Что такое молекула АТФ, какие соединения входят в её состав; строение, функции и роль в живых клетка

Что такое молекула АТФ, какие соединения входят в её состав; строение, функции и роль в живых клетка

Биология клетки/Часть 1. Клетка как она есть/3/2

← Предыдущая глава Глава 3.2 Следующая глава →
Строение двойной спирали ДНК

Содержание

  • 1 Мономеры ДНК — дезоксирибонуклеотиды
  • 2 Азотистые основания нуклеотидов ДНК — аденин, гуанин, тимин и цитозин
  • 3 Эрвин Чаргафф открыл правила, описывающие количественные соотношения нуклеотидов
  • 4 Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК имеют спиральную структуру
  • 5 В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик открыли строение ДНК, предложив модель двойной спирали

Мономеры ДНК — дезоксирибонуклеотиды [ править ]

Дезоксирибонуклеотиды — мономеры ДНК. Каждый дезоксирибонуклеотид состоит из азотистого основания, остатка фосфорной кислоты и пятиуглеродного сахара (дезоксирибозы).

Они отличаются от рибонуклеотидов строением пятиуглеродного сахара (дезоксирибоза или рибоза). Между собой дезоксирибонуклеотиды отличаются только азотистыми основаниями (аденин, гуанин, цитозин, тимин), которые присоединяются к 1′ атому дезоксирибозы ковалентной связью. Дезоксирибонуклеотиды одной цепи соединены между собой ковалентной связью, возникающей между фосфатной группой одного и 3′ атомом углерода другого дезоксирибонуклеотида. Между азотистыми основаниями дезоксирибонуклеотидов двух разных цепочек образуется три или две водородные связи (гуанин связывается с цитозином тремя связями, а аденин с тимином двумя).

Азотистые основания нуклеотидов ДНК — аденин, гуанин, тимин и цитозин [ править ]

К азотистым основаниям относят аденин (A), гуанин (G), цитозин (C) и тимин (T), который входит в состав только ДНК, а урацил (U) заменяет его в РНК. Они обладают схожими структурами и химическими свойствами. Это гетероциклические органические соединения, производные пиримидина и пурина, входящие в состав нуклеотидов. Аденин и гуанин — производные пурина, а цитозин, урацил и тимин — производные пиримидина.

Когда азотистые основания присоединяются ковалентной связью к 1′ атомам рибозы (в РНК) или дезоксирибозы (в ДНК), а к 5′-гидроксильной группе сахара присоединяется одна или несколько фосфатных групп, образуются нуклеотиды.

стандартные нуклеотиды ДНК составляют триплеты — участки ДНК, кодирующие одну аминокислоту. Например, с триплета АУГ (ему соответствует аминокислота метионин) обычно начинается синтез белка на рибосомах.

В таблице приведена структура главных азотистых оснований.

Азотистое
основание

Аденин

Гуанин

Тимин

Цитозин

урацил
Нуклеозид
Аденозин
A

Гуанозин
G

Тимидин
T

Цитидин
C

Уридин
U

Нуклеозиды, приведённые в таблице, входят в состав моно-, ди- и трифосфатов. Например, аденозин входит в состав АТФ — важнейшего энергетического ресурса организма.

Пуринs C5N4H4 — гетероциклические соединения, имидазольные производные пиримидинов. Производные пурина играют важную роль в химии природных соединений (пуриновые основания ДНК и РНК; кофермент NAD; алкалоиды, кофеин и т. д.) и, благодаря этому, в фармацевтике — ядро пурина входит в состав некоторых антибиотиков. Пурин и ряд его производных обладают противоопухолевой, противовирусной и противоаллергической активностью.

В таблице приведены производные пурина.

Аденин — азотистое основание, аминопроизводное пурина. Образует две водородных связи с урацилом (в РНК) и тимином (в ДНК) по правилу комплементарности.

Представляет собой бесцветные кристаллы. Химическая формула С5H5N5. Аденин проявляет основные свойства.

Аденин входит в состав многих жизненно важных для живых организмов соединений, таких как аденозин, аденозинфосфорные кислоты, нуклеиновые кислоты, адениновые нуклеотиды и др. В виде этих соединений аденин широко распространен в живой природе.

Гуанин — азотистое основание, аминопроизводное пурина, является составной частью нуклеиновых кислот. Химическая формула — C5H5N5O.

В ДНК и РНК образует три водородные связи с цитозином по правилу комплементарности. Производные гуанилового нуклеотида — ГДФ, ГТФ и цАМФ — участвуют во многих сигнальных путях клетки. Для некоторых процессов, происходящих в клетке — например, для сборки микротрубочек — ГТФ используется как источник энергии.

Пиримидин C4N2H4 — гетероциклическое соединение, имеющее плоскую молекулу, простейший представитель диазинов.

