Строение нуклеиновых кислот

Молекулярные исследования нуклеиновых кислот начались с 1953 г., когда американские ученые Д.Уотсон и Ф.Крик доказали, что молекулы ДНК состоят из двух нитей, закрученных в спираль. Ознакомьтесь со схемой ДНК и обратите внимание, что размеры спирали (поперечный размер, шаг витков) имеют строго определенный размер.

Обратите внимание, что нуклеиновые кислоты представляют собой гигантские полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотиды состоят из трех элементов: пятичленного сахара (дезоксирибозы или рибозы), остатка фосфорной кислоты (фосфата) и азотистого основания. Прочную химическую основу нуклеиновых кислот составляют чередующиеся остатки фосфатов и рибоз, а азотистые основания ориентированы внутрь спирали. Важно запомнить, ферменты синтеза ДНК и РНК способны присоединять нуклеотиды в строго определенном положении: фосфат первого нуклеотида в 5’- положении рибозы или дезоксирибозы остается свободным, а следующий нуклеотид присоединяется только к ОН- группе рибозы, находящейся в 3’-положении. Поэтому принять говорить, что синтез молекул происходит в направлении 5’-3’. Обратите внимание, что в ДНК цепи нити разнонаправлены (антипараллельны): одна из них располагается в направлении, а вторая – в противоположном направлении 3’-5’ (рис.5).

Рис. 5. Структурная формула участка ДНК. Пуриновые основания аденин и гуанин (А и G), пиримидиновые основания тимин и цитозин (Т и С) прикреплены к полимерной цепи, состоящей из чередующихся остатков фосфорной кислоты (Р) и сахара дезоксирибозы. При удлинении цепи 5’- конец остается свободным, нуклеотиды присоединяются к 3’-концу.

Изучите структуру нуклеотидов. Обратите внимание, что в параллельных цепях ДНК азотистые основания составляют комплементарные пары (А-Т, Г-Ц), при этом сочетаются более крупные пурины и мелкие пиримидины, в результате размеры двойной спирали ДНК строго выдерживаются (рис.6).

Впервые комплементарность была предсказана на основании экспериментов Э. Чаргаффа. Он установил, что количество пуринов равно количеству пиримидинов и вывел закономерность, получившую название правила Чаргаффа: А+Г / Т+Ц =1.

При изучении строения РНК обратите внимание, что это одноцепочечные молекулы, у которых сахар представлен сходным сахаром рибозой, а нуклеотид тимин заменен на урацил. В клетках существуют три типа молекул:

- информационная (или матричная) РНК участвует в передаче информации из ядра в цитоплазму;

- рибосомальная р-РНК составляет основу рибосом;

- набор транспорных РНК (т-РНК) участвуют в транспортировке аминокислот к месту синтеза белка.

Рис.6. Участок цепи ДНК. В параллельных цепях нуклеотиды сочетаются по комплементарному принципу.

Литература: [1 – с.108-117, 2 – с.48-59].