Структура нуклеиновых кислот
Структура ДНК
Впервые структура ДНК была расшифрована в 1953г. Уотсоном и Криком. ДНК включает несколько уровней структурной оргенизации. Днк имеет первичную, вторичную и третичную структуры.
Первичная структура - это последовательность мононуклеотидов, соединенных (3'®5') фосфодиэфирными связями.
Полинуклеотидная цепь может включать сотни мононуклеотидных звеньев, соединенных (3'®5') фосфодиэфирными связями. Например эти связи соединяют 5’-дезоксиадениловую и 5'-дезоксицитидиловую кислоты. (НК12)
Вторичная структура ДНК - это пространственное расположение полинуклеотидных цепей в молекуле ДНК.
Молекула ДНК представляет собой две полинуклеотидные цепи, правозакрученные с образованием двойной спирали. Эти две полинуклеотидные цепи антипараллельны друг другу, т.е. направления фосфодиэфирных связей в них противоположны. В одной цепи 3'®5' в другой цепи 5'®3'. Вторичная структура стабилизируется за счет образования водородных связей между парами комплиментарных азотистых оснований. Комплиментарность означает взаимодополняемость.
Комплиментарными являются: А=Т; ГºЦ. Между А и Т возникает 2 водородные связи, а между Г и Ц - 3 водородные связи. (НК13,14)
Комплиментарность цепей является химической основой важнейших функций ДНК - переноса и хранения наследственной информации.
Третичная структура ДНК представляет собой многократную спирализацию вторичной структуры, обеспечивая плотную упаковку ДНК в ядрах клеток.
Структура РНК
В основном обладают первичной структурой, сходной со структурной ДНК, только азотистое основание урацил вместо гуанина, а углеводный компонент рибоза вместо дезоксирибозы.
В зависимости от функций, места нахождения и состава РНК делятся на 3 основные вида:
1. и-РНК (информационная или матричная) 5-10% от всех РНК в клетке;
2. р-РНК (рибосомная) 80-90%
3. т-РНК (транспортная) 5-10%
Локализованы РНК в основном в цитоплазме и рибосомах. и-РНК несет точную копию генетической информации, закодированной на определенном участке одной из нитей спирали ДНК, а именно информацию о последовательности аминокислот в белках. Каждой аминокислоте в и-РНК соответствует триплет нуклеотидов – кодон. Напр., аланину – ГЦЦ; лизину – ЦУУ.
Переходя в цитоплазму, и-РНК переносит генетическую информацию к месту биосинтеза белков. Центром биосинтеза является рибосома - сложная структура, состоящая на 50% из р-РНК и на 50% из ассоциированных с ней специфических белков. Вступая в контакт с и-РНК, рибосома считывает заложенную в них информацию.
т-РНК обладает вторичной структурой, напоминающей лист клевера. Рассмотрим вторичную структуру т-РНК, приносящую аланин. Это частично спиралевидная одинарная полинуклеотидная цепь. Участки спирали удерживаются за счет водородных связей между комплиментарными азотистыми основаниями. В РНК аденин комплиментарен урацилу (А=У), а цитозин – гуанину (ЦºГ). Участки, не вовлекаемые в образование водородных связей, образуют петли. (НК15)
Так называемая антикодоновая петля содержит триплет нуклеотидов - антикодон, который соответствует по принципу комплиментарности кодону в и-РНК.
Рибонуклеопротеиды
В организме нуклеиновые кислоты связаны с белком и образуют два вида нуклеопротеидов:
1. РНП - рибонуклеопротеиды, содержащие РНК и находящиеся в основном в цитоплазме;
2. ДНП - дезоксирибонуклеопротеиды, содержащие ДНК, локализованы в основном в ядре клетки.
Липиды (жиры)
К липидам относят сложные органические вещества растительного и животного происхождения, разнородные по составу и выполняющие в организме разнообразные функции. Они нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных или малополярных растворителях (бензол, эфиры и др.).
По способности к гидролизу липиды классифицируют на:
1. омыляемые или подвергающиеся гидролизу;
2. неомыляемые - гидролизу не подвергающиеся.
Омыляемые липиды в свою очередь делятся на:
1. простые, которые содержат остатки спиртов и высших карбоновых кислот;
2. сложные. Они кроме названных компонентов включают остатки фосфорной кислоты, углеводы и др.
Простые липиды включают:
1. воска - это сложные эфиры высших одноатомных спиртов и высших жирных кислот. Выполняют защитные функции. Напр. ланалин предохраняет кожу и волосы от воздействия влаги; растительный воск защищает плоды и листья от воздействия воды и микроорганизмов; пчелиный воск или мерицилпальмитат С15Н31-СО-О-С31Н63.
2. жиры и масла - это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот, в которых все 3 гидроксида этерифицированы (оцилированы). В природе встречаются в основном полные эфиры глицерина, поэтому их называют триглицериды (триацилглицерины). Они делятся на простые, включающие остатки одной и той же кислоты, и смешанные, включающие остатки различных кислот.
Пр. простого - триолеин (триолеилглицерин) (лип1)
смешанного – 1-пальмито-2-олеостеарин (1-пальмитоил-2-олеоил-3-стеароинглицерин) (лип2)
Твердые жиры содержат предельные карбоновые кислоты (пальмитиновую, стеариновую и др.), а жидкие (масла) - непредельные кислоты (олеиновая, ленолевая). Так оливковое масло содержит 84% олеиновой кислоты.
Т.о. в состав природных жиров входят жирные кислоты с числом атомов углерода от 16 до 18 (число четное), их структура не разветвлена. При этом организм синтезирует только предельные и олеиновые кислоты, остальные поступают с пищей, особенно с растительными маслами.
Содержание в жирах и маслах непредельных кислот характеризуют йодным числом, которое показывает, какая масса иода в граммах присоединяется к 100г масла или жира по месту разрыва двойных связей. Условно в медицине жирами считаются те триглицериды, йодное число которых меньше 70г. Если йодное число больше 70г, то это масло.