Нуклеиновые кислоты
А. Строение нуклеотидов
Пентоза днк и рнк
Нуклеозиды, нуклеотиды и нуклеиновые кислоты, строение, значение. Отличия ДНК и РНК. Нуклеиновые кислоты — высокомолекулярные соединения со строго определенной линейной последовательностью мономеров мононуклеотидов , носители генетической информации обо всех белках, работающих в организме. В каждом живом организме присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: В состав нуклеиновых кислот входят азотистые основания двух типов: Пентозы в нуклеотидах представлены либо рибозой в составе РНК , либо дезоксирибозой в составе ДНК. Пентозу соединяет с основанием N-гликозидная связь, образованная С 1 -атомом пентозы рибозы или дезоксирибозы и N 1 -атомом пиримидина или N 9 -aтомом пурина. Нуклеозиды — это гликозиламины, содержащие азотистое основание, связанное с сахаром рибозой или дезоксирибозой. Мономерные единицы из которых состоит ДНК и РНК. Свободные нуклеотиды, в частности АТФ, цАМФ, АДФ, играют важную роль в энергетических и информационных внутриклеточных процессах, а также являются составляющими частями нуклеиновых кислот и многих коферментов. Нуклеиновые кислоты по своему строению относят к классу линейных полимеров. Остов нуклеиновой кислоты имеет одинаковое строение по всей длине молекулы и состоит из чередующихся групп - пентоза-фосфат-пентоза-. Вариабельными группами в полинуклеотидных цепях служат азотистые основания - пурины и пиримидины. Первичная структура ДНК - порядок чередования дезоксирибонуклеозидмонофосфатов дНМФ в полинукпеотидной цепи. Концевые нуклеотиды ДНК различают по структуре: Азотистые основания почти нерастворимы в воде, но некоторые атомы пуринового и пиримидинового циклов способны образовывать водородные связи. Вторичная структура - Двойная спираль правозакрученная, полинуклеотидньхе цепи в ней антипараллельны. Все основания цепей ДНК расположены внутри двойной спирали, а пентозофосфатный остов - снаружи. Полинуклеотидные цепи удерживаются относительно друг друга за счёт водородных связей между комплементарными пуриновыми и пиримидиновыми азотистыми основаниями А и Т две связи и между G и С три связи. Комплементарые основания уложены в стопку в сердцевине спирали. Между основаниями двухцепочечной молекулы в стопке возникают гидрофобные взаимодействия, стабилизирующие двойную спираль. В образованной структуре различают две бороздки — большую и малую. Азотистые основания в их области взаимодействуют со специфическими белками, участвующими в организации структуры хроматина. Нуклеопротеиды — комплексы нуклеиновых кислот с белками. Каждая молекула ДНК упакована в отдельную хромосому. Компактизация и суперспирализация ДНК осуществляются с помощью гистоновых белков. Гистоны - белки содержащие много остатков аргинина и лизина. Благодаря положительному заряду гистоны образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами, расположенными на внешней стороне двойной спирали ДНК. Молекула ДНК "накручивается" на поверхность гистонового октамера. Первичная структура РНК - порядок чередования рибонуклеозидмонофосфатов НМФ в полинуклеотидной цепи. Концы полинуклеотидных цепей РНК неодинаковы. Так, в слабощелочной среде молекулы РНК гидролизуются даже при нормальной температуре, тогда как структура цепи ДНК не изменяется. Вторичная структура РНК - Молекула рибонуклеиновой кислоты построена из одной полинуклеотидной цепи. Отдельные участки цепи РНК образуют спирализованные петли - "шпильки", за счёт водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями A-U и G-C. Участки цепи РНК в таких спиральных структурах антипараллельны, но не всегда полностью комплементарны, в них встречаются неспаренные нуклеотидные остатки или даже одноцепочечные петли, не вписывающиеся в двойную спираль. Наличие спирализованных участков характерно для всех типов РНК. Одноцепочечные РНК характеризуются компактной и упорядоченной третичной структурой, возникающей путём