метилурацил, l-N-метил и 2-N, N-диметилгуанин) и гидрированные (дигидроурацил) производные.

Эти редко встречающиеся основания называются минорными.

При лечении некоторых опухолевых заболеваний в качестве лекарственных средств используются такие производные пирими-динового и пуринового ряда, которые по строению похожи на естественные метаболиты (в данном случае на нуклеиновые основания), но не полностью им идентичны (антиметаболиты). Например, 5-фторурацил выступает в роли антагониста урацила и тимина, а 6-меркаптопурин — аденина. Конкурируя с метаболита­ми, они нарушают синтез нуклеиновых кислот в организме.

НУКЛЕОЗИДЫ

Нуклеозидами называются N-гликозиды, образованные нукле­иновыми основаниями и рибозой (или дезоксирибозой).

Гликозидная связь осуществляется между аномерным атомом углерода C-1 рибозы (или дезоксирибозы) и атомом азота нуклеинового основания: N-1 у пиримидиновых и N-9 у пуриновых оснований. При этом всегда образуется ß-гликозидная связь.

В зависимости от природы углеводного остатка нуклеозиды делятся на рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды. Их назва­ния строятся как для гликозидов, например, 3-аденинри-бофуранозид или просто аденинрибозид и т. п. Однако более употребительны названия, производимые от тривиального назва­ния соответствующего нуклеинового основания с окончанием -идин у пиримидиновых и -озин у пуриновых нуклеозидов:

Цитозин+Рибоза → Цитидин

Цитозин+Дезоксирибоза → Дезоксицитидин Аденин+Рибоза → Аденозин

Аденин+Дезоксирибоза → Дезоксиаденозин

Исключение составляет название тимидин (а не дезокситими-дин), используемое для дезоксирибозида тимина, входящего в состав ДНК. В тех редких случаях, когда тимин встречается в РНК, соответствующий нуклеозид называется тиминрибозидом или рибозилтимином. Все нуклеозиды сокращенно обозначают символами входящих в них оснований. Для отличия дезоксирибо-нуклеозидов от соответствующих рибонуклеозидов перед симво­лом ставят строчную букву «д». Минорные нуклеозиды в основ­ном называются в соответствии с названием «своего» основания,

например, 3-метилуридин, дигидроуридин и т. п. Рибонуклеозид, содержащий гипоксантин, называется инозином.

Нуклеозиды, будучи N-гликозидами, устойчивы к гидролизу в слабощелочной среде, но расщепляются в кислой. Пуриновые нуклеозиды гидролизуются очень легко, пиримидиновые труднее (только в сильнокислой среде и при сильном нагревании).

В состав некоторых РНК, кроме основных и минорных нуклеозидов, входит необычный нуклеозид псевдоуридин,

обозначаемый ψ, особенность строения которого состоит в том, что он является не N-, а С-гликозидом. С этим связана его высокая устойчивость к гидролизу.

вых кислот, в синтетических лекарственных средствах использу­ют эпимер D-рибозы — D-арабинозу.