Чаще всего в клетках встречаются нуклеозиддифосфаты и нуклеозидтрифосфаты. В клетках, имеющих ядро (эукариоты), ДНК распределена между ядром, где она входит в состав хромосом и ядрышка, и внеядерными органоидами (митохондриями и хлоропластами). Помимо главных оснований, в составе нуклеиновых кислот открыты редкие (минорные) азотистые основания.

Он был предложен в 1977 г. А.М. Максамом и В. Гилбертом и назван их именем. При обработке поврежденных молекул пиперидином в ДНК образуется разрыв в том месте, где находилось разрушенное основание. В этом смысле генетический код является строго однозначным.

Изучение пуринов началось с интереса к встречающимся в природе производным, поэтому используется в основном тривиальная номенклатура. Нуклеозиды представляют собой производные сахаров и пуриновых (или пиримидиновых) оснований. Для понимания ряда особенностей структуры ДНК важное значение имели закономерности состава и количественного содержания азотистых оснований, установленные впервые Э. Чаргаффом.

Мононуклеотиды и их производные, а также динуклеотиды присутствуют в клетках в свободном виде и играют важную роль в обмене веществ. В частности, нуклеотидную структуру имеют многие коферменты, включая коферментыоксидоредуктаз. АМФ наделен рядом уникальных функций и высокой биологической активностью в регуляции процессов обмена, выполняя роль медиатора внеклеточных сигналов в клетках животных. В медицинской практике, в частности в онкологии, нашли широкое применение синтетические аналоги как азотистых оснований, так нуклео-зидов и нуклеотидов.

ДНК и РНК различаются по типу углеводного остатка и структуре оснований. Основание урацил (Ura) входит только в состав РНК. В ДНК высших организмов в небольшом количестве присутствует 5-метилцитозин. Соединения азотистых оснований с рибозой или 2-дезоксирибозой (см. с. 44) носят название нуклеозиды. В клетке 5′-ОН-группа углеводного остатка нуклеозида этерифицирована фосфорной кислотой. АДФ и АТФ — важнейшие коферменты энергообмена (см. с. 110). Все нуклеозидфосфаты объединяют под общим названием нуклеотиды.

Таким путем образуются олигонуклеотиды и, наконец, полинуклеотиды. Иногда в название включают фосфатную группу («p»). Так, например, фрагмент РНК, приведенный на схеме 2, можно записать …pUpG… В частности, дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) содержат дезоксирибозу, а рибонуклеиновые кислоты (РНК)- рибозу. В зависимости от числа остатков фосфорной кислоты в нуклеотидах различают МОНО-, ДИ- и ТРИФОСФОНУКЛЕОТИДЫ. Полимерная цепь образуется за счет фосфодиэфирной связи между 3’- гидроксилом одного нуклеотида и 5’- гидроксилом другого.

Очень часто наблюдаются двунитевые спирализованные молекулы ДНК, замкнутые в кольцо с ковалентно связанными концами. Они не имеют разрывов у каждой в отдельности полинуклеотидной цепи. Подобные кольцевые ДНК, как правило, СУПЕРСПИРАЛИЗОВАНЫ, то есть кольцо дополнительно закручено в спираль. СТЭКИНГ-ВЗАИМОДЕЙСТВИЯ- особого рода (Ван-дер-Ваальсовы) взаимодействия между выложенными в стопку (как монеты) друг над другом азотистых оснований.

Третичная структура ДНК у эукариотических клеток отличается тем, что многократная спирализация ДНК сопровождается образованием комплексов с белками. При образовании третичной структуры нуклеиновых кислот возможно образование ТРЕХ- и ЧЕТЫРЕХНИТЕВЫХ участков. Аналогичным образом происходит образование ТЕТРАМЕРНЫХ участков ДНК. Точный биологический смысл появления трех- и четырехнитевых участков ДНК пока не выяснен.

Хроматосомы образуются на двунитевой спирали ДНК на дистанциях (называемых ЛИНКЕРами) от 20 до 90 пар нуклеотидов и напоминают нанизанные на нитку бусины. Комплементарные цепи ДНК, разделенные при денатурации, при определенных условиях могут вновь соединиться в двойную спираль. Если денатурация произошла не полностью и хотя бы несколько оснований не утратили взаимодействия водородными связями, ренатурация протекает очень быстро.

Процесс повторяется снова и снова, пока не ассоциируют «нужные» участки. Интегрирование этого уравнения дает:C/C0 = 1/(1 + kC0t), где С- концентрация однонитевой ДНК в момент времени t, выраженная в молях на литр (моль/л). Зависимости для реальной молекулы ДНК совсем не так однозначны и легко читаемы, как на показанном гипотетическом примере. Название рестриктазы складывается из латинских букв и цифр, отражающих лишь их происхождение (буквы) и разновидность (цифры).

Более ста лет назад (в 1869 году) Фридрих Мишер, исследуя клетки гноя, выделил из ядер этих клеток новый тип химических соединений, которые он в совокупности назвал «нуклеином». Нуклеопротеины отличаются друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам. Названия нуклеопротеинов отражают только природу углеводного компонента (пентозы), входящего в состав нуклеиновых кислот. Название «нуклеопротеины» связано с названием ядра клетки, где они впервые и были обнаружены.

Довольно часто коферменты обозначают как производные нуклеотидов, в свою очередь получивших названия от соответствующих пуриновых и пиримидиновых оснований. В сперматозоидах некоторых животных и рыб ДНК образует комплексы с протаминами и гистоноподобными белками.