Пиримидин представляет собой бесцветные кристаллы с характерным запахом. Пиримидин проявляет свойства слабого двукислотного основания, так как атомы азота могут присоединять протоны. Производные пиримидина широко распространены в живой природе, где участвуют во многих важных биологических процессах. Его производные цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов.

Биологическая роль пиримидинов не ограничена нуклеиновыми кислотами. Некоторые пиримидиновые нуклеотиды играют важную роль в процессах обмена углеводов и липидов. Витамин В1 (тиамин) — пиримидиновое производное. Пиримидиновое ядро входит в состав некоторых коферментов и антибиотиков.

Тимин — производное пиримидина. Формула C5H6N2O2.

Присутствует во всех живых организмах, где вместе с дезоксирибозой входит в состав нуклеозида тимидина, который может фосфорилироваться 1-3 остатками фосфорной кислоты с образованием нуклеотидов тимидин моно-, ди- или трифосфорной кислоты (ТМФ, ТДФ и ТТФ).

Дезоксирибонуклеотиды тимина входят в состав ДНК, в РНК на его месте располагается рибонуклеотид урацила. Тимин комплементарен аденину, образует с ним 2 водородные связи.

Цитозин — азотистое основание, производное пиримидина. С рибозой образует нуклеозид цитидин, входит в состав нуклеотидов ДНК и РНК. Во время репликации и транскрипции по правилу комплементарности образует три водородных связи с гуанином.

Представляет собой бесцветные кристаллы. Химическая формула C4H5N3O. Его производные цитозин, тимин, урацил входят в состав нуклеотидов, проявляет основные свойства.

Урацил — пиримидиновое основание, которое является компонентом рибонуклеиновых кислот (РНК) и, как правило, отсутствует в дезоксирибонуклеиновых кислотах (ДНК). В составе РНК может комплементарно связываться с аденином, образуя две водородные связи.

Эрвин Чаргафф открыл правила, описывающие количественные соотношения нуклеотидов [ править ]

Правило Чаргаффа — биологический закон, в соответствии с которым установлены количественные соотношения между азотистыми основаниями разных типов. Для того, чтобы определить точные количественные соотношения нуклеотидов, Чаргафф разделил нуклеотиды ДНК методом бумажной хроматографии. Ему удалось выявить три закономерности:

  • Число аденинов равно числу тиминов, а число гуанинов — числу цитозинов: А=Т, Г=Ц
  • Число пуринов равно числу пиримидинов: А+Г=Т+Ц
  • Число аденина и цитозина равно числу гуанина и тимина: А+Ц=Г+Т

Состав ДНК разных организмов различается суммарным числом комплементарных оснований. Соотношение комплементарных нуклеотидов тоже может быть различным в разных молекулах ДНК. У одних оорганизмов в ДНК преобладают пары аденин-тимин, а у других — гуанин-цитозин. При этом правила Чаргаффа будут выполняться в любом случае.

Вопрос Если в ДНК содержится 21 % аденина, то какова долю (%) остальных нуклеотидов, содержащихся в ДНК?

Данные рентгеноструктурного анализа показали, что молекулы ДНК имеют спиральную структуру [ править ]

В 50-х годах 20 века многие химики и биологи пытались исследовать структуру ДНК. В Королевском колледже в Лондоне Морис Уилкинс и Розалинда Франклин пытались решить эту проблему методом рентгеноструктурного анализа солей ДНК. Но такой способ позволял выявить только общую структуру молекулы. Тем временем Джеймс Уотсон и Френсис Крик в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета, используя данные, полученные М. Уилкинсом, стали строить пространственные 3-D модели ДНК. Они пытались создать структуру, которая согласовывалась бы со всеми данными рентгеноструктурного анализа. В итоге Уотсон и Крик пришли к выводу, что ДНК имеет спиральную структуру с периодичностью 0,34 нм вдоль оси.

В 1953 году Дж. Уотсон и Ф. Крик открыли строение ДНК, предложив модель двойной спирали [ править ]

Нуклеиновые кислоты, подобно белкам, обладают первичной структурой (под которой подразумевается их нуклеотидная последовательность) и трехмерной структурой. Интерес к структуре ДНК усилился, когда в начале XX века возникло предположение, что ДНК, возможно, представляет собой генетический материал.

Читайте также:  Пустырник, валериана, боярышник, пион — смесь настоек показания, рецепты приготовления

В начале 50-х годов американский химик, лауреат Нобелевской премии Лайнус Полинг, уже изучивший к тому времени α-спиральную структуру, характерную для многих фибриллярных белков, обратился к исследованию структуры ДНК, которая по имеющимся в то время сведениям также представлялась фибриллярной молекулой. Одновременно в Королевском колледже Морис Уилкинс и Розалинда Франклин пытались решить ту же проблему методом рентгеноструктурного анализа. Их исследования требовали долгой и трудоёмкой работы по приготовлению чистых препаратов солей ДНК, для которых удавалось получать сложные дифракционные картины. С помощью этих картин можно было, однако, выявить лишь общую структуру молекулы ДНК, не столь детализированную, как та, которую позволяли получить чистые кристаллы белка.

