Нуклеиновые кислоты — природные высокомолекулярные соединения, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеиновых кислот два вида: дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).
Нуклеотид
Каждый нуклеотид состоит из трёх частей:
- азотистое основание — гетероциклическое соединение с атомами азота в цикле;
- пентоза — моносахарид с пятью атомами углерода: рибоза C5H10O5 в РНК или дезоксирибоза C5H10O4 в ДНК (у неё на один атом кислорода меньше);
- остаток фосфорной кислоты.
Нуклеотиды соединяются в цепь через остатки фосфорной кислоты: фосфат одного нуклеотида образует сложноэфирную связь с группой OH пентозы следующего. Получается сахарофосфатный «остов», от которого отходят азотистые основания.
Азотистые основания
| Группа | Основания | Где встречаются |
|---|---|---|
| пуриновые (два цикла) | аденин (А), гуанин (Г) | ДНК и РНК |
| пиримидиновые (один цикл) | цитозин (Ц) | ДНК и РНК |
| тимин (Т) | только ДНК | |
| урацил (У) | только РНК |
ДНК: двойная спираль
В 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик, опираясь на рентгенограммы Розалинд Франклин и Мориса Уилкинса, установили, что молекула ДНК — двойная спираль из двух цепей. Основания цепей обращены внутрь и соединены водородными связями строго попарно:
- аденин — с тимином (А = Т, две водородные связи);
- гуанин — с цитозином (Г ≡ Ц, три водородные связи).
Такое соответствие называют принципом комплементарности. Из него следует правило Чаргаффа: в любой ДНК число адениновых нуклеотидов равно числу тиминовых, а гуаниновых — числу цитозиновых.
Если в ДНК 20 % адениновых нуклеотидов, то тиминовых тоже 20 %. На гуанин и цитозин остаётся 60 %, поровну: по 30 %.
ДНК и РНК
| ДНК | РНК | |
|---|---|---|
| пентоза | дезоксирибоза | рибоза |
| основания | А, Г, Ц, Т | А, Г, Ц, У |
| строение | две цепи, двойная спираль | одна цепь |
| размер | очень большие молекулы (миллионы нуклеотидов) | значительно меньше |
| где находится | в основном в ядре клетки | в ядре, цитоплазме, рибосомах |
| функция | хранение наследственной информации | перенос информации и синтез белка (иРНК, тРНК, рРНК) |
Биологическая роль
Последовательность нуклеотидов ДНК кодирует последовательность аминокислот в белках: каждой аминокислоте соответствует тройка нуклеотидов — кодон. Перед делением клетки ДНК удваивается (репликация): цепи расходятся, и к каждой по принципу комплементарности достраивается новая. Информация с ДНК переписывается на информационную РНК (транскрипция), а по иРНК на рибосомах собирается белок (трансляция).
Главное в параграфе
- Нуклеиновые кислоты — полимеры нуклеотидов: азотистое основание + пентоза + фосфат.
- ДНК: дезоксирибоза, основания А, Г, Ц, Т, двойная спираль. РНК: рибоза, А, Г, Ц, У, одна цепь.
- Комплементарность: А–Т (в РНК А–У), Г–Ц; цепи связаны водородными связями.
- ДНК хранит наследственную информацию, РНК участвует в синтезе белка.
Проверь себя: нуклеиновые кислоты
Задание 13 ЕГЭ охватывает азотсодержащие соединения; нуклеиновые кислоты встречаются там реже аминов и белков, но встречаются.