11. Нуклеиновые кислоты. Строение и биологическая роль
нуклеиновые кислоты – это полимеры, полинуклеотиды, кирпичиками которых является мононуклеотиды. В свою очередь мононуклеотид состоит из азотистого основания (производные пурина или приримидина), пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты. Азотистые основания с присоединенной к ним рибозой или дезоксирибозой называются нуклеозидами. Ковалентная связь, образуемая между С1 атомом сахара и N1 атомом пиримидина или N9 атомом пурина называется гликозидной. Наиболее распространены нуклеотиды: аденозин, гуанозин, уридин, цитидин или соотвественно дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитозин, а так же дезокситимидин. Нуклеотиды встречаются в природе в свободном состоянии и некоторые обладают лечебными действиями, например пурамицин – мощный антибиотик, действующий как ингибитор белкового синтеза.
Нуклеотид – это нуклеозид с присоединенным к нему эфирной связью остатком фосфорной кислоты, который может присоединяться по 2', 3' и 5' гидроксилам кольца пентозы, образуя : аденозин – 2' монофосфат, аденозин- 3' монофосфат ( дрожевая АМФ), аденозин- 5' монофосфат (мышечная АМФ). Нуклеотиды, в зависимости от наличия в них рибозы или дезоксирибозы, подразделяются на рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды. В клетках межмолекулярные связи ДНК и РНК расщепляются ферментами нуклеазами. Среди которых надо выделить эндонуклеотиды рестрикции (рестиктазы). Эти ферменты узнают в молекуле ДНК не отдельные нуклеотидные остатки, а определенные нуклеотидные последовательности из 4 , 5, 6 остатков и потому расщепляют любую ДНК на сравнительно небольшое колическтво строго определенных фрагментов. Рестриктазы незаменимы в сруктурных исследованиях нуклеиновых кислот.
Биологическая роль нуклеиновых кислот заключается в том, что в них закодирована генетическая информация и ими же впоследствии реализуется. При непосредственном участии нуклеиновых кислот осуществляется синтез всех белков, а следовательно, и ферментов.
12.ДНК и РНК. Основные отличия. Первичная структура нуклеиновых кислот. В каждом живом организме присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота (РНК) и дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК). Молекулярная масса самой "маленькой" из известных нуклеиновых кислот - транспортной РНК (тРНК) составляет примерно 25 кД. ДНК - наиболее крупные полимерные молекулы; их молекулярная масса варьирует от 1 000 до 1 000 000 кД.
ДНК содержит информацию о структуре всех видов РНК. Порядок чередования нуклеотидов в РНК тот же, что и в копируемом участке ДНК с той лишь разница, что РНК состоит из рибонуклеотидов и в нуклеотидах азотистое основание тимин заменяется на урацил. Количество нулеотидов в полинуклеотидных цепях РНК различно, но меньше, чем в ДНК.
Между ДНК и РНК есть три основных отличия: 1.ДНК содержит сахар дезоксирибозу, РНК — рибозу, у которой есть дополнительная, по сравнению с дезоксирибозой,гидроксильная группа. Эта группа увеличивает вероятность гидролиза молекулы, то есть уменьшает стабильность молекулы РНК.
2.Нуклеотид, комплементарный аденину, в РНК не тимин, как в ДНК, а урацил — неметилированная форма тимина.
3.ДНК существует в форме двойной спирали, состоящей из двух отдельных молекул. Молекулы РНК, в среднем, гораздо короче и преимущественно одноцепочечные
Первичная структура ДНК - порядок чередования дезоксирибонуклеозидмонофосфатов (дНМФ) в полинукпеотидной цепи.
Каждая фосфатная группа в полинукпеотидной цепи, за исключением фосфорного остатка на 5'-конце молекулы, участвует в образовании двух эфирных связей с участием 3'- и 5'-углеродных атомов двух соседних дезоксирибоз, поэтому связь между мономерами обозначают 3', 5'-фосфодиэфирной.
Концевые нуклеотиды ДНК различают по структуре: на 5'-конце находится фосфатная группа, а на 3'-конце цепи - свободная ОН-группа. Эти концы называют 5'- и 3'-концами. Линейная последовательность дезоксирибонуклеотидов в полимерной цепи ДНК обычно сокращённо записывают с помощью однобуквенного кода, например -A-G-C-T-T-A-C-A- от 5'- к 3'-концу.
В каждом мономере нуклеиновой кислоты присутствует остаток фосфорной кислоты. При рН 7 фосфатная группа полностью ионизирована, поэтому in vivo нуклеиновые кислоты существуют в виде полианионов (имеют множественный отрицательный заряд). Остатки пентоз тоже проявляют гидрофильные свойства. Азотистые основания почти нерастворимы в воде, но некоторые атомы пуринового и пиримидинового циклов способны образовывать водородные связи.