Выделить главное Азотистыми основаниями в химии нуклеиновых кислот назы- вают входящие в их состав гетероциклические соединения пири- мидинового и пуринового рядов. Пурин Пиримидин N NH В качестве заместителей в гетероциклическом ядре они со- держат либо окси- (урацил, тимин), либо аминогруппу (аденин), либо одновременно обе эти группы (цитозин, гуанин). Для них принято сокращенное обозначение, состоящее из первой буквы их латинского названия, например аденин – A. Всего было идентифицировано пять азотистых оснований. Из них два основания пуринового ряда – присутствуют и в ДНК и в РНК, а набор оснований пиримидинового ряда для ДНК и РНК различен: NN NN Пиримидиновые основания 7  ДНК включает в состав тимин (T) и цитозин (C);  РНК содержит урацил (U) и цитозин (C). Таким образом, есть специфические основания характерные только для ДНК или только для РНК (табл. 1). Таблица 1. Тип оснований Пуриновые Пиримидиновые ДНК A, G T, C РНК A, G U, C Среди пуриновых азотистых оснований в гидролизатах обоих классов нуклеиновых кислот (ДНК и РНК) преимущественно встречаются аденин (A) и гуанин (G). Азотистые основания пуринового ряда NH2 N N Аденин (A) 6-аминопурин (РНК, ДНК) NH NH N NH2 NH N Среди пиримидиновых оснований основное значение имеют цитозин (входит в состав ДНК и РНК), урацил (входит в состав РНК) и тимин (входит в состав ДНК): Азотистые основания пиримидинового ряда O NH2 NH N NO NO HH O H3C NH NO H Тимин (T) 5-метил- 2,4-диоксопиримидин (ДНК) Урацил (U) 2,4-диоксо- пиримидин (РНК) Цитозин (C) 2-оксо- 4-аминопиримидин (ДНК, РНК) Важной особенностью окси-производных пурина и пирими- дина является подвижность атома водорода в окси-группах, что и обуславливает склонность к его «переселению» - таутомерии, особенно разнообразны таутомерные превращения для урацила (U): O N Гуанин (G) 2-амино-6-оксопурин (РНК, ДНК) 8 OH N N OH O NH NO H Такой вид таутомерии получил название лактим-лактамная. Таутомерные превращения из окси- в оксо-форму претерпе- вают и другие азотистые основания: OH O NN H лактим лактам В случае дизамещенных пуринов и пиримидинов теоретиче- ское количество изомерных форм увеличивается, однако практи- чески существуют лишь некоторые из них. По данным ИК- и ЯМР-спектроскопии показано, что в физиологических условиях нуклеиновые основания могут существовать только в лактамной форме. В лактамных таутомерах, т. е. оксоформе, гетероциклы со- храняют ароматичность и имеют плоское строение. Ароматиче- ское строение гетероциклов лежит в основе их относительно вы- сокой термодинамической стабильности. Это обеспечивает пра- вильность спаривания нуклеотидов в ходе матричных синтезов нуклеиновых кислот, благодаря чему образуются «комплементар- ные пары» в двух витках спирали ДНК. Однако под влиянием внешних факторов, например воздействия излучений, возможен переход оснований в другие таутомерные формы, лежащий в ос- нове мутагенеза. Некоторые другие азотистые основания встречаются в ДНК и РНК гораздо реже и называются минорными. Особенно много минорных компонентов содержится в транс- портных РНК: дигидроурацил, 4- тиоурацил, псевдоуридин, ксан- тин, гипоксантин, ацетилцитозин, оротовая кислота и ряд др. OO NHNNH NO NN HH Дигидроурацил Гипоксантин 9 В состав ДНК в незначи- тельных количествах входят 5- H3C NH2 N NO H NHCH3 метилцитозин метиладенин. и 6- N N H N N Метилирование оснований происходит уже после репли- кации ДНК. Эти метилирован- ные основания защищают «свои» ДНК от расщепления фермен- том — ДНК-нуклеазой.