Компоненти нуклеїнових кислот і їх позначення

Азотиста основа	Нуклеозид	Рибонуклеотидфосфат	Дезоксирибонуклеотидфосфат
моно-	ди-	три-	моно-	ди-	три-
Аденін (А)	Аденозин	АМФ	АДФ	АТФ	дАМФ	дАДФ	дАТФ
Гуанін (Г), (G)	Гуанозин	ГМФ	ГДФ	ГТФ	дГМФ	дГДФ	дГТФ
Цитозин (Ц), (С)	Цитидин	ЦМФ	ЦДФ	ЦТФ	дЦМФ	дЦДФ	дЦТФ
Тимін (Т)	Тимідин	—	—	—	дТМФ	дТДФ	дТТФ
Урацил (У), (U)	Уридин	УМФ	УДФ	УТФ	—	—	—

 

Назва нуклеотидів походить від назви основ, що входять до їх складу, або від назви нуклеозиду. Так, якщо нуклеотид містить азотисту основу аденін, то він називається аденіловою кислотою, або аденозинмонофосфорною кислотою (АМФ); якщо азотистою основою є цитозин, то нуклеотид називається цитидиловою кислотою, або цитидинмонофосфорною кислотою (ЦМФ):

Аналогічний принцип назви властивий і для нуклеотидів, які замість рибози містять дезоксирибозу. Відмінність полягає тільки в тому, що до назви нуклеотиду додається префікс дезокси- (д):

Нуклеотиди, до складу яких входить рибоза, називаються рибонуклеотидами, а якщо до складу входить дезоксирибоза – дезоксирибонуклеотидами. Як видно з наведених вище прикладів, фосфорна кислота зв'язана з п'ятим вуглецевим атомом пентози. Необхідно зазначити, що приєднання фосфорної кислоти до залишку пентози може проходити в другому або третьому положенні.

Встановлено, що нуклеотиди входять не тільки до складу нуклеїнових кислот, а можуть перебувати у вільному стані або бути складовими частинами ферментних систем, наприклад аденозинфосфорних кислот – АМФ, АДФ і АТФ:

Аденозинмонофосфорна кислота, приєднуючи до залишку фосфорної кислоти ще один або два таких залишки, утворює аденозиндифосфорну (АДФ) або аденозинтрифосфорну (АТФ) кислоту. Ці аденозинфосфорні кислоти відіграють важливу роль в обмінних процесах організму. Зокрема, АТФ бере участь в енергетичному обміні організму і є однією з основних макроергічних сполук. При відщепленні від АТФ однієї або двох молекул фосфорної кислоти, які зв'язані між собою макроергічним зв'язком (~), виділяється 32,8 – 42 кДж/моль енергії, тоді як енергія звичайного фосфорного зв'язку 8 – 12 кДж/моль.

В обміні речовин та енергії беруть участь й інші фосфорильовані нуклеотиди, зокрема ті, які містять гуанін, цитозин і урацил. Проте у процесах обміну речовин і енергії основна роль належить АТФ.

Аденозинтрифосфорна кислота при каталітичній дії ферменту аденілатциклази може відщеплювати два залишки фосфорної кислоти й утворювати аденозин-3',5'-монофосфорну кислоту, тобто циклічну АМФ:

 

Циклічна АМФ (цАМФ) відіграє важливу роль у регуляції каталітичної дії ферментів та цілого ряду метаболічних процесів в організмі. Крім цАМФ відомо ще два циклічних нуклеотиди – циклічна гуанозинмонофосфорна (цГМФ) і циклічна цитидинмонофосфорна (цЦМФ) кислоти. цГМФ міститься у багатьох тканинах організму. Вона діє так, як і цАМФ, проте викликає зовсім протилежний ефект. Якщо цАМФ є активатором цілого ряду ферментів, то цГМФ пригнічує їх активність. Біологічна роль цГМФ вивчена мало.

Будова нуклеїнових кислот

Окремі нуклеотиди, які побудовані з пуринових або піримідинових основ, рибози або дезоксирибози і залишку фосфорної кислоти, сполучаючись між собою, утворюють ди-, три-, тетра-, пента- гекса- і полінуклеотиди, тобто нуклеїнові кислоти. До складу нуклеїнових кислот входять сотні і тисячі окремих нуклеотидів. Вони з'єднані між собою за допомогою фосфоефірного зв'язку, який утворюється внаслідок взаємодії гідроксильної групи, що знаходиться біля 3'-го атома вуглецю пентози одного нуклеотиду з залишком фосфорної кислоти, який знаходиться біля 5'-го атома вуглецю пентози наступного нуклеотиду.

На кінцях полінуклеотидного ланцюга знаходяться пентози. Один ланцюг містить вільну групу ОН в положенні 3¢ а другий – фосфорильовану групу ОН в положенні 5¢. Початок ланцюга позначається фосфатом при 5'-вуглеці пентози, а кінець ланцюга – гідроксильною групою при 3'-вуглеці пентози. Скорочено напрямок ланцюга позначається 5'®3¢.

Нуклеїнові кислоти залежно від хімічного складу, структури і біологічної ролі поділяють на дві групи: рибонуклеїнові кислоті (РНК) і дезоксирибонуклеїнові кислоти (ДНК).

Рибонуклеїнові кислоти побудовані з рибонуклеотидів, які крім залишку фосфорної кислоти містять вуглеводний компонент (рибозу) і азотисті основи (аденін, гуанін, урацил і цитозин).

До складу дезоксирибонуклеотидів входять нуклеотиди, у яких вуглеводний компонент не рибоза, а дезоксирибоза та азотисті основи – аденін, гуанін, цитозин і замість урацилу – тимін.

Отже, РНК і ДНК відрізняються між собою за хімічним складом тим, що перша містить рибозу і урацил, а друга – дезоксирибозу і тимін. Нижче подано будову фрагментів полінуклеотидних ланцюгів РНК і ДНК (рис. 1).

Рис. 1. Фрагменти ланцюгів нуклеїнових кислот