Загальна характеристика нуклеїнових кислот.
Нуклеїнові кислоти – біологічноактивні, водорозчинні полімери кислотного характеру, що складаються з мононуклеотидів, з’єднаних між собою фосфодіефірними зв’язками, містяться в ядрі клітин, а також у клітинній плазмі. Нуклеїнові кислоти містяться в усіх клітинах живих організмів та виконують функцію зберігання та передачі спадкової інформації. Нуклеїнові кислоти вперше були відкриті І.Ф. Мішером у клітинах гною.
Гідроліз нуклеїнових кислот дає три типи продуктів: моносахарид, фосфорну кислоту та 5 гетероциклічних основу. Залежно від залишків моносахаридів, які утворюються під час гідролізу розрізняють рибонуклеїнові кислоти – РНК (якщо входить рибоза) та дезоксирибонуклеїнові кислоти – ДНК (дезоксирибоза).
Нуклеїнові кислоти відрізняються і гетероциклічними сполуками (основами), які утворюються під час гідролізу. Якщо аденін, гуанін (пуринові основи) і цитозин (піримідинова основа) виділяються під час гідролізу і РНК і ДНК, то четверною основою в РНК є урацил (піримідинова основа), а в ДНК – тимін (піримідинова основа).
Ферментативний гідроліз нуклеїнових кислот розщеплює їх на фрагменти, які називаються нуклеотидами та нуклеозидами.
Нуклеозиди містять залишки моносахариду і гетероциклічної сполуки (пуринової або піримідинової основи). Сполучення пуринової або піримідинової основи з моносахаридом здійснюються за рахунок глікозидного зв’язку між С1 залишку -D-рибофуранози (в рибонуклеозидах) або 2-дезокси- -D-рибофуранози (в дезоксирибонуклеозидах) і атомом Нітрогену N9 пуринів або N1 у піримідинових основ.
Назви нуклеозидів утворюються з кореня назви нітрогеновмісної основи і суфікса –ідин (для піримідинових основ) та суфікса –озин (для пуринових основ).
Нуклеотиди складаються з залишків гетероциклічної основи, моносахариду і фосфатної кислоти. Назва нуклеотидів складається з назви відповідного нуклеозиду і положення фосфатного залишку, наприклад, аденозин - 5´-фосфат, уридин-5´-фосфат. За другим способом назву піримідинових нуклеотидів утворюють з назви відповідного залишку нуклеозиду, в якій суфікс – ин змінений на –ил (уридин, цитидил), додаючи до неї закінчення –ова і слова «кислота». Положення фосфатного залишку позначають цифрою перед назвою нуклеотиду. Наприклад, 5´-уридинлова кислота. Пуринові нуклеотиди називають аналогічно, виходячи з назви залишку відповідної основи, в якій суфікс –ін замінюють на –іл. Наприклад, 5´-аденілова кислота, 3´-гуанілова кислота.
Нуклеотиди є проміжними продуктами обміну речовин. Найважливішими з них є аденозин-5´-фосфат, аденозин-5´-дифосфат і аденозин-5´-трифосфат. Багато коферментів містять нуклеотиди, наприклад нікотинамідаденіндинуклеотид (НАД+), який здійснює перенесення Гідрогену.
Подовження фосфатного кінця молекули мононуклеотиду за рахунок приєднання залишків фосфорної кислоти призводить до утворення ди-, три- і полінуклеотидфосфатів. У клітинах живих організмів містяться макроергічні сполуки:
Найбільш цінною макроергічною сполукою є АТФ – універсальний акумулятор енергії, який забезпечує різні процеси життєдіяльності.
Циклічні нуклеотиди - універсальні регулятори внутрішньоклітинного метаболізму. цАМФ опосередковує дію гормонів, синтез і гідроліз глікогену, явище імунітету, диференціювання тканин та клітин. В стресовій ситуації цАМФ є «сигналом голоду», бере участь у регуляції біосинтезу і функціонування нуклеїнових кислот в окремій клітині.
ДНК.Міститься переважно в ядрі клітини. Сполучення дезоксинуклеотидних фрагментів здійснюється за рахунок естерифікації фосфатної групи біля С5´ однієї дезоксинуклеотидної ланки гідроксильною групою біля С3´ другої нуклеотидної ланки. Утворення ДНК – поліконденсація окремих складових нуклеотидів.
Сучасні уявлення про вторинну структуру ДНК грунтується на працях Д.Уотсона і Ф.Кріка (1952 р). на основі рентгеноструктурного аналізу і факту певної впорядкованості структури ДНК різного походження було зроблено висновок, що ДНК існує у вигляді подвійної спіралі, утвореної двома самостійними полідезоксирибонуклеїновими ланцюгами, закрученими один відносно одного і навколо спільної осі. Встановлено, що вуглевод-фосфатна спіраль орієнтована так, що піримідинові і пуринові основи напрямлені всередину спіралі. На один виток спіралі припадає по 10 основ на кожен з ланцюгів. Обидва ланцюги спіалі утримуються і стабілізуються за рахунок водневих звязків між основами, розміщеними на двох ланцюгах одна проти другої. У цьому разі одна проти другої розміщуються так звані комплементарні пари основ: А і Т, Г і Ц.
Передача спадкової інформації здійснюється за рахунок копіювання, коли спочатку відбувається розходження ланцюгів подвійної спіралі ДНК, а потім на кожному з них, як на матриці, синтезується новий комплементарний ланцюг спіралі.
Встановлено, що ДНК є матрицею для синтезу іРНК, яка далі контролює синтез білків у клітині.