Нуклеиновые кислоты были открыты в 1869 году швейцарским химиком Мишером. Существуют два вида нуклеиновых кислот:
Мономерами нуклеиновых кислот являются нуклеотиды, которые состоят из:
В молекулах нуклеиновых кислот встречается пять типов азотистых оснований:
Это пуриновые основания. Они содержат в своей структуре два кольца.
· Урацил
· Цитозин
· Тимин
Это пиримидиновые основания. Они содержат в своей структуре одно кольцо.
Молекула ДНК состоит из двух полимеров, закрученных в спираль (двойная спираль). В молекуле ДНК чередуются только четыре типа азотистых оснований: аденин, гуанин, Тимин и цитозин. Спираль образована так, что азотистые основания одной цепи стыкуются с азотистым основанием другой цепи. Между ними образуются водородные связи.
Напротив аденина всегда оказывается тимин, а против гуанина – цитозин. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплементарностью.
Правило Чаргаффа: у каждого организма число адениловых нуклеотидов равно числу тимидиловых, а число гуаниловых – числу цитидиловых.
Двойная спираль стабильна благодаря многочисленным водородным связям и гидрофобным взаимодействиям. Диаметр ДНК – 2нм, каждый виток спирали содержит 10 пар нуклеотидов. Полный оборот спирали – 3,4 нм. Длина в развернутом виде у человека – 40 мм, а у некоторых бактерий – 0,25 мм.
Два нуклеотида соединяются в результате реакции конденсации, при которой между фосфатной группой одного нуклеотида и сахаром другого возникает фосфодиэфирный мостик. При синтезе полинуклеотида этот процесс повторяется несколько миллионов раз.
Две полинуклеотидные цепи антипараллельны (противоположно направлены). Рассматривая спираль вдоль оси, можно заметить, что одна цепь идет в направлении 5’- 3’, а другая – в направлении 3’ – 5’.
Азотистые основания имеют плоскую форму и располагаются парами перпендикулярно оси спирали. Азотистые основания уложены стопкой друг на друга и спиральная структура стабилизируется гидрофобными взаимодействиями (стэкинг – взаимодействия. Эту модель предложили ученые Дж.Д.Уотсон и Ф. Крик в 1953 году.