Первичная структура нуклеиновых кислот

Первичная структура нуклеиновых кислот — это последовательность нуклеотидных звеньев, связанных ковалентными связями в непрерывную цепь

полинуклеотида. Мононуклеотиды соединены фосфодиэфирной связью 3’-5’.

Триплеты ДНК и РНК с последовательностью оснований – Т, А, Г иА, У, Г соответственно можно представить следующим образом:

Триплет ДНК:

ДНК главным образом содержится в ядрах клеток, в хромосомах, незначительное ее количество обнаружено в митохондриях. ДНК обладаетбольшой молекулярной массой. В молекуле ДНК обязательно количествомолекул аденина должно быть равно количеству молекул тимина, а количество молекул гуанина равно количеству молекул цитозина, т. е. сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых оснований (правила Чаргафа). В молекуле ДНК зафиксированы все наследственные свойства организма. Важнейшей особенностью ДНК является репликация — создание себе подобной структуры. Репликация заключается в том, что на каждой изцепей молекулы ДНК синтезируется парная ей цепь новой ДНК, при этомпроисходит разделение двух цепочек молекулы ДНК и синтез двух новыхдочерних цепочек ДНК. Такой процесс возможен вследствие комплементарности двух цепей идентичных по структуре и последовательности нуклеотидов родительской молекулы ДНК, при этом одна цепь остается от родительской молекулы, а вторая — вновь синтезированная молекула ДНК.

РНК повсеместно распространена в живой природе, она находится вовсех микроорганизмах, растительных и животных клетках. Биологическая роль РНК обусловлена тем, что она обеспечивает реализацию в клетке наследственной информации, которая передается с помощью ДНК. В клеткесуществуют 3 главных типа РНК: матричная РНК (2–10%), рибосомная РНК (80–90%) и транспортная РНК (15–16%). В отличие от ДНК молекулывсех трех типов РНК – одноцепочечные. Содержание РНК в клетке в пересчете на массу в 5–10 раз выше, чем ДНК. Каждый из типов РНК характеризуется определенным нуклеотидным составом, что определяет их свойства. Все типы РНК принимают участие в синтезе белка. Содержание ДНКв клетках одного и того же организма отличается постоянством, а содержание РНК в клетках не отличается ни однообразием, ни стабильностью.

Первичная структура ДНК — это две спиральные полинуклеотидныецепи, закрученные вокруг общей оси. Удерживаются две спирали друг относительно друга водородными связями между пуриновыми и пиримидиновыми основаниями противоположных цепей. Водородные связи возникают между двумя парами оснований А – Т, Г – Ц. Дополнение аденина —тимином, гуанина – цитозином называют комплементарностью, за счетчего обеспечивается одинаковое по всей длине двойной спирали расстояние между цепями и образование между противоположными основаниямимаксимального числа водородных связей, что придает молекуле одновременно устойчивость и подвижность

Образование водородных связеймежду парами комплементарных оснований

Адениндинуклеотиды

Адениндинуклеотиды являются компонентами трех коферментов (не-

белковая часть фермента) НАД+, ФАД, КоА.

НАД+ и НАДФ+ — динуклеотиды, в которых мононуклеотиды связа-ны между собой через остатки фосфорной кислоты. В состав одного изнуклеотидов входит амид никотиновой кислоты (витамин РР), другой мо-нонуклеотид представляет собой адениловую кислоту.

НАД+ и НАДФ+ участвуют в реакциях биологического окисления.

γ-положение никотинамидного фрагмента акцептирует гидрид ион(Н⎯) (хотя окончательно не установлено, происходит ли перенос атома водорода к этому коферменту одновременно с переносом электрона или этипроцессы протекают раздельно). В результате присоединения Н⎯ происходит восстановление НАД+ и его пиридиновое кольцо переходит в 1,4-дигидропиридиновый фрагмент. Происходит потеря ароматичности, и в связи с этим увеличивается величина энергии НАДН по сравнению с НАД+. Увеличение энергии происходит за счет энергии, выделяющейся в результате окисления субстрата. Примерами реакций, протекающих с участием НАД+ являются реакции окисления молочной кислоты до ПВК под действием фермента лактатдегидрогеназа, или окисление этилового спирта до ацетальдегида под действием фермента алкогольдегидрогеназа.

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)

АТФ выполняет роль аккумулятора (накопителя) и передатчика энергии вклетке, обеспечивая синтез донора метильных групп — S-аденозилметионинаиз АТФ и метионина, участвует в переносе фосфатных групп.

АТФ содержит богатые энергией ангидридные макроэргические связи

При расщеплении этой связи выделяется энергия ≈32 кДж/моль. Нуклеозидная часть молекулы важна для узнавания и связывания с различными ферментами, использующими АТФ и ГМФ. При физиологических значениях рН АТФ находится в ионизированном состоянии и в клетке связывается с Mg2+, Са2+. АТФ способна переносить потенциальную энергию на множество важных биологических соединений. Так с участием АТФ осуществляется активный транспорт ионов через биологические мембраны, активирование аминокислот перед их связыванием.

Процессы, связанные с расходованием энергии, сопровождаются расщеплением АТФ до АДФ и Н3РО4, а затем до АМФ. Наоборот, в процессах распада питательных веществ часть освобождающейся энергии расходуется на образование АТФ из АДФ и АМФ.

В классическом синтезе полипептидов (белков) in vivo необходимаактивация аминокислоты, которая осуществляется путем взаимодействия АТФ с аминокислотой (реакция протекает по механизму SN).