Нуклеин қышқылдарының құрылысы жəне қасиеті
Нуклеин қышқылдарына нуклеотид қалдықтарынан тұратын жоғары молекулалық органикалық қышқылдар жатқызылады, олар белгілі бір элементарлық құраммен сипатталады, гидролиз кезінде пурин, пиримидин негіздеріне, пентозға жəне фосфор қышқылына ыдырайды. Фосфордың (8-10%) жəне азоттың (15-16%) болуы нуклеин қышқылдарына тəн. Нуклеин қышқылдарында, сонымен қатар, С, Н жəне О болады.
Нуклеин қышқылдарын бұдан жүз жылдан аса уақыт бұрын (1869) Ф. Мишер ірің жасушасының ядросынан белокпен қосынды – нуклеин (лат. nuсleus – ядро) түрінде алғаш рет бөліп алған. Oны 1899 жылы Р. Альтман жануар ұлпасынан жəне ашытқы жасушасынан белоктан бос күйінде, ал 1936 жылы А. Н.
Белозерский өсімдік ұлпаларынан бөліп алды.
Нуклеин қышқылдарын хлор қышқылымен қосып қыздырғанда, олар құрылымдық бірліктерге ыдырайды, бұл бірліктер- ден олардың өте үлкен молекулалары құрылған. Басқа қышқылдар нуклеин қышқылдарының құрылымын бірден бұзып, NН3 бөледі, ол құрамға кіретін құрылымдық бөліктерінің ыдырағанын көрсетеді. Нуклеин қышқылдарының құрылымдық эле менттерінің арасынан пиримидин негіздері, пурин негіздері, көмірсулар жəне фосфор қышқылы табылған.
Пириминдік негіздер гетеросақиналы қосынды пиримидиннің туындысы болып табылады:
Кезектесіп келетін қосарланған байланысы бар алты мүшелік сақина түріндегі құрылымдық формула бензолға ұқсас. Атом аралық қашықтарды өзара салыстырып қарасақ, шындығында, пиримидин молекуласында əдеттегі қосарланған да, қарапайым да байланыстар жоқ, онда атомдар сақинасының барлық құрамдастарының π-электрондарының өзара əрекеті бар.
π-электрондардың өзара əрекетінің өлшемі ретінде байланыс тəртібі алынады, ол көрші екі атомның π-электрондарының
Пиримидиннің құрылымдық формуласы
жанасу күшін сипаттайды. Əдеттегі қосарланған байланыс жағдайында π-электрондардың байланыс күшін, яғни байланыс тəртібі бірге тең деп алады. Қосарланған байланысы бар молекулада, мысалы, қарастырылып отырған пиримидин молекуласында π -электрондардың орын ауыстыруының нəтижесінде байланыс тəртібінің мəні бөлшек болады. Байланыс тəртібінің мəні неғұрлым көп болған сайын оның қосылу реакцияларына деген қабілеті де күштірек сипатталады.
Нуклеин қышқылдарының құрамынан мынадай пиримидин туындылары табылды: цитозин, тимин, урацил, 5-метилцитозин жəне 5-оксиметилциотозин:
Цитозин, урацил жəне тимин мөлшері нуклеин қышқылдарында біршама болса, ал 5-метилцитозин жəне 5-оксиметилцитозин өте аз мөлшерде жəне оның өзінде де кейде кездеседі. Сондықтан да олар минорлық (экзотикалық) негіздер деп аталады. Белокт ар құрамындағы сирек кездесетін амин қышқылдары сияқты оларды да нуклеин қышқылдары құрамында кейде кездесетін негіздер деп атауға болар еді. Соңғы жылдары пиримидин қа тарының нуклеин қышқылдарынан табылған минорлық негізд ерінің тізімі толықты. Нуклеин қышқылдарының пурин негіздері гетероциклдік-пуриннің туындысы болып табылады.
Пиримидин циклі сияқты бұл жерде де формулаға жай жəне қосарланған байланыстар шартты түрде қойылады. Пурин молекуласындағы атом аралық қашықтықтар да жəне жоғарыда келтірілген байланыстар тəртібі де пурин сақинасын құрайтын С жəне N атомдарының π-электрондарының жанасу дəрежесінің жоғары екендігін көрсетеді.
Пиримидиндік Имидазолдық
сақина сақина
Нуклеин қышқылдарының гидролизаттарында пуриннің екі туындысы — аденин мен гуанин əрқашанда кездеседі;
Аденин Гуанин
(6-аминопурин) (2-амино-6-оксипурин)
Сонымен қатар, нуклеин қышқылдарының құрамында минорлық пуриндік негіздер – аденин мен гуаниннің метилденген туындылары да кездеседі.
Пиримидин мен пуриннің окситуындыларының маңызды ерекш елігі олардың таутомерлік (лактам-лактимдік) түрге айналу мүмкіндігі болып саналады:
Сондықтан да лактамдық түрдегі 1-ші N атомы бойынша пиримидин негіздері нуклеин қышқылдарының құрамында табылған көмірсулармен өзара байланысқа түседі.
Нуклеин қышқылдарының құрамына бір-біріне ұксас екі мон осахарид: рибоза жəне дезоксирибоза кіреді. Бұл моносахаридтер бос күйінде сақиналы-тізбекті таутомерия түрінен туындайтын таутомерлік түрде болады. Нуклеин қышқылдарының құрамында бұл екі моносахарид b-D-рибофураноза түрінде кездеседі.
β-D-рибозамен салыстырғанда екінші моносахарид (β-D2-дезоксирибоза) 2-көміртегі атомы бойынша тотықсызданған қосынды болып табылады. Тотықсыздану процесінде гидроксил тобы бөлініп алынатын болғандықтан, пайда болған туынды дезоксирибоза деп аталады, ал екі деген сан гидроксил тобы Н атомына алмастырылған рибозаның көміртек атомының нөмірін көрсетеді.
Рибоза мен дезоксирибоза нуклеин қышқылдарының құрамына кіретін көмірсулар. Кейбір фагтардан, рак жасушаларының кейбір түрлерінен бөлінген ДНҚ-да глюкоза табылған.
Нуклеин қышқылдарын гидролиздеп, өнімдерін зерттеу барысында маңызды тұжырым жасалды. Əртүрлі биологиялық объектілерден бөлінген нуклеин қышқылдарының құрамы бірдей еместігі анықталды. Бұл алғаш рет бұзаудың бұғақ безінен (тимонуклеин қышқылы) жəне ашытқыдан (ашытқы нуклеин қышқылы) бөлінген нуклеин қьшқылдарының құрамын салыстырғанда анықталды. Нуклеин қышқылдарының құрамына кіретін көмірсулардың сипатына қарай олардың біреуі – дезоксирибонуклеин қышқылы (ДНҚ), екіншісі – рибонуклеин қышқылы (РНҚ) деп аталды. ДНҚ мен РНҚ арасында химиялық құрамы жағынан басқа да ұқсастықтар мен айырмашылықтар бар
(23-кесте).
Азот негіздері рибоза немесе дезоксирибозамен қосылып, нуклеозид түзеді (24-кесте).
Аденин + Рибоза Аденозин
Тимин + Дезоксирибоза Дезокситимидин
Урацил + Рибоза Уридин
Цитозин + Дезоксирибоза Дезоксицитидин