Функции нуклеотидов и нуклеозидов

 

1. Нуклеотиды – блоки для построения молекул нуклеиновых кислот

2. Нуклеотиды-макроэрги – источники энергии для клеток:

                             АТФ – универсальный макроэрг

                             УТФ – специфический макроэрг обмена углеводов

                             ЦТФ – специфический макроэрг обмена липидов

3. Циклические нуклеотиды – специализированные регуляторы в клетках

4. Нуклеотиды особого состава – кофакторы сложных ферментов

5. Нуклеозиды – антибиотики (вырабатываются микроорганизмами).

 

Нуклеиновые кислоты.

 

Межнуклеотидные связи

Нуклеиновые кислоты – длинные полимерные цепи, в которых отдельные нуклеотиды соединены друг с другом фосфодиэфирной связью. В образовании этой связи участвует гидроксил С-3' атома рибозы одного нуклеотида и гидроксил фосфорной кислоты, соединённой с С-5' атома рибозы второго нуклеотида (рис. 4-10). То есть остаток фосфорной кислоты служит мостиком для соединения нуклеотидов друг с другом.

Рис. 4-10. Строение динуклеотида

 

При образовании длинной полинуклеотидной цепи последующие нуклеотиды присоединяются в направлении 5'→3', образуя связь через фосфатные мостики.

 

Строение и свойства нуклеиновых кислот

1. ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

Рис. 4-11. Нуклеотиды, входящие в состав ДНК

 

ДНК является длинноцепочечным полимером с диэфирными межнуклеотидными связями между атомами С-3' и С-5' пентоз (это показано на рисунке 4-12 фрагмента цепи).

Цепи построены из четырёх разных дезоксирибонуклеотидов: дАМФ, дГМФ, дЦМФ и дТМФ (рис. 4-11).

На схеме строения цепи (рис. 4-12) горизонтальные линии обозначают углеродную структуру дезоксирибозы с присоединёнными азотистыми основаниями к атому С-1'. Диагонали изображают диэфирную связь через фосфорную кислоту между атомами С-3' и С-5'.

 

 

Рис. 4-12. Схема соединения трёх нуклеотидных звеньев в цепи ДНК

Рис. 4-13. Водородные связи в комплементарных парах оснований

 

Схема строения двойной спирали ДНК. Цепи в спирали антипараллельны, то есть межнуклеотидные связи в одной цепи принадлежат к типу 5'→3', а во второй цепи – к типу 3'→5'. Азотистые основания образуют комплементарные пары (А=Т и Г≡Ц).

 

Рис. 4-14. Схема соединения водородными связями антипараллельных цепей в ДНК

 

Структура ДНК.

Молекулы ДНК, за некоторыми исключениями, состоят из двух цепей, которые расположены в пространстве в форме спирали.

Цепи удерживаются вместе за счёт образования водородных связей между азотистыми основаниями одной и второй рядом лежащих цепей. Между Тимином и Аденином образуется две водородные связи, а между Гуанином и Цитозином – три водородные связи. Так образуются комплементарные пары азотистых оснований (рис. 4-13).

Взаимное расположение цепей в двойной спирали – антипараллельное (рис. 4-14). На рисунке 4-15 приведены основные характеристики двойной спирали ДНК.

 

Спираль обладает следующими характеристиками: · шаг спирали равен 3,4 нм, · диаметр спирали – 2,0 нм, · на каждый виток спирали приходится 10 пар оснований. Две цепи в ДНК комплементарны, что означает образование связей только между соответствующими основаниями (А=Т, Г≡Ц).

 

Рис. 4-15. Модель двойной спирали ДНК

 

2. РНК – рибонуклеиновая кислота

Существует три вида РНК, которые различаются составом, функциями и локализацией в клетке.

Все виды РНК представляют собой одинарные цепи, построенные из четырёх рибонуклеотидов: АМФ, ГМФ, ЦМФ и УМФ (рис. 4-16) Соединяются нуклеотиды друг с другом так же, как в цепях ДНК, фосфодиэфирной связью.

Транспортная РНК (т-РНК) представлена относительно небольшими молекулами с молекулярной массой около 30000. На её долю приходится 10-20% от клеточной РНК. Функция этого вида РНК – перенос аминокислот к месту синтеза белка. Известно более 60 различных т-РНК, каждая из которых специфична для определённой аминокислоты.

На долю рибосомной РНК (р-РНК) приходится б о льшая часть общей РНК клетки. Этот вид РНК формирует рибосомы клеток и находится в комплексе с белками. Рибосомы представляют собой органеллу клетки, где происходит непосредственный синтез полипептидных молекул.

 

Рис. 4-16. Строение нуклеотидов, входящих в состав РНК

 

Матричная или информационная РНК (и-РНК) представляет собой цепь переменной длины. Длина цепи определяется величиной полипептида, который зашифрован в последовательности нуклеотидов данной и-РНК. Название «матричная РНК» обусловлено тем, что молекула является матрицей или шаблоном для построения молекулы белка.