тимин + дезоксирибоза = тимидин; озин (пуриновые основания) аденин + рибоза = аденозин

аденин + дезоксирибоза = дезоксиаденозин гуанин + рибоза = гуанозин гуанин + дезоксирибоза = дезоксигуанозин

N-гликозидная связь стабильна по отношению к щелочам. Показано, что пуриновые нуклеозиды легко гидролизуются в кислой среде, как и О-гликозиды, однако пиримидиновые нуклеозиды гидролизуются в более жёстких условиях (после продолжительной обработки концентрированной кислотой).

11.3.2. Нуклеотиды

Нуклеотиды — это сложные соединения, состоящие из трех компонентов: азотистых оснований, пятиуглеродного сахара рибозы (у рибонуклеотидов)илидезоксирибозы(удезоксирибонуклеотидов, и от одного до трех остатков фосфорной кислоты. Нуклеотиды – это нуклеозиды, фосфорилированные по С – 2', С – 3' и С – 5' (нумерация углеродоврибозыилидезоксирибозысапострофом).Названиянуклеотидов строятся по схеме: нуклезид + фосфат, с указанием места присоединения и количества остатков фосфорной кислоты. В отношении нуклеозидмонофосфатов часто используется термин - кислота: адениловая, гуаниловая, цитидиловая, уридиловая, тимидиловая. Нуклеотиды являются сильными кислотами. При физиологических значениях рН (7,35) фосфатная группа ионизирована. Нуклеотиды подразделяются на рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды. АМФ относится к рибонуклеотидам и читается как аденозинмонофосфат.

207

сложноэфирная связь

гликозидная

связь

Рис. 11.1 Природа (характер) связей в нуклеотидах

Соответственно – АДФ и АТФ–аденозинди- и аденозинтрифосфат. Подробное описание структурных особенностей 2'-дезоксиаде- нозин-5'-фосфата, 2'-дезоксиадениловой кислоты (дАМФ, dAMP) приведено на рис.11.1. Структуры моно-, ди-, трифосфодезоксиадено-

зина приведены на рис.11.2.

(а) (б) (в)

Рис. 11.2 Структуры дезоксинуклеотидов:(а)-дАМФ, (б) - дАДФ, (в)-дАТФ)

Посколькунуклеотиды находятсявионизированномсостоянии, их называюттакжекаксложныеионысокончанием«ат». АМФаденилат, ТМФ-тимидилат и т.д. Нуклеотиды подвергаются гидролизу. В зависимости от pH среды получаются различные продукты гидролиза.

208

макроэргические связи

Рис. 11.3 Структура АТФ

Нуклеотиды входят в состав нуклеиновых кислот, а также встречаются в клетке в свободном состоянии. Аденозинтрифосфат (АТФ) (Рис.11.3) выполняет роль универсального хранилища энергии, обеспечивая ею все синтетические процессы в организме, в том числе синтез донора метильной группы S-аденозилметионина из АТФ и метионина.АТФиАДФсодержатбогатыеэнергиейангидридныесвязи (макроэргические связи). При расщеплении одной связи выделяется 32 кДж/моль энергии. Нуклеозидная часть молекулы служит для узнавания и связывания с различными ферментами, которые используют АТФ. При физиологических значениях рН (7,35) АТФ находится в ионизированном состоянии и в клетках связывается с ионами металлов:

209

11.3.3. Нуклеозидциклофосфаты

Нуклеотиды, в которых фосфорная кислота этерифицирует одновременно две гидроксильные группы рибофуранозы (3',5') называются нуклеозидциклофосфатами, благодаря образованию дополнительного цикла в молекуле:

Практически во всех клетках присутствуют два нуклеозидциклофосфата: аденозин-3',5'–циклофосфат(цАМФ,cAMP) игуанозин - 3', 5' - циклофосфат cGMP (цГМФ, cGMP). Циклические нуклеотиды являются важнейшими внутриклеточными регуляторами процессов.

11.3.4. Рибо- и дезокси-рибонуклеиновые кислоты

Нуклеотиды связываются в длинные цепи с помощью фосфатных групп (3',5'), образуя высокомолекулярные продукты поликонденсации

– нуклеиновые кислоты (Рис.11.4-11.6).

Нуклеиновые кислоты играют главную роль в сохранении и передаче наследственных признаков (генетической информации). Нуклеиновые кислоты, содержащие рибозу, называются рибонуклеиновыми (РНК), содержащие дезоксирибозу – дезоксирибонуклеиновыми.

Рибонуклеиновыекислоты (Рис.11.4)играют важнейшую биологическую роль во всех живых организмах, участвуя в реализации генети-

210

ческой информации и биосинтезе белков. В состав каждого рибонуклеотида входит одно из пуриновых (аденин, гуанин) или пиримидиновых (цитозин, урацил) оснований, углевод (рибоза) и фосфорная кислота.

Рис. 11.4 Фрагмент рибонуклеиновой кислоты

211

Уникальная последовательность дезоксирибонуклеотидов в молекуле ДНК представляет собой кодовую запись биологической информации. Две такие полинуклеотидные цепочки образуют в молекуле ДНК двойную спираль (Рис.11.5), в которой комплементарные основания – аденин (А) с тимином (Т) и гуанин (Г) с цитозином (Ц) – связаны друг с другом при помощи водородных связей и так называемых гидрофобных взаимодействий (Рис. 11.6).

Рис. 11.5 Схема комплементарности цепей в дезоксирибонуклеиновой кислоте

Химической основой важнейшей функции ДНК, хранения и передачи наследственных признаков, является комплементарность двух цепей ДНК (11.5), что и легло в основу эмпирических правил Чаргаффа.

•Первое правило Чаргаффа устанавливает равенство в молекуле ДНК количества тимина и аденина (A=Т)), а также соответствующее равенство для гуанина и цитозина (Г=Ц).

•Количество оснований, содержащих аминогруппу в положении 4 пиримидинового и положении 6 пуринового ядра, равно

212

количеству оснований, содержащих в этих положениях оксогруппу.

•количество пуриновых оснований равно количеству пирими-

диновых, т.е. А+Г=Ц+Т МеждуАиТ образуются две водородные связи, а междуГиЦ– три

Рис. 11.6 Фрагмент дезоксирибонуклеиновой(ДНК) кислоты.

213