Первичная структура ДНК

Структура нуклеиновых кислот лучше изучена у простейших живых существ – прокариот. К ним относятся бактерии, синезеленые водоросли, риккетсии и микоплазмы. В клетках прокариот содержится единственная хромосома, состоящая из одной молекулы ДНК, которая не отделена от цитоплазмы мембраной. Наиболее подробно исследована структура нуклеиновых кислот, выделенных из различных штаммов и мутантов E. coli и ее бактериофагов. Позднее начали изучать генетический материал эукариотических клеток. К ним относятся клетки животных, растений, грибов, простейших, большей части видов водорослей. Эукариотические клетки содержат ядро, окруженное мембраной. Ядерный материал распределяется между несколькими хромосомами, основу которых составляют ДНК и белки (главным образом, гистоны). 

Строение полинуклеотидной цепи*

*Иногда употребляется также и термин нить. 

Нуклеотиды – это повторяющиеся мономерные единицы олигонуклеотидов и полинуклеотидов. Олигонуклеотиды построены из нескольких мономеров, полинуклеотиды – из многих. Нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды, построенные из мономеров – нуклеотидов, число которых колеблется от 7 десятков до сотен миллионов. 

Нуклеотиды и нуклеозиды

В нуклеиновых кислотах пуриновые азотистые основания через 9-ый атом, а пиримидиновые – через 1-ый образуют N-гликозидную связь с пентозой рибозой или 2’-дезоксирибозой. 

Компоненты нуклеиновых кислот

При полном гидролизе нуклеиновых кислот образуются пуриновые и пиримидиновые азотистые основания, моносахарид пентоза (рибоза или дезоксирибоза) и фосфорная кислота. В выделении и доказательстве присутствия рибозы в нуклеиновых кислотах большую роль сыграли работы советского физиолога и биохимика Е.С. Лондона (1929). 

Открытие нуклеиновых кислот и их биологическая роль

В 1868 году швейцарский исследователь Ф. Мишер впервые выделил из ядер лейкоцитов человека соединения нового типа, ранее неизвестные, которые он назвал нуклеинами (от лат. nucleus – ядро). Вскоре сотрудники лаборатории Ф. Гоппе-Зейлера, в которой работал Ф. Мишер, в том числе и наш соотечественник Н. Любавин, выделили нуклеины из эритроцитов птиц, рептилий, из дрожжевых клеток и ряда других объектов. Позднее Ф. Мишер установил, что нуклеин – это сложное соединение, состоящее из кислого компонента с высоким содержанием фосфора (в 1889 году этот компонент назвали нуклеиновой кислотой) и белкового компонента. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков, содержащая их, – нуклеопротеины. Долгое время считали, что белковые компоненты нуклеопротеинов представлены только белками основного характера – гистонами и протаминами. В 1939 году одним из основателей молекулярной биологии в СССР академиком А.Н. Белозерским и его сотрудниками в растительных нуклеопротеинах были обнаружены кислые белки типа альбуминов и глобулинов. 

Нуклеиновые кислоты: введение

Нуклеиновые кислоты (НК) играют огромную биологическую роль. Они осуществляют перенос генетической информации в живых существах от одного поколения к другому. Это происходит путем управления точным ходом биосинтеза белков в клетках. 

Пиримидиновые и пуриновые основания

Гетероциклические соединения 

Циклические соединения, содержащие в цикле не только углеродные атомы, но и атомы других элементов (O, N, S и др.), называют гетероциклическими (от греч. heteros – иной, разный).  

Гетероциклические соединения широко распространены в природе. Огромное количество их получено синтетически. Это привело к тому, что возник самостоятельный раздел в органической химии – химия гетероциклических соединений. 

Гетероциклы играют большую роль в биологии, медицине, сельском хозяйстве, технике. Они входят в состав витаминов, антибиотиков, животных и растительных клеток. Используют их в качестве биокатализаторов. 

Гетероциклические соединения обычно классифицируют по размеру цикла. Наиболее устойчивыми являются пяти- и шестичленные гетероциклы.