Нуклеотиды и нуклеиновые кислоты

Нуклеотиды состоят из азотсодержащего циклического соединения (азотистого основания), пятиуглеродного сахара и остатка фосфорной кислоты. Из них построены макромолекулы нуклеиновых кислот.

В состав молекул РНК (рибонуклеиновая кислота) входят нуклеотиды, построенные на основе сахара рибозы и содержащие в качестве азотистых оснований аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и урацил (У). Нуклеотиды, составляющие молекулу ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота), содержат дезоксирибозу, а вместо урацила - тимин (Т).

Сцепление нуклеотидов между собой в молекуле ДНК (РНК) происходит благодаря связи фосфорного остатка одного нуклеотида с дезоксирибозой (рибозой) другого.

В ходе исследований состава молекул ДНК было выяснено, что в каждой из них число адениновых азотистых оснований (А) равно числу тиминовых (Т), а число гуаниновых (Г) - числу цитозиновых (Ц). Это открытие послужило предпосылкой для создания Дж. Уотсоном и Ф. Криком в 1953 г. модели молекулы ДНК - знаменитой двойной спирали.

Согласно этой модели молекула ДНК состоит из двух цепей, которые свернуты в виде правозакрученной спирали.

Каждая цепь содержит последовательность нуклеотидов, строго соответствующую (комплементарную) последовательности другой цепи. Это соответствие достигается наличием водородных связей между направленными навстречу друг другу азотистыми основаниями двух цепей - А и Т или Г и Ц.

Связь между другими парами азотистых оснований невозможна, поскольку пространственная структура молекул азотистых оснований такова, что только А и Т, так же как Г и Ц, могут сблизиться друг с другом настолько, чтобы образовать между собой водородные связи.

Важнейшая особенность ДНК заключается в возможности ее самоудвоения - репликации, которая осуществляется при участии группы ферментов.

В определенных участках, в том числе и на одном из концов, двуцепочной спиральной молекулы ДНК происходит разрыв водородных связей между цепями. Они разделяются и разматываются. Этот процесс постепенно захватывает всю молекулу. По мере расхождения цепей материнской молекулы на них, как на матрице, из имеющихся в окружающей среде нуклеотидов выстраиваются дочерние цепи. Сборка новой цепи идет в точном соответствии с принципом комплементарности: против каждого А встает Т, против Г - Ц и т. д. В итоге получаются две новые молекулы ДНК, у каждой из которых одна цепь осталась от исходной молекулы ДНК, а вторая - новая. При этом две образующиеся при репликации молекулы ДНК идентичны исходной.

Способность молекулы ДНК к самокопированию и лежит в основе передачи наследственной информации живыми организмами. Последовательность нуклеотидовидных оснований в молекуле ДНК как раз и служит тем шифром, которым закодирована информация о белках, необходимых для функционирования организма.

В отличие от ДНК молекула РНК состоит из одной полинуклеотидной цепи. Существует несколько типов РНК, которые выполняют в клетке разные функции. РНК-копия участка цепи ДНК носит название информационной или матричной РНК (мРНК) и играет роль посредника при передаче генетической информации от ДНК к структурам клетки, синтезирующим белок, - рибосомам. Кроме того, в клетке имеются рибосомные РНК (рРНК), которые вместе с белками формируют рибосомы, транспортные РНК (тРНК), транспортирующие аминокислоты к месту синтеза белка, и некоторые другие.

Молекула ДНК состоит из двух свернутых в спираль комплементарных цепей нуклеотидов, которые удерживаются вместе водородными связями, образующими А-Т и Г-Ц пары оснований. Последовательность нуклеотидов цепи ДНК служит шифром, который кодирует генетическую информацию. Расшифровка этой информации осуществляется при участии молекул РНК. Способность ДНК к самокопированию (репликации) обеспечивает возможность передачи генетической информации в живой природе.

Читать далее