Структура нуклеїнових кислот

Первинна структура нуклеїнових кислот.

Характерні для кожного виду нуклеїнових кислот мононуклеотиди, об'єднуючись в кількості декількох сотень, а інколи і тисяч в єдину молекулу, утворюють величезні полінуклеотидні ланцюги.

Таким чином, за своєю хімічною будовою нуклеїнові кислоти є полірибонуклеотидами (РНК) і полідезоксирибонуклеотидами (ДНК).

Оскільки молекулярна маса нуклеїнових кислот коливається в широких межах, встановити первинну структуру всіх відомих РНК і особливо ДНК вельми складно.

П роте у всіх полінуклеотидних ланцюгах нуклеотидні залишки зв'язуються через фосфатну групу. Фосфатна група утворює два складноефирних зв'язки: 3-м вуглецевим атомом (С-3') рибози (або дезоксирибози) попереднього нуклеотидного залишку і з 5-м вуглецевим атомом (С-5') рибози (або дезоксирибози) наступного, утворюючи таким чином 3',5'-фосфодіефірний зв'язок:

Первинна структура нуклеїнових кислот визначається послідовністю (порядком чергування) мононуклеотидів, зв'язаних 3',5'-фосфодіефірним зв'язком в полінуклеотидний ланцюг.

Якщо уявно завершити структуру зображених вище фрагментів ДНК і РНК кінцевими нуклеотидами, то при 5'-вуглецевому атомі залишку дезоксирибози у випадку ДНК (або рибози у випадку РНК) виявиться залишок фосфорної кислоти, а на протилежному кінці ланцюга біля 3'-вуглецевого атому залишку дезоксирибози (або рибози) — гідроксильна група.

Ці нуклеотидні залишки утворюють 5'- і 3'-кінці молекул ДНК і РНК. Перший, тобто 5'-кінцевий (з вільною 5'-ОН-групою), нуклеотид прийнято вважати початком молекули нуклеїнової кислоти, а другий, тобто 3'-кінцевий (з вільною 3'-ОН-групою), нуклеотид — її кінцем.

Залежно від молекулярної маси нуклеїнової кислоти коефіцієнт поліконденсації, тобто число нуклеотидних ланок, зв'язаних в єдиний полінуклеотидний ланцюг, варіює в широких межах. Якщо прийняти середню молекулярну масу нуклеотидного залишку рівною 330, то для молекул ДНК коефіцієнт поліконденсації виразиться десятками і сотнями тисяч ланок, а для РНК — всього лише десятками, сотнями і в деяких випадках — тисячами ланок.

Н азва полінуклеотиду утворюється з назв нуклеозидів із зазначенням типу зв’язку. Назву полінуклеотиду найчастіше починають з 5’-кінця. Приклад назви тринуклеотидів, що містять рибозу (R – ОН) або дезоксирибозу (R – Н) наведено нижче:

(ДНК) 5’-фосфодезоксицитидил(3’5’)дезоксиаденіл(3’5’)дезоксигуанозин

(РНК) 5’-О-фосфоцитидил(3’5’)аденіл(3’5’)гуанозин

Встановлення нуклеотидного складу, як правило, здійснюють шляхом дослідження продуктів гідролітичного розщеплення нуклеїнових кислот.

ДНК і РНК розрізняються поведінкою в умовах лужного і кислотного гідролізу. ДНК стійка до гідролізу в лужному середовищі. РНК легко гидролизуются в м'яких умовах в лужному середовищі до нуклеотидів, які у свою чергу здатні в лужному середовищі відщеплювати залишок фосфорної кислоти з утворенням нуклеозидів. Нуклеозиди в кислому середовищі гидролизуются до гетероциклічних основ і вуглеводів.

Хімічний гідроліз ДНК майже не використовують із-за ускладнення його побічними процесами. Застосовують ферментативний гідроліз під дією нуклеаз. Такі ферменти проявляють специфічність по відношенню до різних типів нуклеїнових кислот.