5.6.1. Строение нуклеотидов

Молекула нуклеотида состоит из трех частей - пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты.

САХАР. Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т. е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два типа нуклеиновых кислот - рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу, в которой на один атом кислорода меньше (-ОН-группа при одном из атомов углерода заменена у нее на атом -Н) (рис. 5.41).

Рис. 5.41. Компоненты нуклеотидов

ОСНОВАНИЯ. В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся основания четырех разных видов: два из них относятся к классу пуринов и два - к классу пиримидинов. Азот, содержащийся в кольцах, придает молекулам основные свойства. Пурины - это аденин (А) и гуанин (Г), а пиримидины - цитозин (Ц) и тимин (Т) или урацил (У) (соответственно в ДНК или РНК). В молекуле пуринов имеется два кольца, а в молекуле пиримидинов - одно.

Обратите внимание, что в РНК вместо тимина, присутствующего в ДНК, содержится урацил. Тимин химически очень близок к урацилу (он представляет собой 5-метилурацил, т. е. урацил, в котором у 5-го атома углерода стоит метильная группа). Основания принято обозначать первой буквой их названия: А, Г, Т, У и Ц.

Фосфорная кислота (рис. 5.41). Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекуле содержится фосфорная кислота. На рис. 5.42 показано, как сахар, основание и фосфорная кислота, объединяясь, образуют молекулу нуклеотида. В результате соединения сахара с основанием образуется нуклеозид. Соединение происходит с выделением молекулы воды, т. е. представляет собой реакцию конденсации. Для образования нуклеотида требуется еще одна реакция конденсации, в результате которой между нуклеозидом и фосфорной кислотой возникает фосфоэфирная связь.

Рис. 5.42. Образование нуклеотида. Атомы углерода в рибозе перенумерованы со штрихом (1'-5'), чтобы не путать их с атомами в основаниях (1-9)

Разные нуклеотиды отличаются друг от друга природой Сахаров и оснований, которые входят в их состав. Роль нуклеотидов в организме не ограничивается тем, что они служат строительными блоками нуклеиновых кислот; некоторые важные коферменты также представляют собой нуклеотиды или их производные. Таковы, например, аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ), циклический аденозинмонофосфат, кофермент А, никотинамидадениндинуклеотид (НАД), никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ) и флавинадениндинуклеотид (ФАД) (гл. 6).