взаимодействия спирализованных элементов вторичной структуры. Так, возможно образование дополнительных водородных связей между нуклеотидными остатками, достаточно удалёнными друг от друга, или связей между ОН-группами остатков рибо-зы и основаниями. В цитоплазме клеток присутствуют 3 типа рибонуклеиновых кислот - транспортные РНК тРНК , матричные РНК мРНК и рибосомальные РНК рРНК. Они различаются по первичной структуре, молекулярной массе, конфор-мации, продолжительности жизни и, самое главное, по функциональной активности. Отличия РНК и ДНК. Нуклеиновый компонент отделяется от белка в кислой среде желудка. ДНКазы - расщепляют ДНК. РНКазы - расщепляют РНК. Среди ДНКаз и РНКаз различают: Далее происходит отщепление фосфата от мононуклеотида с участием ферментов нуклеотидаз с образованием нуклеозидов. Нуклеозид может расщепляться путем гидролиза под действием фермента нуклеозидазы на азотистое основание и пентозу, но чаще происходит фосфоролиз - при этом нуклеозид расщепляется на азотистое основание и фосфорибозу. Продукты гидролиза полинуклеотидов — мононуклеотиды под действием нуклеотидаз и нуклеозидаз расщепляются на азотистые основания, пентозы рибоза или дезоксирибоза и фосфорную кислоту, которые всасываются. Различают ДНКазы и РНКазы. Отличаются друг от друга по месту действия. Встречается 2 типа экзонуклеаз: Нуклеазы могут отличаться друг от друга и по специфичности. Пищеварительные нуклеазы и нуклеазы лизосомальные отличаются низкой специфичностью, у них упрощенное строение активного центра. У высокоспецифичных нуклеаз очень сложное строение активного центра. Они способны "узнавать" целую последовательность нуклеотидов из пар и расщеплять одну-единственную связь в строго определенном месте. Такие высокоспецифичные ДНКазы называются рестриктазами. Участки ДНК, "узнаваемые" рестриктазами, называются полиндромными последовательностями. Пентозы, образующиеся в ходе катаболизма нуклеиновых кислот, могут быть утилизированы во II-м этапе ГМФ-пути. Азотистые основания также подвергаются дальнейшему катаболизму, но по-разному, в зависимости от их типа - пуриновых аденина, гуанина или пиримидиновых тимина, цитозина и урацила. Распад начинается с отщепления. От АМФ и аденозина аминогруппа удаляется гидролитически аденозиндезаминазой с образованием ИМФ или инозина. ИМФ и ГМФ превращаются в соответствующие нуклеозиды: Пуриннуклеозидфосфорилаза катализирует расщепление N-гликозидной связи в инозине и гуанозине с образованием рибозофосфата и азотистых оснований: Гуанин дезаминируется и превращается в ксантин, а гипоксантин окисляется в ксантин с помощью ксантиноксидазы, которая катализирует и дальнейшее окисление ксантина в мочевую кислоту. Образовавшийся инозин подвергается фосфоролизу, и далее гипоксантин подвергается двукратному окислению путем отнятия водорода с одновременным присоединением воды. Эти две одинаковые реакции катализирует один и тот же фермент - ксантиноксидаза. Ксантиноксидаза - аэробная оксидоредуктаза. Она может существовать в двух формах: Формы отличаются друг от друга по способности передавать 2 атома водорода. D-форма передает водород на главную дыхательную цепь митохондриального окисления, а O-форма - сразу на кислород с образованием H2O2. D-форма может переходить в О-форму путем ограниченного протеолиза при отщеплении небольшого участка молекулы. Образование мочевой кислоты происходит главным образом в печени. Мочевая кислота — основной продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов у человека. В организме ежесуточно образуется 0,5 — 1 г мочевой кислоты, которая выводится через почки. Мочевая кислота плохо растворима в воде и жидких средах организма. Если концентрация мочевой кислоты становится выше нормальной, происходит отложение ее солей уратов в суставах и почках. Повышение концентрации мочевой кислоты в крови называется гиперурикемией. Однако повышенное содержание мочевой кислоты в крови гиперурикемия