ХИМИЯ 1 Лечебный факультет / Методические указания для студентов / занятие 16c
.docЗанятие № 16
Методические указания для студентов
ТЕМА: Нуклеиновые кислоты
ЦЕЛЬ: Познакомиться с принципами химической записи наследственной информации. Сформировать представления о возможной модификации структуры нуклеиновых кислот под влиянием негативных факторов окружающей среды. Значение антиметаболитов в тактике медикаментозного лечения опухолей.
Теоретические вопросы
1. Гетероциклы в структуре нуклеиновых кислот. Специфичность гетероциклических оснований в ДНК и РНК (2,4-диоксопиримидин (урацил), 5-метил-2,4-диоксопиримидин 5-метилурацил (тимин), 4-амино-2-оксопиримидин (цитозин), 2-амино-6-оксопурин (гуанин), 6-аминопурин (аденин), 3-N-метилурацил, 4,5-дигидроурацил, 1-N-метилгуанин, 2-N,N-диметилгуанин).
2. Циклические (полуацетальные) формы D-рибозы и D-дезоксирибозы. - и -аномеры.
3. Нуклеозиды. Схема образования нуклеозидов, их номенклатура (гуанозин, дезоксигуанозин, аденозин, уридин, дезоксицитидин, тимидин (исключение)
4. Нуклеотиды. Схема образования нуклеотидов. Номенклатура.
5. Циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), их биологическая роль.
6. Водородные связи между парами гетероциклических оснований.
7. Генетический код. Принципы формирования генетичекого кода.
8. Показать возможности модификации структуры азотистых оснований под воздействием формальдегида, гидрозина, ароматических многоядерных углеводородов, диметилсульфата, свободных радикалов. Обоснование канцерогенного действия указанных соединений.
9. Структура АМФ, АДФ, АТФ, гидролиз АТФ.
10. Структура никотинамидадениндинуклеотида (НАД+ ,НАД-Н)
Обучающие упражнения
Задание 1. Привести формулы гетероциклических соединений, входящих в структуру ДНК и РНК (урацил, аденин, гуанин, цитозин, тимин), их исторические и систематические названия.
Ответ: в соответствии с травиальной номенклатурой и исторически сложившейся нумерацией циклов ниже приведены названия нуклеиновых оснований:
гуанин (2-амино-4-гидроксипурин) аденин (4-аминопурин)
-
цитозин
(6-амино-2
гидроксипиримидин)
урацил
(2,6-дигидроксипиримидин)
тимин
(2,6-дигидрокси-5- метилпиримидин)
Задание 2. Привести схему образования нуклеозидов. Познакомиться с принципами номенклатуры нуклеозидов и закрепить их на примере аденозина.
Ответ: Нуклеозиды по химическому строению представляют собой N-гликозиды, образованные нуклеиновыми основаниями и углеводами (рибозой или дезоксирибозой).
Гликозидная связь образуется между аномерным атомом углерода С-1/ -D-рибофуранозы (или -D-дезоксирибофуранозы) и атомом азота гетероциклического основания: N-1 у пиримидиновых и N-9 у пуриновых оснований. В нуклеозидах всегда образуется -гликозидная связь. Названия нуклеозидов, включающих рибозу, строятся с учетом исторического названия нуклеинового основания с окончанием -идин у пиримидиновых и -озин у пуриновых гетероциклов. В случаях присутствия дезоксирибозы вводится префикс -дезокси. Например:
|
Аденин + Рибоза |
- нуклеозид называется АДЕНОЗИН |
|
Аденин + Дезоксирибоза |
- нуклеозид называется ДЕЗОКСИАДЕНОЗИН |
|
Цитозин + Рибоза |
- нуклеозид называется ЦИТИДИН |
|
Цитозин + Дезоксирибоза |
- нуклеозид называется ДЕЗОКСИЦИТИДИН |
Исключение составляет название тимидин (а не дезокситимидин), поскольку нуклеиновое основание тимин входит только в структуру ДНК, включающего дезоксирибозу.
Аденозин (А) Дезоксигуанозин (дГ)
Задание 3. Воспроизвести структуру рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов.
Тимидин-5`-фосфат Аденозин-5`-фосфат
Задание 4. Привести химизм реакций дезаминирования нуклеиновых оснований на примере аденина.
