Нуклеиновите киселини са биомакромолекулни вещества, отговорни за организацията и възпроизводството на живо вещество. В своите макромолекули нуклеиновите киселини съхраняват и предават генетичната информация на клетката и чрез тях тази информация се транскрибира в специфичната структура на протеините.

молекулно тегло

Нуклеотидна структура връзка

Нуклеиновите киселини са полинуклеотиди, чиято конструктивна единица е нуклеотиди. Нуклеотидът се състои от три части:

  1. основен - хетероцикличен азотни пуринови или пиримидинови бази,
  2. неутрален - пентозна D-рибоза или 2-дезокси-D-рибоза,
  3. кисел - трихидрогенфосфорна киселина H3PO4.

Азотните бази са хетероциклични съединения, където хетероатомът е азот. Те са получени от:

  • пурин (аденин А, гуанин G)
  • пиримидин (цитозин С, тимин Т, урацил U).

Нуклеотидът се образува чрез кондензация и на трите компонента, освобождавайки водни молекули. Нуклеотидът е нуклеозид естерифициран с трихидрогенфосфорна киселина. Нуклеотидите и нуклеозидите не са просто градивен елемент на нуклеиновите киселини. Те могат да изпълняват различни функции в клетките. Те участват, например, в транспорта на водород (NAD - никотинамид аденин динуклеотид, FAD - флавин-аденин динуклеотид), в транспорта на характерни групи (например -NH2), в биосинтеза на протеини, въглехидрати и липиди.

нуклеоотid + H3PO4 = нуклеотдокумент за самоличност

Особено важни нуклеотиди са AMP (аденозин монофосфат), ADP (аденозин дифосфат) и особено ATP (аденозин трифосфат), които участват в преноса на свободна химическа енергия. В клетката те играят ролята на т.нар "универсален енергиен търг". АТФ е основният източник на енергия за клетката. По време на хидролитичното разцепване на молекулата на трихидрогенфосфорната киселина от АТФ нуклеотида се отделя енергия. Енергията, получена по този начин, е по-голяма, отколкото при хидролизата на други видове съединения, така че ние наричаме АТФ макроергично съединение и наричаме макроергична връзка вълнообразна линия (това не е специален тип връзка, а просто обикновена ковалентна връзка и подчертаваме енергийната значимост с вълнообразна линия). cAMP (цикличен аденозин монофосфат) е важна сигнална молекула или регулатор на генната експресия.

Полинуклеотидът се образува от отделните нуклеотиди, които се свързват помежду си чрез вътрешнонуклеотидна естерна връзка чрез H3PO4 между въглероди С3 и С5 на две съседни рибози (рибофуранози). Така между нуклеотидите възниква 3 ', 5'-фосфодиестерна връзка (прочетете „три с ред пет с ред.“).

Разделяне на връзката на нуклеиновите киселини

Според състава на нуклеотидите и захарния компонент различаваме два вида нуклеинови киселини:

  1. ДНК - дезоксирибонуклеинова киселина
  2. РНК - рибонуклеинова киселина

ДНК връзка

Дезоксирибонуклеиновата киселина се състои от следните части:

  • азотни основи: пурин (аденин, гуанин), пиримидинмащерка, цитозин),
  • захар: 2-дезокси-D-рибоза,
  • kys. трихидрогенфосфорна.

ДНК макромолекулата, подобно на протеините, се характеризира с първична, вторична и третична структура.

Първична структура на ДНК връзка

Първичната структура на ДНК се дава от броя и реда, т.е. нуклеотидна последователност, които са свързани в полинуклеотидната верига чрез 3 ', 5'-фосфодиестерна връзка. Относителното молекулно тегло на такава макромолекула може да бъде от порядъка на до 109 Da, което представлява около 200 000 градивни блока.

Първичната структура на ДНК определя реда на аминокиселините в протеините. Нуклеотидната последователност, която съдържа информация за синтеза на определен продукт (най-често функционален протеин) се нарича ген. Генът е и основна единица за наследственост от генетична гледна точка. Наследствено разстройство в нуклеотидната последователност, т.е. нарушение на първичната структура на ДНК, причинява генетични заболявания.