небезопасно. Сама мочевая кислота и, особенно, ее соли ураты натриевые соли мочевой кислоты плохо растворимы в воде. Даже при незначительном повышении концентрации они начинают начинают выпадать в осадок и кристаллизоваться, образуя камни. Кристаллы воспринимаются организмом как чужеродный объект. В суставах они фагоцитируются макрофагами, сами клетки при этом разрушаются, из них освобождаются гидролитические ферменты. Это приводит к воспалительной реакции, сопровождающейся сильнейшими болями в суставах. Такое заболевание называется подагра. Другое заболевание, при котором кристаллы уратов откладываются в почечной лоханке или в мочевом пузыре, известно как мочекаменная болезнь. Классическая подагра обусловлена тремя факторами — увеличенным синтезом мочевой кислоты, снижением содержания в плазме уратсвязывающего белка и замедленным выведением с мочой. Подагрический криз связан с отложением кристаллов мононатриевой соли мочевой кислоты в суставе. Подагрические узлы тофусы , возникают в результате местного отложения и накопления уратов; локализация — мелкие суставы, сухожилия, хрящи, кожа. Для лечения подагры применяются: Например, аллопуринол - вещество пуриновой природы, является конкурентным ингибитором фермента. Действие этого препарата приводит к повышению концентрации гипоксантина. Гипоксантин и его соли лучше растворимы в воде, и легче выводятся из организма. Пиримидиновые основания при участии дигидропиримидиндегидрогеназы присоединяют 2 атома водорода по двойной связи кольца с образованием дигидроурацила или дигидротимина. Он используется в мышцах на образование дипептидов: Биосинтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Синтез пуриновых оснований происходит во всех клетках организма, главным образом в печени. Исключение составляют эритроциты, полиморфноядерные лейкоциты, лимфоциты. Первая реакция синтеза пуринов заключается в активации углерода в положении С1 рибозофосфата, это достигается синтезом 5-фосфорибозилдифосфата ФРДФ. Рибозофосфат является тем якорем, на основе которого синтезируется сложный пуриновый цикл. Указанная NH2-группа фосфорибозиламина уже принадлежит будущему пуриновому кольцу и ее азот будет атомом номер 9. Параллельно фофорибозилдифосфат используется при синтезе пиримидиновых нуклеотидов. Он реагирует с оротовой кислотой и рибозофосфат связывается с ней, образуя оротидилмонофосфат реакция. В этих реакциях источниками атомов пуринового кольца являются глицин, аспартат, еще одна молекула глутамина, углекислый газ и производные тетрагидрофолиевой кислоты ТГФК. В целом на синтез пуринового кольца затрачивается энергия 6 молекул АТФ. После этого работает ГМФ-синтетаза, она использует универсальный клеточный донор NH2-групп — глутамин, источником энергии для реакции служит АТФ. В первой, аденилосукцинат-синтетазной, реакции на присоединение аспартата используется энергия распада ГТФ, во второй реакции аденилосукцинат-лиаза производит удаление части аспарагиновой кислоты в виде фумарата. Синтез ГТФ осуществляется в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ. Синтез АТФ происходит несколько иначе. АДФ из АМФ образуется также за счет макроэргических связей АТФ. Для синтеза же АТФ из АДФ в митохондриях есть фермент АТФ-синтаза, образующий АТФ в реакциях окислительного фосфорилирования. Регуляция синтеза пуринов пуриновых нуклеотидов происходит по механизму обратной отрицательной связи, то есть продукт реакции или совокупности реакций ингибирует начальные этапы процесса. Для синтеза пуринов такими ингибиторами являются АМФ и ГМФ. ГМФ блокирует первые две реакции синтеза ИМФ, а также ИМФ-дегидрогеназную реакцию. АМФ блокирует первую реакцию синтеза ИМФ и аденилосукцинатсинтетазную реакцию. Кроме этого, имеется положительная перекрестная регуляция со стороны АТФ и ГТФ, а именно — как участник реакций каждый из них оказывает стимулирующее влияние на синтез другого нуклеотида. Это заключается в том, что