Биологическая химия

Структура ДНК имеет свои особенности. Это относится в первую очередь к азотистым основаниям. Установлено, что в молекуле ДНК встречаются следующие основания: аденин, гуанин, тимин и цитозин, которые часто обозначаются первыми буквами — А, Г, Т и Ц. При дальнейшем изучении структуры ДНК оказалось, что ее вторичная структура представляет собой двутяжную антипараллельную спираль. Схематично это напоминает винтовую лестницу (рис. 17), перила которой образованы пентозами, соединенными фосфоэфирными связями по типу "3-5 связи", а ступени — парами азотистых оснований, которые соединены между собой водородными связями. Между аденином и тимином образуются две связи, а при соединении гуанина и цитозинатри. Работами С. Очоа, Э. Чаргаффа и других были установлены определенные взаимоотношения между азотистыми основаниями, входящими в состав ДНК Они заключаются в том, что во вторичной структуре ДНК определенное пуриновое основание всегда соединяется только с вполне определенным пиримидиновым основанием. Так, аденин соединяется только с тимином, а гуанин с цитозином (или А Т и Г Ц). В основе такого соединения лежит принцип комплементарнобти дополнения (рис. 18). На рис. 17 представлен участок вторичной структуры ДНК, на котором обо значены типы связей: "3-5 связь" между отдельными мононуклеотидами и водородные связи между азотистыми основаниями.

Рис. 18. Двойная нить ДНК

Еще одной особенностью вторичной структуры ДНК является противоположное расположение двух цепей мононуклеотидов. На рис. 19 стрелками указано антипараллельное направление этих цепей. Рассмотренная модель вторичной структуры ДНК была впервые предложена Дж. Уотсоном и Ф. Криком.

Рис. 19. Схема водородной и фосфоэфирных связей на участке вторичной структуры молекулы ДНК

Третичная структура ДНК — это расположенная в пространстве двутяжная антипараллельная спираль.

РНК обнаружена почти во всех субклеточных фракциях. Наибольшее ее количество (60-80%) сосредоточено в рибосомах, а оставшаяся часть распределена в цитоплазме и ядрышке. РНК представлена 3 видами: информационная (и-РНК), транспортная (т-РНК) и рибосомная (р-РНК), каждая из которых характеризуется специфическими свойствами и функциями. и-РНК, или матричная, является основой (матрицей) для биосинтеза белка. На и-РНК закодированы генетические особенности данного вида белка определенного органа или ткани. и-РНК строится на ДНК и, следовательно, комплементарно повторяет особенности ее структуры. т-РНК переносит активированные аминокислоты к местам биосинтеза белка — рибосомам, которые в основном построены из рибосомальной РНК (р-РНК).

Первичная структура РНК

Рис. 20. Схема водородных связей на участке вторичной структуры молекулы РНК

В составе РНК обнаружены фосфорная кислота, из углеводов — рибоза вместо дезоксирибозы в ДНК и азотистые основания — аденин, гуанин, цитозин и урацил (в ДНК — тимин) — А, Г, Ц и У. Первичная структура РНК одинакова с первичной структурой ДНК и представляет собой последовательное соединение мононуклеотидов при помощи фосфоэфирных связей. Вторичная структура РНК представляет собой участки первичной структуры, перекрученные между собой в виде спирали, которые удерживаются за счет водородных связей, образованных между азотистыми основаниями по принципу комплементарное, т. е. А — У и Г — Ц. Таким образом, существует различие с ДНК, где вместо тимина к аденину присоединяется урацил (рис. 20), Третичная структура РНК — это пространственное расположение всей молекулы РНК (рис. 21).

Рис. 21. Участок третичной структуры молекулы РНК. 1 — участки первичной структуры, 2 — участки вторичной структуры

Хромопротеиды

Небелковая часть этих сложных белков представлена окрашенными соединениями Представителями хромопротеидов в животном организме являются гемоглобин и миоглобин, а в растительных клетках — хлорофилл. К группе хромопротеидов относятся некоторые ферменты, например каталаза и пероксидаза крови. Приоритет в изучении химической природы красящего вещества гемоглобина принадлежит М. В. Ненцкому. Гемоглобин состоит из белка основного характера — глобина и небелковой части — гема, в составе которого имеется атом двухвалентного железа. В молекуле гемоглобина обнаружено 4 гема.