Характеристика простетических групп нуклеопротеинов.

Состав РНК	Состав ДНК
1. Углеводный компонент
β,D-рибофураноза β,D-дезоксирибофураноза
2. Азотистые основания (лактамная форма)
Аденин, гуанин, циозин, урацил (А, Г, Ц, У)	Аденин, гуанин, цитозин, тимин (А, Г, Ц, Т)
3. Фосфорная кислота

Нуклеиновые кислоты – это высокомолекулярные соединения, состоящие из мононуклеотидов, т.е. их структурной единицей является мононуклеотид (нуклеотид). Каждый нуклеотид включает 3 химически различных компонента: моносахарид, азотистое основание, остаток фосфорной кислоты. Нуклеотиды, входящие в РНК и ДНК, отличаются друг от друга по составу.

Строение пуриновых и пиримидиновых оснований.

Пуриновые основания: Пиримидиновые основания:

Аденин (А) Гуанин (Г) Цитозин (Ц) Урацил (У) Тимин (Т)

Схема образования нуклеотида.

Образуется нуклеотид - адениловая кислота или аденозинмонофосфат (АМФ). Соединение основания и пентозы называют нуклеозидом (аденозин), связь между пентозой и азотистым основанием (β-гликозидная) образована - первым атомом углерода пентозы с первым атомом азота в пиримидиновых нуклеозидах и девятым атомом азота в пуриновых нуклеозидах. Нуклеотиды представляют собой соединения нуклеозидов с фосфорной кислотой (связь сложно – эфирная). В составе РНК и ДНК по 4 аденозин- или нуклеозидмонофосфата (нуклеотида).

Эту схему ещё можно посмотреть на сайте в лекции «Сложные белки» J

Номенклатура нуклеотидов.

Рибонуклеозидмонофосфаты: Дезоксирибонуклеозидмонофосфаты:

1. Аденозинмонофосфат (АМФ), адениловая кислота. 1. д.Аденозинмонофосфат (д.АМФ).

2. Гуанозинмонофосфат (ГМФ), гуаниловая кислота. 2. д.Гуанозинмонофосфат (д.ГМФ).

3. Цитидинмонофосфат (ЦМФ), цитидиловая кислота. 3. д.Цитидинмонофосфат (д.ЦМФ).

4. Уридинмонофосфат (УМФ), уридиловая кислота. 4. д.тимидинмонофосфат (д.ТМФ).

Первичная структура нуклеиновых кислот.

Первичные структуры РНК и ДНК построены однотипно, они представляют собой линейные полимеры – полинуклеотиды, состоящие из мононуклеотидов, соединенных 3',5' – фосфодиэфирными связями. При этом сложноэфирная связь образована фосфатным остатком одного мононуклеотида и 3' – гидроксильной группой пентозного остатка другого мононуклеотида (3',5' – фосфодиэфирная связь).

Концы полинуклеотидов различаются по структуре: на одном конце имеется свободная 5' – фосфатная группа (5' – конец), на другом – свободная 3' – ОН - группа (3' – конец). Уникальность структуры и функциональная индивидуальность молекул ДНК и РНК определяется их первичной структурой.

Вторичная структура ДНК.

Особенностью нуклеотидного состава ДНК является то, что число адениловых нуклеотидов равно числу цитидиловых: А=Т, Г=Ц, следовательно, А+Г=Т+Ц, т.е. число пуриновых нуклеотидов равно числу пиримидиновых (правила Чаргаффа). Такие соотношения не свойственны РНК. Исходя из правил Чаргоффа о нуклеотидном составе ДНК и из рентгеноструктурных исследований, Дж. Уотсон и Ф. Крик (Великобритания) предложили модель строения ДНК (1953).

Согласно этой модели молекула ДНК представляет собой двойную спираль, образованную двумя полинуклеотидными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси. Двойная спираль правозакрученная, полинуклеотидные цепи в ней антипараллельны, т.е. если одна из них ориентирована в направлении 3' 5', то вторая – в направлении 5' 3'. Поэтому на каждом из концов молекулы ДНК расположены 5' – конец одной цепи и 3' – конец другой цепи.

Все основания цепей ДНК (гидрофобные по свойствам) расположены внутри двойной спирали, а пентозы и остатки фосфорной кислоты – снаружи. Полинуклеотидные цепи удерживаются относительно друг друга за счет водородных связей, образующихся за счет специфического взаимодействия между парами комплементарных оснований. Комплементарными являются А и Т, они образуют две водородные связи, а также Г и Ц образуют три водородные связи.

ЦИТОЗИН ГУАНИН ТИМИН АДЕНИН

Кроме водородных связей в стабилизации вторичной структуры ДНК участвуют гидрофобные взаимодействия возникающие за счет гидрофобных азотистых оснований, обращенных внутрь спирали. Гидрофобные взаимодействия вносят основной вклад в стабилизацию двойной спирали, больший, чем водородные связи между цепями. Рибозофосфатные связи располагаются по периферии, образуя ковалентный остов спирали.

 

 

Особенности структуры РНК.

Первичная структура РНК аналогична первичной структуре ДНК ипредставляет полинуклеотидную цепь, состоящую из мононуклеотидов, соединенных 3' 5' – фосфодиэфирными связями.

Вторичная структура РНК.

Молекулы РНК построены из одной полинуклеотидной цепи. Отдельные участки цепи РНК образуют спирализованные петли "шпильки", за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями А-У и Г-Ц. Участки цепи РНК в таких спирализованных участках антипараллельны, но не всегда полностью комплементарны. Наличие спирализованных участков характерно для всех типов РНК. Такие спирализованные участки содержат небольшое число нуклеотидных пар (до 20-30) и чередуются с неспирализованными участками.

Основные типы РНК.

По особенностям структуры и функциям различают 2 типа рибонуклеиновых кислот – матричные РНК (мРНК) и некодирующие РНК (рибосомальные, транспортные, сплайсосомные, малые ядрышковые и т.д.). Они различаются по первичной структуре, молекулярной массе, конформации, продолжительности жизни и по функциональной активности.

1.) Матричные РНК (мРНК) составляют около 2% от всей РНК клетки. Матричные РНК называются также информационными РНК (иРНК).

2.) Транспортные РНК (тРНК). Пространственную структуру тРНК, независимо от различий в последовательности нуклеотидов, описывают универсальной моделью "клеверного листа". В каждой молекуле тРНК есть участки цепи, не участвующие в образовании водородных связей между нуклеотидными остатками. К ним в частности, относят участок, ответственный за связывание с аминокислотой на 3'-конце молекулы и антикодон – специфический триплет нуклеотидов, взаимодействующий комплементарно с кодоном мРНК. Транспортные РНК составляют около 15% всей РНК клетки, они участвуют в транспорте аминокислот.

3.) Рибосомные РНК (рРНК) – компоненты рибосом. На долю рРНК приходится около 80% всей РНК клетки.