Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты были открыты в 1898 году. Название «нуклеиновые кислоты» имеет историческое происхождение: нуклеиновыми кислотами ранние исследователи называли молекулы с кислыми свойствами, найденные в клеточном ядре. Рассмотрение структуры нуклеиновых кислот приводит к недоразумению, так как наиболее важная часть их структуры представлена органическими основаниями. Существует пять типов этих оснований, четыре из которых найдены в составе дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК), а пятое — в составе рибонуклеиновой кислоты (РНК). В состав ДНК входят аденин, гуанин, тимин, цитозин, а в состав РНК вместо тимина входит урацил. Хотя эти названия мало что говорят, лучше познакомиться с ними поподробнее, так как четыре из них (исключая урацил) представляют собой код жизни. Используя информацию, закодированную в этих соединениях, можно создать все структуры, найденные в живых организмах. Подробное объяснение мы получим в главе 3. В этой же главе мы взломаем данный код — инструкцию, созданную для всех живых форм на Земле.

Органические основания присоединены к сахару. Пятиуглеродный сахар, входящий в состав РНК, называется рибозой. Сахар, входящий в состав ДНК, сходен по строению, но отличается отсутствием одного атома кислорода и называется дезоксирибозой. При формировании связи между основанием и сахаром образуются молекулы, называемые нуклеозидами. К пятому атому углерода присоединяется также фосфат, что придает всей молекуле кислые свойства. В результате образуются нуклеотиды. Если вы можете запомнить только одно из этих названий, запомните нуклеотиды, состоящие из органического (азотистого) основания и фосфорилированного сахара. Сахара соединяются друг с другом, когда атом кислорода фосфатной группы одного сахара образует связь с атомом углерода другого сахара. Эта связь называется фосфодиэфирной. Второй сахар также фосфорилирован и образует связь с третьим сахаром и т.д. Связывание фосфорилированных Сахаров приводит к образованию сахарофосфатного остова, который удерживает в определенном порядке органические основания. Образно говоря, сахара — перила винтовой лестницы, которая представляет собой молекулу ДНК. Органические основания находятся внутри и представляют собой ступени этой лестницы.

Давайте построим ее (рис. 1.10—1.13). Во-первых, на рис. 1.10 показан ваш сахар. На рис. 1.11 к нему добавляется фосфатная группа. На рис. 1.12 представлено образование связи между сахарами и, наконец, на рис. 1.13 — присоединение основания к сахару.

Итак, в то время как фосфорилированные сахара формируют сахарофосфатный остов молекулы, органические основания, подобно ступенькам лестницы, находятся внутри (рис. 1.14). Необходимо запомнить, что в большинстве случаев молекула ДНК состоит из двух цепей, закрученных в правую или левую сторону. Органические основания же образуют пары внутри молекулы.

 Рибоза и дезоксирибоза

Рис. 1.10. Рибоза и дезоксирибоза

Фосфорилированная дезоксирибоза

Рис. 1.11. Фосфорилированная дезоксирибоза

Образование сахарофосфатного остова ДНК

Рис. 1.12. Образование сахарофосфатного остова ДНК

Органические основания

Рис. 1.13. Органические основания

Рис. 1.14. Лестница

Рис. 1.14. Лестница

Подобно большинству явлений, которые мы обсуждали, успех данной операции зависит от оперативной и качественной их подгонки друг к другу. Запомните, что эти молекулы образуют уникальные сложные структуры, которые очень точно подогнаны к соединениям, с которыми они реагируют или связываются. Органические основания внутри молекулы ДНК располагаются так, что между ними образуются водородные связи. Форма молекулы такова, что аденин всегда связывается водородными связями с тимином, а гуанин — с цитозином. Хотя взятая в отдельности водородная связь представляет собой слабое взаимодействие, несколько водородных связей образуют прочную структуру, напоминающую молнию. Связи создают вращающий момент, который закручивает спираль с обеих ее сторон, в результате чего образуется хорошо известная двойная спираль. Водородные связи в этом смысле уникальны, так как, с одной стороны, они достаточно прочны, чтобы поддерживать целостность структуры, с другой стороны, достаточно слабы, в результате чего разделение цепей ДНК не требует большой затраты энергии. Вам нужно разделить цепи ДНК в процессе ее удвоения.

Внутренние силы заставляют молекулу ДНК свернуться в спираль (рис. 1.15). Те же пары оснований всегда располагаются вместе, будь то бацилла, водоросль или горилла. Запомним эти пары: аденин с тимином и гуанин с цитозином. В составе РНК тимин заменен урацилом. Это очень важное правило, которое известно в науке под названием принципа комплементарности азотистых оснований. Раньше ученые полагали, что эти соединения всегда встречаются в равных количествах. В настоящее время мы знаем, что они образуют пары, чтобы создать двойную спираль ДНК из двух одинарных цепей, но… это будет позже.

Двойная спираль ДНК

Рис. 1.15. Двойная спираль ДНК

Существуют другие важные нуклеотиды, среди которых стоит упомянуть АТФ, или аденозинтрифосфат. В молекуле АТФ хранится энергия, и поэтому мы поговорим о ней в следующем разделе.

Итак, вы получили основные сведения для создания клетки.

Смотрите скачать презентации powerpoint на сайте.

Оставить комментарий

Ваш комментарий