АТФ, принимая участие в ГМФ-синтетазной реакции, облегчает синтез ГМФ. В свою очередь, ГТФ является донором энергии для синтеза АМФ, участвуя в аденилосукцинат-синтетазной реакции. Пиримидиновый нуклеотид тимидиндифосфат ТДФ также блокирует фермент ФРДФ-синтетазу, что снижает синтез ФРДФ, который используется при синтезе пуринов и пиримидинов. При разработке новых противоопухолевых средств были предложены ингибиторы ферментов: Синтез пиримидиновых оснований происходит во всех клетках организма. В реакциях синтеза участвует аспарагиновая кислота, глутамин, СО2, затрачивается 2 молекулы АТФ. В отличие от разветвленного синтеза пуринов этот синтез происходит линейно, то есть пиримидиновые нуклеотиды образуются последовательно, друг за другом. Условно можно выделить 3 общих этапа синтеза и реакции синтеза УТФ и ЦТФ:. Образование карбамоилфосфата в отличие от синтеза мочевины происходит в цитозоле большинства клеток организма. Формирование пиримидинового кольца происходит после присоединения аспартата и реакций дегидратации и окисления. Первым пиримидиновым основанием является оротовая кислота. Синтез оротидинмонофосфата и уридинмонофосфорной кислоты. В реакции с фосфорибозилдифосфатом ФРДФ к оротовой кислоте присоединяется рибозофосфат и образуется оротидилмонофосфат, при декарбоксилировании превращающийся в уридинмонофосфат УМФ. Источником фосфорибозилдифосфата является первая из двух реакций синтеза фосфорибозиламина при образовании пуринов. Синтез УТФ осуществляется из УМФ в 2 стадии посредством переноса макроэргических фосфатных групп от АТФ. Образование цитидинтрифосфата ЦТФ происходит из УТФ с затратой энергии АТФ при участии глутамина, являющегося донором NH2-группы. Регуляция синтеза пиримидинов пиримидиновых нуклеотидов происходит по механизму обратной отрицательной связи, то есть продукт реакции совокупности реакций ингибирует начальные этапы процесса. Для синтеза пиримидинов такими ингибиторами являются УТФ и ЦТФ. ЦТФ ингибирует аспартаткарбамоилтрансферазу, УТФ — карбамоилфосфатсинтетазу. Одновременно синтез пиримидинов отрицательно регулируется также пуриновыми нуклеотидами АМФ и ГМФ. Тимидилатдифосфат ТДФ , в свою очередь, блокирует синтез ФРДФ , который используется как при синтезе пиримидинов, так и при синтезе пуринов. Исключительная роль тимидилатсинтазы и фолиевой кислоты в синтезе ТМФ обусловила поиск и использование ингибиторов этой реакции для прекращения синтеза тимидилового нуклеотида и, как следствие, блока синтеза ДНК, что нашло применение в противоопухолевой терапии "бестиминовая смерть". Фторурацил — противоопухолевое цитостатическое средство, механизм его действия определяется превращением в 5-фтор-дезоксиуридинмонофосфат 5-FdУМФ и 5-фторуридинтрифосфат 5-FУТФ. Метотрексат, аминоптерин, триметоприм являются ингибиторами дигидрофолатредуктазы, что препятствует ресинтезу ТГФК и лишает реакцию кофермента. Азидотимидин зидовудин при синтезе ДНК на матрице ретровирусной РНК встраивается вместо dТТФ, так как вирусная ДНК-полимераза "обратная транскриптаза" обладает большим сродством к нему, чем к естественному субстрату dТТФ. Особенностью обмена пуринов и пиримидинов является то, что они могут образовывать не только рибонуклеотиды, но и дезоксирибонуклеотиды. Дезоксирибонуклеозидтрифосфаты необходимы клетке для синтеза ДНК. Их образование протекает в три реакции, первая и третья реакции просты и понятны. Главные события происходят во второй реакции. В самом начале процесса происходит потеря рибонуклеозидтрифосфатами одной фосфатной группы и образуются АДФ, ГДФ, ЦДФ, УДФ. Во второй реакции фермент рибонуклеозид-редуктаза восстанавливает АДФ, ГДФ, ЦДФ, УДФ до дезоксирибонуклеозиддифосфатов dАДФ, dГДФ, dЦДФ, dУДФ. Донором водорода для восстановления рибозы является белок тиоредоксин, его SH-группы окисляются кислородом рибозы и образуется вода. Последующее восстановление тиоредоксина в рабочее состояние обеспечивается за счет