Тема «химия нуклеиновых кислот»

1. Нуклеопротеины – состав, биологическое и клиническое значение.
2. ДНК и РНК – их состав, виды, уровни организации, биохимические свойства.
3. Нуклеотиды и нуклеозиды. Номенклатура, строение.
4. Нуклеотиды, не входящие в состав нуклеиновых кислот, их биологическая роль (АТФ, АДФ как основные представители макроэргов, циклические мононуклеотиды; КоА, НАД, НАДФ, ФАД, ФМН – схема строения молекул и биохимическое значение).

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ – это высокомолекулярные органические соединения, которые при гидролизе распадаются на пуриновые и пиримидиновые основания, пентозу и фосфорную кислоту. Говоря об элементарном составе, необходимо отметить, что в их состав входят фосфор – 8-10%, азот – 15-16%, а также углерод, кислород и водород. В настоящее время установлено, что нуклеопротеиды являются не только структурными элементами клетки, но и играют важную биологическую роль. С нуклеопротеидами и нуклеиновыми кислотами связаны биосинтез белков, хранение и передача наследственной информации, разнообразные коферментные функции.

Нуклеиновые кислоты впервые были получены в свободном от белка состоянии Ф. Мишером (1868 г.) из животных тканей и дрожжей, а в 1936 г. Белозерским А.Н. и его сотрудниками – из растительного материала. Как и белки, нуклеиновые кислоты состоят из мономеров – мононуклеотидов, которые, соединяясь друг с другом, формируют цепи полинуклеотидов – нуклеиновых кислот. Большая часть нуклеиновых кислот связана с белками, образуя нуклеопротеины, которые расположены в разных частях клетки.

урацил

цитозин

гуанин

тимин

Схема нуклеопротеинов.

Дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) сосредоточены главным образом в ядре клетки и в очень небольшом количестве встречаются в цитоплазме (митохондриях, хлоропластах), а рибонуклеопротеины (РНП) выполняют свои функции в цитоплазме, и только небольшая часть входит в состав ядра (ядрышки).

Мононуклеотиды являются участниками обмена энергии в клетке, участвуют в действии гормонов на клетки.

Азотистые основания – это гетероциклические соединения с основными свойствами, разделяются на две группы: пуриновые (аденин, гуанин) и пиримидиновые (тимин, цитозин, урацил).

Соединение основания и пентозы носит название нуклеозид. Остаток фосфорной кислоты присоединяется к гидроксильным группам пентозы. К одному атому пентозы могут присоединяться от одного до трех остатков фосфорной кислоты. Название мононуклеотида состоит из названия нуклеозида, указания места присоединения и количества остатков фосфорной кислоты. Название нуклеозида определяется содержащимся в нем азотистым основанием. Название рибонуклеозидов пуринового ряда имеет характерное окончание «-озин», а пиримидинового ряда «-идин».

Например: аденин + рибоза → аденозин

нуклеозид

Если к этому нуклеозиду присоединить остаток фосфорной кислоты в положении 5′, то такой мононуклеотид называется аденозин-5′-монофосфорная кислота, или аденозин-5′-монофосфат (АМФ). Если к тому же атому пентозы присоединить еще один остаток фосфорной кислоты, то соответственно образуется аденозин-5′-дифосфорная кислота, или аденозиндифосфат (АДФ), и добавление третьего остатка приведет к образованию аденозин-5′-трифосфорной кислоты, или аденозинтрифосфата (АТФ).

Соединения, в которых изменения свободной энергии реакции гидролиза превышают значения 40 кДж/моль, получили название макроэргов. Макроэргические связи в таких соединениях обозначаются значком «~».

Сумма адениловых нуклеотидов АТФ, АДФ, АМФ обозначается как адениловая система и широко используется в клетке как основная сопрягающая система между окислительными реакциями, производящими энергию, и процессами, потребляющими энергию.