Cтраница 3
В то время было известно, что рибонуклеиновые кислоты могут быть гидролизованы щелочью до мононуклеотидов, которые, как тогда считали, были исключительно нуклеозид-3 - фосфатами. Общий план строения нуклеиновых кислот с 2 - З - фосфодиэфирными связями был предложен Левиным и Типсоном [71], причем было сделано допущение, что 2 -связь гораздо менее устойчива, чем З - фос-фоэфирная связь, и обусловливает таким образом образование при щелочном гидролизе исключительно нуклеозид-3 - фосфатов. С другой стороны, прямого химического доказательства наличия 5 -фосфатной связи не существовало, и отсутствие 5 -фосфорилированных производных в кислых гидролизатах рибонуклеиновой кислоты, несмотря на их известную стабильность, действительно находилось в явном противоречии с предположением о 2 ( или 3) - 5 -межнуклеотидной связи. Устойчивость дезоксирибонуклеиновой кислоты ( неизбежно 3 - 5 -связанной) по отношению к щелочи в противоположность неустойчивости рибонуклеиновой кислоты также указывало, как считали в то время, на различие в типах связи. [31]
Нуклеиновые кислоты могут быть разделены на составляющие их части: фосфорную кислоту, пуриновые или пиримидиновые основания и сахара. Общий принцип строения нуклеиновых кислот одинаков. Различие заключается только в характере основания или сахара. [32]
Поэтому мы вкратце рассмотрим строение нуклеиновых кислот, но не будем касаться методов, при помощи которых получены современные представления в этой области. [33]
При изучении химического состава и строения нуклеиновых кислот перед исследователем всегда стоит задача выделения их из биологических объектов. В главе 2 было указано, что нуклеиновые кислоты являются составной частью сложных белков - нуклеопротеинов, содержащихся во всех клетках животных, бактерий, вирусов, растений. Нуклеиновые кислоты обладают сильно выраженными кислыми свойствами ( обусловлены остатками ортофосфорной кислоты в их составе) и при физиологических значениях рН несут отрицательный заряд. Этим объясняется одно из важных свойств нуклеиновых кислот-способность к взаимодействию по типу ионной связи с основными белками ( гистонами), ионами металлов ( преимущественно с Mg2), а также с полиаминами ( спермин, спермидин) и путресцином. Поэтому для выделения нуклеиновых кислот из комплексов с белками необходимо прежде всего разрушить эти сильные и многочисленные электростатические связи между положительно заряженными молекулами белков и отрицательно заряженными молекулами нуклеиновых кислот. [34]
В клетках, составляющих живое вещество, содержатся особые высокомолекулярные нуклеиновые кислоты, связанные с белком, видимо, водородными связями. В течение последних десятилетий были изучены состав и строение нуклеиновых кислот и установлена их роль в биосинтезе белка. Ядра клеток содержат дезоксирибонуклеиновую кислоту ( ДНК), анализ продуктов гидролитического расщепления которой показал, что это сложное вещество, содержащее D-дезоксирибозу, фосфорную кислоту и смесь веществ гетероциклической структуры - производных пурина - аденина и гуанина и производных пирами-дина - тимина и цитозина. [35]
В частности, выяснение роли пирофосфатов и трифосфатов в строении нуклеиновых кислот и, следовательно, в генетическом коде и в действии ферментов привело к широким исследованиям всех аспектов химии фосфатов и их биохимического действия. [36]
Реакции, приводящие к расщеплению фосфоэфирных ( в особенности фосфодиэфирных) связей, занимают особое место в ряду других химических превращений нуклеиновых кислот и их компонентов. Они являются основой аналитических методов, используемых для определения состава и строения нуклеиновых кислот. Хотя в настоящее время химические методы гидролиза фосфоэфирных связей в значительной степени уступили место ферментативным, позволяющим проводить такое расщепление в более мягких условиях и более специфично, тем не менее возможности химических способов гидролиза еще далеко не исчерпаны. [37]
