BIOLOGIŠKAI SVARBŪS AZOTO ORGANINIAI JUNGINIAI

9.1. Azoto atomo bioorganiniuose junginiuose elektronų konfigūracija

11 lentelė. Azoto atomo įvairiuose junginiuose elektronų konfigūracija

Azoto atomo elektroninių būsenų specifiniai ypatumai atsispindi azoto organinių junginių bazinėse, kompleksodarinėse, nukleofilinėse ir rūgštinėse savybėse. Pirmosios trys savybės yra tiesiogiai susijź su azoto atomo elektronų poros judriu šiuose junginiuose ir jos gebėjimu s¹veikauti su atitinkamu substratu.

Bazingumas – giminingumas protonui:

Kompleksodara – giminingumas kompleksadario katijonui:

Nukleofiliškumas – giminingumas karbenio jonui arba dalinį teigiam¹ krūvį turinčiam anglies atomui:

Gamtiniuose azoto organiniuose junginiuose visos trys savybės kinta vienoda linkme priklausomai nuo azoto atomo laisvosios elektonų poros judrio.

Pasinaudojus šia seka galima vertinti biosubstartuose esančių įvairių azoto atomų santykines bazines, kompleksodarines bei nukleofilines savybes.

9.1. Heterocikliniai aromatiniai junginiai

Penkianariai heterociklai

Pirolas ir jo dariniai

Pirolas sudaro daugelio svarbių gamtinių medžiagų struktūros pagrind¹. Pvz., jo darinių aptinkama chlorofile, kraujo hemine, tulžies pigmente, vitamine B₁₂, alkaloiduose ir kitur.

Palyginus su benzenu pirolo molekulėje yra p-elektronų perteklius. Todėl pirolas yra aktyvesnis už benzen¹ S_E ir oksidacijos reakcijose.

Pirolas pasižymi silpnomis bazinėmis ir rūgštinėmis savybėmis.

S_E metu elektrofilas pirmiausiai užima a-padėtį.

Kondensuojantis pirolui su skruzdžių rūgštimi susidaro ypač svarbus biologijoje porfinas:

Plokščias porfino makrociklas yra stabili aromatinė sistema (26 p elektronai: 22 sp² ir 2 laisvosios elektronų poros).

Pakeisti porfinai vadinami porfirinais. Tai aktyvūs keturcentriai ligandai, įeinantys į svarbių kompleksinių junginių sudėtį. Porfirino ir geležies kompleksinis junginys yra hemoglobino pagrindas. Porfirino ir kobalto kompleksinis junginys yra vitamino B₁₂ pagrindas, o jo magnio kompleksinis junginys – chlorofilo molekulės pagrindas.

Kataliziškai hidrinamas pirolas iš pradžių virsta pirolinu, o po to – cikliniu antriniu aminu pirolidinu:

Lyginant su pirolu, pirolinas ir pirolidinas yra stipresnės bazės.

Pirolidino dariniai - prolinas (a-pirolidino rūgštis) ir hidroksiprolinas (b-hidroksi-a-pirolidino rūgštis) – biologiškai svarbios aminorūgštys.

Indolas ir jo dariniai

Indolas sudarytas iš kondensuotų benzeno ir pirolo žiedų.

Indolo cheminės savybės panašios į pirolo savybes: jis tamsėja ore, veikiamas rūgščių dervėja, beveik nepasižymi bazinėmis savybėmis, tačiau pasižymi silpnomis rūgštinėmis savybėmis. Indolo molekulėje pirolo žiedas aktyvesnis už benzeno žied¹. S_E reakcijose dažniausiai dalyvauja pirolo žiedo b padėties atomai, kai b padėtis užimta - a padėties atomai.

Iš biologiškai aktyvių indolo darinių pirmiausiai paminėtina a-aminorūgštis triptofanas. Organizme triptofanas hidroksilinasi ir virsta 5-hidroksitriptofanu.

Pastarasis dekarboksilinasi ir virsta serotoninu:

Tai vienas iš galvos smegenų neuromediatorių. Serotonino apykaitos sutrikimas organizme gali būti viena iš šizofrenijos priežasčių.

