Химический состав и закономерности строения нуклеиновых кислот

Молекулы НК всех типов живых организмов являются линейными полимерами с молекулярной массой от 20 тысяч до десятка миллиардов. Их полимерные цепи построены из нуклеотидных звеньев (мономеров), число которых колеблется от 7 десятков до сотен миллионов. По размеру молекулы РНК гораздо короче, чем ДНК, однако их общее количество в большинстве клеток значительно превышает количество ДНК.

Каждый нуклеотид состоит из трех более мелких единиц – азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы), фосфатной группы:

РНК (Х = ОН, D-рибоза);

ДНК (Х = Н, D-2′-дезоксирибоза).

Основание связано N-гликозидной связью с С₁-атомом пентозы, а фосфорная кислота – сложноэфирной связью с С₅-атомом пентозы.

В нуклеиновых кислотах найдено два типа пентоз. Повторяющиеся нуклеотидные единицы ДНК содержат D-2′-дезоксирибозу (при С₂ отсутствует атом кислорода), а РНК-D-рибозу. Обе пентозы представлены в нуклеотидах в β-фуранозной форме.

Азотистые основания представляют собой производные двух гетероциклических соединений – пиримидина и пурина (Рис. 1А). ДНК содержит два пиримидиновых основания – цитозин (Ц), тимин (Т) и два пуриновых основания – аденин (А), гуанин (Г). В состав РНК также входят два пиримидина – цитозин, урацил (У) и два пурина – аденин, гуанин. Единственное важное различие ДНК и РНК по азотистым основаниям в том, что тимин – компонент ДНК, а урацил – РНК.

Пиримидиновые основания
пиримидин	урацил (У)	тимин (Т)	цитозин (Ц)
Пуриновые основания
пурин	аденин (А)	гуанин (Г)
А. Азотистые основания
1. Аденозин (А)	2. Дезокситимидин-5-фосфат (дТМФ)
Б. Нуклеозиды, нуклеотиды

Рис. 1. Химический состав нуклеиновых кислот

Нуклеотиды являются фосфорными эфирами нуклеозидов. Нуклеозиды – это природные гликозиды азотистых оснований (пиримидиновых и пуриновых), которые связаны с пентозами через атом азота (пиримидины через N₁-атом, пурины – через N₉-атом (рис. 1. Б)). В зависимости от природы пентозы (углеводного остатка) различают рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды.