§ 7. Нуклеїнові кислоти

Поміркуйте

Чому гуаніловий нуклеотид ДНК добре з'єднується із цитиділовим, а не з тимідиловим?

Згадайте

З курсу біології рослин і тварин пригадайте, де в їхніх клітинах зберігається спадкова інформація.
Які речовини відповідають за зберігання й відтворення спадкової інформації?

Нуклеїнові кислоти та нуклеотиди

Молекули нуклеїнових кислот є великими органічними молекулами — біополімерами, мономерами яких є нуклеотиди.

Кожний нуклеотид складається з трьох компонентів: нітрогеновмісної основи, моносахариду (рибози або дезоксирибози) і залишку ортофосфатної кислоти (мал. 7.1). У нуклеїнових кислотах трапляються п’ять різних нітрогеновмісних основ.

Мал. 7.1. Будова нуклеотиду

У клітинах живих організмів окремі нуклеотиди як окремі речовини також активно використовуються в різних процесах обміну речовин.

Під час утворення молекул нуклеїнової кислоти між залишком ортофосфатної кислоти одного нуклеотиду й моносахаридом іншого утворюється міцний ковалентний зв’язок. Тому нуклеїнові кислоти, що утворюються таким чином, мають вигляд ланцюга, у якому нуклеотиди розташовані послідовно один за одним. Їхня кількість в одній молекулі біополімера може сягати кількох мільйонів.

Залежно від того, яка нітрогеновмісна основа входить до складу нуклеотиду, розрізняють п’ять видів нуклеотидів: тимідиловий (основа — тимін), цитиділовий (основа — цитозин), уридиловий (основа — урацил), аденіловий (основа — аденін), гуаніловий (основа — гуанін).

ДНК і РНК

У живих організмах існує два типи нуклеїнових кислот: РНК (рибонуклеїнова кислота) і ДНК (дезоксирибонуклеїнова кислота). Вони відрізняються між собою за складом і особливостями будови (мал. 7.2).

Мал. 7.2. Особливості структур РНК і ДНК

До складу нуклеотидів ДНК входить моносахарид дезоксирибоза і чотири нітрогеновмісні основи: аденін, тимін, цитозин і гуанін. А самі молекули ДНК зазвичай складаються з двох ланцюжків нуклеотидів, які з’єднані між собою водневими зв’язками.

У нуклеотидах РНК замість дезоксирибози міститься моносахарид рибоза, а замість тиміну — урацил. Молекула РНК, як правило, складається з одного ланцюжка нуклеотидів, різні фрагменти якого утворюють між собою водневі зв’язки.

Між гуаніном і цитозином утворюються три таких зв’язки, а між аденіном і тиміном або аденіном і урацилом — два.

Нуклеїнові кислоти як носії спадкової інформації

Головною функцією ДНК є збереження й відтворення спадкової інформації. Цьому сприяє будова ДНК.

Молекула ДНК складається з двох ланцюгів нуклеотидів, які з’єднуються за принципом комплементарності (доповнення). Навпроти кожного нуклеотиду одного ланцюга розміщується той нуклеотид, який йому відповідає. Навпроти аденілового — тимідиловий, а навпроти цитидилового — гуаніловий. Тому в молекулах ДНК кількість аденілових нуклеотидів завжди дорівнює кількості тимідилових нуклеотидів, а кількість гуанілових — кількості цитидилових.

РНК теж може зберігати спадкову інформацію у вірусів. Але основними її функціями є прочитання інформації, закодованої в ДНК, синтез білків та інших молекул РНК.

Дізнайтеся більше

Усі клітинні форми життя на нашій планеті мають у своїх клітинах і РНК, і ДНК. А от вірусам притаманний лише один тип нуклеїнової кислоти. У їхніх віріонах під білковою оболонкою міститься або РНК, або ДНК. Лише коли вірус потрапляє в клітину-хазяїна, він зазвичай починає синтезувати і ДНК, і РНК.

Ключова ідея

Нуклеїнові кислоти — біополімери, у живих організмах вони містяться у вигляді ДНК і РНК. Їхніми мономерами є нуклеотиди. ДНК зазвичай має форму подвійної спіралі, яка складається з двох ланцюгів. РНК частіше за все має вигляд подвійної спіралі, обидва ланцюги якої є ділянками однієї полінуклеотидної послідовності. Основною функцією нуклеїнових кислот є збереження та відтворення спадкової інформації.

Перевірте свої знання

1. Чим ДНК відрізняється від РНК? 2. Навіщо живим організмам потрібні нуклеїнові кислоти? 3*. ДНК не здатні бути каталізаторами біохімічних реакцій. А от деякі РНК (їх називають рибозимами) каталізаторами бути можуть. З якими особливостями будови зазначених молекул це може бути пов'язано?

Зміст