Indolo dariniai – psilocibinas ir lizergino rūgšties dietilamidas (LSD) – priklauso stipriausių haliucinogenų grupei.

LSD – vienas stipriausiai veikiančių narkotikų (veiklioji dozė 10^-3 mg). Vartojant jį sutrinka serotonino koncentracija smegenyse ir tai sukelia nenormali¹ psichinź būsen¹.

Imidazolas ir jo dariniai

Imidazolas – penkianaris heterociklas su dviem azoto atomais 1 ir 3 žiedo padėtyse. 1 žiedo padėties azoto atomas analogiškas pirolo azotui. Jo polinis N-H ryšys apsprendžia imidazolo silpnas rūgštines savybes (pKa = 14.2).

3 žiedo padėties azoto atomas yra sp²–II būsenoje, todėl jo laisvoji elektronų pora nedalyvauja konjugacijoje ir apsprendžia imidazolo bazines savybes.

Taigi, imidazolas – amfolitas, dėl esančios NH-rūgštinės grupės ir –N azoto atomo galintis sudaryti tapmolekulinius asociatus:

Imidazolas dėl gebėjimo tuo pačiu metu pasižymėti protonų donorinėmis ir akceptorinėmis savybėmis yra išskirtinis elektrofilinių-nukleofilinių reakcijų katalizatorius, galintis sutartinai veikti s¹veikaujančių junginių elektrofilinius ir nukleofilinius centrus. Tokia imidazolo savybe remiasi hidrolizės fermentų, skatinančių esterių, amidų ir peptidų hidrolizź, veikimo mechanizmas.

Didelis imidazolo ir jo darinių poliarizuojamumas bei padidėjźs N₃-atomo nukleofiliškumas daro juos aktyviais ligandais reakcijose su d-metalų katijonais. Todėl daugelio metaloproteinų baltymo ryšys su metalu realizuojasi a-aminorūgšties histidino imidazolo N₃-atomu.

Baltymai, turintys histidin¹, dėka imidazolo gali: palaikyti biosistemų neutrali¹ (pH 7) terpź, katalizinti elektrofilines-nukleofilines reakcijas, o taip pat sudaryti patvarius kompleksus – metaloproteinus.

Veikiamas fermento dekarboksilazės, histidinas dekarboksilinasi, sudarydamas histamin¹:

Histaminas – fiziologiškai veikli medžiaga. Ji plečia periferines kraujagysles, mažina kraujospūdį, skatina skrandžio sulčių išsiskyrim¹.

Šešianariai heterocikliniai junginiai

Piridinas ir jo dariniai

Piridinas – bespalvis, nemalonaus kvapo skystis, gerai tirpstantis vandenyje ir organiniuose tirpikliuose. Jis yra geras daugelio organinių ir kai kurių mineralinių medžiagų tirpiklis. Piridinas toksiškas, pažeidžia CNS.

Piridinas yra aromatinis heterociklinis junginys.

Piridino azoto atomas, susijungźs su kitais žiedo atomais sp² atominėmis orbitalėmis, vien¹ p elektron¹ atiduoda p elektronų MO sudaryti. Laisva elektronų pora yra sp² orbitalėje. Žiedo elektronų tankis yra pasislinkźs į labiau elektroneigiamo azoto atomo pusź, todėl žiedo anglies atomai (a- ir g-padėtyse) turi santykinį teigiam¹ krūvį.

Sistemos su piridino azoto atomu (sp²-II) vadinamos p elektronų deficitinėmis. Jos lėčiau negu benzenas reaguoja su elektrofilais.

Piridine laisva elektronų pora neįsijungia į p elektronų sekstet¹, todėl jis pasižymi bazinėmis savybėmis. Piridino vandeniniai tirpalai nudažo lakmus¹ mėlynai; veikiant mineralinėms rūgštims, susidaro kristalinės piridinio druskos.

