Структуры нуклеиновых кислот

В период с конца 1920;х гг. до начала 1950;х гг. были открыты новые факты, связанные со структурой и функцией нуклеиновых кислот. Многие исследователи вели работы в этом направлении. В настоящее время эти знания выстроены в строгую систему, знакомство с которой позволит понять сложную структурную организацию и функции нуклеиновых кислот.

Структурные звенья нуклеиновых кислот

В результате соединения азотистого основания и углевода образуется молекула — нуклеозид. По принципу построения нуклеозиды относятся к классу гликозидов, в которых азотистое основание присоединяется к углеводу, но месту гликозидпого гидроксила (см. рис. 10.12). Установлено, что пиримидиновые азотистые основания присоединяются через 1-й атом азота, а пуриновые — через 9-ю вершину (табл. 5.2).

Если к 5'-углеродному атому сахара присоединяется остаток фосфорной кислоты, то образуется нуклеотид или нуклеозидмонофосфат. Нуклеотиды подразделяют по числу фосфорных остатков. Это отражают в названии нуклеотида соответствующей приставкой моно-, ди- или три-, которую ста;

Таблица 5.2

Структуры и названия нуклсозидов.

Название азотистого основания.		Название нуклеозида.	Строение нуклеозида.
русское.	международное.
Аденин.	Adenine.	Аденозин (может быть и дезоксиаденозин).
Гуанин.	Guanine.	Гуанозин (может быть и дезоксигуанозин).
Цитозин.	Cytosine.	Цитидин (может быть и дезоксицитидин).
Тимин.	Thymine.	Тимидин (может быть и дезокситимидин).

Название азотистого основания.		Название нуклеозида.	Строение нуклеозида.
русское.	международное.
Урацил.	Uracil.	Уридин.

вят перед суффиксом фосфат (фосфорная кислота). Если фосфорных остатков два — нуклеозиддифостфат, если присоединяется три фосфорных остатка — нуклеозидтрифосфат (рис. 5.4).

Дезоксинуклеотиды обозначаются соответствующей приставкой дезокси-.

Нуклеозидфосфаты выполняют разные функции в организме: входят в состав ряда ферментов, участвуют в синтезе биополимеров, регуляции обменных процессов. Например, два производных нуклеозидмопофосфатов — циклические: аденозинмоиофосфат (цАМФ) и гуанозинмонофосфат (цГМФ) известны как внутриклеточные посредники (см. табл. 8.2).

Также нуклеозидфосфаты являются макроэргическими соединениями, т. е. используются как источники энергии в клетке. Как известно из курса общей химии, вся энергия в молекулах хранится в химических связях. При разрушении связей эта энергия выделяется. Связи считаются нормальны;

Универсальным источником энергии является АТФ. Считают, что эти свойства проявляются у АТФ благодаря особому строению трифосфатной части.

Как очевидно из рис. 5.5, на этом участке молекулы АТФ положительные заряды локализуются на атомах фосфора, а отрицательные — на окружающих их атомах кислорода. Вероятно, именно чередование отрицательных и положительных зарядов имеет существенное значение для выделения повышенного количества энергии при гидролитическом отрыве фосфатных групп. Подсчитано, что при образовании АДФ из АТФ выделяется около 35 кДж/моль.

В клетках энергия, накопленная в виде АТФ, используется для различных форм движения, транспорта веществ, в реакциях биосинтеза нуклеиновых кислот, белков, углеводов, липидов и т. д.

Основное предназначение нуклеозидмопофосфатов — это структурные звенья нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, в строении которых выделяют несколько уровней организации.