НАДФН. После образования dАДФ, dГДФ, dЦДФ фосфорилируются, а dУДФ используется для синтеза тимидилового нуклеотида. Три дезоксирибонуклеотида — dАТФ, dГТФ, dЦТФ сразу после синтеза используются для синтеза ДНК. Однако известно, что в составе ДНК нет уридиловых нуклеотидов, поэтому dУДФ не превращается в dУТФ, а идет на образование тимидилового нуклеотида. Участие в этом принимает фермент тимидилатсинтаза. Донором метильной группы является N5,NметиленТГФК. Далее тимидилмонофосфат в фосфотрансферазных реакциях фосфорилируется с образованием тимидилтрифосфата ТТФ. Важным элементом реакции синтеза ТМФ является участие N5,Nтетрагидрофолиевой кислоты в качестве источника метильной группы. После реакции остается дигидрофолиевая кислота, которую необходимо вернуть в исходную форму. В этом процессе участвуют два фермента: Повреждение ДНК, репарация повреждений и ошибок репликации ДНК. Репликация синтез ДНК происходит не беспорядочно, а в строго определенный период жизни клетки. Всего выделяют 4 фазы клеточного цикла: Важное участие в регуляции смены фаз клеточного цикла занимают циклины — белки массой кДа, уровень которых меняется в ходе клеточного цикла. По функции циклины — это активаторные субъединицы ферментов циклин-зависимых киназ ЦЗК. Активные комплексы циклин-ЦЗК фосфорилируют внутриклеточные белки, изменяя их активность. Этим обеспечивается продвижение по клеточному циклу. Синтез репликация, удвоение ДНК происходит в S-фазу клеточного цикла, когда клетка готовится к делению. Механизм репликации, как установили Мэтью Мезельсон и Франклин Сталь в г, полуконсервативный, то есть на каждой нити материнской ДНК синтезируется дочерняя копия. Синтез ДНК начинается в определенных участках, получивших название точка ori англ. На каждой ДНК млекопитающих точек ori насчитывается до Репликация распространяется от этих участков в обе стороны по нитям ДНК с образованием репликативных "пузырей". В каждом таком "пузыре" имеются две репликативные "вилки", в которых происходит расплетание, раскручивание и непосредственный синтез ДНК. При этом репликативные вилки удаляются друг от друга. В целом репликация всех ДНК у эукариот заканчивается за 9 часов. По мере расплетания ДНК и движения репликативной вилки на этой материнской нити открываются участки, где возможно безостановочное удлинение ведущей дочерней нити. По имени японского исследователя синтезируемые на отстающей цепи отрезки ДНК назвали фрагменты Оказаки. ДНК-топоизомеразы, находясь перед репликативной вилкой, разрезают молекулу ДНК для облегчения ее расплетания и раскручивания. FAQ Обратная связь Вопросы и предложения.
Здесь будет размещена онлайн-библиотека. Главная Учебные материалы VK Контакты Вопрос на форуме? Навигация Главная Учебные материалы Оглавление Оглавление нижнее Вверх Вниз. Категории Акушерство и Гинекология Анатомия Безопасность жизнедеятельности и медицина катастроф Биология Внутренние болезни Гематология Гигиена Гистология, эмбриология и цитология Госпитальная терапия Госпитальная хирургия Гуманитарные науки Дерматовенерология Детская хирургия Иностранные языки Инфекционные болезни Микробиология и вирусология Неврология и нейрохирургия Нормальная физиология Общая хирургия Общественное здоровье и здравоохранение Онкология Офтальмология Патологическая анатомия Патофизиология Педиатрия Поликлиническая терапия Пропедевтика внутренних болезней Пропедевтика детских болезней Психиатрия Психология и педагогика Социальные науки Стоматология Судебная медицина Топографическая анатомия и оперативная хирургия Травматология и ортопедия Факультетская терапия Факультетская хирургия Фармакология Физическая культура Физика и медицинская информатика Фтизиатрия Химия Экономика и управление Разное Библиотека Обмен файлами.
Угнали машину прикол
Как сшить косую бейку своими руками
Тест по теме внутренняя политика
Характеристика проблемной ситуациив современном российском образовании
Письмо сестре текст