Нуклеиновые кислоты: ДНК и РНК

Что такое нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты — это биополимеры, мономерами которых служат нуклеотиды. Именно они хранят, переносят и реализуют наследственную информацию клетки. Различают два вида нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновую (ДНК) и рибонуклеиновую (РНК). Нуклеиновые кислоты были открыты швейцарским учёным Фридрихом Мишером в 1869 году.

Строение нуклеотида

Каждый нуклеотид состоит из трёх частей: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты. В ДНК сахаром является дезоксирибоза, в РНК — рибоза. Азотистые основания делятся на пуриновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые (цитозин, тимин, урацил).

Сравнение ДНК и РНК

Принцип комплементарности

Две цепи ДНК соединены водородными связями между азотистыми основаниями строго по правилу: аденин всегда соединяется с тимином (две связи), а гуанин — с цитозином (три связи). Это и есть принцип комплементарности, сформулированный Эрвином Чаргаффом и положенный в основу модели Уотсона и Крика (1953 год).

Правило Чаргаффа: количество аденина равно количеству тимина (А = Т), а количество гуанина равно количеству цитозина (Г = Ц).

Разберём пример. Если одна цепь ДНК имеет последовательность А-Г-Г-Ц-Т-А, то комплементарная ей цепь будет читаться так:

1-я цепь: А-Г-Г-Ц-Т-А
2-я цепь: Т-Ц-Ц-Г-А-Т

Виды РНК

• Информационная (матричная) — переносит информацию о структуре белка от ДНК к рибосоме;
• Транспортная — доставляет аминокислоты к месту синтеза белка;
• Рибосомная — входит в состав рибосом.

Строение молекулы ДНК

Молекула ДНК представляет собой две полинуклеотидные цепи, закрученные одна вокруг другой в виде двойной спирали. Цепи направлены в противоположные стороны (антипараллельны). Снаружи спирали располагаются чередующиеся остатки сахара и фосфорной кислоты, образующие прочный остов, а внутрь обращены азотистые основания. Соединение оснований водородными связями скрепляет две цепи, как ступеньки винтовой лестницы. Такое строение делает молекулу очень устойчивой и одновременно позволяет ей точно копироваться.

Удвоение ДНК (репликация)

Репликация — это самоудвоение молекулы ДНК перед делением клетки. Две цепи расходятся, и на каждой из них по принципу комплементарности достраивается новая цепь. В итоге из одной молекулы образуются две одинаковые, и каждая содержит одну старую и одну новую цепь. Такой способ называют полуконсервативным. Благодаря репликации наследственная информация точно передаётся дочерним клеткам.

Функции нуклеиновых кислот

ДНК хранит наследственную информацию обо всех признаках организма и передаёт её при делении клетки и размножении. Разные виды РНК участвуют в считывании этой информации и в синтезе белка. Таким образом, нуклеиновые кислоты управляют жизнью клетки: именно последовательность нуклеотидов в гене определяет, какие белки и в каком порядке будут построены.

Частые ошибки. Не путайте тимин и урацил: тимин есть только в ДНК, а урацил — только в РНК. Также помните, что ДНК двухцепочечна, а РНК — одноцепочечна.

Кратко о главном

• Нуклеиновые кислоты — биополимеры из нуклеотидов.
• Нуклеотид содержит основание, сахар и остаток фосфорной кислоты.
• В ДНК — дезоксирибоза и тимин, в РНК — рибоза и урацил.
• Цепи ДНК соединены по принципу комплементарности: А-Т, Г-Ц.
• Существует три вида РНК: информационная, транспортная и рибосомная.