Физико-химические и биологические свойства нуклеиновых кислот
Значительное содержание фосфора (имеющий значительный атомный вес), плотная, особенно у ДНК упаковка обуславливают высокую плотность, достигающую 1,7 у ядерной ДНК. За счет спирализации, а у ДНК - удвоения нитей поверхности молекул полинуклеотидов образованы полярными участками пентоз и фосфатов, что, во-первых, обеспечивает им хорошую растворимость, а во-вторых - создает кислую среду. Комплексирование же нуклеиновых кислот (полианионов) с белками (поликатионами) снижает величину заряда нуклеопротеида, тем самым уменьшает его способность растворяться.
Чем больше их молекулярная масса, тем выше их плотность, вязкость растворов, измеряются осмотическое и онкотическое давление. Как молекулы белков, которые под действием факторов, разрывающих добавочные связи (Приложение, схема 1), денатурируют, так и в нуклеиновых кислотах под влиянием повышенной температуры (85 – 1000), лучевой энергии, ультразвука, химических реагентов, изменяющих рН, происходит подобное явление (денатурация). Однако, если действие фактора кратковременное и неглубокое, то вполне вероятно восстановление поврежденных связей (гибридизация).
Самая крупная молекула ядерной ДНК - хрупкая, довольно легко ломается, например, под действием ультразвука.
Среди биологических свойств ДНК следует выделить:
Репликацию - её способность работать в качестве матрицы, т.е. на материнской нити синтезируется новая ядерная ДНК.
Транскрипцию - способность участков ДНК служить матрицей в синтезе РНК.
Обратную транскрипцию - способность фрагментов ДНК образовываться на базе РНК.
Модификацию - способность ДНК преобразовывать включенные в ее состав ароматические основания путем метилирования, гидрирования.
Рестрикцию - возможность с помощью различных нуклеаз вычленять отдельные фрагменты из состава ДНК.
Репарацию - способность восстанавливать поврежденные участки ДНК.
Интеркаляцию - возможность ароматического основания какого-либо участка ДНК или другого вещества (антибиотика и т.д.) внедриться между двумя соединениями, вначале разорвав соединение, а позднее образовав новые стекинг-взаимодействия.
Катаболическая фаза обмена нуклеотидов
3.3.1.Распад нуклеотидов в тканях и жкт
Любая животная или растительная пища включает нуклеопротеиды (см. Приложение, таблица 2); продукты, попадая в ротовую полость, подвергаются механической переработке, в желудке сложные белки начинает разрушать соляная кислота (схема 3.3.1.1.). Ее подобное свойство обусловлено тем, что изначально образование данных протеинов связано с особенностями строения входящих в их состав компонентов. Нуклеотиды за счет наличия в них фосфатов являются анионами, а в белках преобладают основные аминокислоты (лизин, арг) - что обеспечивает их щелочной характер (поликатионы). Объединение этих структур и происходит с помощью ионных связей. Соляная кислота, являясь сильным электролитом, легко их разрывает, и отделившиеся друг от друга вышеназванные соединения в других отделах ЖКТ подвергаются действию различных ферментов.
Полипептиды разрушаются с помощью протеаз (см выше), а cреди гидролаз, ответственных за распад нуклеотидов, можно выделить следующие их варианты: а) рибо- и дезоксирибонуклеазы - в зависимости от того, что служит субстратом: РНК или ДНК; б) экзо - и эндонуклеазы, разрушающие фосфодиэфирные связи у концов или в середине молекулы (схема 3.3.1.1.).
Схема 3.3.1.1. Схема катаболизма полинуклеотидов пищи
Последовательное уменьшение длины молекулы полинуклеотида приводит к образованию мононуклеотида, который подвергается дефосфорилированию под действием щелочной фосфатазы. Продукт данной реакции - нуклеозид - легко всасывается, попадая в энтероцит, часть подобных гликозидов, в первую очередь, включающих пуриновые основания, преобразуются (дезаминируются, гидроксилируются) в мочевую кислоту. Соли последней - ураты экскретируются в просвет тонкого кишечника. Основная доля усвоившихся нуклеозидов по системе воротной вены попадает в печень. В гепатоцитах они разрушаются до конечных продуктов (пурины до уратов, пиримидины до мочевины, воды, СО2).
Схема гидролиза тканевых нуклеопротеидов во многом сходна с вышеописанными реакциями. Отличается только механизмом дефосфолирования. В клетках рН не имеет такого основного характера, как в полости тонкого кишечника, поэтому это действие производит не щелочная фосфатаза (она в этих условиях не активна), а 5’ - нуклеотидаза. Заканчивается разрушение эндогенных нуклеозидов в печени.