Общие признаки нуклеиновых кислот

1. Элементарный состав включает азот и фосфор

2. Являются линейными , информационными полинуклеотидами

3. Мономером является нуклеотид , включающий :

q Азотистые основания – аденин , гуанин , цитозин

q Углевод ( пентоза )

q Остаток фосфорной кислоты

4. Мономеры соединяются в полинуклеотиде с помощью фосфодиэфирной связи

5. В основу структуры , синтеза в клетке и выполнения функций положен принцип комплементарности

q Комплементарные пары азотистых оснований : гуанин --- цитозин

6. Для поддержания структуры и выполнения функций необходимы водородные связи

7. В клетке структурированы ( имеют I , II, и III структуры )

8. Содержат информацию о первичной структуре белка в виде генетического кода

9. Участвуют в биосинтезе белка и реализации наследственной генетической информации

10. Синтезируются в процессе ферментативных реакций матричного синтеза

11. Содержаться в ядре , митохондриях и хлоропластах

12. Гидролизуются до нуклеозидов и фосфорной кислоты

Мононуклеотиды : АТФ , АДФ , АМФ

· Соединения , молекулы которых представлены одним нуклеотидом

· Широко распространены в живой природе и играют огромную роль в энергетическом обмене клетки

АТФ ( аденозинтрифосфорная кислота )

· содержится во всех клетках в растворимой фракции цитоплазмы ( гиалоплазме ) ,митохондриях , хлоропластах , ядре

· молекула представляет собой один нуклеотид :

q содержит единственное азотистое основание - аденин

q в качестве сахара ( пентозы ) - рибозу

q включает три остатка фосфорной кислоты ( Н₂ РО₄ ) --- Р

АДЕНИН РИБОЗА Р ~ Р ~ Р

· связь между остатками фосфорной кислоты называется макроэргической ( обозначается значком ) ; в АТФ имеется две таких связи

· молекула АТФ имеет подвижную неустойчивую структуру и легко отщепляет остатки фосфорной кислоты под действием фермента АТФ – азы ( гидролиз АТФ )

· при гидролитическом отщеплении концевой молекулы фосфорной кислоты и разрыве ( гидролизе ) макроэргической связи освобождается 40 кдЖ энергии ( АТФ при этом превращается в АДФ - аденозиндифосфорную кислоту , которая имеет одну макроэргическую связь )

· при отщеплении от АДФ ещё одной молекулы фосфорной кислоты путём гидролиза второй макроэргической связи получается АМФ - аденозинмонофосфорная кислота ( входит в состав всех РНК ) и высвобождается ещё 40 кдЖ

Схема гидролиза АТФ

АТФ + Н₂О = АДФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ

АДФ + Н₂О = АМФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ

· соединения , обладающие связями , при разрыве которых выделяется много энергии , называются макроэргами(АТФ - единственный универсальный макроэрг для всех организмов )

· другие нуклеотиды - Г , Ц , У , Т - монофосфаты - также могут присоединять остатки фосфорной кислоты и превращаться в ди- и трифосфаты - макроэрги ( энергия отщепления от трифосфата макроэргического фосфора используется для соединения их в полинуклеотиды

Функции АТФ

· универсальный источник энергии для всех видов клеточной активности ( эндотермические процессы в клетке и организме )

· аккумулятор клеточной энергии , выделяющейся при дыхании ( окислении органических веществ на митохондриях )

· энергетический посредник между источником энергии в клетке ( дыхание ) и её потребителями ( эндотермические процессы в клетке и организме )

Синтез АТФ

· Основной синтез АТФ осуществляется в митохондриях и хлоропластах

· АТФ образуется из АМФ или АДФ и неорганических фосфатов ( Н₃ РО₄ ) за счёт энергии , освобождающейся при окислении органических веществ на митохондриях и в процессе фотосинтеза (этот процесс называется фосфорилированием )

q около 50 % энергии , выделяющейся при расщеплении углеводов , жиров и белков идёт на синтез АТФ , остальные 50 % рассеивается в виде тепла и теряется

q при этом для образования каждой макроэргической связи затрачивается не менее 40 кдЖ \ моль АТФ , которая в них и аккумулируется

АМФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ = АДФ + Н₂О

АДФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ = АТФ + Н₂О

q образовавшаяся АТФ по каналам эндоплазматической сети направляется в те участки клетки , где возникает потребность в энергии

q основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем , что они поставляют энергию для синтеза АТФ

q АТФ чрезвычайно быстро обновляется ( каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2400 раз в сутки , т.ч. продолжительность её жизни менее 1 минуты )

Функции мононуклеотидов

· Строительная - из нуклеотидов построены полимерные цепи нуклеиновых кислот

· Энергетическая - АТФ , АМФ ( см . выше )

· Регуляторная - ц АМФ ( циклический АМФ ) осуществляет связь между гормонами и внутриклеточными ферментами , регулируя активность последних

· Каталитическая- нуклеотиды являются предшественниками ряда витаминов (тиамин , фолиевая кислота , В₁₂ и т . д . ) , выступающих в роли коферментов

Динуклеотиды : НАД и НАДФ

· Молекула состоит из двух нуклеотидов , соединяющихся путём реакции конденсации фосфодиэфирной связью ( прочная ковалентная связь , придающая стабильность молекуле )

· Содержатся в клетках всех живых организмов , что говорит о единстве путей метаболизма в живой природе