Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты. 
 
ДНК и РНК

• Нуклеиновые кислоты- природные биополимеры, макромолекулы которых состоят из мононуклеотидов. Они обеспечивают хранение и передачу наследственной информации.Таким образом, нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами.
• Нуклеиновые кислоты впервые были обнаружены в 1868 году швейцарским химиком Ф. Мишером в клеточном ядре, чем и объясняется их название (лат. nucleus-  ядро).
• Продуктами полного гидролиза нуклеиновых кислот являются гетероциклические азотистые основания, углеводы (рибоза и дезоксирибоза) и фосфорная кислота. Остатки этих соединений являются структурными компонентами нуклеиновых кислот.
• фрагмент полинуклеотида

 

Компоненты  мононуклеотидов

 

• 1)ГЕТЕТРОЦИКЛИЧЕСКИЕ АЗОТИСТЫЕ ОСНОВАНИЯ бывают 2 типов: 
  
• Пиримидиновые основания-производные пиримидина- шестичленного гетероцикла, содержащего 2 атома азота.
• Для пиримидиновых оснований, содержащих в молекулах ОН-группы, характерна кетоенольная таутомерия(вид изомерии), связанная с миграцией протона между атомами азота и кислорода.                                                                                                    Енольные формы содержат ОН-группы и двойные связи у одних и тех же атомов углерода в цикле пиримидина. Кето-формы содержат атомы кислорода, связанные двойной связью с атомами углерода в цикле пиримидина. В состав нуклеиновых кислот пиримидиновые основания входят в кето-формах
• Пуриновые основания- производные пурина, который представляет собой конденсированный гетероцикл, состоящий из цикла пиримидина и цикла имидазола:
• Гуанин в состав нуклеиновых кислот входит в кето-форме

 

 

 

2)УГЛЕВОДНЫЕ КОМПОНЕНТЫ

• Углеводы, входящие в состав нуклеотидов содержат 5 атомов углерода (петозы). Это β-рибоза C₅H₁₀O₅    и β-дезоксирибоза C₅H₁₀O₄ в циклической форме:

 

 

 

3)ОРТОФОСФОРНАЯ КИСЛОТА

• нуклеиновые кислоты являются многоосновными кислотами, потому что в их молекулах содержатся остатки ортофосфорной кислоты H₃PO₄.

Образование полинуклеотида  

 

• При конденсации углевода с азотистым основанием образуется нуклеозид. Нуклеозиды- это двухкомпонентные системы, состоящие из углеводных остатков и азотистых оснований, связанных β-гликозидной связью, которая образуется  между атомами С (1) углевода и N(9) в пуриновых или N (1) в пиримидиновых азотистых основаниях.
• При конденсации нуклеозида с ортофосфорной кислотой образуется нуклеотид. Нуклеотиды – это фосфаты нуклеозидов, т.е. сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты     ( в этерификации могут участвовать ОН-группы и 3-го и 5-го атомов углерода рибозы и дезоксирибозы).

 

 

 

• Нуклеиновые кислоты бывают 2 типов: ДНК и РНК.

 

Структура нуклеиновых кислот  

 

• Первичная структура нуклеиновых кислот определяется как последовательность нуклеотидных остатков в полимерной цепи.
• Вторичная структура- это пространственную организацию нуклеиновых кислот. Обусловлена водородными связями между азотистыми основаниями.
• Третичная структура образует суперспирали или кольцевые формы.

 

Трехмерная  структура молекулы ДНК  

 

• Английские ученые Джеймс Уотсон и Френсис Крик в 1953 году предложили пространственную модель молекулы ДНК. ДНК представляет собой спираль, состоящую из 2 полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг общей оси.
• Азотистые основания располагаются внутри спирали. На 1 виток спирали приходится примерно 10 нуклеотидов.
• Цепи выстраиваются в противоположных направлениях и удерживаются вместе водородными связями, образующимися между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями. Водородные связи образуются лишь между определенными основаниями А=Т и Г=Ц. Такие пары оснований называются комплементарными парами.
• Таким образом, вторичная структура ДНК – это двойная спираль, образующаяся за счет водородных связей между комплементарными парами гетероциклических соединений.
• Генетическая информация, необходимая для управления синтезом белков со строго определенной структурой, закодирована нуклеотидной последовательностью цепи ДНК.
• В ДНК содержится всего 4 основания (А,Т,Г,Ц), кодирующей единицей для каждой аминокислоты белка является триплет( код из 3 оснований), всего возможных вариантов 64 (4 в 3 степени =64). Это более чем достаточно для кодирования 20 различных аминокислот, входящих в состав белка.

 

Трехмерная  структура молекулы РНК  

 

• Макромолекула РНК, как правило, представляет собой одну полинуклеотидную цепь, принимающую различные пространственные формы, в том числе и спиралеобразные.