Н.А. Тюкавкина, Ю.И. Бауков - Биоорганическая химия (1128683), страница 72
Текст из файла (страница 72)
Нуклеотндамн называются фосфаты нуклеозн.дов. Фосфорная кислота обычно зтернфнцнрует спиртовый гнд1рокснл прн С-5' нлн С-3' в остатке рябовы (рнбонуклеотнды) 'нлн дезокснрнбозы (дезокснрнбонуклеотнды). Рассмотрим обшнй принцип строения нуклеотндов на примере фосфатов аденознна. Для связывания трех компонентов в молекуле нуклеотнда используются сложнозфнрная н М-глнкозндная, связи. Нуклеотиды можно рассматривать, с одной стороны, как ',зфнры нуклеозндов (фосфаты), с другой — как кислоты (в связи ,с налнчнем остатка фосфорной кислоты).
439 нн, ~Х:.)-- НОН С О ч. *... Сокращенные паз»анна Название нуклсстидсз как кнс«ст кан фосфатов о он но-Р о 5 Адениловая кислота 5-Гуаннловая кислота 5 -Цитидиловая кислота 5НУридиловая кислота 5одезоксиадениловая кислота 5' Дезоьсигуанилоаая кислота 5сдезоксицнтиднлоаая кислота 5'-Тимидилоаая кислота рА ро рС р11 рдА Аденозин-5'-фосфат Гуанознн-5'-фосфат Цитидин-5'-фосфат Уридин-5'-фосфат ,Дезокснаденозин-5'-фосфат с.» б Дезоксигуанозин.5'-фосфат 'з 2 ,'Дезоксицнтндин-5'-фосфат .Тимидин-5'-фосфат О О 11 к, НΠ— Р— ОН =- НΠ— Р— О Гзн он 1 О к, 11 ~НΠ— Р— О О (.Х.~ й — остаток нуклеозида / О О=Р— О ОН О=Р О ОН Гта„с,„ч 3 5 чччлсфссфат ОН , дачозин-3',5'-чин»офосфат он з ° « За счет фосфатного остатка нуклеотиды проявляют свойства двухосновной кислоты и в физиологических условиях при рН 7 находятся в полностью ионизированном состоянии.
Для нуклеотидов используют два вида названий (табл. 13.1). Одно включает наименование нуклеозида с указанием положения в нем фосфатного остатка (например, аденоэин-3'-фосфат, уридин-5'-фосфат), другое строится с добавлением суффикса -оная кислота к названию остатка пиримидинового (например, 5'-уридиловая кислота) или пуринового (например, 3'-адениловая кислота) оснований. Испо спользуя принятый для нуклеозидов однобуквенный код, 5'-фосфаты записываются с добавлением латинской буквы «р» перед символом нуклеозида, 3'-фосфаты — после символа нуклеозида.
Аденозин-5'-фосфат обозначается рА, аденозин-3'-фосфат— Ар и т. п. Эти сокращенные обозначения используются, как правило, для записи последовательности нуклеотидных остатков в нуклеиновых кислотах. По отношению к свободным нуклеотидам в биохимической литературе широко используются их названия как монофосфатов с отражением этого признака в сокращенном коде, например АМР для аденозин-5'-фосфата и т,'д. (см. табл.
13.1). Циклофосфаты. К ним относятся нуклеотиды, у которых фосфорная кислота этерифицирует одновременно две гидроксильные группы углеводного остатка. Г1рактически во всех клетках присутствуют два нуклеозидциклофосфата — аденозин-3', 5'-циклофосфат и гуанознн-3',5'-циклофосфат.
В биохимической литературе широко используется их сокращенное обозначение как цикломонофосфатов, например, циклоаденозинмонофосфат — сАМР, циклогуанозинмонофосфат — сОМР. 440 а б л и ц а 13.1. Важнейшие нуклеотиды, входящие в состав иуклеиноых кислот Важная биологическая роль цииличесник нуклеотидоа стала известна относи. тельно недавно. Аденозин-3',5сциклофосфат был выделен в 1959 г. при изучении екаиизма действия нскоторык гормонов, в частности адреналина, как рсгулнтороа аболизма углеводов. Выяснилось, что адреиалии в первую очередь актиаи. уст фермент аденилатчиклазр, ответственный за синтез аденознн-У.
5'-циклофосфата, выполняющего роль ннутриклсточного «посредника», вызывающего в 2евою очередь н клетке индуцируемый гормонам цикл превращений 13ск СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ ДНК содержатся в основном в ядрах клетон, РНК преимущественно находятся в 'рибосомах, а также протоплазме клеток. Основная роль РНК заключается в непосредственном участии в (зиосинтеэе белка. Известны три вида клеточных РНК: транспорт,ная (тРНК), матричная (мРНК) и рибосомная (рРНК). Они азличаются по местоположению в клетке, составу и размерам, а 'также функциям. Строение полинуклеотиднвй цепи.
В полинуклеотидных цепях 44! Фос атн нуклеотидные звенья связываются через фосфатную фатная группа образует две сложноэфирные связи: с С-3' группу. предыдущего и с С-5' последующего нуклеотидных зв (р .. ). Каркас цепи состоит из чередующихся пент ис. !32 . еньев пентозных ф ф )с татков, а гетероциклнческие основания являются «боковыми» группами, присоединенными к пентозным остаткам.
