2) дисульфидная
3) N-гликозидная
4) фосфодиэфирная (+)
Между соседними нуклеотидами одной цепи ДНК формируется 3′,5′-фосфодиэфирная связь. Она соединяет 3′-гидроксильную группу дезоксирибозы одного нуклеотида с фосфатной группой, связанной с 5′-атомом углерода дезоксирибозы следующего нуклеотида. В результате образуется ковалентный сахарофосфатный остов ДНК, обладающий направленностью 5′→3′.
При репликации ДНК ДНК-полимераза присоединяет дезоксирибонуклеозидтрифосфат к свободной 3′-ОН-группе растущей цепи. Образование новой фосфодиэфирной связи сопровождается отщеплением пирофосфата; последующий гидролиз пирофосфата делает реакцию энергетически выгодной и практически необратимой. Именно последовательность таких связей обеспечивает непрерывность цепи и сохранение генетической информации при репликации и репарации.
Фосфодиэфирную связь важно отличать от N-гликозидной, которая соединяет азотистое основание с дезоксирибозой внутри отдельного нуклеотида. Две комплементарные цепи ДНК удерживаются преимущественно водородными связями между азотистыми основаниями, но эти связи не соединяют нуклеотиды в пределах одной цепи. Пептидные и дисульфидные связи характерны главным образом для организации белков.
| Тип связи | Место образования | Химические участники | Основная биологическая роль |
|---|---|---|---|
| Фосфодиэфирная | Между соседними нуклеотидами одной цепи ДНК или РНК | 3′-ОН-группа сахара и 5′-фосфат следующего нуклеотида | Формирование прочного сахарофосфатного остова и направленности полинуклеотидной цепи |
| N-гликозидная | Внутри нуклеотида | Аномерный атом углерода сахара и атом азота азотистого основания | Присоединение пуринового или пиримидинового основания к дезоксирибозе |
| Водородная | Между комплементарными цепями ДНК | Полярные группы азотистых оснований | Стабилизация двойной спирали и обеспечение комплементарного спаривания оснований |
| Пептидная | В полипептидной цепи | Карбоксильная группа одной аминокислоты и аминогруппа другой | Формирование первичной структуры белка |
| Дисульфидная | В белках, преимущественно во внеклеточной среде | Тиольные группы двух остатков цистеина | Стабилизация пространственной структуры белков |
| Фосфоэфирная | Между фосфатом и одной гидроксильной группой органической молекулы | Фосфат и одна спиртовая группа | Участие в составе нуклеотидов и различных фосфорилированных метаболитов; не является полным межнуклеотидным мостиком |
Нарушение образования или гидролиз фосфодиэфирного остова приводит к разрывам цепи ДНК и активирует системы репарации. В лабораторной генетике целостность ДНК имеет значение для достоверности ПЦР, секвенирования и анализа крупных геномных перестроек. Стабильность этой связи позволяет сохранять длинные полинуклеотидные молекулы, тогда как контролируемое расщепление используется при подготовке ДНК-библиотек и проведении молекулярно-генетических исследований.