Нуклеиновые кислоты (полинуклеотиды)
Нуклеиновые кислоты (HK) — сложные высокомолекулярные соединения, состоящие из большого количества нуклеотидов. Их можно рассматривать как полимеры мононуклеотидов или полинуклеотиды с очень высоким молекулярным весом (> 1 млн.). Наипростейший мономер HK — мононуклеотид — содержит три основных структурных элемента: азотистое основание, углевод и фосфорную кислоту. Связь между основанием и углеводом — глюкозидная (C—N) и углеводом и кислотой — эфирная (С—О—Р). HK по входящему в их состав сахару пентозы и составу пиримидиновых оснований разделяются на две группы: дезоксирибонуклеиновую кислоту — ДНК и рибонуклеиновую кислоту — РНК.
ДНК (тимонуклеиновая кислота) содержит углевод — d-2-дезоксирибозу и пиримидиновое основание — тимин (2,6-диокси-5-метилпиримидин). РНК (дрожжевая кислота) содержит сахар — рибозу и пиримидин — урацил (2,6-диоксипиримидин). Пуриновые основания — аденин (6-амино-пурин), гуанин (2-амино-6-оксипурин) и пиримидиновое — цитозин (2-окси-6-аминопиримидин) входят в состав и ДНК и РНК (рис. 9).
Оба типа HK содержатся в растениях, животных, микроорганизмах, причем чаще всего они находятся не в свободном состоянии, а в соединениях с белками (протеинами), образуя сложные белки — нуклеопротеиды. В образовании нуклеопротеидов непосредственное участие принимают аминокислоты. Присутствие в почвах соединений HK доказано рядом тонких современных методов исследований (хроматографией, электрофорезом, по спектрам поглощения в ультрафиолете и др.), но найденные их абсолютные количества (5— 10% от Pорг общего) значительно меньше, чем это считалось раньше (40— 60% Рорг). HK в почвах представлены преимущественно ДНК, содержание РНК очень ограничено.
Идентификация ДНК и РНК основана на их различной устойчивости в щелочных растворах. Так, в щелочном растворе РНК медленно разлагается до составляющих ее нуклеотидов, а ДНК остается в полимерной форме. При подкислении щелочного почвенного экстракта с фракцией гуминовых кислот осаждается ДНК. Осаждение РНК вариабельно и зависит от степени ее полимеризации и времени нахождения в растворе. Так, высокомолекулярная РНК может осаждаться с гуминовой кислотой. Андерсон в некоторых гидролизатах гуминовых кислот идентифицировал пиримидин урацил, что было доказательством наличия РНК в гуминовых кислотах почв. Через 16 час. после настаивания в 0,1 н. NaOH при 37° С РНК полностью разлагается и количественно переходит в фульвокислотную фракцию.
Мягкий кислотный гидролиз, способствующий высвобождению пуриновых и пиримидиновых оснований из РНК, в случае ДНК высвобождает лишь пуриновые основания, образующие апуриновые кислоты. В последних исходные полинуклеотидные структуры не полностью распадаются. При более жестком кислотном гидролизе ДНК быстро распадается до пуриновых и пиримидиновых оснований. Подобные условия и были использованы для идентификации азотистых оснований в ДНК, выделенных из разных источников.
Многие пуриновые и пиримидиновые основания, ионизируясь, приобретают свойства катионов или анионов в зависимости от условий опыта. Так, в кислой среде гуанин, аденин, цитозин — строгие катионы (благодаря присутствию аминогрупп), которые быстро сорбируются катионообменниками. Тимин, урацил в этих условиях, наоборот, сорбируются на катионите очень слабо. Этим способом их можно выделить из сложной почвенной смеси и, сконцентрировав, исследовать при отсутствии примесей.
В почвах HK определяют по азотистым основаниям. Количественные измерения пуринов и пиримидинов в гидролизатах HK проводят спектрофотометрически и хроматографически.
