Как соединены сахара в нуклеиновых кислотах?

Узнайте, как сахара соединены в нуклеиновых кислотах и как это связано с хранением и передачей генетической информации. Исследование структуры, методы выделения и физические свойства нуклеиновых кислот.

Нуклеи́новая кислота (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.

История исследования

Исследования нуклеиновых кислот начались в XIX веке и продолжаются до сегодняшних дней. Благодаря работе ученых, мы сегодня имеем более полное представление о структуре и функциях этих важных молекул.

Способы выделения

Существует множество методик выделения нуклеиновых кислот из природных источников. Основными требованиями к методам выделения являются эффективное отделение нуклеиновых кислот от белков и минимальная степень фрагментации полученных препаратов. Классический метод выделения ДНК был описан в 1952 году и до сих пор широко применяется. Он включает разрушение клеточных стенок, обработку образца анионным детергентом и осаждение ДНК с помощью этанола. Концентрацию и чистоту выделенной нуклеиновой кислоты обычно определяют спектрофотометрически.

При выделении нуклеиновых кислот необходимо учитывать их высокую чувствительность к деградации под воздействием нуклеаз — специальных ферментов. Поэтому важно обработать лабораторное оборудование и материалы ингибиторами нуклеаз, чтобы предотвратить разрушение кислот.

Физические свойства

Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, но практически нерастворимы в органических растворителях. Они очень чувствительны к температуре и pH. ДНК с высокой молекулярной массой может фрагментироваться под воздействием механических сил или ферментов, таких как нуклеазы.

Строение

Нуклеиновые кислоты состоят из повторяющихся блоков, называемых нуклеотидами. У нуклеотидов есть три компонента: азотистое основание, сахар (дезоксирибоза для ДНК) и фосфатная группа. Нуклеотиды соединяются через связь между фосфатной группой одного нуклеотида и сахаром другого нуклеотида. Такие связи называются фосфодиэфирными связями.

ДНК состоит из двух нитей нуклеотидов, которые образуют спиральную структуру, известную как двойная спираль или ДНК-спираль. Нити связаны водородными связями между азотистыми основаниями: аденином связан тимином, а цитозин связан гуанином. Это является примером комплементарности, где азотистые основания парных нуклеотидов соответствуют друг другу по размеру и расположению атомов.

Структура нуклеиновых кислот имеет несколько уровней организации: первичную, вторичную, третичную и четвертичную структуры. Первичная структура представляет собой последовательность нуклеотидов, соединенных через фосфодиэфирные связи. Вторичная структура представляет собой образование двух спиралей, связанных водородными связями.

Нуклеиновые кислоты, такие как ДНК и РНК, играют важную роль в живых организмах. Они хранят, передают и реализуют генетическую информацию, которая определяет структуру и функцию белков, необходимых для жизни организма.