Большая Советская Энциклопедия (НУ) - [3]

Нуклеазы

Нуклеа'зы, ферменты, расщепляющие нуклеиновые кислоты (НК) до моно-и олигонуклеотидов; по характеру своего действия относятся к фосфодиэстеразам. Широко распространены в клетках микроорганизмов, растений и животных. Особенно много Н. в соке поджелудочной железы и слюне млекопитающих и человека. В зависимости от того, образуются ли при расщеплении фосфодиэфирных связей в НК нуклеотиды, содержащие остаток фосфорной кислоты у 3¹- или у 5¹-углеродного атома в остатке углеводного компонента, различают 3¹- и 5¹-Н. Концевые мононуклеотиды отщепляются экзонуклеазами; расщепление внутри полинуклеотидной цепи осуществляют эндонуклеазы. Н. могут расщеплять рибо- или дезоксирибонуклеиновые кислоты (в соответствии с чем различают рибонуклеазы и дезоксирибонуклеазы), а также и те и другие — неспецифические Н.

  Н. — белки сравнительно небольшой молекулярной массы (например, молекула панкреатической рибонуклеазы состоит из 124 аминокислотных остатков), обычно основного характера. Биологическая роль Н. состоит в переваривании и расщеплении чужеродных для данного организма НК, например НК вирусов, попадающих в организм (на этом основано применение Н. для лечения некоторых вирусных заболеваний). Н. участвуют и в репарации («починке») дезоксирибонуклеиновой кислоты, или ДНК, вычленяя поврежденные участки молекулы из полинуклеотидной цепи. Очень велика, по-видимому, роль Н. в регуляции синтеза и распада НК в клетках. В лабораториях Н. применяют для очистки препаратов от НК определённого вида, для установления структуры исследуемых НК, изучения механизма их распада и синтеза.

  Лит.: Шапот В. С., Нуклеазы, М., 1968.

  И. Б. Збарский.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеи'новые кисло'ты, полинуклеотиды, важнейшие биологически активные биополимеры, имеющие универсальное распространение в живой природе. Содержатся в каждой клетке всех организмов. Н. к. были открыты в 1868 швейцарским учёным Ф. Мишером в клеточных ядрах (отсюда название: лат. nucleus — ядро), изолированных из гноя, а также из спермиев лосося. Позднее Н. к. были обнаружены не только в ядре, но и в цитоплазме. Различают два главных типа Н. к. — дезоксирибонуклеиновые кислоты, или ДНК, содержащиеся преимущественно в ядрах клеток, и рибонуклеиновые кислоты, или РНК, находящиеся главным образом в цитоплазме.

  Молекулы Н. к. — длинные полимерные цепочки с молекулярной массой 2,5 · 10⁴—4 · 10⁹, построенные из мономерных молекул — нуклеотидов так, что гидроксильные группы у 3¹ и 5¹ углеродных атомов углевода соседних нуклеотидов связаны остатком фосфорной кислоты. В состав РНК в качестве углевода входит рибоза, а азотистые компоненты представлены аденином, гуанином (пуриновые основания), урацилом и цитозином (пиримидиновые основания). В ДНК углеводным компонентом является дезоксирибоза, а урацил заменен тимином (5-метилурацилом). Фосфат и сахар составляют неспецифическую часть в молекуле нуклеотида, а пуриновое или пиримидиновое основание — специфическую. В составе большинства Н. к. обнаружены в небольших количествах также некоторые другие (главным образом метилированные) производные пуринов и пиримидинов — т. н. минорные основания. Цепи Н. к. содержат от нескольких десятков до многих тысяч нуклеотидных остатков, расположенных линейно в определённой последовательности, уникальной для данной Н. к. Т. о., как РНК, так и ДНК представлены огромным множеством индивидуальных соединений. Линейная последовательность нуклеотидов определяет первичную структуру Н. к. Вторичная структура Н. к. возникает в результате сближения определённых пар оснований, а именно: гуанина с цитозином и аденина с урацилом (или тимином) по принципу комплементарности за счёт водородных связей, а также гидрофобных взаимодействий между ними.

  Биологическая роль Н. к. заключается в хранении, реализации и передаче наследственной информации, «записанной» в молекулах Н. к. в виде последовательности нуклеотидов — т. н. генетического кода. При делении клеток — митозе — происходит самокопирование ДНК — её репликация, в результате чего каждая дочерняя клетка получает равное количество ДНК, заключающей программу развития всех признаков материнской клетки. Реализация этой генетической информации в определённые признаки осуществляется путём биосинтеза молекул РНК на молекуле ДНК (транскрипция) и последующего биосинтеза белков с участием разных типов РНК (трансляция).

  Исследование строения и функций Н. к. в 50—70-х гг. 20 в. обусловило огромные успехи молекулярной генетики и молекулярной биологии. Важнейшим этапом в изучении химии и биологии Н. к. было создание в 1953 Дж. Уотсоном и Ф. Криком модели ДНК (двойная спираль), что позволило объяснить многие её свойства и биологические функции. Н. к. обнаружены также в клеточных органеллах (хлоропластах, митохондриях и др.), где функции их изучаются. Сравнительный анализ Н. к. в разных группах организмов играет важную роль при решении вопросов систематики и эволюции. Каждый вид организмов содержит специфичные Н. к. (как РНК, так и ДНК). Степень сходства в строении Н. к. указывает на уровень филогенетической близости организмов. См. также