Dėl azoto atomo elektroneigiamumo piridinas yra mažiau aktyvus už benzen¹ S_E reakcijose ir aktyvesnis S_N reakcijose. S_E reakcijų metu elektrofilai atakuoja 3-j¹ (b) padėtį:

S_N reakcijų metu nukleofilai atakuoja 2-j¹ (a) padėtį:

Piridino molekulės azoto atomas turi nukleofilinių savybių. Jis lengvai reaguoja su elektrofilais, pvz., halogenalkanais;

Ketvirtinių alkilpiridinio druskų piridino žiedas yra dar labiau elektronų deficitinis, todėl padidėja jo aktyvumas reakcijose su nukleofilais. Veikiant stipriam nukleofilui – hidridanijonui, N-metilkatijonas redukuojasi į 1,4-dihidro-N-metilpiridin¹.

1,4-Dihidro-N-metilpiridino molekulė nestabili, nes joje suardyta aromatinė sistema, ji stengiasi susigr¹žinti aromatinź būsen¹ oksiduodamasi. Šios oksidacijos-redukcijos reakcijos modeliuoja koferment¹ NAD⁺ (nikotinamido adenino dinukleotido) ir NADP⁺ (nikotinamido adenino dinukleotido fosfato) veikim¹.

Daugelio gamtinių junginių: vitaminai, kofermentai, alkaloidai ir gausus skaičius vaistinių preparatų – yra piridino dariniai.

Alkaloidas nikotinas sudarytas iš piridino ir pirolidino žiedų. Jo randama tabako lapuose (iki 8 Nikotinas veikia vegetacinź nervų sistem¹, pakelia kraujospūdį. Didesnis jo kiekis sukelia kvėpavimo centrų paralyžių. Nikotinas yra labai nuodingas, mirtina jo dozė žmogui – apie 50 mg.

Stiprūs oksidatoriai nikotin¹ oksiduoja į nikotino (3-piridinkarboksi-) rūgštį, pasižyminči¹ amfoterinėmis savybėmis: pKa (COOH) = 2.07, pKa (BH⁺)

Nikotino rūgštis – provitaminas, kadangi jos amidas – nikotinamidas – yra vitaminas PP. Trūkstant šio vitamino, susergama odos liga pelagra.

Kordiaminas – stiprus sintetinis CNS stimuliatorius.

Svarbūs piridino dariniai yra nikotinamido adenino dinukleotidas (NAD⁺) ir jo fosfatas (NADP⁺):

Šių kofermentų yra daugelio fermentų oksireduktazių, pvz., oksiduojančių alkoholines grupes į aldehidus (verčiant retinolį į retinalį) ir kt., struktūrose.

Konjuguotoji oksidacinė redukcinė pora:

NAD⁺ j’_o = - 0.320 V;  NADP⁺ j’_o = - 0.324 V

Trijų individualių medžiagų – piridoksolio, piridoksamino ir piridoksalio – derinys yra laikomas vitaminu B₆ (piridoksinu).

Visos trys medžiagos organizme gali virsti piridoksalfosfatu.

Piridoksalfosfatas yra oksidacijos-redukcijos reakcijų: a-ketorūgščių transamininimo a-aminorūgštimis ir aminorūgščių dekarboksilinimo – kofermentas.

Trūkstant maiste vitamino B₆ sutrinka baltymų ir lipidų apykaita. Dėl to susergama ateroskleroze, įvairiais dermatitais, sutrinka kraujo gaminimasis.

Pirimidinas ir jo dariniai

Pagal savo sandar¹ pirimidinas yra panašus į piridin¹. Pirimidinas pasižymi silpnomis bazinėmis savybėmis.

S_E reakcijose jis yra pasyvesnis už piridin¹. Šios reakcijos labiau būdingos pirimidino dariniams, turintiems žiede elektronų donorų (pvz., OH, NH₂) ir vyksta į 5-j¹ padėtį.

Pirimidino žiedas yra uracilo, timino ir citozino (junginių, įeinančių į nukleino rūgščių ir kai kurių kofermentų sudėtį) molekulėse. Tai pirimidino hidroksi- ir aminodariniai. Jiems būdinga laktim-laktaminė prototropinė tautomerija.

Pusiausviruose mišiniuose vyrauja laktaminė (okso-) forma.

Šiems pirimidino junginiams būdingi tarpmolekuliniai ryšiai. Tokia asociacijos rūšis turi svarbi¹ reikšmź nukleino rūgščių struktūros formavimuisi.

