Биология. Нуклеиновые Кислоты

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды)
- непериодические биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
Каждый нуклеотид состоит из остатка азотистого основания (пуринового или пиримидинового), моносахарида пентозы и остатка фосфорной кислоты.
Нуклеозид - соединение из азотистого основания и пентозы.
от лат. нуклеус - ядро

Схема строение нуклеотида:
1. Азотистое основание
2. Моносахарид (пентоза)
- рибоза в РНК
- дезоскирибоза в ДНК
3. Остаток фосфорной кислоты
Пуриновые:
- аденин А
- гуанин Г
Пиримидиновые:
- цитозин Ц
- тимин Т
- урацил У
нуклеозид

Пуриновые (производные пурина):
- аденин А
- гуанин Г
Пиримидиновые (производные пиримидина):
- цитозин Ц
- тимин Т
- урацил У
Азотистые основания в н/к

В зависимости от вида моносахарида в нуклеотидах,
различают два типа нуклеиновых кислот:
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
содержит дезоксирибозу и
Рибонуклеиновая кислота (РНК)
содержит рибозу и
азотистые основания:
А - аденин
Г - гуанин
Ц - цитозин
Т - тимин
азотистые основания:
А - аденин
Г - гуанин
Ц - цитозин
У - урацил

Нуклеотиды соединяются
друг с другом
фосфодиэфирной связью
(5΄атом С сахара одного нуклеотида соединяется через фосфорную кислоту с 3΄атомом С сахара второго нуклеотида).
Первичная структура н/к – последовательность нуклеотидов, связанных друг с другом фосфодиэфирной связью.

Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
Молекула состоит из двух спирально закрученных полинуклеотидных цепей, которые по всей длине соединены друг с другом водородными связями – двойная спираль (установлена в 1953 г Д. Уотсоном и Ф. Криком).
Сахаро-фосфатный остов находится снаружи спирали, а азотистые основания расположены внутри.

Параметры ДНК:
В витке спирали – 10 пар оснований
Между основаниями – 0,34 нм
Диаметр витка – 2 нм

Принцип комплементарности (или правило Чаргаффа):
в молекуле н/к число пуриновых оснований всегда равно числу пиримидиновых,
т.е. количество А равно Т (А равно У), а количество Г равно Ц
Эти пары оснований называют комплементарными
(дополняющими друг друга).
Они всегда находятся
напротив друг друга

Между комплементарными азотистыми основаниями противоположных цепей образуются водородные связи (две между аденином и тимином А=Т, три между гуанином и цитозином Г≡Ц).

Зная последовательность расположения нуклеотидов в одной цепи ДНК, по принципу комплементарности можно установить нуклеотиды другой (второй) цепи.
А – Т – Г – Ц – Ц – А – А – Т
Т – А – Ц – Г – Г – Т – Т – А
ДНК
3΄
5΄
5΄
3΄

Подведем итоги:
— в молекуле ДНК две полинуклеотидных цепи
— они закручены одна вокруг другой, образуя двойную спираль
— сахаро-фосфатные группы находятся снаружи спирали, а азотистые основания внутри
— цепи удерживаются вместе водородными связями между комплементарными основаниями (А=Т и Г≡Ц)

f ДНК:
- хранение, передача и воспроизведение в ряду поколений генетической информации. ДНК определяет какие белки и в каких количествах синтезировать.
Порядок расположения нуклеотидов в молекулах ДНК определяет порядок расположения а/к в линейных молекулах белков, т. е. их первичную структуру

Рибонуклеиновая кислота (РНК)
- одноцепочечная молекула, состоит из рибонуклеотидов:
азотистое основание А Г Ц и У (вместо тимина – урацил),
моносахарид - рибоза, остаток фосфорной кислоты

Существует 3 вида РНК:
1. Информационная РНК (иРНК), или матричная РНК (мРНК)
5% в клетке. До 10 тыс. нуклеотидов, в виде незамкнутой цепи.
f - служит в качестве матрицы для синтеза белков, перенося информацию об их структуре с молекулы ДНК в цитоплазму к рибосомам

2. Транспортная РНК (тРНК)
10% в клетке. Состоит из 70-90 нуклеотидов, имеет устойчивую вторичную структуру «трилистника».
f - доставляет а/к к месту синтеза белка

3. Рибосомная РНК (рРНК)
85% в клетке. Состоит из 3-5 тыс. нуклеотидов.
f - в комплексе с рибосомными белками образует рибосомы – органоиды, на которых происходит синтез белка

В конце ХХ в. были открыты регуляторные РНК (рРНК) - участвуют в регуляции всех этапов реализации генетической информации.

Энергия, высвобождаемая при распаде органических веществ, не сразу используется клеткой, а запасается в форме мононуклеотида – аденозинтрифосфата АТФ

АТФ
Аденозинтрифосфорная кислота
аденин
3 остатка фосфорной к-ты
рибоза
- универсальный хранитель и переносчик Е.
Состоит из аденина, рибозы и 3 остатков фосфорной кислоты, которые соединены высокоэнергетическими макроэргическими (~) связями.
30,6 кДж
30,6 кДж

При отщеплении фосфата от АТФ (т.е. разрыве макроэргической связи) образуется аденозиндифосфат АДФ и выделяется 30,6 кДж Е (используется для любых внутриклеточных процессов - синтеза полимеров, мышечного сокращение и др.).
АДФ может быстро восстановиться до АТФ (с накоплением Е) или, при необходимости, отдать еще один концевой фосфат, превратившись в аденозинмонофосфат АМФ.

За сутки в организме человека синтезируется, по разным подсчетам, от 40 до 75 кг химически чистого АТФ, но он не накапливается, а почти сразу расщепляется обратно до АДФ, расходуясь в качестве "топлива".
~
Как запасное вещество АТФ не используется
- его неудобно хранить.
~
Среднее время жизни отдельно взятой молекулы АТФ
- меньше одной минуты.