2015-06-24
710
Нуклеотиды, входящие в нуклеиновые кислоты, соединяются друг с другом в длинные полинуклеотидные цепи эфирными связями, идущими от углевода одного нуклеотида к фосфорной кислоте соседнего:
Аз. основание - углевод - фосфат
Аз. основание - углевод - фосфат
Аз. основание - углевод - фосфат
Аз. основание - углевод - фосфат
В результате такого связывания образуется длинная цепь, состоящая из чередующихся остатков углевода и фосфорной кислоты. Азотистые основания непосредственно в эту цепь не входят; они как боковые веточки присоединяются к углеводам. Отличаются полинуклеотиды друг от друга длиной (т.е. количеством нуклеотидов) и последовательностью расположения азотистых оснований.
Оказалось, что в одну молекулу нуклеиновых кислот может входить углевод только одного вида – рибоза или дезоксирибоза. На этом основании все нуклеиновые кислоты делятся на два типа: рибонуклеиновые – РНК (содержат рибозу) и дезоксирибонуклеиновые – ДНК (содержат дезоксирибозу). Особенности строения и биологические функции РНК и ДНК отражены в табл. 1.
Таблица 1. Особенности строения и свойства РНК и ДНК
| № п. п. | Особенности строения, свой- ства, биологическая роль | РНК | ДНК |
| Химический состав: а) углевод б) азотистые основания | а) Рибоза б) Аденин, гуанин, урацил, цитозин (нет тимина) | а) Дезоксирибоза б) Аденин, гуанин, тимин, цитозин (нет урацила) | |
| Количество нуклеотидов | Десятки, сотни и тысячи | Десятки и сотни тысяч | |
| Молекулярная масса | от 25 тыс. Да[5] до 1 млн. Да | Десятки млн. Да | |
| Количество полинуклеотидных цепей в молекуле | Одна | Две | |
| Пространственная конфигурация | Спираль, конфигура- ция «клеверного листа», клубок | Двойная спираль линейной или кольчатой формы | |
| Локализация в клетке | Цитоплазма. Рибо- сомы, ядро (мало) | Ядро. Митохондрии (мало) | |
| Биологическая роль | Передача и реализа- ция генетической информации, учас-- тие в синтезе белков | Хранение генети- ческой информации | |
| Главные представители | Информационная РНК (ИРНК), рибосомная РНК (РРНК), транспортная РНК (ТРНК) | Хроматин (комплекс ДНК и белков, входящий в хромосомы) |
Как видно из таблицы, ДНК имеет более сложное строение. Состоит молекула ДНК из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль вокруг общей оси и образующих двойную спираль (рис. 1). Один виток каждой спирали содержит 10 нуклеотидов, диаметр двойной спирали около 2 нмАзотистые основания обеих цепей находятся внутри двойной спирали и соединены друг с другом водородными связями. Связывание (спаривание) азотистых оснований осуществляется строго определенным образом. Аденин всегда соединяется с тимином, а гуанин с цитозином, причем все без исключения основания одной цепи спарены с основаниями второй. Вследствие этого обе нуклеотидные цепи, образующие молекулу ДНК, имеют одинаковую длину и пространственно соответствуют друг другу. Если в каком то месте одной цепи находится аденин, то обязательнонапротив него в другой цепи присутствует тимин, а напротив гуанина всегда располагается цитозин.
Такое пространственное соответствие двух полинуклеотидных цепей ДНК получило название комплементарность.
Принцип комплементарности лежит в основе таких важнейших процессов как репликация (удвоение молекулы ДНК в процессе клеточного деления), транскрипция (передача генетической информации с молекулы ДНК информационной РНК в процессе синтеза белков) и трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).
1.3. Углеводы.
Углеводы- это альдегидоспирты или кетоспирты и их производные.
По современной классификации углеводы делятся на три основные группы: моносахариды, олигосахариды и полисахариды.
Моносахариды (простые сахара) не подвергаются гидролизу, получить из них более простые углеводы не возможно. К моносахаридам относятся: рибоза, дезоксирибоза, глюкоза, фруктоза, галактоза и др.
Олигосахариды состоят из нескольких (до 10) моносахаридов, соединенных ковалентными связями. При гидролизе они распадаются на входящие в их молекулы моносахариды. В природе часто встречаются олигосахариды, состоящие из двух моносахаридов, т.е. дисахариды. Наиболее распространенными дисахаридами являются: сахароза (пищевой или тростниковый сахар), содержащая в своей молекулы остатки глюкозы и фруктозы, лактоза (молочный сахар), состоящая из остатков глюкозы и галактозы, и др.
Полисахариды представляют собою длинные неразветвленные или разветвленные цепи, включающие в себя сотни, тысячи моносахаридов. Чаще всего полисахариды состоят из глюкозы. Наиболее распространены следующие полисахариды: целлюлоза (клетчатка), крахмал, гликоген. Все они состоят только из остатков глюкозы.
В природе углеводы содержатся, главным образом, в растениях. В организме человека углеводов около 1%.
Важнейшим природным углеводом является глюкоза, которая может находиться как в свободном виде (моносахарид), так и в составе олигосахаридов (сахароза, лактоза и др.) и полисахаридов (клетчатка, крахмал, гликоген).
Эмпирическая формула глюкозы С6Н12О6. Однако, как известно, глюкоза может иметь различные пространственные формы (ациклическую и циклические). В организме человека почти вся глюкоза (свободная и входящая в олиго- и полисахариды) находится в циклической a-пиранозной форме:
Свободная глюкоза в организме человека, в основном, находится в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в узком диапазоне от 3,9 до 6,1 ммоль/л (70-110 мг%).
Другим углеводом, типичным для человека и высших животных, является гликоген. Состоит гликоген из сильно разветвленных молекул большого размера, содержащих десятки тысяч остатков глюкозы. Эмпирическая формула гликогена - (С6Н10О5) n (С6Н10О5 - остаток глюкозы).
Гликоген является запасной, резервной формой глюкозы. Основные запасы гликогена сосредоточены в печени (до 5-6 % от массы печени) и в мышцах (до 2-3 % от их массы).
