ХИМИЯ НУКЛЕОПРОТЕИНОВ

Нуклеиновые кислоты — биополимеры, мономерами которых являются нуклеотиды. Нуклеотид состоит из азотистого основания, сахара (пентозы) и остатков фосфорной

кислоты.

Азотистые основания (АО):

Пуриновые

Пиримидиновые

NH 2

О

C

C

N

C

N

N

CH

H N

C

CH

H C

C

N

H2 N– C

C

N

N

H

N

H

Аденин (А)			Гуанин (Г)
	O	O		NH2
HN		HN	СH3	N
O	N	O N	O	N
	H	H		H

Урацил (У)

Тимин (Т)

Цитозин (Ц)

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	АДЕНОЗИН*
АДЕНИН		АДЕНОЗИН монофосфат (АМФ)*;
		дифосфат (АДФ);
	ГУАНОЗИН	трифосфат (АТФ).
ГУАНИН		ГУАНОЗИН монофосфат (ГМФ), …
ГИПОКСАНТИН	ИНОЗИН	ИНОЗИН монофосфат (ИМФ), …
Пиримидины	УРИДИН
УРАЦИЛ		УРИДИН монофосфат (УМФ), …
ЦИТОЗИН	ЦИТИДИН	ЦИТИДИН монофосфат (ЦМФ), …
ТИМИН	ТИМИДИН (+дезоксирибоза)	ТИМИДИН монофосфат (ТМФ), …

69

* — если сахар дезоксирибоза — дезоксиАДЕНОЗИН, дАМФ.

NH2

C

N

N

C

CH

H C

C

N

N

O

Н2C

O

O

H

H

P

О

OH

OH

Циклический 3`,5`-АМФ

Биологическая роль нуклеотидов:

1)являются универсальными источниками энергии в клетке (АТФ, ГТФ); 2)являются активаторами и переносчиками мономеров в клетке (например, УДФглюкоза, ЦДФ-холин); 3)являются аллостерическими регуляторами активности ферментов;

4)входят в состав коферментов (НАД+, НАДФ+, ФАД, КоАSH);

5)циклические мононуклеотиды (цАМФ, цГМФ) являются вторичными посредниками действия гормонов и других сигналов на клетку; 6)являются мономерами в составе нуклеиновых кислот.

70

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.

71

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:

	Нуклеопротеины
	Желудок,
НК	НСl	Белки

АК

Мононуклеотиды

	ВСАСЫВАНИЕ
Нуклеозиды
+Н2О	В клетке
	+Фн
азотистые основания	азотистые основания
+ пентоза	+ пентозо-1-фосфат

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.

72