Нуклеиновые кислоты как самоорганизующиеся системы. Общая характеристика, функции. Основные отличия в строении и функциях ДНК и РНК

Нуклеиновая кислота — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации. Спиральная молекула ДНК представляет собой характерную упорядоченную наноструктуру.

Нуклеиновые кислоты состоят из мононуклеотидов. Мононуклеотиды нуклеиновых кислот в свою очередь состоят из трех фрагментов: азотистого основания, углевода и фосфорной кислоты.

В состав РНК и ДНК входят пуриновые и пиримидиновые азотистые основания.

Пиримидиновые азотистые основания являются производными гетероциклического соединения пиримидина.

В составе нуклеиновых кислот обнаружены следующие основные производные пиримидина: цитозин (Ц), урацил (У), тимин (Т).

Кроме них, в молекулах некоторых нуклеиновых кислот в незначительных количествах встречаются и другие пиримидиновые основания. Их называют минорными основаниями. Они защищают молекулу РНК от гидролитической ферментации.

Пуриновые азотистые основания являются производными бициклического гетероцикла пурина, состоящего из конденсированных пиримидинового и имидазольного колец. Главные пуриновые основания в составе нуклеиновых кислот: аденин (А) и гуанин (Г). Найдено большое число минорных пуриновых оснований – метилированных производных аденина и гуанина.

В состав нуклеиновых кислот входят пентозы (рибоза и дезоксирибоза). При соединении азотистого основания с пентозой образуется нуклеозид. При соединении нуклеозидов с фосфорной кислотой образуются нуклеотиды. РНК и ДНК состоят из различных нуклеотидов, отличающихся пентозой и набором азотистых оснований:

РНК ДНК

Н3РО4 Н3РО4

Рибоза Дезоксирибоза

Азотистые основания А Ц Г У А Г Ц Т

 

Нуклеоти́ды — фосфорные эфиры нуклеозидов, нуклеозидфосфаты.

Нуклеозиды — это гликозиламины, содержащие азотистое основание, связанное с сахаром (рибозой илидезоксирибозой).

 

Различают первичную, вторичную и третичную структуры РНК и ДНК.

Первичная структура у РНК и ДНК одинакова – это линейная полинуклеотидная цепь, в которой нуклеотиды соединены между собой фосфодиэфирными связями, которые образуют остатки фосфорной кислоты между углеродным атомом одного нуклеотида и углеродным атомом следующего нуклеотида.

На одном конце полинуклеотидной цепи всегда есть свободный остаток фосфорной кислоты. Этот нуклеотид обозначается как концевой и считается началом макромолекулы нуклеиновой кислоты. На другом конце цепи содержится нуклеотид со свободной гидроксильной группой. Это концевой нуклеотид – конец макромолекулы. Никаких разветвлений в молекулах РНК и ДНК не обнаружено.