Нуклеїнові кислоти – найважливіші складові частини живих клітин. Ці речовини регулюють передачу спадкових ознак у ряді поколінь, а також приймають участь у процесі біосинтезу білка. Нуклеїнові кислоти – це складні високомолекулярні біополімери, мономерами яких є нуклеотиди. Вперше їх виявлено в ядрі клітин, звідки й походить назва цих сполук (лат. nukleus – «ядро»).
Що таке нуклеїнові кислоти? При повному гідролізі нуклеїнових кислот утворюється суміш нітрогеновмісних гетероциклічних основ (піримідинів й пуринів), вуглевод (рибоза чи дезоксирибоза) та фосфатна кислота.
Піримідинові основи
Пуринові основи
Пентози
Фосфатна кислота
При неповному гідролізі утворюється суміш речовин, які називаються нуклеотидами. До складу нуклеотида входить одна молекула пуринової чи піримідинової основи, одна молекула пентози й молекула фосфатної кислоти. Таким чином, нуклеотид являється мономером нуклеїнової кислоти.
В залежності від пентози, що входить до складу нуклеотиду, їх поділяють на дві групи:
1. Дезоксирибонуклеотиди, до складу яких входить дезоксирибоза. Розрізняють чотири типи різних дезоксирибонуклеотидів, які відрізняються між собою тільки залишками нітрогеновмісних основ: аденіл (основа аденін, скорочено – А), гуаніл (основа гуанін, Г), цитозил (основа цитозин, Ц) й тиміл (снова тимін, Т). Полімер із дезоксирибонуклеотидів називають дезоксирибонуклеїновою кислотою (скорочено ДНК). ДНК міститься в ядрах клітин.
Рис. 68. Схема будови нуклеотидів ДНК
2. Рибонуклеотиди, до складу яких входить рибоза. Три рибонуклеотиди такі як у ДНК (А, Ц, Г), а замість основи тиміну (Т), в складі РНК міститься урацил (У).
Полімер рибонуклеотидів – це рибонуклеїнова кислота (скорочено РНК). РНК міститься в ядрах й цитоплазмі клітин.
Рис. 69. Схема будови нуклеотидів РНК.
Молекула ДНК являє собою два спірально закручені антипаралельні ланцюги нуклеотидів. Ширина подвійної спіралі ДНК невелика, близько 2 нм, а довжина її в десятки тисяч разів більша й досягає сотень тисяч нанометрів. Молекулярна маса ДНК відповідно надзвичайно велика – вона обчислюється десятками й навіть сотнями мільйонів.
Хоча діаметр молекули ДНК якихось 0,000 0025 міліметра, вона містить стільки інформації, що нею можна було б заповнити мільйон сторінок
Рис. 70. Схема подвійної спіралі ДНК.
Рис. 71. Просторова модель молекули ДНК.
Кожна нитка ДНК – полімер, мономерами якого є нуклеотиди. Нуклеїновим кислотам, як й білкам, притаманна первинна структура – певна послідовність нуклеотидів, а також складніша вторинна й третинна структури. Сполучення нуклеотидів у ланцюг ДНК відбувається через вуглевод одного нуклеотиду й фосфатну кислоту сусіднього. Вони сполучаються міцними ковалентними зв’язками. Основи одного ланцюга сполучені з основами іншого водневими зв’язками.
У розміщенні нуклеотидів є важлива закономірність, а саме: проти А одного ланцюга завжди опиняється Т на другому ланцюзі, а проти Г одного ланцюга – завжди опиняється Т. У кожному з цих поєднань обидва нуклеотиди ніби доповнюють один одного, тому прийнято говорити, що Г є комплементарним до Ц, а Т – до А. Принцип, комплементарності, що лежить в основі структури ДНК, дає змогу зрозуміти, як синтезуються нові молекули ДНК незадовго перед поділом клітини. Цей синтез зумовлений чудовою здатністю молекули ДНК до подвоєння й визначає передавання спадкових властивостей від материнської клітини до дочірніх.
Рис. 72. Схема подвоєної молекули ДНК
Структура РНК подібна до структури ДНК, але на відміну від неї, молекула РНК одноланцюгова.
У клітині існують три основні типи РНК, які відрізняються локалізацією, розміром, нуклеотидним складом, структурою й функціональними властивостями: рибосомна (рРНК), транспортна (тРНК), інформаційна (іРНК). РНК приймає участь у синтезі білка. Більш детально нуклеїнові кислоти вивчаються в курсі біології.
Підсумок:
- Нуклеїнові кислоти разом з білками є носіями найважливіших біологічних функцій, саме вони визначають ті ознаки, які відрізняють живу природу від неживої, є носіями життя.
- Біологічна роль нуклеїнових кислот полягає в тому, що вони є носіями генетичної інформації, забезпечують передачу спадкових ознак, беруть безпосередню участь у біосинтезі білка.
- Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: РНК й ДНК.
- До складу молекул ДНК й РНК входять по чотири типи нуклеотидів, які відрізняються за типом гетероциклічної основи та пентози.
?
- Які існують типи нуклеїнових кислот?
- Охарактеризуйте будову нуклеотидів й окремих ланок ДНК та РНК.
- Яка роль ДНК й РНК у біохімічних процесах, які відбуваються в організмі людини?
- Яка роль нуклеїнових кислот у регуляції механізму спадковості?
