- •Химическое отделение вятский государственный гуманитарный университет
- •М. А. Зайцев основы биохимии
- •Часть 2
- •6. Нуклеиновые кислоты
- •6.1. Химический состав нуклеиновых кислот
- •6.2. Молекулярная масса нуклеиновых кислот
- •6.3. Локализация в клетке днк и рнк. Виды днк и рнк
- •6.4. Строение структурных элементов нуклеиновых кислот
- •6.5.1. Первичная структура днк
- •Генетический код
- •6.5.2. Вторичная структура днк
- •6.5.3. Третичная структура днк
- •6.5.4. Свойства днк
- •6.5.4.1. Репликация (редупликация, самоудвоение) днк
- •6.5.4.2. Транскрипция (синтез рнк)
- •6.6.1. Первичная структура рнк
- •6.6.2. Вторичная структура рнк
- •6.6.3. Третичная структура рнк
- •6.6.4. Классы рнк
- •6.6.5. Синтез белка (трансляция)
- •7. Общие понятия об обмене веществ и энергии в организме
- •7.1. Основные этапы обмена веществ
- •1 Этап. Подготовительный
- •2 Этап. Превращение строительных блоков (мономеров) в более простые соединения
- •3 Этап. Цикл Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот, цтк)
- •4 Этап. Окислительная цепь ферментов (дыхательная цепь)
- •7.2. Обмен энергии. Макроэргические соединения
- •8. Биологическое окисление
- •8.1. Функции биологического окисления
- •8.2. Типы биологического окисления
- •II. Окисление, сопряженное с фосфорилированием адф
- •6 Железосерных белков
- •9. Обмен углеводов
- •9.1. Переваривание и всасывание углеводов
- •9.2. Синтез гликогена
- •9.3. Распад гликогена и освобождение глюкозы (глюкогенез)
- •9.4. Превращения моносахаридов
- •9.4.1. Дихотомический путь распада глюкозы. Гликолиз
- •1. Фосфорилирование:
- •9.4.2. Обмен пировиноградной кислоты
- •9.4.3. Цикл три- и дикарбоновых кислот (цикл Кребса)
- •9.4.4. Энергетический эффект гликолитического расщепления 1 молекулы глюкозы и последующего окисления пвк до со2 и н2о
- •9.4.5. Апотомический путь распада глюкозо-6-фосфата (пентозный, или пентозофосфатный цикл окисления углеводов)
- •9.5. Общая схема распада углеводов
- •9.6. Синтез углеводов
- •10. Обмен белков
- •10.1. Переваривание белков
- •10.2. Превращения аминокислот в организме
- •10.2.1. Процессы гниения белков в кишечнике
- •10.2.2. Судьба всосавшихся аминокислот
- •10.2.3. Конечные продукты распада аминокислот
- •10.3. Новообразование аминокислот
- •11. Обмен липидов
- •11.1. Переваривание и всасывание липидов
- •11.2. Окисление жирных кислот
- •11.3. Распад глицерина
- •11.4. Биосинтез липидов
- •11.4.1. Синтез высших жирных кислот
- •11.4.2. Биосинтез триглицеридов
- •12. Взаимосвязь процессов обмена веществ
- •12.1. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и белков
- •12.2. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и углеводов
- •12.3. Взаимосвязь обмена белков и углеводов
- •12.4. Взаимосвязь обмена белков и липидов
- •12.5. Взаимосвязь обмена углеводов и липидов
- •13. Регуляция обмена веществ
- •I. Метаболитный уровень регуляции
- •II. Оперонный уровень регуляции
- •III. Клеточный уровень регуляции
- •IV. Организменный уровень регуляции
- •V. Уровень регуляции метаболизма в экосистемах (популяционный)
6.2. Молекулярная масса нуклеиновых кислот
Молекулярная масса ДНК очень большая (много больше 106), тогда как молекулярная масса РНК лежит в пределах от 20–30 тыс. до 2 млн.
6.3. Локализация в клетке днк и рнк. Виды днк и рнк
Количество ДНК в клетке измеряется пикограммами (1 пг = 10–12 г) и колеблется от 0,01 пг у кишечной палочки до нескольких пикограммов в клетках высших организмов.
По месту локализации различают следующие виды ДНК.
1. Ядерная ДНК. У эукариот она преобладает над другими вилами ДНК.
2. Митохондриальная ДНК (у животных), хлоропластная ДНК (у растений).
3. Центриольная ДНК.
4. Эписомальная ДНК. Эписомы – внехромосомные единицы наследственности микроорганизмов.
5. ДНК вирусов и фагов.
