§ 36. Нуклеиновые кислоты — биополимеры

Целлюлоза и инсулин — биополимеры разных классов. В чём состоят главные отличия их полимерных цепей? Чем отличаются их мономеры?
Вспомните из курса биологии, каковы особенности функций и размещения в живой клетке ДНК и РНК.

Распространение нуклеиновых кислот в природе

Познакомимся с ещё одним, немногочисленным, но уникальным по своей биологической роли классом соединений — нуклеиновыми кислотами (НК). НК — биополимеры, состоящие из мономеров, называемых нуклеотидами.

Существуют два основных типа НК. Дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) — самые длинные и сложно устроенные молекулы из существующих в земной природе. Например, ДНК человека составляет три миллиарда пар нуклеотидов (2 • 10¹⁰ км). Молекулы рибонуклеиновых кислот (РНК) гораздо короче, но их значение в природе также огромно.

Как вы уже знаете из курса биологии, ДНК является важнейшей частью хромосом всех живых организмов. Молекула ДНК хранит генетическую информацию, которая передаётся от поколения к поколению. Каждая клетка живых организмов содержит в своём ядре всю информацию об организме, которая передаётся через синтез огромного количества разнообразных белковых молекул. Белки же, выполняя функции ферментов (катализаторов химических реакций), управляют всей жизнедеятельностью клетки. Таким образом, белкам и нуклеиновым кислотам принадлежит первостепенная роль в живой природе.

РНК находится преимущественно в цитоплазме клеток — там, где осуществляется процесс биосинтеза белка.

Азотистые основания — фрагменты нуклеотидов — мономеров нуклеиновых кислот. Обязательным компонентом нуклеотидов являются азотистые основания, относящиеся к гетероциклическим соединениям (см. § 28).

Какие соединения называются гетероциклическими? Приведите примеры азотсодержащих гетероциклов (см. § 28).

Гетероциклическими соединениями называются циклические структуры, в состав которых наряду с атомами углерода входят атомы других элементов (гетероатомы).

Азотистые основания, образующие нуклеиновые кислоты, являются окси- и амипопроизводными двух гетероциклических соединений, содержащих атомы азота, — пиримидина и пурина.

Азотистые основания представляют собой довольно сложные соединения, между которыми могут возникать водородные связи. Такие связи устанавливаются не только между атомами водорода и кислорода, но и между атомами водорода и атомами азота, входящими в состав гетероциклов и функциональных групп. Между парами азотистых оснований аденин — тимин, а также гуанин — цитозин возникают водородные связи, способные удерживать эти соединения одно возле другого (рис. 76). Именно водородные связи являются материальной основой принципа комплементарности.

Модели и структурные формулы пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований

Комплементарность — структурное соответствие двух цепей нуклеиновых кислот, при котором аденину и гуанину в одной цепи соответствуют тимин (или урацил) и цитозин — в другой, и наоборот.

В соответствии с этим принципом возникает и поддерживается вторичная структура (спираль) молекулы ДНК и осуществляется «сборка» молекул информационных РНК.

Окончание параграфа >>>