Вторична структура на ДНК връзка

Всъщност те съставят ДНК молекула две полинуклеотидни вериги лежат точно един над друг, като T винаги е на T на другото влакно и T винаги е на G. Това сдвояване се нарича комплементарност на азотни основи. Позволява създаването на точно копие на ДНК молекула и гарантира приемствеността на живота. Двете противоположни нишки на ДНК се "сдвояват" поради междумолекулни взаимодействия във формата водородни връзки, докато между A-T Те са 2 водородни моста и между C-G Те са 3 водородни моста. Броят на водородните връзки определя силата на тази връзка, което е важно за много събития, свързани с метаболизма на ДНК (напр. В региони, богати на A-T, сплайсингът на веригата е по-лесен в началото на репликацията на ДНК).

J. WATSON а Е. КРИК проектиран въз основа на специален рентгенов (рентгенов) анализ в 1953 г. пространствен модел на ДНК (Нобелова награда, 1962), който изразява нейната вторична структура. Вторичната структура на ДНК се състои от две полинуклеотидни вериги, които са антипаралелно преплетени в дясно въртяща се двойна спирала, т.нар. двойна α-спирала. Тази структура е относително стабилна.

Третична структура на ДНК връзка

Третичната структура на ДНК се създава чрез усукване на двойната спирала в пространството в т.нар. суперхеликс. ДНК, навита по този начин, се нарича суперспирализирана ДНК.

РНК връзка

Рибонуклеиновата киселина се състои от следните части:

  • азотни основи: пурин (аденин, гуанин), пиримидинурацил, цитозин),
  • захар: D-рибоза,
  • kys. трихидрогенфосфорна.

Първична структура на РНК е по същество същото като за ДНК. Единствената разлика е в състава на нуклеотидите, в които се използва рибоза вместо дезоксирибоза, а урацил U се използва вместо азотни основи вместо тимин Т. Основното сдвояване при образуването на хетеродуплекси или двуверижни молекули е следното: AU и GC.

Вторична и третична структура на РНК тя е много по-разнообразна, отколкото в случая с ДНК. Когато изолираме РНК от клетка, получаваме проба, която съдържа различни видове тази нуклеинова киселина. Дори молекула от един тип РНК не трябва да има еднаква пространствена структура. По-голямата част от РНК е едноверижна, поради което огъването на нишката може да доведе до образуването на вътремолекулни водородни мостове. Рибонуклеиновите киселини се различават една от друга не само по функция, място на поява, но и по молекулно тегло и структура.

Според биологичната функция и локализацията, ние разделяме РНК на 3 основни типа и редица други по-малки видове (малка ядрена и ядрена РНК, антисенс РНК и др.):

  • иРНК
  • рРНК
  • тРНК

Връзка на медиатор (пратеник) РНК (иРНК)

Посредническата РНК (mRNA) (messenger = messenger) - или информационна (iRNA), представлява 5-10% от съдържанието на РНК в клетката. Нейната работа е трансфер на генетична информация от ДНК към структурата на протеините. Той се образува директно върху ДНК веригата въз основа на комплементарността на основата, така че А се транскрибира от ДНК като U в РНК, G се транскрибира като C, T като A и C като G. Той има едноверижна структура и дължината си зависи от количеството информация (дължината на гена), която тя носи. Трио от нуклеотиди в иРНК, наречено кодони те представляват в протеосинтеза информация за включването на една аминокиселина в полипептидна верига. Относителното молекулно тегло на иРНК е 25 000 до 106 Da.

Рибозомна РНК (rRNA) връзка

Рибозомната РНК (rRNA) образува основната градивен елемент на рибозомите и представлява до 90% от съдържанието на РНК в клетката. Синтезът на протеини (протеосинтеза) се осъществява директно върху рибозомите. Части от макромолекулата на рРНК могат да бъдат под формата на двойна спирала. Рибозомните РНК са най-често характеризираните коефициент на утаяване S. Колкото по-висока е стойността на S, толкова по-високо е молекулното тегло на рРНК.

Прехвърляне на RNA (tRNA) връзка

Трансферните РНК (tRNAs) имат специфична вторична и третична структура, която е дадена богато вътрешномолекулно сдвояване на база. Прехвърлянето на РНК осигуряваносов трансфер на активирани аминокиселини до мястото на образуване на полипептидната верига - към рибозомата. Специфичността на tRNA за включването на дадена аминокиселина се определя от три нуклеотида в средата на молекулата - антикодон, чрез която тРНК разпознава кодони върху иРНК. Наборът от правила, според които съответният кодон на иРНК води до включването на определена аминокиселина в полипептидната верига, се нарича генетичен код. Трансферните РНК нямат високо молекулно тегло. Те съдържат около 70 до 80 нуклеотиди. Те се намират свободно в клетъчната цитоплазма.