§8 НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. АТФ

§8 НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. АТФ
Нуклеиновые кислоты занимают особое место
среди органических веществ клетки. Они впервые
были выделены из ядер клеток, за что и
получили свое название (от лат. нуклеус — ядро).
Впоследствии нуклеиновые кислоты были
обнаружены в цитоплазме и в некоторых других
органоидах клетки. Но первоначальное название
за ними сохранилось.
Нуклеиновые кислоты, как и белки, являются
полимерами, но их мономеры нуклеотиды
имеют более сложное строение. Число
нуклеотидов в цепи может достигать 30000. Это
наиболее высокомолекулярные органические
вещества клетки.
В клетках встречаются два типа нуклеиновых
кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК)
и рибонуклеиновая кислота (РНК). Они
различаются нуклеотидным составом, строением
полинуклеотидной цепи, молекулярной массой и
выполняемыми функциями.
Из молекул ДНК образованы хромосомы.
Состав и строение ДНК. В состав нуклеотидов
молекулы ДНК входят фосфорная кислота, углевод дезоксирибоза (с чем связано название
ДНК) и азотистые основания — аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц) .
Эти основания попарно соответствуют друг другу
по строению (А = Т, Г = Ц) и могут легко
соединяться при помощи водородных связей. Такие
парные основания называют комплементарными
(от лат. комплементум — дополнение).
Английские ученые Джеймс Уотсон и Френсис
Крик в 1953 г. установили, что молекула ДНК
состоит из двух спирально закрученных цепей (рис.
26). Остов цепи образован
остатками
фосфорной
кислоты и дезоксирибозой, а
азотистые
основания
направлены внутрь спирали.
Две цепи соединяются друг с
другом
благодаря
водородным связям между
комплементарными
основаниями.
В клетках молекулы ДНК
находятся в ядре. Они
образуют нити хроматина,
а перед делением клетки
спирализуются, соединяются с белками и превращаются в хромосомы.
Кроме того, специфические ДНК имеются в митохондриях и
хлоропластах.
ДНК в клетке отвечают за хранение и передачу наследственной информации. В ней
закодирована информация о структуре (порядке аминокислот) всех белков организма.
Число молекул ДНК служит генетическим признаком отдельного вида организма, а
нуклеотидная последовательность специфична для каждого индивида .
Строение и виды РНК. В состав молекулы РНК
входят фосфорная кислота, углевод — рибоза
(отсюда название рибонуклеиновая кислота),
азотистые основания: аденин (А), урацил (У),
гуанин (Г), цитозин (Ц). Вместо тимина здесь
встречается урацил, который комплементарен
аденину (А = У). Молекулы РНК, в отличие от
ДНК, состоят из одной полинуклеотидной цепи ,
которая может иметь прямые и спиральные участки,
образовывать с помощью водородных связей петли
между
комплементарными
основаниями.
Молекулярная масса РНК значительно ниже, чем
ДНК.
В клетках молекулы РНК находятся в ядре,
цитоплазме, хлоропластах, митохондриях и
рибосомах. Различают три вида РНК, которые имеют
разные молекулярную массу, форму молекул и
выполняют разные функции.
Информационные РНК (и-РНК) переносят информацию о структуре белка от ДНК к месту
его
синтеза на рибосомах. Каждая
молекула
и-РНК
содержит
полную
информацию, необходимую для
синтеза
одной молекулы белка. Молекулы
и-РНК
самые большие. Транспортные
РНК
(тРНК) — самые короткие молекулы.
Их
структура напоминает по форме
клеверный
лист.
Они
транспортируют
аминокислоты к месту синтеза
белка на
рибосомы.
Рибосомалъные РНК (р-РНК)
составляют более 80% всей массы
РНК в
клетке и вместе с белками входят
в состав
рибосом.
АТФ.
Кроме полинуклеотидных цепей в
клетке
находятся мононуклеотиды, имеющие
тот
же
состав и строение, что и нуклеотиды,
входящие в
состав ДНК и РНК. Наиболее
важным из
них
является
АТФ
—
аденозинтрифосфат.
Молекула
АТФ состоит из рибозы, аденина и
трех остатков фосфорной кислоты, между которыми имеются две высокоэнергетические связи .
Энергия каждой из них составляет 30,6 кДж/моль. Поэтому ее и называют макроэргической в
отличие от простой связи, энергия которой составляет около 13 кДж/моль. При отщеплении от
молекулы АТФ одного или двух остатков фосфорной кислоты образуется соответственно
молекула АДФ (адено-зиндяфосфат) или АМФ (аденозинмонофосфат). При этом выделяется
энергии в два с половиной раза больше, чем при расщеплении других органических веществ.
АТФ является ключевым веществом обменных процессов в клетке и универсальным
источником энергии. Синтез молекул АТФ происходит на митохондриях, а энергия
запасается в результате реакций распада и окисления органических веществ. Клетка
использует эту запасенную энергию во всех процессах жизнедеятельности.