Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты

                           План

1. Общая характеристика  нуклеиновых кислот.

2. Химический состав, строение  РНК и ДНК.

3.  Видовая специфичность  нуклеиновых кислот. Правила Чаргаффа.

4. Биологическая роль  нуклеотидов.

5. Структура нуклеиновых  кислот.\\\\

1-й вопрос.

Впервые нуклеиновые кислоты выделены Ф.Мишером (шведский ученый) из ядер лейкоцитов в 1869 г. в виде нуклеина – комплекса с белками. В 1899 г. Р.Альтман получил нуклеиновые кислоты в свободном состоянии из животных тканей и дрожжей (животная ДНК и дрожжевая).

В 1936г. А.Н.Белозерский получил нуклеиновые кислоты из растительного материала (и ДНК, и РНК). К нуклеиновым кислотам относят высокомолекулярные соединения, характеризующиеся определенным элементарным составом. Для нуклеиновых кислот характерно содержание фосфора – 8-10%, азота – 15-16%, а также содержат углерод, водород, кислород.

Нуклеиновые кислоты играют первостепенную роль в передаче генетической информации, им принадлежит важная роль в обеспечении специфического синтеза биополимеров – белков – в организме человека, животных, растений, микроорганизмов.

Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные органические соединения, структурным звеном которых являются нуклеотиды. Каждый нуклеотид состоит из 3-х компонентов: азотистое основание (пуриновое или пиримидиновое), углевод (пентоза рибоза или дезоксирибоза) и фосфорная кислота.

Различают ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Они отличаются углеводом (в РНК – рибоза, в ДНК – дезоксирибоза) и одним из оснований, входящих в их состав (в ДНК – тимин, в РНК – урацил). Нуклеиновые кислоты в клетке находятся в виде нуклеопротеинов, связь нуклеиновой кислоты с белком – ионная.

Нуклеиновые кислоты при нагревании с хлорной кислотой распадаются на структурные единицы. А соляная кислота разрушает структурные элементы с выделением аммиака.

Схема гидролиза нуклеиновой кислоты.

                                         Нуклеиновая кислота

 

                                                    Нуклеотиды

 

Азотистое основание                Пентоза                     Фосфорная кислота

в ДНК       в РНК                  в ДНК     в РНК               

А,Г,Ц,        А,Г,Ц,              дезокси-      рибоза

   Т                  У                   рибоза               

Количество ДНК в клетке измеряется пикограммами (1 пг = 10-12г). Выделить нативную ДНК из клеток эукариот необыкновенно трудно. Проще извлечь ДНК вирусов и фагов, для этого достаточно осторожно снять белковую оболочку. В зависимости от места локализации различают ДНК: ядерная (90% ДНК клетки), митохондриальная, хлоропластная, центриольная, эписомальная.

2-й вопрос.

Характеристика азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот.

Различают пуриновые и пиримидиновые основания.

Пуриновые

Пиримидиновые

Аденин (А)

Гуанин (Г)

Цитозин (Ц)

Урацил (У)

Тимин (Т)

 

Иногда встречаются в нуклеиновых кислотах (например, в т-РНК) минорные основания:  
6-метил-А, 2-метил-Г, 1-метил-Г, 7-метил-Г, 5-метил-Ц, 5-оксиметил-Ц.

Все оксипроизводные могут быть в двух таутомерных формах: а) енольной;  б) кетонной:

ен-форма У					кето-форма У

 

Основания в нуклеотидах, а следовательно в нуклеиновых кислотах находятся в кето-форме!

Пентозы:  в РНК – рибоза, в  ДНК – дезоксирибоза

Рибоза (в РНК)

Дезоксирибоза (в ДНК)

 

Третий компонент нуклеотидов – Н3РО4.

При соединении основания с пентозой образуется нуклеозид, который присоединяя Ф(н) превращается в нуклеотид.

Азот.осн. + углевод             нуклеозид                    (+ Ф)               нуклеотид

                                                                         +Ф(н)

А + рибоза                              аденозин                                      АМФ

                        - Н2О           (нуклеозид)          -Н2О                   (нуклеотид)

Суммарное уравнение выглядит так:

O

||

O

+

+

HO

—

P

—

OH

||

|

—

P

—

OH

OH

|

OH

нуклеотид АМФ

 

Название нуклеозидов дают в зависимости от входящего в состав основания:

Азотистые основания	Нуклеозиды
А (аденин)	аденозин
Г (гуанин)	гуанозин
Ц (цитозин)	цитидин
У (урацил)	уридин
Т (тимин)	тимидин

 

Типы нуклеотидов:

1)    Нуклеотиды отличаются  азотистым основанием.

2)    Ф(н) может присоединиться  в положение С 3’ или С 5’ рибозы или дезоксирибозы (по этому различают несколько типов нуклеотидов): аденозин-5’-фосфат или аденозин-3’-фосфат

Различают ГМФ, ЦМФ, УМФ, ТМФ и АМФ.

Нуклеозидмонофосфаты (НМФ) – довольно сильные кислоты, их называют: адениловая кислота (АМФ), гуаниловая кислота (ГМФ), цитидиловая кислота (ЦМФ), уридиловая кислота (УМФ), тимидиновая кислота (ТМФ).

3)     Различаются  нуклеотиды по количеству Ф(н): НМФ, НДФ, НТФ. Здесь идет последовательное присоединение 3-х Ф(н).

 

 

O

O

O

||

||

||

CH2

—

O

—

P

—

O

~

P

—

O

~

P

—

OH

|

|

|

OH

OH

OH