В наше время трудно назвать область естествознания, которую не интересовала бы проблема структуры и функций нуклеиновых кислот. Несмотря на огромный прогресс, достигнутый в последние десятилетия при изучении химического состава и строения нуклеиновых кислот, много проблем предстоит еще решить для выяснения зависимости между структурой и биологической ролью нуклеиновых кислот. Нет сомнения, что именно на этом пути научного поиска исследования нуклеиновых кислот будут сделаны открытия, имеющие огромное значение для биологии, медицины и всей науки о живом. Эпохальное открытие принципа комп-лементарности нуклеиновых кислот позволило проникнуть в тайны не только тонкой структуры этих биополимеров, но и механизмов синтеза и воспроизведения биологических макромолекул. Нуклеиновые кислоты выполняют ряд важных биологических функций, не свойственных другим полимерным веществам. В частности, они обеспечивают хранение и передачу наследственной информации и принимают непосредственное участие в механизмах реализации этой информации путем программирования синтеза всех клеточных белков. Структурные компоненты нуклеиновых кислот выполняют, кроме того, функции кофакторов ( коэнзим А, уридин-дифосфатглюкоза и др.), аллостерических эффекторов, входят в состав коферментов ( никотинамидадениндинуклеотид, флавинадениндинуклеотид и др.), принимая тем самым непосредственное участие в обмене веществ, а также в аккумулировании ( накоплении), переносе и трасформации энергии. Они являются предшественниками вторичных посредников ( мессенд-жеров) - циклических мононуклеотидов ( цАМФ и цГМФ), выполняющих важную функцию в передаче внутриклеточных сигналов. [38]
Высокомолекулярный характер, лабильность и большая сложность строения создают огромные трудности при изучении нуклеиновых кислот. В последние годы, однако, достигнуты довольно существенные успехи: выяснен общий тип строения нуклеиновых кислот. [39]
Из них специальный интерес для фармацевтической химии представляют пиримидины. Ниже приводятся представители этой группы, встречающиеся в биологических продуктах и принимающие участие в строении нуклеиновых кислот. [40]
Высокомолекулярный характер, лабильность и большая сложность строения создают огромные трудности при изучении нуклеиновых кислот. В последние годы, однако, достигнуты довольно существенные успехи: выяснен не только общий тип строения нуклеиновых кислот, но и установлено строение некоторых наиболее просто построенных представителей, проведены принципиально важные синтезы. [41]
В результате работ, проведенных главным образом кембриджской школой под руководством Тодда, было полностью доказано строение нуклеозидов и нуклеотидов, разработаны методы их синтеза и установлены основные принципы строения нуклеиновых кислот как высокомолекулярных соединений. Эти данные, а также результаты изучения нуклеотид-ного состава, полученные Чаргаффом, легли в основу гипотезы Уотсона и Крика ( 1953 г.) - одного из краеугольных камней современной молекулярной биологии. [42]
Сознательно не затрагивая вопросы биохимии и биологии нуклеиновых кислот, поскольку в небольшом обзоре трудно охватить громадное и с каждым днем возрастающее количество работ, появляющихся в этой области, мы попытаемся рассмотреть вопросы, связанные с установлением состава и строения нуклеиновых кислот, работы, проводившиеся по их химической модификации, а также синтез модельных соединений, изучение химических свойств которых расширило наши знания по химии нуклеиновых кислот. [43]
Виднейшее место занимают исследования в области изучения глетки и основных компонентов живых существ, их организации, структуры и взаимодействия. Сюда в первую очередь относятся: строение клеток, их деление и дифференциация, наследственность и механизмы соединения хромосом, механизмы действия генов на организм в целом, энергия обмена веществ, образование и деятельность стимуляторов ( нервных импульсов), строение нуклеиновых кислот, белков и полисахаридов, механизм ферментативного биокатализа; объяснение основных процессов обмена веществ и передачи энергии, изучение механизма саморегулирования и физиологических, биофизических и биохимических процессов, связей и структуры, присущих центральной нервной системе. [44]
В отличие от протеидов других классов простетические группы нуклеопротеидов - нуклеиновые кислоты, или полипуклеотиды, - являются макромолекулярными соединениями. Они имеют сложное строение и дают в результате гидролиза фосфорную кислоту, пентозу и пиримидиновые и пуриновые основания. Строение нуклеиновых кислот будет описано ниже ( ем. В плазме клетки ( цитоплазме) было обнаружено также очень большое число шарообразных частиц, называемых микросомами, с молекулярными весами порядка нескольких миллионов, также состоящих из нуклеиновых кислот ( рибонуклеиновой кислоты) и белков. В этих микросомах происходит синтез белков. [45]