Нуклеотид со свободной 5'-ОН-группой называется 5'-концевым, нуклеотид со свободной 3'-ОН-группой — 3'-концевым. На ис. 13. р . З.З приведено строение произвольного участка цепи ДНК, включающего четыре нуклеиновых основания. Легко предыть получено за ставить, какое множество сочетаний может быть п л остат счет варьирования последовательности четырех нуклеот ков. Принцип построения цепи РНК такой, как и у ДНК, с у тидных двумя исключениями: пентозным остатком в РНК (лбова, а в н служит -риоза, а в наборе гетероциклических оснований используется не тимин, а урацил. Первичная структура нуклеиновых кислот определяется поан ых ковалентследовательностью нуклеотидных звеньев, связанны ными связями в непрерывную цепь полинуклеотида. Для удобства записи первичной структуры существуют несколько способов сокрашений. Один из них заключает исполь зовании ранее приведенных сокращенных названий нуклеозидов. Например, показанный на рис.
1З.З фрагмент цепи ДНК может быть записан как д(АрСрОрТр...) или в ва нанте д(А — С— р ( — — Π— Т...). Часто букву б опускают, если очевидно, что речь идет о ДНК. Нуклеиновые кислоты представляют собой гетерополимеры, так как состоят из нуклеотидов с разными гетероциклическими основаниями. С исс ледовательскими целями иногда синтезируют с помощью ферментов гомополимерные нуклеиновые кислоты, например полиадениловую кислоту. Первичная структура нуклеиновых кислот. Важной характеристикой нуклеиновых кислот служит н у к л е о т и д н ы й с о ста в, т.е. наба р и соотношение нуклеотидных компонентов.
Установление нуклеотидного состава, как правило, осуществляют путем исследования продуктов гидролитического расщеплении нуклеиновых кислот. ДНК и РНК а К р зличаются поведением в условиях щелочного с еде. РНК л и кислотного катализа. ДНК устойчивы к гидр оливу в щелочной среде. К легко гидролизуются в мягких условиях в щело елочной р д до нуклеотидов, которые в свою очередь способны в щелочной среде отшеплять остаток фосфорной кислоты с образованием нуклеозидов.
Нуклеозиды в кислой среде гидролизуются до гетероцнклических оснований и углеводов. РНн Ц1елсчнсй гндРслнз К вЂ” — — — Рабану е нды Щелочной гндрслнз Рнбснуклесзнды +Фосфорная кислота Кислотный гндрслнз - Гегерсцнклнческне сснсвання+ 1).Рнбсза 442 бчнонец )н-конец) 5'-3' 3 Канек )ОЫ-нснец) Рис. 13.2.
Общее построение полннуклеотнднон цепи Химический гидролиз ДНК почти не применяют из-за ослож,нения его побочными процессами. Более предпочтителен ферментативный гидролиз под действием ипклеаз. Обычно для этой цели используют змеиный яд, в котором содержатся ферменты, расепляющие фосфодиэфирные связи. Такие ферменты проявляют ,специфичность по отношению к разным типам нуклеиновых кислот. ннз <Й б')Нснец не с -' ~ч о .~., <.'б..., - О"~.-, но 7 ванне основание О Р- 1н снец Рнс. 1З.З. Первичная структура участка цепи ДНК. А" т А" Выделение и идентификацию компонентов нуклеиновых кислот производи, с поиощью физико-химических методов. Очень ввжную роль в разделении слож. иых смесей играют хромвтогрзфические методы ( см.
15.1) Пирнмидниовые и пуриновые основания, облвдзющие ззметным поглощением около 260 нм, обычно идентифицируют с помощью УФ-спектроскопии (см !5 3 1). Г!оскольку нуклеотн. ды имеют кислотный хврвктер и способны находиться в ионизировзнном состоя. нии, то для идентификзции их используют также электрофорез (см !5.1). (' т — М Н цепи е0 н цепи В понятие первичной структуры нуклеиновых кислот наряду с нуклеотидным составом входит н у кл е от и д н а я п о с л е до.
в а т е л ь н о с т ь, т. е. порядок чередования нуклеотидных звеньев. Общий подход к установлению последовательности нуклеотидных звеньев заключается в использовании блочного метода; сначала полннуклеотидную цепь направленно расщепляют на более мелкие блоки (олигомеры) и в ннх определяют нуклеотндную последовательность. Такой анализ повторяют, используя другие расщепляющне агенты, делящие цепь на фрагменты в иных местах по сравнению с предыдущими приемами. В целом полинуклеотидную цепь расщепляют каждый раз на довольно короткие фрагменты.
Наиболее удобными объектами исследования оказались транспортные РНК вследствие относительно небольшой молекулярной массы. К настоящему времени изучены состав и нуклеотидная последовательность более чем у 100 тРНК. Достигнуты большие успехи и в установлении первичной структуры многих ДНК. Вторичная структура ДНК.
Под вторичной структурой понимают пространственную организацию полинуклеотидной цепи. В !953 г. Дж. Уотсон и Ф. Кряк, обобщив работы многих современников (М. Уилкинс, Э. Чаргафф, А. Тодд, Л. Полинг), описали вторичную структуру ДНК в виде двойной спирали (рнс. !3.4). Она характерна для большинства молекул ДНК (в настоящее время известны и другие пространственные формы ДНК).
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