Purinas ir jo dariniai

Purinas – aromatinis biciklinis heterociklinis junginys, kurio molekulź sudaro pirimidino ir imidazolo žiedai.

Purinui, panašiai kaip ir imidazolui, būdinga prototropinė tautomerija.

Purinas – amfolitas, kadangi pasižymi bazinėmis [pKa (BH⁺) = 2.4] ir rūgštinėmis (pKa 9.9) savybėmis:

Iš purino darinių svarbiausi¹ reikšmź organizmų gyvybiniams procesams turi jo amino- ir hidroksidariniai: adeninas ir guaninas. Jie yra nukleino rūgščių struktūros komponentai.

Adeninas įeina į kai kurių kofermentų: adenozintrifosfato (ATP) ir jo darinių ADP ir AMP sudėtį.

Alkaloido kofeino yra kavoje (1-1.5 ) ir arbatžolėse (iki 5 ). Nedideli jo kiekiai stimuliuoja širdies veikl¹ ir CNS.

Šlapimo rūgštis – galutinis purino darinių metabolizmo junginys.

Ji išsiskiria iš organizmo su šlapimu druskų (uratų) pavidalu (0.5-1 g per par¹).

9.2. Nukleozidai, nukleotidai ir nukleino rūgštys, jų struktūra ir savybės

Nukleozidai ir nukleotidai yra nukleino rūgščių hidrolizės junginiai, tačiau jie gyvuose organizmuose esti ir laisvi, atlikdami reikšming¹ vaidmenį medžiagų apykaitoje.

Nukleozidai

Tai gamtiniai azoto heterociklinių (pirimidino ir purino) bazių glikozidai, kuriuose bazės azoto atomu susijungź su pentozėmis. Priklausomai nuo pentozės struktūros nukleozidai skirstomi į dvi grupes: ribonukleozidus ir deoksiribonukleozidus.

Dažniausiai vartojami trivialieji nukleozidų pavadinimai, sudaryti iš atitinkamos bazės pavadinimo ir galūnės. Nukleozidų, kurių sudėtyje yra pirimidino bazių, pavadinimai baigiasi galūne –idinas, o esant purinų bazių – galūne –ozinas.

Šioje sistemoje išimtį sudaro timidinas, kadangi jo būna tik DNR. Tais retais atvejais, kai timidino randama RNR, jis vadinamas ribotimidinu.

Kadangi nukleozidai yra N-glikozidai, jie nesihidrolizina silpnai šarminėje terpėje, tačiau hidrolizinasi rūgščioje terpėje. Purino nukleozidai hidrolizinasi lengvai, pirimidino – sunkiau.

Nukleotidai

Nukleotidai – tai nukleozidų fosfatai (fosforo rūgšties esteriai). Fosforo rūgštis esterifikuoja vien¹ iš monosacharido hidroksigrupių. Paprastai tai būna 5’ arba 3’ ribozės arba deoksiribozės hidroksigrupės.

Kadangi nukleotidų molekulėje yra fosforo rūgšties liekana, tai jie pasižymi dviprotonės (dvibazės) rūgšties savybėmis: pK¹a 1.5 ir pK²a = 6

Nukleotidai vadinami atitinkamomis rūgštimis (monopakeisti fosforo rūgšties dariniai) arba druskomis (monofosfatai) abiem atvejais nurodant fosforo rūgšties liekanos padėtį.

Nukleotidų pavadinimai

Kadangi fiziologinėse terpėse nukleotidai egzistuoja anijonų formoje, todėl dažniau jie vadinami fosfatais (druskomis).

Didelź reikšmź gyvuose organizmuose turi nukleotidai, turintys di- arba trifosfatines liekanas. Tarp jų svarbiausi yra adenozindifosfatas (ADP) ir adenozintrifosfatas (ATP), kurie gali virsti vienas kitu, atskeliant arba prijungiant fosfatinź grupź:

ADP ir ATP fosforo rūgšties liekanos fiziologinėse terpėse yra jonizuotos, todėl jų formulės užrašomos anijonų forma.

