Нуклеиновые кислоты

План лекции
Сформировать представление о взаимосвязи химического строения и биологической роли нуклеиновых кислот

План лекции
Структурные компоненты нуклеиновых кислот;
Строение нуклеиновых оснований. Лактим-лактамная таутомерия;
Строение и химические свойства нуклеозидов;
Строение и химические свойства нуклеотидов;
Строение и биологическая роль АТФ, АДФ, АМФ;
Виды структур нуклеиновых кислот;
Медико-биологические свойства нуклеиновых кислот.

Структура нуклеиновых кислот
нуклеотид

Классификация нуклеиновых оснований по характеру гетероцикла
пиримидиновые
Урацил (У)
Цитозин (Ц)
Тимин (Т)
пуриновые
Аденин (А)
Гуанин (Г)

урацил
тимин
цитозин
Пиримидиновые основания

аденин
гуанин
Пуриновые основания

Классификация таутомерии нуклеиновых оснований
Лактам-лактимная
Амино-иминная
Азольная

Лактам-лактимная таутомерия
H
H
:
:
лактамная форма
урацила
лактимная форма
урацила
2
1
3
4
5
6
2,4-дигидроксипиримидин

Минорные основания
Дигидро-
урацил
3-N-метил-
урацил

Минорные основания
1-N-метил-
гуанин
2-N,N-диметил-
гуанин
гипоксантин

Лактам-лактимная таутомерия
лактамная форма
гуанина
лактимная форма
гуанина
1
2
3
4
5
6
7
8
9
2-амино-6-гидроксипурин

Таутомерия нуклеиновых оснований.
1) лактим-лактамная таутомерия
лактамная
форма
неполная
лактимная
форма
лактимная
форма
2,4-дигидрокси-
пиримидин
урацила

Таутомерия нуклеиновых оснований.
цитозина
лактамная
форма
лактимная
форма
4-амино-2-гидрокси-
пиримидин
Таутомерия нуклеиновых оснований.
1) лактим-лактамная таутомерия

Таутомерия нуклеиновых оснований.
2) амино-иминная таутомерия цитозина
амино-форма
имино-форма

Таутомерия нуклеиновых оснований.
3) Азольная таутомерия
9-Н гуанин
7-Н-гуанин

F
5-фторурацил
H
SH
6-меркаптопурин
NH2

Нуклеозиды – это N-гликозиды,
образованные нуклеиновыми основаниями и
пентозой (рибозой или дезоксирибозой).
Классификация нуклеозидов
(в зависимости от природы углеводного остатка):
рибонуклеозиды
дезоксирибонуклеозиды
(в РНК)
(в ДНК)

Общая структурная формула нуклеозидов
пентоза в
фуранозной
форме
N-гликозидная
связь
Н- у дезоксирибозы
Пиримидиновые основания образуют нуклеозиды по положению 1.
Пуриновые основания образуют нуклеозиды по положению 9.
НО – у рибозы

урацил
+
β-D-рибофураноза
- H2O
уридин

+
аденин
β-D-дезоксирибо-
фураноза
- H2O
дезоксиаденозин

Гидролиз нуклеозидов
проходит по N-гликозидной связи.
N-Гликозидная связь устойчива в щелочной среде
и гидролизуется только в кислой среде.
Продукты гидролиза – нуклеиновое основание и моносахарид.
цитидин
β−D-рибо-
фураноза
цитозин
H2O, H
+
+

тимидин
H2O, H+
тимин
дезоксирибоза
+

арабинозид аденина

азидотимидин

Нуклеозид с минорным основанием.
β−D-рибо-
фураноза
гипоксантин
ИНОЗИН

β−D-3-дезокси-
рибофураноза
β−D-арабиноза
кордицепин
Антибиотик,
получаемый из грибницы
Cordyceps militaris
противовирусное
средство
аденин
3’
2’

Нуклеотиды – сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты (фосфаты нуклеозидов)

H3PO4
уридин
уридин-5’-фосфат
5’-уридиловая кислота

дезоксигуанозин-3’-фосфат
3’-дезоксигуаниловая кислота

аденозинозин-3’,5’-циклофосфат
3’,5’-циклоадениловая кислота

ГИДРОЛИЗ НУКЛЕОТИДОВ
1.Щелочной гидролиз (неполный) – только по
сложно-эфирной связи. Образуются нуклеозид и
соль фосфорной кислоты.
Тимидин-5’-фосфат
5’-тимидиловая кислота
NaOH
Тимидин
NaH2PO4
Дигидро-
фосфат
натрия
+

ГИДРОЛИЗ НУКЛЕОТИДОВ
2.Кислотный гидролиз (полный)– по сложно-эфирной и
гликозидной связям. Образуются фосфорная кислота, пентоза и нуклеиновое основание.
Тимидин-5’-фосфат
5’-тимидиловая кислота
H3PO4
+
H2O, H+
β−D-дезоксирибо-
фураноза
Фосфорная
кислота
тимин
+

H3PO4
АМФ (аденозинмонофосфат)
АДФ (аденозиндифосфат)
H3PO4
АТФ (аденозинтрифосфат)

N-гликозидная
связь
сложноэфирная
связь
ангидридные
связи (макроэргические)

Биологическая роль АТФ
Участвует в реакциях фосфорелирования как
источник фосфатных групп.
2. Источник энергии для биохимических процессов.
3. Активация аминокислот при биосинтезе белка.

глюкоза
+
АТФ
глюкозо-6-фосфат
+
АДФ

+
аланин
АТФ

+
пирофосфорная
кислота
аминоациладенилат
ангидридная
связь

Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)

Первичная структура нуклеиновой кислоты-
это последовательность нуклеотидных звеньев,
связанных ковалентными связями в непрерывную
цепочку полинуклеотида.
Её определяют две характеристики:
1.Нуклеотидный состав -набор и соотношение нуклеотидов.
2.Нуклеотидная последовательность -порядок чередования
нуклеотидных звеньев.
Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные полимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.

Вторичная структура нуклеиновых кислот – пространственная организация полинуклеотидных цепей, т.е. определенное расположение полинуклеотидной цепи в пространстве

А
Т
Пары комплементарных оснований

Пары комплементарных оснований
Г
Ц

H3C

HNO2
аденозин
инозин