5. Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения (биополимеры), образованные остатками нуклеотидов.
Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды) хранят всю информацию о конкретном живом организме, определяют его рост, развитие и наследственные признаки, которые передаются следующему поколению. Они ответственны за хранение и воспроизведение генетической информации во всех живых системах.
Нуклеиновые кислоты находятся в ядрах клеток. Отсюда и произошло их название – nucleus (лат.) – ядро. Нуклеиновые кислоты в тесной связи с белками являются носителями жизни.
Различают два вида нуклеиновых кислот: рибонуклеиновые кислоты РНК и дезоксирибонуклеиновые кислоты ДНК, в состав которых наряду с другими компонентами входят остатки двух моносахаридов – рибозы (ДНК) или дезоксирибозы (ДНК).
Нуклеиновые кислоты многокомпонентные полимерные молекулы, которые при гидролизе образуют вначале нуклеотиды, которые далее гидролизуются до нуклеозидов и фосфорной кислоты. Нуклеозиды могут гидролизоваться до гетероциклического азотистого основания и пентоз: рибозы или дезоксирибозы. Таким образом, продуктами полного гидролиза нуклеиновых кислот будут являться пиримидиновые и пуриновые основания (азотсодержащие гетероциклы), пентозы (рибоза и дезоксирибоза) и фосфорная кислота.
5.1. Строение нуклеотидов
Нуклеиновые кислоты – полинуклеотиды – полимерные молекулы, которые построены из мономерных единиц – нуклеотидов.
Каждый нуклеотид содержит три фрагмента: пятичленный (фуранозный) цикл моносахарида (У), гетероциклическое азотистое основание (ГО) и остаток фосфорной кислоты (ФК).
В РНК в качестве моносахарида содержится D-рибоза, в ДНК – D-2-дезоксирибоза.Установлено, что в состав полинуклеотидов эти углеводы входят в виде β фуранозных изомеров.
В состав нуклеотидов входят пять азотсодержащих гетероциклических нуклеиновых оснований – производных пурина и пиримидина. Это аденин, гуанин, цитозин, урацил и тимин (табл. 6).
Таблица 6
Гетероциклические нуклеиновые основания
Формула |
Название (трехбуквенное обозначение) |
Содержание в нуклениновых кислотах |
|
Аденин (Ade) |
ДНК и РНК |
|
Гуанин (Gua) |
ДНК и РНК |
|
Цитозин (Cyt) |
ДНК и РНК |
Окончание табл. 6
Формула |
Название (трехбуквенное обозначение) |
Содержание в нуклениновых кислотах |
|
Урацил (Ura) |
РНК |
|
Тимин (Thy) |
ДНК |
Пример нуклеотида, входящего в состав РНК:
уридин-5’-фосфат
Пример нуклеотида, входящего в состав ДНК:
тимидин-5’-фосфат
5.2. Строение нуклеозидов
Нуклеозиды – продукты взаимодействия D-рибозы или D-2-дезоксирибозы с одним из гетероциклических оснований с образованием связи между С1 углевода и атомом N1 пиримидинового или N9 пуринового цикла. По своей природе нуклеозиды являются N-гликозидами, в которых в качестве агликона выступает гетероциклическое нуклеиновое основание.
В зависимости от природы углеводного остатка различают рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды. Каждый нуклеозид, входящий в состав нуклеиновых кислот, имеет свое обозначение в виде одной или двух латинских букв.
Названия рибонуклеозидам даются от соответствующего нуклеинового основания с суффиксом -идин у пиримидиновых и -озин у пуриновых. В случае дезоксирибонуклеозидов (за исключением тимидина, так как он образует нуклеозид только с дезоксирибозой) в название добавляется приставка дезокси- (табл. 7).
Таблица 7
Названия нуклеозидов
Состав нуклеозида |
Название |
Обозначение |
Аденин + рибоза |
аденозин |
А |
Аденозин + дезоксирибоза |
дезоксиаденозин |
dA |
Гуанин + рибоза |
гуанозин |
G |
Гуанин + дезоксирибоза |
дезоксигуанозин |
dG |
Цитозин + рибоза |
цитидин |
C |
Цитозин + дезоксирибоза |
дезоксицитидин |
dC |
Тимин + дезоксирибоза |
тимидин |
dT |
Урацил + рибоза |
уридин |
U |