Название нуклеозидов и мононуклеотидов

Азотистые основания	Радикал	Нуклеозид (основание + углевод)	Мононуклеотиды	Сокращенное обозначение
Пуриновые: аденин	аденил	аденазин	аденазинмонофосфат (адениловая кислота)	(для РНК) АМФ	(для ДНК) дАМФ
гуанин	гуанил	гуанозил	гуаниловая кислота	ГМФ	дГМФ
Пиримидиновые: урацил	уридил	уридин	уридинмонофосфат	УМФ	____
тимин	тимидил	тимидин	тимидинмонофосфат	ТМФ	ТМФ
цитозин	цитидил	цитидин	цитозинмонофосфат	ЦМФ	дЦМФ

*В случае РНК мононуклеотиды называются рибонуклеотидами, а ДНК – дезоксирибонуклеотидами.

Первичная структура ДНК

Под первичной структурой нуклеиновых кислот понимают порядок, последовательность расположения мононуклеотидов в полинуклеотидной цепи ДНК и РНК. Такая цепь стабилизируется 3',5'-фосфодиэфирными связями. Во всех нуклеиновых кислотах (точнее, в одноцепочечной нуклеиновой кислоте) имеется один и тот же тип связи – 3',5'-фосфодиэфирная связь между соседними нуклеотидами. Эту общую основу структуры можно представить следующим образом:

Двуцепочечное строение ДНК можно представить в виде винтовой лестницы, перила которой - сахарофосфаты, а ступеньки – пары оснований.

Строго избирательное спаривание азотистых оснований или комплиментарность азотистых оснований имеет важное значение при биосинтезе белка. ДНК имеет также третичную структуру.

Всё разнообразие ДНК и РНК будет определяться именно последовательностью оснований. Полимерные цепи НК состоят из остатков рибозы (дизоксирибозы) и остатков фосфорной кислоты. Азотистые основания не входят в полимерную цепь, они придают макромолекуле основные свойства. А наличие остатков фосфорной кислоты, способных диссоциировать с отщеплением ионов Н⁺, обуславливают кислотные свойства.

Вторичная структура ДНК

Молекула ДНК состоит из 2-х полинуклиотидных цепочек и имеет форму двойной правозакрученной спирали. Структура ДНК была расшифрована в 1953г. (Уотсон и Крик). В этой спирали напротив конца С3׳ одной цепочки расположен С5׳ другой цепочки, т.е. цепи антипараллельны. Каждый виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов.

При качественном исследовании химического состава ДНК, выделенных из различных организмов в 1950 г. было установлено, что в гидролизате количество молекул аденина ровно количеству тимина, а цитозина ровно гуанину. Сумма молей пуриновых оснований (А,Г) ДНК любого происхождения равна сумме молей пиридиновых (Т,Ц) оснований правило Чаргаффа). Все основания полинуклеотидных цепей расположены внутри спирали, а сахарно-фосфатные основания – снаружи. Отсюда следует, что основания одной цепи должны быть очень сближены с основаниями другой цепи. Никаких ограничений относительно последовательности оснований не существует, но азотистые основания 2-х цепей всегда располагаются так, что против большого бициклического основания всегда располагается основание одноциклическое А=Т, Ц=Г .

То, что обе цепи в молекуле ДНК имеют противоположную направленность, имеет важное биологическое значение при репликации и транскрипции молекулы ДНК.

Третичная структура ДНК представляет собой способ укладки двойной спирали. У эукариот спираль содержится в хромосоме Х. Состоит в основном из хроматина. Гистоны– белки основного типа с высоким содержанием аргинина и лизина, несущих на себе δ+ заряд. Кроме того, молекула гуанина асимметрична: незаряженные аминокислоты собраны на одном конце полипептидной цепи лизин и аргинин на другом. Незаряженная часть цепи собирается в глобулу, а заряженные части остаются в ”хвосте”. Причем хвосты всех молекул направлены наружу. Так как фосфатная группа молекул ДНК несёт на себе отрицательные заряды, которые распределены по всей длине молекул, то в результате взаимодействия между отрицательными зарядами ДНК и положительными зарядами хвостов – гистонов часть полинуклеотидной цепи (примерно 150 пар) закручиваются вокруг комплекса из 8 гистонных молекул, делая 1-2 витка. В результате получается, что хромосома состоит из нуклеосом, соединённых между собой спиралями ДНК. Такой способ укладки наиболее распространён для ДНК, хранящей генетическую информацию в ядре клеток. Кроме того, небольшое количество ДНК обнаружено в митохондриях и хлоропластах.

Третичная структура ДНК в растворе в зависимости от ионной силы, температуры и рН среды. а - компактная палочка, б - компактный клубок; в - развернутая цепь.

Структура РНК

Внутри каждой клетки имеются три основных типа РНК которые носят название в соответствии с их функциями:

мРНК (матричная или информативная РНК) – служит матрицей для синтеза белков и передачи информации о структуре белка, который должен синтезироваться в организме.

тРНК (транспортная) – переносит аминокислоты к пункту синтеза белка – рибосомам.

рРНК (рибосомная) – входит в состав рибосом.

Все эти формы участвуют в биосинтезе белка.

БЕЛКИ