По функциональному значению, молекулярным массам и локализации в клетках РНК делят на:
1. Транспортные РНК (тРНК) – молекулярная масса от 17 до 35 тыс., содержатся в гиалоплазме, ядерном соке, матриксе хлоропластов и митохондрий. Осуществляют перенос аминокислот к месту синтеза белка (к рибосомальному аппарату).
2. Рибосомальные РНК (рРНК) – Мr от 550 до 700 тыс. у РНК 30–40 S субчастиц рибосом; 1,1–1,7106 – у РНК 50–60 S субчастиц рибосом; 40 тыс. – у 5 S РНК и ~50 тыс. – у 5,8 S РНК. Локализованы в рибосомах. Являются структурной основой рибосом.
3. Информационные или матричные РНК (иРНК, мРНК) – Мr от 300 тыс. до 4106. Выполняют матричную функцию в синтезе белка в составе рибосом.
4. Вирусные РНК являются составными частями вирусных и фаговых рибонуклеопротеидов, несут информацию, необходимую для размножения вируса в клетках хозяина.
5. Ядерные РНК являются предшественниками всех видов РНК эукариотической клетки.
6.4. Строение структурных элементов нуклеиновых кислот
Мономерными звеньями ДНК и РНК являются остатки нуклеотидов, состоящих из остатков азотистого основания, рибозы или дезоксирибозы и фосфорной кислоты. Они образуются при гидролизе нуклеиновых кислот водным раствором щелочи или ферментами. При гидролизе РНК образуются рибонуклеотиды, при гидролизе ДНК – дезоксирибонуклеотиды.
Рибонуклеотиды
Цитидин-3-монофосфат Уридин-3-монофосфат
(ЦМФ, цитидиновая кислота) (УМФ, уридиловая кислоита)
Аденозин-3-монофосфат Гуанозин-3-монофосфат
(АМФ, адениловая кислота) (ГМФ, гуаниловая кислота)
Дезоксирибонуклеотиды
Дезокситимидин-3-монофосфат Дезоксицитидин-3-монофосфат
(дТМФ, дезокситимидиновая ксилота) (дЦМФ, дезоксицитидиновая кислота))
Дезоксиаденозин-3-монофосфат Дезоксигуанозин-3-монофосфат
(дАМФ, дезоксиадениловая ксилота) (дГМФ, дезоксигуаниловая кислота))
Остаток фосфорной кислоты может быть у 5-атома С рибозы (формулы напишите самостоятельно).
Мононуклеотиды являются сильными кислотами (за счет остатка фосфорной кислоты), гидролизуются с образованием нуклеозидов:
ЦМФ цитидин + Н3РО4;
УМФ уридин + Н3РО4;
АМФ аденозин + Н3РО4;
ГМФ гуанозин + Н3РО4;
дЦМФ дезоксицитидин + Н3РО4;
дТМФ дезокситимидин + Н3РО4;
дАМФ дезоксиаденозин + Н3РО4;
дГМФ дезоксигуанозин + Н3РО4;
дают реакции по типу многоатомных спиртов (за счет групп –ОН) и за счет азотистых оснований.
Мононуклеотиды, объединяясь, могут образовывать олиго- и полинуклеотиды, при этом образуются фосфодиэфирные связи между 3-атомом С углевода одного мононуклеотида и 5-атомом С углевода другого мононуклеотида:
Кроме монофосфатов, могут быть ди- и трифосфаты. Например, аденозинтрифосфорная кислота (АТФ):
Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ)1
6.5. ДНК
Нашу планету населяют более миллиона различных видов живых организмов. Каждый вид включает огромное число существ, имеющих сходные основные черты и отличающихся в деталях. И эти сходство и различие определяет ДНК. ДНК называют молекулой наследственности. Самовоспроизведение живых организмов неразрывно связано с существованием и репликацией (самоудвоением) структуры ДНК. Только на основе ДНК клетки и организм в целом могут воспроизводить себе подобных.
Таким образом, ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота – это биологическая макромолекула, носитель генетической информации во всех эукариотических и прокариотических клетках и во многих вирусах.
Молекулы ДНК, выделенные из ядер клеток, в электронном микроскопе представлены в виде длинных нитей, состоящих из большого числа дезоксирибонуклеотидов. Длина молекулы ДНК достигает сотен тысяч нм. Молекула ДНК по массе достигает 610–12 г (Мr > 106).
Из азотистых оснований в состав ДНК входят аденин, гуанин, тимин, цитозин; углеводный компонент представлен дезоксирибозой.
ДНК содержит всю информацию о наследственности, которая реализуется в синтезе белка.