Svarbiausia šių nukleotidų ypatybė yra ta, kad jų struktūroje yra viena arba dvi anhidridinės grupės –P(=O)‑O‑P(=O)–. Jai hidrolizinantis skyla taip vadinamas didžiaenerginis (makroenerginis) ryšys ir išsiskiria 33 kJ/mol energijos. ATP yra cheminės energijos tiekėjas l¹stelėje vykstantiems biocheminiams ir fiziologiniams procesams.

Be to, dalyvaujant ATP, organizme fosforilinami hidroksisubstratai:

Fosforilinant karboksisubstratus susidaro acilfosfatai, turintys anhidridinź grupź:

Fosforilinti dariniai yra įvairių biocheminių procesų aktyvūs metabolitai.

Daugelis kofermentų yra nukleotidai, pvz., NAD ir FAD – adenozinfosfato dariniai, o CoA – adenozindifosfato darinys.

Didžiausia nukleotidų biologinė reikšmė yra ta, kad iš jų yra sudarytos nukleino rūgštys (polinukleotidai).

Nukleino rūgštys

Nukleino rūgštys yra atsakingos už genetinės informacijos perdavim¹ ir baltymų biosintezź gyvame organizme.

Nukleino rūgštys yra nukleotidų polimerizacijos produktai – polinukleotidai (molekulinė masė 20000

Polinukleotidai susidaro vieno nukleotido pentozės likučio 3-iosios padėties (C‑3’) hidroksilui sureagavus su kita nukleotido 5-osios padėties (C‑5’) fosforo rūgšties hidroksilu. Heterociklų bazės, susijungź su pentozėmis N-glikozidiniu ryšiu, yra “šoninės” grupės:

Pirminė nukleino rūgščių struktūra

Pirminź nukleino rūgščių struktūr¹ apsprendžia nukleotidinių grandžių struktūra ir jų seka.

Nukleino rūgščių grandinės dalies pirminė struktūra

Antrinė nukleino rūgščių struktūra

Antrinė nukleino rūgščių struktūra – tai dviguboji spiralė, sudaryta iš dviejų susipynusių polinukleotidinių grandinių:

Deoksiribonukleino rūgšties antrinė struktūra

Purino ir pirimidino bazės jose orientuotos į vidų. Dvi polinukleotidinės grandinės išsidėsto priešingomis kryptimis taip, kad vienos grandinės purino bazź atitiktų kitos grandinės pirimidino bazė. Tai komplementarios (viena kit¹ papildančios) poros, susijungusios tarpusavyje vandeniliniais ryšiais. DNR komplementarūs bus: adeninas – timinas, sudarantys tarpusavyje du vandenilinius ryšius, ir guaninas – citozinas, susijungź trimis vandeniliniais ryšiais.

Vienos grandinės timino likutis visada susijungźs su kitos grandinės adenino likučiu, o citozino – su guanino likučiu.

Polinukleotidinės grandinės, sudarančios dvigub¹ spiralź, nėra identiškos, tačiau komplementarios.

Grandinių komplementariškumas ir nukleotidų seka yra svarbiausiųjų nukleino rūgščių funkcijų (DNR – genetinės informacijos saugojimo ir perdavimo, o RNR – betarpiško dalyvavimo baltymų biosintezėje) cheminis pagrindas.

DNR molekulinė masė svyruoja nuo kelių milijonų iki dešimčių milijardų, o RNR – nuo dešimčių tūkstančių iki kelių milijonų.

DNR molekulė skirtingai negu RNR molekulės daugumoje atvejų yra dviguba spiralė. Priklausomai nuo vijos ir spiralės kampo, o taip pat nuo kitų jos geometrinių parametrų, skiriama virš 10 įvairių DNR spiralinių struktūrų. Tokias struktūras stabilizuoja skersiniai vandeniliniai ryšiai (tarp komplementarių porų) ir išilginiai (aromatinių sistemų konjuguotų p orbitalių plokštumų s¹veika) – stekingas. Stekingas suglaudžia (sutankina) spiralź. Todėl nukleino rūgščių molekulės s¹veikauja su fiziologinės terpės vandens molekulėmis tik fosfatinėmis grupėmis, esančiomis spiralės išorėje. Susilpnėjus stekingui vanduo prasiskverbia į spiralės vidų, s¹veikauja su bazių polinėmis grupėmis, destabilizuoja dvigub¹ spiralź ir skatina jos iširim¹. Taigi, antrinės DNR struktūros dinamiškumas priklauso nuo jas supančių tirpalo komponentų struktūros.

