Химия жизни

Сложное строение полинуклеотидов

Не менее важными, чем белки, и не менее сложными биополимерами являются нуклеиновые кислоты. Их сложность во многом определяется тем, что входящие в их состав мономеры (мононуклеотиды) сами по себе значительно сложнее, чем аминокислоты или моносахариды. Каждый мононуклеотид состоит из трех частей — углевода, гетероциклического (содержащего атомы азота в кольце) основания и остатка фосфорной кислоты. Все нуклеиновые кислоты обычно делят по входящему в их состав моносахариду на две группы: рибонуклеиновые кислоты — РНК (в их состав входит сахар рибоза) и дезоксирибонуклеиновые кислоты — ДНК (в их составе находится дезоксирибоза) :

Нуклеиновые кислоты двух типов, несмотря на небольшие изменения в строении, имеют значительные различия в свойствах и биологических функциях. Каждый тип нуклеиновой кислоты (РНК и ДНК) имеет набор из 4 гетероциклических азотсодержащих оснований: по два пиримидина (6-кето- и 6-аминопиримидины — «малые» основания) с одной циклической группировкой и по два пурина (6-кето- и 6-аминопурины — «большие» основания) со связанными между собой двумя циклическими группировками. У РНК в качестве 6-кетопиримидина находится урацил, у ДНК — его 5-метильное производное — тимин. Остальные основания у РНК и ДНК одинаковы: 6-аминопиримидином является цитозин, 6-кетопурином — гуанин и 6-аминопурином — аденин :

Третья составная часть мононуклеотида (т. е. мономера, входящего в состав нуклеиновой кислоты) — остаток фосфорной кислоты. Ниже приведена формула одного из рибонуклеотидов — цитидиловой кислоты :

Аналогично построены и другие рибонуклеотиды, содержащие вместо остатка цитидина урацил, аденин или гуанин. У дезоксирибонуклеотидов вместо рибозы находится дезоксирибоза. В длинной молекуле ДНК или РНК нуклеотиды соединены между собой за счет отнятия молекулы воды от гидроксильной группы сахарного и фосфатного остатков (рис. 5).

Рис. 5 Формула части цепи дезоксирибонуклеииовой кислоты (ДНК). Отдельные звенья цепи (мононуклеотиды) связаны воедино остатками фосфорной кислоты.

Формулы мононуклеотидов очень громоздки; строение каждого отличается от соседнего мононуклеотида лишь характером входящих в их состав гетероциклических оснований. Поэтому условились обозначать каждый мононуклеотид в зависимости от содержащегося в нем основания одной буквой: А (нуклеотид содержит аденин), Г (гуанин), Т (ти-мин), Ц (цитозин). При таком обозначении приведенную выше сложную формулу фрагмента ДНК можно сокращенно написать так: —А—Ц — Г — Т.