24. Строение полинуклеотидной цепи. Первичная и вторичная структуры рнк и днк. Комплементарные пары оснований. Биологическая роль.

Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают последовательность расположения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Во всех нуклеиновых кислотах имеется один и тот же тип связи между соседними нуклеотидами – фосфо-диэфирная - 3′-5′. В образовании этой связи участвуют гидроксильные группы в 3′ и 5′ положениях остатков углеводов.Полинуклеотидная цепь молекулы нуклеиновой кислоты имеет на одном конце свободный монофосфорный эфир, а на другом конце цепи такой фосфат отсутствует, но имеется нуклеотид со свободной 3′-гидроксильной группой.

Модель вторичной структуры ДНК, предложенная Уотсоном и Криком, представляет собой двойную правильную правовращающую спираль, в которую обе полинуклеотидные цепи закручены вокруг одной и той же оси. Азотистые основания находятся внутри, а фосфорильные и углеводные компоненты – снаружи. Две полинуклеотидные цепи антипараллельны друг другу, имеют противоположную полярность, т.е. межнуклеотидная связь в одной цепи имеет направленность 5′→3′, а в другой – 3′→5. Между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым другой возникают водородные связи. Эти основания составляют комплементарные пары. В ДНК комплементарными будут аденин – тимин, образующие две водородные связи, и гуанин – цитозин, связанные тремя водородными связями. Сильные стэкинг-взаимодействия всегда усиливают водородные связи, т.к. способствуют уплотнению спирали.

Для вторичной структуры тРНК наиболее вероятна модель, предложенная Р. Холли, плоское изображение которой напоминает клеверный лист. Во всех тРНК есть участки, взаимодействующие с рибосомами, места для связывания с аминокислотами и ферментами, а также специфическая последовательность трех нуклеотидов (триплет), называемая антикодоном, которая комплементарна кодону мРНК, кодирующему включение в белковую молекулу определенной аминокислоты. Биспиральные структуры в молекулах РНК возникают в пределах одной и той же цепи в тех зонах, где расположены комплементарные азотистые основания аденин – урацил и гуанин – цитозин. Число и размеры биспиральных участков и петель определяются первичной структурой молекулы и составом окружающего раствора.

Нуклеотиды, помимо того, что являются структурными единицами нуклеиновых кислот, т.е. участвуют в хранении и передаче наследственной информации, выполняют еще целый ряд важных функций. Многие коферменты (небелковая часть биокатализатора) имеют нуклеотидную природу: НАД, ФАД, ФМН в составе оксидо-редуктаз катализируют окислительно-восстановительные процессы; КоА участвует в обмене липидов и углеводов.