Нуклеотиды

Нуклеотидами называются фосфаты нуклеозидов. Фосфорная кислота обычно этерифицирует спиртовый гидроксил при С-5' или С-3' в остатке рибозы или дезоксирибозы (атомы цикла азотистых оснований нумеруют обычными цифрами, пентозного цикла – цифрами со штрихом). Нуклеотиды можно рассматривать, с одной стороны, как эфиры нуклеозидов (фосфаты), с другой — как кислоты (в связи с наличием остатка фосфорной кислоты).

За счет фосфатного остатка нуклеотиды проявляют свойства двухосновной кислоты и в физиологических условиях при рН» 7 находятся в полностью ионизированном состоянии.

Для нуклеотидов используют два вида названий. Одно включает наименование нуклеозида с указанием положения в нем фосфатного остатка (например, аденозин-3'-фосфат, уридин-5'-фосфат), другое строится с добавлением суффикса - овая кислота к названию остатка пиримидинового или пуринового оснований (например, 3'-адениловая или 5'-уридиловая кислота)). По отношению к свободным нуклеотидам в биохимической литературе широко используются их названия как монофосфатов с отражением этого признака в сокращенном коде, например, аденозинмонофосфат – AMФ (в латинской транскрипции АМР) для аденозин-5'-фосфата и т.д.

Строение некоторых нуклеотидов:

Строение полинуклеотидов.

Многообразие существующих молекул ДНК и РНК

определяется их первичной структурой – последовательностью

нуклеотидных остатков в составе полимерной цепи, связи в

которой формируются за счет этерификации группы ОН у

атома С₃ пентозы одного нуклеотида фосфатным остатком другого

нуклеотида. Такую связь иначе называют фосфодиэфирной.

В составе молекулы ДНК выделено значительно большее

число нуклеотидных остатков, чем в молекуле РНК. Молекулярная

масса ДНК порядка 10 млн; ДНК в условиях клетки нерастворима.

Первичная структура нуклеиновых кислот – нуклеотидный состав

и нуклеотидная последовательность, т.е. порядок чередования нуклеотидных

звеньев. Устанавливают нуклеотидный состав, исследуя продукты

гидролитического расщепления нуклеиновых кислот.

ДНК и РНК различаются поведением в условиях щелочного и кислотного гидролиза. ДНК устойчивы к гидролизу в щелочной среде. 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. Обычно для этой цели используют змеиный яд, в котором содержатся ферменты, расщепляющие фосфодиэфирные связи. Такие ферменты проявляют специфичность по отношению к разным типам нуклеиновых кислот.

Вторичная структура ДНК – это пространственная организация полинуклеотидной цепи.

Макромолекулы ДНК связаны между собой попарно при помощи водородных связей в виде двойной спирали постоянного диаметра. Остатки нуклеиновых оснований направлены внутрь спирали, диаметр которой равен примерно 2 нм. На один виток спирали приходится 10 пар оснований. Для обеспечения наибольшей устойчивости этой структуры водородных связей должно быть максимально много. Это достигается определенным соответствием в расположении остатков оснований одной спирали по отношению к остаткам другой: тиминовые группы располагаются напротив адениновых (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 карбонильной группой другого, а также между амидным и иминным атомами азота.

Полный или частичный разрыв водородных связей, ведущий к раскручиванию полинуклеотидных цепей нуклеиновой кислоты и их последующему разделению, называют денатурацией.

Нуклеиновые кислоты содержатся во всех живых организмах и играют исключительно важную роль в биосинтезе белков, а также в передаче наследственных свойств. Нуклеиновые кислоты являются материальными носителями генетического кода, который определяет аминокислотную последовательность в белках. Именно эта генетическая информация программирует структуру и метаболическую активность живых организмов. В организме нуклеиновые кислоты в основном находятся в составе смешанных биополимеров — нуклеопротеинов. Как следует из названия, структурными компонентами таких образований являются нуклеиновые кислоты и белки.

ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК преимущественно находятся в рибосомах, а также протоплазме клеток. Основная роль РНК заключается в непосредственном участии в биосинтезе белка.

Известны 3 вида клеточных РНК: транспортная (тРНК); информационная или матричная (мРНК); рибосомная (рРНК).

Поиск по сайту: