Acizii nucleici sunt substanțe biomacromoleculare responsabile de organizarea și reproducerea materiei vii. În macromoleculele lor, acizii nucleici stochează și transmit informațiile genetice ale celulei, iar prin intermediul acestora aceste informații sunt transcrise în structura specifică a proteinelor.

nucleici

Legătura structurii nucleotidice

Acizii nucleici sunt polinucleotide, a cărei unitate de construcție este nucleotide. Nucleotida este formată din trei părți:

  1. de bază - heterociclice baze azotate de purină sau pirimidină,
  2. neutru - pentoză D-riboză sau 2-deoxi-D-riboză,
  3. acru - acid trihidrogenfosforic H3PO4.

Bazele de azot sunt compuși heterociclici în care heteroatomul este azot. Acestea sunt derivate din:

  • purină (adenină A, guanină G)
  • pirimidină (citozină C, timină T, uracil U).

Nucleotida se formează prin condensarea tuturor celor trei componente, eliberând molecule de apă. Nucleotida este nucleozidă esterificat cu acid trihidrogenfosforic. Nucleotidele și nucleozidele nu sunt doar un element constitutiv al acizilor nucleici. Pot îndeplini diverse funcții în celule. Sunt implicați, de exemplu, în transportul hidrogenului (NAD - nicotinamidă adenină dinucleotidă, FAD - flavină-adenină dinucleotidă), în transportul grupurilor caracteristice (de exemplu -NH2), în biosinteza proteinelor, carbohidraților și lipidelor.

nucleodinid + H3PO4 = nucleotid

Nucleotidele deosebit de importante sunt AMP (adenozin monofosfat), ADP (adenozin difosfat) și mai ales ATP (adenozin trifosfat), care sunt implicate în transferul de energie chimică liberă. În celulă joacă rolul așa-numitelor „licitație energetică universală”. ATP este sursa primară de energie pentru celulă. Energia este eliberată în timpul clivajului hidrolitic al moleculei de acid trihidrogenfosforic din nucleotida ATP. Energia obținută în acest mod este mai mare decât în ​​hidroliza altor tipuri de compuși, așa că numim ATP un compus macroergic și numim o legătură macroergică o linie ondulată (nu este un tip special de legătură, este pur și simplu o legătură covalentă obișnuită și subliniem semnificația energetică cu o linie ondulată). AMPc (adenozin monofosfat ciclic) este o importantă moleculă de semnalizare sau regulator al expresiei genelor.

Polinucleotida este formată de către nucleotidele individuale care se leagă între ele printr-o legătură ester intranucleotidică prin H3PO4 între carbonii C3 și C5 a două riboze adiacente (ribofuranoze). Astfel, între nucleotide apare Legătură 3 ', 5'-fosfodiester (citiți „trei cu linia cinci cu linia.”).

Diviziunea legăturii acizilor nucleici

În funcție de compoziția nucleotidelor și de componenta zahărului, distingem două tipuri de acizi nucleici:

  1. ADN - acid dezoxiribonucleic
  2. ARN - acid ribonucleic

Legătură ADN

Acidul dezoxiribonucleic este format din următoarele părți:

  • baze de azot: purină (adenină, guanină), pirimidinăcimbru, citozină),
  • zahăr: 2-deoxi-D-riboză,
  • kys. trihidrogenfosforic.

Macromolecula ADN, la fel ca proteinele, este caracterizată prin structura primară, secundară și terțiară.

Structura primară a legăturii ADN

Structura primară a ADN-ului este dată de numărul și ordinea, i. secvența nucleotidică, care sunt legate în lanțul polinucleotidic printr-o legătură 3 ', 5'-fosfodiester. Greutatea moleculară relativă a unei astfel de macromolecule poate fi de ordinul a până la 109 Da, ceea ce reprezintă aproximativ 200.000 de elemente de bază.

Structura primară a ADN determină ordinea aminoacizilor din proteine. Se numește secvența de nucleotide care conține informații pentru sinteza unui anumit produs (cel mai adesea o proteină funcțională) genă. Gena este, de asemenea, o unitate de bază a eredității din punct de vedere genetic. O tulburare moștenită în secvența nucleotidică, adică o tulburare a structurii primare a ADN-ului, provoacă boli genetice.

Structura secundară a legăturii ADN

De fapt, ele alcătuiesc o moleculă de ADN două fire de polinucleotide situate chiar unul deasupra celuilalt, cu T întotdeauna pe T a celeilalte fibre și T întotdeauna pe G. Această asociere se numește complementaritatea bazelor de azot. Permite crearea unei copii exacte a unei molecule de ADN și asigură continuitatea vieții. Cele două catene opuse de ADN se „împerechează” datorită interacțiunilor intermoleculare din formă legături de hidrogen, în timp ce între LA Sunt 2 punți de hidrogen și între C-G Sunt 3 punți de hidrogen. Numărul de legături de hidrogen determină puterea acestei legături, care este importantă pentru multe evenimente legate de metabolismul ADN (de exemplu, în regiunile bogate în A-T, îmbinarea catenelor este mai ușoară la începutul replicării ADN).

J. WATSON A F. CRICK conceput pe baza unei analize speciale cu raze X (raze X) în 1953 model spațial al ADN-ului (Premiul Nobel, 1962), care își exprimă structura secundară. Structura secundară a ADN-ului constă din două catene polinucleotidice care sunt antiparalel legate într-o dublă helix dextrorotatorie, așa-numita. α-helix dublu. Această structură este relativ stabilă.

Structura terțiară a legăturii ADN

Structura terțiară a ADN-ului este creată prin răsucirea dublei spirale în spațiu în așa-numitul. superhelix. Se numește ADN înfășurat în acest mod ADN superspiralizat.

Legătură ARN

Acidul ribonucleic constă din următoarele părți:

  • baze de azot: purină (adenină, guanină), pirimidinăuracil, citozină),
  • zahăr: D-riboză,
  • kys. trihidrogenfosforic.

Structura primară a ARN-ului este în esență același ca și pentru ADN. Singura diferență constă în compoziția nucleotidelor în care se folosește riboză în loc de dezoxiriboză și se folosește uracil U în locul bazelor azotate în loc de timină T. Împerecherea bazelor în formarea heteroduplexelor sau a moleculelor dublu catenare este apoi după cum urmează: AU și GC.

Structura secundară și terțiară a ARN-ului este mult mai diversă decât în ​​cazul ADN-ului. Când izolăm ARN-ul dintr-o celulă, obținem o probă care conține diferite tipuri de acest acid nucleic. Chiar și o moleculă dintr-un tip de ARN nu trebuie să aibă aceeași structură spațială. Marea majoritate a ARN-ului este monocatenar și de aceea îndoirea catenei poate duce la formarea de punți de hidrogen intra-moleculare. Acizii ribonucleici diferă între ei nu numai prin funcție, locul de apariție, ci și prin greutate moleculară și structură.

Conform funcției biologice și localizării, împărțim ARN-ul în 3 tipuri de bază și un număr de alte tipuri minore (ARN nuclear și nuclear mic, ARN antisens etc.):

  • ARNm
  • ARNr
  • ARNt

Link mediator (mesager) ARN (ARNm)

ARN mediator (ARNm) (messenger = messenger) - sau informațional (iRNA), reprezintă 5-10% din conținutul de ARN din celulă. Treaba ei este transferul informațiilor genetice de la ADN la structura proteinelor. Se formează direct pe catena de ADN pe baza complementarității bazei, astfel încât A este transcris din ADN ca U în ARN, G este transcris ca C, T ca A și C ca G. Are o structură monocatenară și lungimea sa depinde de cantitatea de informații (lungimea genei) pe care le transportă. Un trio de nucleotide din ARNm numit codoni ele reprezintă în proteosinteză informații pentru includerea unui aminoacid într-un lanț polipeptidic. Greutatea moleculară relativă a ARNm este de 25.000 până la 106 Da.

Link ribozom ARN (ARNr)

ARN ribozomal (ARNr) formează baza un bloc de construcție a ribozomilor și reprezintă până la 90% din conținutul de ARN din celulă. Sinteza proteinelor (proteosinteza) are loc direct pe ribozomi. Porțiuni din macromolecula ARNr pot fi sub forma unei spirale duble. ARN-urile ribozomale sunt cele mai frecvent caracterizate coeficient de sedimentare S. Cu cât valoarea S este mai mare, cu atât este mai mare greutatea moleculară a ARNr.

Legătură de transfer ARN (ARNt)

ARN-urile de transfer (ARNt) au o structură specifică secundară și terțiară care este dată îmbinare bogată intramoleculară a bazelor. Transferul ARN prevedetransferul nasului de aminoacizi activi la locul de formare a lanțului polipeptidic - la ribozom. Specificitatea unui ARNt pentru un anumit test de aminoacizi este determinată de trei nucleotide în mijlocul moleculei - anticodon, prin care ARNt recunoaște codoni pe ARNm. Setul de reguli conform cărora codonul corespunzător de pe un ARNm duce la includerea unui anumit aminoacid în lanțul polipeptidic se numește cod genetic. ARN-urile de transfer nu au o greutate moleculară mare. Acestea conțin aproximativ 70 până la 80 de nucleotide. Se găsesc liber în citoplasma celulară.