Меню
Главная
Авторизация/Регистрация
 
Главная arrow Справочник arrow Основы общей и биоорганической химии
Посмотреть оригинал

Структура нуклеиновых кислот.

Ответ на вопрос, как соединяются между собой нуклеотиды, был получен после проведения многих опытов по гидролизу нуклеиновых кислот и анализу продуктов рас

щепления. Ученые пришли к выводу, что мононуклеотиды связаны в цепь за счет фосфатной группы. Она соединяет гидроксильные группы углеводов двух соседних нуклеотидов. Было убедительно доказано, что межнуклеотидная фосфорнодиэфирная связь соединяет пентозы в положении 3'—5'. Полинуклеотидную цепь можно рассматривать как первичную структуру нуклеиновых кислот. Схематически фрагмент полинуклеотидной цепи выглядит следующим образом:

Полинуклеотидная цепь полярна: тот ее конец, где З'-С рибозы не связан с фосфорным остатком, называется З'-конец, противоположный — 5'-конец. Что касается вторичной структуры, то под этим уровнем организации можно подразумевать спираль. Характер и степень спирализапии полинуклеотидной цепи различны для ДНК и РНК.

В ДНК спирализованная полинуклеотидная цепь — лишь часть целой молекулы, поэтому ее характеристика уместна при рассмотрении третичной, или макромолекулярной структуры ДНК.

Макромолекуляриая структура ДНК.

В 1953 г. Уотсон и Крик, опираясь на известные данные о конформации нуклеозидных остатков, о характере межнуклеотидной связи в ДНК и закономерности нуклеотидного состава ДНК (правила Чаргаффа), предложили модель молекулы ДНК. Согласно их модели молекула ДНК представляет собой правильную спираль, образованную двумя полидезоксирибонуклеотид- ными цепями, закрученными относительно друг друга и вокруг общей оси (рис. 12.1). Диаметр спирали практически постоянен вдоль всей ее длины и равен 1,8 нм (18 А).

Длина витка спирали, который соответствует ее периоду идентичности, составляет 3,37 нм (33,7 А). На один виток спирали приходится 10 остатков оснований в одной цепи. Расстояние между плоскостями оснований равно, таким образом, примерно 0,34 нм (3,4 А). Плоскости остатков оснований перпендикулярны длинной оси спирали. Плоскости углеводных остатков несколько отклоняются от этой оси (первоначально Уотсон и Крик предположили, что они параллельны ей).

Из рисунка видно, что углеводофосфатная цепь молекулы обращена кнаружи. Спираль закручена таким образом, что на ее поверхности можно выделить две различные по размерам бороздки (их часто называют также желобками) — большую, шириной примерно 2,2 нм (22 А), и малую — шириной около 1,2 нм (12 А). Спираль — правовращающая. Полидезоксирибонуклеотидные цепи в ней антипараллельны: если двигаться вдоль длинной оси спирали от одного ее конца к другому, то в одной цепи находятся фосфодиэфирпые связи в направлении 3'—>5', а в другой — в направлении 5’—>3'. Иными словами, на каждом из концов линейной молекулы ДНК расположены 5'-конец одной и З'-конец другой цепи. Антипараллельные цепи закручены так, что двойная спираль не может быть разделена без раскручивания. Такое закручивание называется плектонемическим.

Для наглядности макромолекулярную структуру ДНК можно сравнить с винтовой лестницей, ступени которой образованы па- 'рами азотистых оснований, а перила — углеводно-фосфатными пепями. При этом сочетания азотистых оснований в пары — неслучайно: расстояние между «перилами» таково, что два пуриновых основания между ними не поместились бы, а два пиримидиновых основания — малы. В самом деле, остов молекулы ДНК представляют собой пары: пурин — пиримидин (в соответствии с первым правилом Чаргаффа). Согласно второму правилу Чаргаффа, аденин должен стоять в паре с тимином (А — Т), а гуанин — с цитозином. Такие пары азотистых оснований называются комплементарными (от лат. complementum — дополнение), а принцип построения и самоудвоения ДНК — принципом комплементарности.

МодельДНК

Рис. 12.1. МодельДНК

Третье правило Чаргаффа раскрывает характер химической связи в парах комплементарных азотистых оснований: между аминогруппами и кетогруппами (-NH-0=C=) и между N и NH образуются водородные связи.

Фрагмент молекулы ДНК с участием четырех мононуклеотидов представлен на рис. 12.2.

 
Посмотреть оригинал
< Предыдущая   СОДЕРЖАНИЕ   Следующая >
 

Популярные страницы