Основы органической химии для студентов нехимических специальностей - Тейлор Г.
ISBN 5-03-000281-2
Скачать (прямая ссылка):
Ароматические соединения, нуклеиновые кислоты
317
СНО
н—i—'
он
I
н—С—он
н—С—он ^ <!:н2он
D-рибоза
СНО
I
Н—С—н I
н—С—он I н—с—он
:н2он
2-дезокси- D-рибоза
Существуют также некоторые различия в основаниях, получающихся при гидролизе. Если аденин, гуанин (производное пурина) и цитозин (пиримидин) выделяются при гидролизе и РНК, и ДНК, то в качестве четвертого основания РНК содержит урацил, а ДНК — тимин. Ферментативный гидролиз нуклеиновых кислот расщепляет их на фрагменты, называемые ну-клеозидами (состоят из одной молекулы основания, соединенного с одной молекулой сахара) и нуклеотидами (содержат по одной молекуле основания, сахара и фосфорной кислоты).
он
айенин NH,
N
N ОН цитозин
он
урацил тимин
Эта, а также некоторая другая информация приводит к выводу, что нуклеиновые кислоты состоят из цепочек чередующихся остатков углевода и фосфорной кислоты с основаниями, присоединенными к углеводным фрагментам:
—фосфат—сахар—фосфат—сахар—фосфат— основание основание
Структуру повторяющегося фрагмента цепи можно определить по строению нуклеотидов, которые, как установлено, содержат сахар в форме фуранозного цикла (разд. 17.2). Так, структура рибонуклеотидов, производных аденина и цитозина, выглядит следующим образом:
-318
Глава 19
NH,
н,о,росн
Может показаться, что пиримидиновый остаток в цитозин-нуклеотиде утрачивает свой ароматический характер, но пиримидиновые основания более точно изображаются с помощью .цвиттер-ионной структуры IX, чем при использовании любой ненасыщенной таутомерной структуры VII и VIII. Аналогичные
h2n
И-Л
N
II
VU1
о
н
1\
о
цвиттер-ионные структуры имеют большое значение для описания строения амидов (разд. 8.9.3) и мочевины (разд. 8.13).
Так, цепь РНК, содержащая четыре возможных фрагмента, имеет следующую структуру, представленную на с. 319. Вся молекула может содержать до 107 таких фрагментов.
Аналогичная последовательность встречается и в ДНК, где углеводом является 2-дизокси- D-рибоза. Нуклеотидный фрагмент, содержащий в качестве основания тимин, имеет следующую структуру:
о
Кислотность этих молекул обусловлена гидроксильной груп-.пой, соединенной с атомом фосфора (ср. рК диалкилфосфатов, ;разд. 10.3).
Ароматические соединения, нуклеиновые кислоты
319
Нуклеиновые кислоты так же, как белки, обладают вторич-ной структурой, имеющей большое значение для биологических процессов. Установлено, что ДНК существует в виде двойной спирали, образованной при соединении двух самостоятельных
320
Глава 19
молекул нуклеиновых кислот. Эти две молекулы соединены по принципу «голова к хвосту», направление определяется фосфатными связями в положениях 3 и 5 соседних остатков сахара?
йшц>—основание
фосфат I 5
сахар — основание I
фосфат
I
I э
основание—сахсф
фосфат I з
основание—caxaf фосфат
Две молекулы ДНК, расположенные в двойной спирали по принципу «голова к хвосту»
цепь фосфата сахара
пара всноеатш, связанных вобороЭной связь*
Двойная спираль структуры ДНК. Каждый полный виток спирали содержит приблизительно 10 нуклеотидных фрагментов
Ароматические соединения, нуклеиновые кислоты
321
В каждой молекуле ДНК существует точное соответствие между числом аденина и тимина, с одной стороны, и гуанина и цитозина — с другой. Установлено, что углевод-фосфатная спираль ориентируется таким образом, что пиримидиновые и пуриновые основания направлены внутрь спирали. Водородные связи между основаниями, расположенными на двух молекулах друг напротив друга, способствуют укреплению двойной спирали; точное спаривание маленького пиримидинового основания с большим пуриновым приводит к их равному соотношению в молекуле ДНК. Хотя водородные связи, несомненно, участвуют в стабилизации двойной спирали, прочность связывания двух цепей слишком велика, чтобы ее можно было объяснить исключительно этим взаимодействием.
Молекулы РНК не ассоциируют в пары с образованием аналогичной двойной спирали. Значительный объем дополнительной гидроксильной группы в углеводном фрагменте ограничивает конформационную гибкость полинуклеотидной цепи РНК. Главным образом эта гидроксильная группа определяет способность фермента различать ДНК и РНК. Внутри молекулы РНК могут образоваться короткие стержнеобразные двойные спиральные структуры за счет свертывания частей одной и той же нуклеотидной цепи.
айенин-шимин гуанин-цитозин
