Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты - макромолекулы, ответственные за биосинтез белков, формирование первичных структур белков. Основная цепь нуклеиновых кислот состоит из чередующихся звеньев фосфорной кислоты и "сахара" - углевода. В рибонуклеиновой кислоте (РНК) этот углевод - рибоза.

Эти два углевода отличаются заменой у 2-го углеродного атома ОН-группы на атом водорода. К каждому углеводному звену в нуклеиновых кислотах присоединено одно из азотистых оснований. Общая схема цепи имеет вид:

Азотистые основания являются производными пиримидина и пурина, т.е. азотсодержащих гетероциклических (цикл включает в себя не только атомы углерода, но и, например, атом азота) соединений.

а	б
О   OH OH OH С(5) С(4) С(1) Н Н Н   OH OH С(3) С(2) Н Н	О     OH OH OH С(5) С(4) С(1) Н Н Н   OH H С(3) С(2) Н Н
Рис.3. Строение сахаров: а -D-рибоза; б - D-2-дезоксирибоза.

В ДНК обязательно присутствуют азотистые основания: приримидины цитозин (Ц), тимин (Т); пурины аденин (А), гуанин (Г). В РНК пиримидин тимин заменен на урацил (У), а пурины те же, что и в ДНК.

а	б
CH N CH   HC CH N	CH N N C CH   HC C CH   N H
Рис.4. Схема строения азотистых оснований: а -приримидин; б -пурин

К каждому углеводному звену присоединено одно из этих четырех азотистых оснований, поэтому молекула ДНК и РНК как бы написана, т.е. является текстом четырехбуквенного алфавита. Кроме этих канонических оснований в ДНК и различных типах РНК встречаются, но в меньших количествах, так называемые минорные основания. К ним относятся 5-метилцитозин, 5-оксиметилцитозин, гиппоксантин (это гуанин без NH₂-группы), ксантин (гуанин с NH₂-группой замененной ОН). Пурины и пиримидины обладают основными свойствами, т.к. их атомы азота могут присоединять протоны, при этом приобретается положительный заряд.

Рассмотренные азотистые основания могут быть в нескольких формах - таутомерах. Таутомеры образуются за счет перехода атомов водорода гидроксильных групп к атомам азота. В обычных условиях динамическое равновесие сдвинуто к кето-форме. Динамическое равновесие зависит от температуры.

Предполагают, что азотистые соединения могли быть синтезированы в добиологический период, например, из НСN.

Соединения азотистых оснований с рибозой и дезоксирибозой называются нуклеозидами (соответственно рибонуклеозид и дезоксирибо-нуклеозид).

3. ЦЕПЬ ДНК.

3.1. Способ соединения

Фосфорилированные в положении 5 и 3 углевода нуклеозиды имеют общее название нуклеотиды.

При включении в цепь каждого нуклеотида образуется фосфатная связь с выделением пирофосфорной кислоты.