Нуклеиновые кислоты

НУКЛЕОПРОТЕИДЫ

Нуклеопротеиды входят в состав всех клеток организма и выполняют основные функции - служат носителями генетической информации и участвуют в биосинтезе белка. По химической природе эти макромолекулы представляют собой комплекс белков, имеющих, как правило, положительный заряд (гистонов) и нуклеиновых кислот, которые при физиологических значениях рН имеют высокий отрицательный заряд. Таким образом, между белковой частью и нуклеиновой кислотой в нуклеопротеидах возникают электростатические взаимодействия.

Нуклеопротеиды

ДНП РНП

(Дезоксирибонуклеопротеид) (Рибонуклеопротеид)

Белки

(гистоны, белки

протамины и др)

ДНК РНК

Главные мононуклеотиды Главные мононуклеотиды

(дезоксирибонуклеотиды) (рибонуклеотиды)

д - АМФ АМФ

д - ГМФ ГМФ

д - ЦМФ ЦМФ

д - ТМФ УМФ

Дезоксирибонуклеозиды Н₃РО₄ Н₃РО₄ Рибонуклеозиды

д - Аденозин Аденозин

д - Гуанозин Гуанозин

д - Цитидин Цитидин

д - Тимидин Уридин

N - Основания Дезоксирибоза Рибоза N - Основания

Аденин Аденин

Гуанин Гуанин

Цитозин Цитозин

Тимин Урацил

Нуклеиновыми кислотами или полинуклеотидами называются высокомолекулярные вещества, состоящие из мононуклеотидов, связанных между собой 3,5-фосфодиэфирными связями. Нуклеотиды представляют собой соединения, в которых остаток фосфорной кислоты присоединен к нуклеозиду чаще всего 5-фосфомоноэфирной связью. К нуклеозидам относят вещества, в которых азотистые основания соединены с пентозой N-гликозидной связью. В зависимости от типа пентозы различают два вида нуклеозидов – дезоксирибонуклеозиды, содержащие 2-дезоксирибозу, и рибонуклеозиды, содержащие рибозу.

Выделяют два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую (ДНК), представляющую собой полидезоксирибонуклеотид, и рибонуклеиновую (РНК) или полирибонуклеотид. В свою очередь, нуклеопротеиды также можно подразделить на две группы: дезоксирибонуклеопротеиды (ДНП), в состав которых входит ДНК, и рибонуклеопротеиды (РНП), содержащие РНК.

Нуклеиновые кислоты также как все полимеры имеют вторичную и третичную структуры. Вторичная структура ДНК имеет вид двутяжной антипараллельной спирали. Схематично она напоминает винтовую лестницу, перила которой образованы дезоксирибозами соединенными фосфорно-эфирными связями по типу 3,5- связей, а ступени парами азотистых оснований, одно из которых представлено производными пурина, другое - пиримидина. Азотистые основания соединяются по принципу комплементарности. Так, аденин всегда соединяется с тимином (А-Т), а гуанин - с цитозином (Г - Ц) с помощью водородных связей. Третичная структура ДНК образуется в результате дополнительного скручивания в пространстве двуспиральной молекулы. Она имеет вид суперспирали или изогнутой двойной спирали. Вторичная структура РНК - это частично спирализованная одинарная полинуклеотидная цепь, участки спирализации которой удерживаются за счет водородных связей, образованных между комплементарными азотистыми основаниями - А - У и Г - Ц. Так например, вторичная структура тРНК имеет вид «клеверного листа». Она образуется вследствие внутрицепочечного спаривания комплементарных нуклеотидов отдельных участков тРНК. Те участки молекулы, которые не вовлекаются в образование водородных связей между нуклеотидами, образуют петли. Вторичная структура рРНК представляет собой спиральные участки, соединенные изогнутой одиночной цепью.

Общее содержание ДНК и РНК в клетках зависит от их функционального состояния. В сперматозоидах количество ДНК достигает 60% сухой массы клетки, в большинстве клеток 1-10%. Содержание РНК, как правило, в 5-10 раз превышает содержание ДНК. Основные различия в локализации и функционировании основных типов нуклеиновых кислот приведены в таблице 1.

Таблица 1

Краткая характеристика нуклеиновых кислот клеток высших организмов

Тип нуклеиновой кислоты	Молекулярная масса	Локализация в клетке	Функция
ДНК	1011	Ядро Митохондрии	Хранение генетической информации и участие в передаче ее дочерней ДНК при делении клетки или РНК в биосинтезе белка
мРНК	4104 – 1,2106	Ядро Цитоплазма	Является копией участка ДНК, содержащего информацию о структуре молекулы белка. Переносит информацию от ДНК к рибосомам – месту синтеза белка
тРНК	2,5104	Гиалоплазма, рибосомы, митохондрии	Участвует в активировании аминокислот, их транспорте к рибосомам и сборке из аминокислот белков
рРНК	4104-1,75106	Рибосомы	Образует скелет рибосом, который окутывается белками. Играет вспомогательную роль при сборке белка на рибосомах

Гидролиз нуклеопротеидов дрожжей. Качественные реакции на продукты гидролиза нуклеопротеидов

Для изучения химического состава нуклеопротеидов проводят кислотный гидролиз дрожжей, богатых нуклеопротеидами, и выявляют продукты гидролиза - полипептиды, пуриновые основания, углевод и фосфорную кислоту специфическими для каждого вещества реакциями.