§8 НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ. АТФ Нуклеиновые кислоты занимают особое место среди органических веществ клетки. Они впервые были выделены из ядер клеток, за что и получили свое название (от лат. нуклеус — ядро). Впоследствии нуклеиновые кислоты были обнаружены в цитоплазме и в некоторых других органоидах клетки. Но первоначальное название за ними сохранилось. Нуклеиновые кислоты, как и белки, являются полимерами, но их мономеры нуклеотиды имеют более сложное строение. Число нуклеотидов в цепи может достигать 30000. Это наиболее высокомолекулярные органические вещества клетки. В клетках встречаются два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) и рибонуклеиновая кислота (РНК). Они различаются нуклеотидным составом, строением полинуклеотидной цепи, молекулярной массой и выполняемыми функциями. Из молекул ДНК образованы хромосомы. Состав и строение ДНК. В состав нуклеотидов молекулы ДНК входят фосфорная кислота, углевод дезоксирибоза (с чем связано название ДНК) и азотистые основания — аденин (А), тимин (Т), гуанин (Г), цитозин (Ц) . Эти основания попарно соответствуют друг другу по строению (А = Т, Г = Ц) и могут легко соединяться при помощи водородных связей. Такие парные основания называют комплементарными (от лат. комплементум — дополнение). Английские ученые Джеймс Уотсон и Френсис Крик в 1953 г. установили, что молекула ДНК состоит из двух спирально закрученных цепей (рис. 26). Остов цепи образован остатками фосфорной кислоты и дезоксирибозой, а азотистые основания направлены внутрь спирали. Две цепи соединяются друг с другом благодаря водородным связям между комплементарными основаниями. В клетках молекулы ДНК находятся в ядре. Они образуют нити хроматина, а перед делением клетки спирализуются, соединяются с белками и превращаются в хромосомы. Кроме того, специфические ДНК имеются в митохондриях и хлоропластах. ДНК в клетке отвечают за хранение и передачу наследственной информации. В ней закодирована информация о структуре (порядке аминокислот) всех белков организма. Число молекул ДНК служит генетическим признаком отдельного вида организма, а нуклеотидная последовательность специфична для каждого индивида . Строение и виды РНК. В состав молекулы РНК входят фосфорная кислота, углевод — рибоза (отсюда название рибонуклеиновая кислота), азотистые основания: аденин (А), урацил (У), гуанин (Г), цитозин (Ц). Вместо тимина здесь встречается урацил, который комплементарен аденину (А = У). Молекулы РНК, в отличие от ДНК, состоят из одной полинуклеотидной цепи , которая может иметь прямые и спиральные участки, образовывать с помощью водородных связей петли между комплементарными основаниями. Молекулярная масса РНК значительно ниже, чем ДНК. В клетках молекулы РНК находятся в ядре, цитоплазме, хлоропластах, митохондриях и рибосомах. Различают три вида РНК, которые имеют разные молекулярную массу, форму молекул и выполняют разные функции. Информационные РНК (и-РНК) переносят информацию о структуре белка от ДНК к месту его синтеза на рибосомах. Каждая молекула и-РНК содержит полную информацию, необходимую для синтеза одной молекулы белка. Молекулы и-РНК самые большие. Транспортные РНК (тРНК) — самые короткие молекулы. Их структура напоминает по форме клеверный лист. Они транспортируют аминокислоты к месту синтеза белка на рибосомы. Рибосомалъные РНК (р-РНК) составляют более 80% всей массы РНК в клетке и вместе с белками входят в состав рибосом. АТФ. Кроме полинуклеотидных цепей в клетке находятся мононуклеотиды, имеющие тот же состав и строение, что и нуклеотиды, входящие в состав ДНК и РНК. Наиболее важным из них является АТФ — аденозинтрифосфат. Молекула АТФ состоит из рибозы, аденина и трех остатков фосфорной кислоты, между которыми имеются две высокоэнергетические связи . Энергия каждой из них составляет 30,6 кДж/моль. Поэтому ее и называют макроэргической в отличие от простой связи, энергия которой составляет около 13 кДж/моль. При отщеплении от молекулы АТФ одного или двух остатков фосфорной кислоты образуется соответственно молекула АДФ (адено-зиндяфосфат) или АМФ (аденозинмонофосфат). При этом выделяется энергии в два с половиной раза больше, чем при расщеплении других органических веществ. АТФ является ключевым веществом обменных процессов в клетке и универсальным источником энергии. Синтез молекул АТФ происходит на митохондриях, а энергия запасается в результате реакций распада и окисления органических веществ. Клетка использует эту запасенную энергию во всех процессах жизнедеятельности.