 |
|
ХИМИЯ НУКЛЕОПРОТЕИНОВ
Нуклеиновые кислоты — биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды.
| Азотистые основания (АО): Пуриновые | 
|
| Пиримидиновые | 
|
Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (пентозы) и остатков фосфорной кислоты.
Свойства АО: гидрофобность, копланарность, поглощение УФ при 260 нм.
Нуклеозид = АО + пентоза (рибоза или дезоксирибоза). Пентоза присоединяется N-гликозидной связью.
Свойства нуклеозидов: гидрофильность.
Нумерация атомов: в АО нумеруют 1, 2, 3 и т. д., в пентозе — 1/, 2/, 3/, и т. д.
Нуклеотид = нуклеозид + 1–4 остатка H3PO4.
Свойства нуклеотидов: кислотность, отрицательный заряд.
Номенклатура:
| АЗОТИСТОЕ ОСНОВАНИЕ | НУКЛЕОЗИД (+ рибоза) | НУКЛЕОТИД (+ фосфат) |
| Пурины АДЕНИН ГУАНИН ГИПОКСАНТИН | АДЕНОЗИН* ГУАНОЗИН ИНОЗИН | АДЕНОЗИН монофосфат (АМФ)*; дифосфат (АДФ); трифосфат (АТФ). ГУАНОЗИН монофосфат (ГМФ), … ИНОЗИН монофосфат (ИМФ), … |
| Пиримидины УРАЦИЛ ЦИТОЗИН ТИМИН | УРИДИН ЦИТИДИН ТИМИДИН(+дезоксирибоза) | УРИДИН монофосфат (УМФ), … ЦИТИДИН монофосфат (ЦМФ), … ТИМИДИН монофосфат (ТМФ), … |
* — если сахар дезоксирибоза — дезоксиАДЕНОЗИН, дАМФ.
 |
Биологическая роль нуклеотидов:
1) являются универсальными источниками энергии в клетке (АТФ, ГТФ);
2) являются активаторами и переносчиками мономеров в клетке (например, УДФ-глюкоза, ЦДФ-холин);
3) являются аллостерическими регуляторами активности ферментов;
4) входят в состав коферментов (НАД+, НАДФ+, ФАД, КоА- SH);
5) циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) являются вторичными посредниками действия гормонов и других сигналов на клетку;
6) являются мономерами в составе нуклеиновых кислот.
СТРОЕНИЕ ДНК
В ДНК входят 4 типа АО: А, Т, Г, Ц; сахар дезоксирибоза. Связь между нуклеотидами образуется с участием 3/-ОН-группы одного нуклеотида и 5/-остатком фосфорной кислоты другого (3/–5/-фосфодиэфирная связь). В результате молекула полинуклеотида приобретает направленность — у нее есть 3/-конец и 5/-конец.
Под первичной структурой ДНК понимают последовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной цепи.
Вторичная структура ДНК
(1953 г., Д. Уотсон, Ф. Крик) — двойная спираль, построенная по принципам комплементарности (А — Т, Г — Ц) и антипараллельности (3/-концу одной цепи соответствует 5/-конец другой).
Силы, стабилизирующие двойную спираль: 1) горизонтальные водородные связи между АО (А = Т, Г ≡ Ц); 2) вертикальные «стейкинг»-взаимодействия между АО; 3) гидрофобные взаимодействия (АО обращены внутрь, к оси спирали, а полярные пентозы и фосфаты — наружу).
Силы, дестабилизирующие двойную спираль: электро-статические взаимодействия между отрицательно заряженными фосфатами: а) в пределах одной цепи; б) между цепями.
Поверхность двойной спирали имеет две спиральные бороздки — большую и малую. Белки связываются с ДНК в области большой бороздки, куда выступают АО.
Денатурация (плавление) ДНК — процесс расхождения нитей и формирования одноцепочечных молекул. Происходит при повышении температуры (около 70°С), при репликации и транскрипции (в отдельных участках). При постепенном снижении температуры наблюдается ренатурация.
Третичная структура ДНК — формируется только в связи с белками и служит для компактной упаковки ДНК в ядре. Белки, входящие в состав нуклеопротеинов:
1. Гистоновые: богаты аргинином и лизином, имеют «+» заряд (основные). Связь с НК — ионная.
5 классов гистонов — Н1, Н2А, Н2В, Н3, Н4.
2. Негистоновые.
Уровни упаковки генетического материала:
1. Нуклеосомный. Нуклеосома состоит из октамера гистонов (содержит 8 молекул гистонов — по два каждого класса, кроме Н1), вокруг этого ядра молекула ДНК делает 1,5–2 оборота.
2. Соленоидный — обеспечивается гистоном Н1.
3. Петлевой — в образовании петель принимают участие негистоновые белки.
4. Уровень метафазной хромосомы — высший уровень спирализации хроматина.
Модификации гистонов (фосфорилирование, ацетилирование) приводят к уменьшению их заряда, в результате чего гистоны легче отсоединяются от ДНК, и она становится доступна ферментам репликации и транскрипции.
Функции ДНК: хранение, воспроизводство и передача по наследству генетического материала, экспрессия генов.
СТРОЕНИЕ РНК
Отличия от ДНК: по локализации (цитоплазма), по функциям (обеспечивает биосинтез белка), по размерам, по строению (содержит У вместо Т, сахар — рибоза). РНК бывает нескольких типов — иРНК, рРНК, тРНК, гяРНК (гетерогенная ядерная РНК), мяРНК (малая ядерная РНК).
Вторичная структура — всегда одна цепь (у тРНК — «лист клевера»).
Третичная структура — у тРНК формируется самостоятельно и похожа на объемную букву L; у рРНК и иРНК образуется в связи с белками (рРНК+белок = рибосома, иРНК+белок = информосома).
ОБМЕН НУКЛЕОПРОТЕИНОВ
 |
Схема переваривания и всасывания нуклеопротеинов в ЖКТ:
Как правило, экзогенные АО, нуклеозиды и нуклеотиды не используются в клетке для синтеза собственных нуклеиновых кислот. Они разрушаются до конечных продуктов и выводятся из организма.
Конечные продукты распада пиримидинов — β-аланин, β-аминоизомасляная кислота, NH3, CO2.
Конечный продукт распада пуринов — мочевая кислота.
Схема распада пуринов:
 |
Мочевая кислота содержит нерасщепленное пуриновое кольцо, поэтому плохо растворяется в воде. У человека мочевая кислота является конечным продуктом метаболизма и выводится с мочой.