RNR molekulėse bispiralinė struktūra atsiranda toje pačioje grandinėje tose vietose, kur išsidėstź komplementarios azoto bazės. RNR antrinė struktūra turi bispiralines sritis ir kilpas. Jų skaičius ir matmenys priklauso nuo RNR pirminės struktūros ir jas supančio tirpalo sudėties.

Tretinė nukleino rūgščių struktūra

Dviguba DNR molekulės spiralė gali būti linijinės, žiedinės, superžiedinės ir kompaktinio kamuoliuko formos. Šios formos gali virsti viena kita, veikiant fermentams topoizomerazėms (keičiančioms erdvinź struktūr¹). Tretinė nukleino rūgščių struktūra priklauso ne tik nuo pirminės ir antrinės struktūros, bet ir nuo jas supančio tirpalo sudėties.

Biologines DNR ir RNR funkcijas apsprendžia jų pirminės, antrinės ir tretinės struktūrų visuma.

Paviršinės nukleino rūgščių savybės

Kadangi nukleino rūgščių makromolekulės sudarytos iš polinių grupių, jų paviršius pakankamai hidrofiliškas. Todėl nukleino rūgštys vandenyje savaime sudaro tikruosius tirpalus (kai molekulė maža) arba liofilinius (drėkstančius nuo vandens) koloidinius tirpalus (kai molekulės masė didelė). Esantys nukleino rūgščių paviršiuje fosfatanijonai s¹veikauja su baltymais (pI > 8.0) ir sudaro asociacinius kompleksus – nukleoproteinus.

Vien tik pakaitų poliškumo nepakanka charakterizuoti nukleino rūgščių paviršines savybes, kadangi heterociklinių bazių sudėtis ir jų seka makromolekulėse yra gyvo organizmo genetinės informacijos nešėjos.Vykstant dukterinės (informacinės) RNR arba baltymų sintezei polinukleotidų paviršius naudojamas kaip informacinė matrica. Ši savybė apsprendžia unikalų nukleino rūgščių biologinį vaidmenį gyvybiniuose organizmo procesuose.

Informacinės nukleino rūgščių savybės

Nukleino rūgštys – informaciniai biopolimerai, saugantys ir perduodantys genetinź informacij¹ visuose gyvuose organizmuose ir dalyvaujantys baltymų biosintezėje.

DNR – genetinės informacijos nešėjos. Informacija polinukleotido grandinėje užrašyta tam tikra 4 heterociklinių bazių seka. Genetinė informacija 1-ajame etape pradeda realizuotis, kai konkrečiose DNR molekulės atkarpose prasideda RNR sintezė. RNR biosintezė, vadinama transkripcija, vyksta RNR polimerazių įtakoje komplementariai kopijuojant DNR matric¹. Naujai susintetinta RNR yra tiksli konkrečios DNR dalies kopija. Transkripcijos rezultatas - 4 skirtingos DNR: ribosominė (rRNR), informacinė (matricinė) (iRNR), transportinė (tRNR) ir mažosios branduolio (snRNR). Kiekviena iš susintetintų RNR atlieka griežtai apibrėžt¹ funkcij¹ 2-ajame genetinės informacijos perdavimo etape – transliacijoje. Genetinės informacijos perdavimas nukleino rūgštimis vyksta pagal schem¹:

Ribosominė RNR su baltymais sudaro kompleks¹, vadinam¹ ribosoma. Informacinė RNR, jungdamasi su ribosomomis, sudaro poliribosom¹, kurioje dėka fermentų ir transportinių RNR, tiekiančių atitinkamas aminorūgštis, vyksta transliacija – baltymų sintezė pagal informacij¹, užrašyt¹ iRNR. Informacij¹ apie aminorūgščių sek¹ baltymo molekulėje teikia heterociklinių bazių seka iRNR. Konkreti trijų heterociklinių bazių grupė nukleino rūgšties molekulėje, atitinkanti atskir¹ aminorūgštį, vadinama kodonu. Kodonų visuma sudaro genetinį kod¹. Genetinis kodas vieningas visam gyvajam pasauliui: bet kokios rūšies organizmo kiekviena a-aminorūgštis koduojama tuo pačiu arba tais pačiais kodonais (keletas kodonų gali koduoti t¹ pači¹ aminorūgštį, tačiau tas pats kodonas negali koduoti kelių įvairių aminorūgščių).