Ответ. Дезаминирование может произойти в присутствии азотистой кислоты, которая образуется в желудке при использовании продуктов, содержащих нитриты (колбаса, овощи, выращенные с использованием интенсивных технологий). Химизм реакции приведен ниже. Из аденина образуется гипоксантин, который в норме не участвует в кодировании наследственной информации. Реакция таким образом приводит к изменению структуры ДНК, что может приводить к мутациям и последующим заболеваниям.
Задания для самостоятельной работы
Задание 1. Приведите формулы гетероциклических оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот: а) аденина, б) цитозина, в) тимина, г) урацила, д) гуанина. Показать образование водородных связей между комплементарными парами. Какое гетероциклическое основание не входит в состав ДНК?
Задание 2. Какой нуклеотид образуется при взаимодействии нуклеозида аденозина с ортофосфорной кислотой? Напишите уравнение реакции и назовите продукт.
Задание 3. Представьте схему гидролиза АМФ по сложноэфирной и гликозидным связям. В какой среде он осуществляется? Какое соединение образуется в случае биологического фосфорилирования АМФ? Укажите биологическую роль данного соединения.
Задание 4. Напишите фрагмент первичной структуры ДНК, включающий следующие гетероциклические основания: тимин, аденин, цитозин, гуанин.
Задание 5. Изобразите фрагмент первичной структуры РНК.
Задание 6. Приведите структурные формулы гетероциклических оснований, входящих в состав пуриновых нуклеотидов. Напишите формулы 5/-аденозинмонофосфата, 5/-гуанозинмонофосфата.
Задание 7. Напишите уравнения реакций, назовите вещества А, В, С.
Задание 8. Приведите химизм модификации структуры цитозина и аденина под воздействием формальдегида.
Задание 9. Привести модификацию цитозина в присутствии азотистой кислоты.
Тестовые вопросы
1. В состав нуклеиновых кислот входят следующие моносахариды:
А) β-D-рибофураноза;
Б) 2-дезокси-β-D-рибофураноза;
В) α-D-рибофураноза;
Г) α-D-глюкопираноза
2. Выберите гетероциклическое основание, входящее в состав нуклеиновых кислот, пуринового ряда:
А) тимин;
Б) гуанин;
В) цитозин;
Г) урацил
3. Среди предложенных азотистых оснований укажите структуру, входящую только в состав ДНК:
|
А)
|
Б)
|
В)
|
Г)
|
4. Укажите название нуклеозида:
|
|
А) аденозин; Б) цитозин; В) дезоксиаденозин; Г) гуанозин
|
|
|
|
5. Приведите систематическое название нуклеотида:
|
|
А) тимидин-5/-фосфат; Б) цитозин-5/-фосфат; В) дезоксицитидин-5/-фосфат; Г) дезоксиуридин-5/-фосфат; |
6. Выберите комплементарные пары азотистых оснований:
А) урацил-аденин;
Б) тимин-гуанин;
В) цитозин-гуанин;
Г) тимин-аденин
7. Гидролиз АТФ (аденозин-5/-трифосфат) по сложноэфирной связи осуществляется:
А) в кислой среде;
Б) в щелочной среде;
В) не зависит от РН среды;
Г) в нейтральной среде
8. Первичная структура ДНК представляет собой:
А) двойную спираль полинуклеотидных цепей;
Б) спираль полинуклеотидных цепей;
В) складчатую структуру полинуклеотидной цепи;
Г) полинуклеотидную цепь
9. Формалин (40% раствор формальдегида) оказывает на живые организмы мутагенное действие. Укажите, какая функциональная группа в структуре цитозин-5/-фосфат будет взаимодействовать с формальдегидом:
|
|
А) –NH2; Б) –OH; В) остаток фосфорной кислоты; Г) оксо-группа
|
10. Фрагменту нуклеотидной структуры ДНК /-А-G-T-C-/ по принципу комплементарности соответствует участок полинуклеотидной цепи:
А) -U-Т-C-G-;
Б) -T-C-A-G-;
В) -C-T-G-A-;
Г) -G-T-C-T-
Методические указания составлены профессором Сторожок Н.М., доцентом Цымбал И.Н.
21.11.11
Зав. кафедрой общей и
биоорганической химии, профессор Н.М.Сторожок