Вопрос 31. Что такое первичная структура нуклеиновых кислот?

Ответ. Первичная структура нуклеиновых кислот – нуклеотидный состав и нуклеотидная последовательность, т.е. порядок чередования нуклеотидных звеньев в молекуле нуклеиновой кислоты. Устанавливают нуклеотидный состав, исследуя продукты гидролитического расщепления нуклеиновых кислот.

РНК легко гидролизуются в мягких условиях в щелочной среде до нуклеотидов, которые в свою очередь способны в щелочной среде отщеплять остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов. Нуклеозиды в кислой среде гидролизуются до гетероциклических оснований и углеводов.

Химический гидролиз ДНК почти не применяют из-за осложнения его побочными процессами. Более предпочтителен ферментативный гидролиз под действием нуклеаз.

Вопрос 32. Что такое вторичная структура днк?

Ответ. Вторичная структура ДНК – это пространственная организация полинуклеотидной цепи. Её модель была предложена в 1953 г. Дж. Уотсоном и Ф. Криком. Согласно этой модели, молекула ДНК имеет форму правозакрученной спирали, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси. Модель ДНК представлена на рисунке 4. Видно, что расстояние между витками (шаг спирали) равно 3,4 нм. На этом участке укладываются 10 нуклеотидных остатков, размер одного нуклеотида составляет 0,34 нм; диаметр биспиральной молекулы равен 1,8 нм.

Рисунок 4. Схематическое изображение двойной спирали ДНК:

а – по Уотсону и Крику (с – остаток дезоксирибозы, р – остаток форсорной кислоты); б – А-форма ДНК; в – В-форма ДНК

Конфигурация двойной спирали ДНК меняется в зависимости от количественного содержания воды и ионной силы раствора. Доказано существование по крайней мере 6 форм ДНК, названных А-, В-, С-, D-, Е- и Z-формами. Конфигурация двух из них в простейшей форме представлена на рис. 4. У А-формы наблюдается некоторое смещение пар оснований от оси молекулы к периферии, что отражается на размерах (2,8 нм – длина одного витка, в котором вместо 10 содержится 11 мононуклеотидов; меняется расстояние между нуклеотидами и др.). Если А- и В-формы представляют собой правозакрученную двойную спираль, то Z-форма (зигзагообразная) ДНК имеет левозакрученную конфигурацию, в которой фосфодиэфирный остов располагается зигзагообразно вдоль оси молекулы. Предполагают, что в А-форме ДНК выполняет роль матрицы в процессе транскрипции (синтез РНК на молекуле ДНК), а в В-форме – роль матрицы в процессе репликации (синтез ДНК на молекуле ДНК).

Остатки нуклеиновых оснований направлены внутрь спирали. Для обеспечения наибольшей устойчивости этой структуры между азотистыми основаниями образуются водородные связи, их должно быть максимально много. Это достигается определенным соответствием в расположении остатков оснований одной спирали по отношению к остаткам другой: тиминовые группы одной спирали располагаются напротив адениновых групп другой спирали (между ними образуются две водородные связи), цитозиновые – напротив гуаниновых (между ними образуются три водородные связи). Эти основания составляют комплементарные пары. Водородные связи образуются между аминогруппой одного основания и карбонильной группой другого, между амидным и иминным атомами азота.