Nukleino rūgščių denatūravimas

Nukleino rūgščių denatūravimas gali vykti fizikinių arba cheminių veiksnių įtakoje. Denatūravimo procesas susideda iš dviejų stadijų. Pirmojoje stadijoje dvi spiralės grandinės dalinai išsipina, tačiau, nors ir nedidelėje srityje, išlieka susijungusios. Antrojoje stadijoje dvi grandinės visiškai atsiskiria viena nuo kitos. Pirmoji denatūravimo stadija grįžtama. Po antrosios stadijos grįžtamasis procesas yra labai lėtas, ypač didelės molekulinės masės DNR atvejais.

Rūgštinės-bazinės savybės

Nukleino rūgštys – pakankamai stiprios polirūgštys (pK¹a < 2), visiškai jonizuotos kai pH > 4. Todėl jų molekulių paviršiuje yra susitelkźs neigimas krūvis. Nukleino rūgštys s¹veikauja su baltymais, sudarydamos nukleoproteinus. Ypač lengvai jos s¹veikauja su baziniais baltymais (pI > 8), neutralioje terpėje turinčiais teigiam¹ krūvį. DNR sudaro patvarius kompleksus su histonais (baziniais baltymais), įeinančiais į chromosomų (DNR molekulės, turinčios kelet¹ genų) sudėtį. Tokiuose kompleksuose DNR struktūra papildomai stabilizuojama. Įvairių veiksnių įtakoje, pvz., kintant aplinkos joninei jėgai, silpnėja ryšiai tarp DNR ir histono ir tuo pačiu destabilizuojama DNR. Tokiu principu pagrįsta reguliuojamoji histonų veikla funkcionuojant genomui (genų visumai).

RNR taip pat sudaro kompleksus su baltymais. Ribosomos yra sudarytos iš 50-65 rRNR ir 35-50% baltymų, turinčių iki 25% bazinių aminorūgščių.

Virusai – patvarūs kompleksai, sudaryti iš 30% nukleino rūgščių ir didelio kiekio baltymų molekulių. Į viruso sudėtį gali įeiti DNR ir RNR.

Heterociklinių bazių buvimas nukleino rūgščių molekulėse taip pat daro įtak¹ jų rūgštinėms-bazinėms savybėms. Heterociklinių bazių rūgštinės-bazinės savybės įtakoja vandenilinių ryšių stiprum¹ ir steking¹. Kadanagi šios s¹veikos labai jautrios tirpalo pH, tai nukleino rūgščių konformacija keičiasi nuo mažiausių pH svyravimų.

Oksidacinės-redukcinės savybės

Nukleino rūgštys neturi grupių, kurios dalyvauja oksidacijos-redukcijos procesuose švelniomis s¹lygomis. Todėl jos patvrios švelnių oksidatorių ir reduktorių poveikiui.

Kompleksodara

Nukleino rūgštys – aktyvūs polidentatiniai ligandai

sudarantys kompleksus su K⁺, Mg²⁺, Cu²⁺ ir d-metalų katijonais. Susidariusiuose kompleksuose pakinta nukleino rūgščių konformacijos. Vadinasi, keičiasi ir jų cheminis bei biologinis aktyvumas.

Išmokź šį skyrių turite žinoti:

azoto atomo elektronines būsenas ir jų įtak¹ azotinių junginių bazingumui, nukleofiliškumui bei kompleksodarinėms savybėms;

penkianarių ir šešianarių aromatinių azotinių heterociklų (pirazolo, indolo, imidazolo, piridino) struktūr¹ ir savybes;

pirimidino ir purino darinių struktūr¹ ir savybes;

nukleozidų, nukleotidų ir nukleino rūgščių struktūr¹ ir savybes.