Все живые организмы содержат биополимеры, которые хранят и передают наследственную информацию, а также выполняют ряд других биохимических функций. Такие биополимеры называются нуклеиновыми кислотами.

Нуклеотид

Чтобы понять, что такое нуклеиновая кислота, следует рассмотреть строение мономерной единицы. Молекула полимерной нуклеиновой кислоты называется полинуклеотидом и состоит из нуклеотидов.
Эти органические соединения образуются:

  • азотистое основание;
  • остатки фосфорной кислоты;
  • пятиуглеродный сахар.

Нуклеиновые кислоты

Рис. 1. Строение нуклеотида.

Нуклеотиды не только образуют нуклеиновые кислоты, но и являются основой молекул АТФ (аденозинтрифосфат), АДФ (аденозиндифосфат), АМФ (аденозинмонофосфат). Азотистое основание с остатком фосфорной кислоты связывает сахара посредством связей CN и COP соответственно.
Азотистые основания могут быть двух типов:

  • пурины;
  • пиримидины.

Пурины включают аденин и гуанин. Для них характерно наличие двух колец. Пиримидины включают тимин, цитозин и урацил. Сахар при связывании с одним из видов азотистых оснований образует нуклеозид, название которого соответствует названию азотистого основания (аденозин, гуанозин, тимидин, цитидин, уридин).

Нуклеиновые кислоты

Рис. 2. Пурины и пиримидины.

Нуклеозид соединяется с остатком фосфорной кислоты (РО4) с образованием нуклеотида. Несколько линейно связанных нуклеотидов образуют цепь нуклеиновой кислоты с помощью связи COP.

Нуклеиновые кислоты располагаются в ядре эукариот и в цитоплазме прокариот.

РНК и ДНК

В зависимости от наличия в нуклеиновой кислоте рибозы или дезоксирибозы различают два типа нуклеиновых кислот:

  • дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК);
  • рибонуклеиновая кислота (РНК).

Каждый тип имеет особую структуру и выполняет определенные функции. Различия между ДНК и РНК показаны в таблице.

В разводе

РНК

ДНК

Форма и структура

Линейная цепь

Две спиральные цепи, соединенные водородными связями между азотистыми основаниями нуклеотидов

Сахар

Рибоза

Дезоксирибоза

Азотистые основания

Аденин, гуанин, цитозин, урацил

Аденин, гуанин, цитозин, тимин

Размер

Несколько тысяч нуклеотидов

Несколько миллионов нуклеотидов

Нуклеиновые кислоты

Рис. 3. ДНК и РНК.

Водородные связи между цепочками ДНК образуются по принципу комплементарности (соответствия). При образовании новой цепи пурины взаимодействуют только с пиримидинами.
В результате образуются пары:

  • Аденин – Тимин;
  • Гуанин – Цитозин.

В цепи РНК аденин соответствует урацилу. Водородные связи образуются между нуклеотидами одной цепи, поэтому молекула РНК может иметь множество форм.

ДНК является самой длинной молекулой. Её размер в зависимости от вида организма может достигать 90 м в вытянутом виде.

Значение

По определению нуклеиновые кислоты выполняют три основные функции:

  • хранилище;
  • транслировать;
  • исполнение.

У большинства организмов ДНК играет роль хранилища генетической информации. Участки нуклеиновой кислоты, называемые генами, содержат информацию, которая передается от родителя к потомству. Когда реализуется генетическая информация, синтезируются белки, кодирующие гены. Синтез осуществляется РНК.

По функциям различают три типа РНК:

  • информационная или матричная (мРНК или мРНК) – перезаписывает и переносит наследственную информацию из ядра в цитоплазму;
  • рибосомальный (рРНК) – осуществляет трансляцию (процесс синтеза белка из аминокислот), считывает информацию с мРНК;
  • транспорт (тРНК) – доставляет аминокислоты при трансляции на рибосомы.

Виды отличаются между собой размером. Самая большая цепочка РНК – иРНК, самая короткая – тРНК (всего 75 нуклеотидов).

Что мы узнали?

На уроке биологии в 9 классе мы узнали о строении единицы нуклеиновых кислот – нуклеотида. Основой каждого нуклеотида является пятиуглеродный сахар. Тип кислоты зависит от строения. ДНК содержит дезоксирибозу, РНК — рибозу. Наследственная информация хранится в молекулах ДНК (реже в РНК). Реализация этой информации осуществляется видами РНК – мРНК, тРНК, рРНК.