Тем временем Фрэнсис Крик и Джеймс Уотсон в Кавендишской лаборатории Кембриджского университета избрали иной подход, который в конечном счёте и обеспечил успешное решение проблемы. Используя все физические и химические данные, какие оказались в их распоряжении, Уотсон и Крик стали строить пространственные модели ДНК в надежде на то, что рано или поздно им удастся получить достаточно убедительную структуру, согласующуюся со всеми этими данными. Истории их поисков увлекательно описаны Уотсоном в его книге «Двойная спираль»[1].

Два обстоятельства оказались для Уотсона и Крика решающими. Во-первых, они имели возможность регулярно знакомиться с результатами работ Уилкинса и, сопоставляя с его рентгенограммами свои модели, могли таким образом проверять эти модели. А рентгенограммы Уилкинса свидетельствовали в пользу спиральной структуры с периодичностью 0,34 нм вдоль оси. Во-вторых, Уотсон и Крик отдавали себе отчёт в важном значении закономерностей, касающихся соотношения различных оснований в ДНК. Обнаружил эти закономерности и сообщил о них в 1951 году Эрвин Чаргафф. Это открытие, однако, при всей своей важности не привлекло к себе должного внимания.

Уотсон и Крик задались целью проверить предположение, что молекула ДНК состоит из двух спиральных полинуклеотидных цепей, удерживаемых вместе благодаря спариванию оснований, принадлежащих соседним цепям. Основания удерживаются вместе водородными связями. Аденин спаривается с тимином, гуанин — с цитозином; АТ-пара соединяется двумя водородными связями, а ГЦ-пара — тремя. Уотсон попытался представить себе такой порядок спаривания оснований и позже вспоминал об этом так: «От радости я почувствовал себя на седьмом небе, ибо тут я уловил возможный ответ на мучившую нас загадку: почему число остатков пуринов в точности равно числу остатков пиримидинов?»

Уотсон увидел, что при таком сочетании основания оказываются очень точно подогнанными друг к другу, а общий размер и форма этих двух пар оснований одинаковы, так как обе пары содержат по три кольца. Водородные связи при других сочетаниях оснований в принципе возможны, но они гораздо слабее. После того как все эти обстоятельства выяснились, можно было наконец приступить к созданию достоверной модели ДНК.

Уотсон и Крик показали, что ДНК состоит из двух антипараллельных (направленных в противоположные стороны) полинуклеотидных цепей. Каждая цепь закручена в спираль вправо, и обе они свиты вместе, то есть закручены вправо вокруг одной и той же оси, образуя двойную спираль. Каждая цепь состоит из сахарофосфатного остова, вдоль которого перпендикулярно длинной оси спирали располагаются азотистые основания. Находящиеся друг против друга основания двух противоположных цепей двойной спирали связаны между собой водородными связями. Расстояние между сахарофосфатными остовами двух цепей постоянно и равно расстоянию, занимаемому парой оснований, то есть одним пурином и одним пиримидином. Два пурина занимали бы слишком много места, а два пиримидина — слишком мало для того, чтобы заполнить промежутки между двумя цепями. Вдоль оси молекулы соседние пары оснований располагаются на расстоянии 0,34 нм одна от другой, чем и объясняется обнаруженная на рентгенограммах периодичность. Полный оборот спирали приходится на 3,4 нм, то есть на 10 пар оснований. Никаких ограничений относительно последовательности нуклеотидов в одной цепи не существует, но в силу правила спариваний оснований эта последовательность в одной цепи определяет собой последовательность нуклеотидов в другой цепи. Поэтому мы говорим, что две цепи двойной спирали комплементарны друг другу.

Уотсон и Крик опубликовали сообщение о своей модели ДНК в журнале «Nature» в 1953 г., а в 1962 г. они вместе с Морисом Уилкинсом были удостоены за эту работу Нобелевской премии. Розалинду Франклин, умершую от рака ранее присуждения этой премии, не включили в число лауреатов, поскольку Нобелевская премия посмертно не присуждается.

Для того чтобы признать, что имеющая предложенную структуру молекула может выполнять роль генетического материала, требовалось показать, что она способна: 1) нести в себе закодированную информацию и 2) точно воспроизводиться (реплицироваться). Уотсон и Крик отдавали себе отчет в том, что их модель удовлетворяет этим требованиям. В конце своей первой статьи они отметили: «От нашего внимания не ускользнуло, что постулированное нами специфическое спаривание оснований сразу же позволяет постулировать и возможный механизм копирования для генетического материала». Во второй статье, опубликованной в том же 1953 году, они обсудили выводы, которые следовали из их модели для возможного механизма передачи наследственной информации. Это открытие показало, сколь явно структура может быть связана с функцией уже на молекулярном уровне. Оно дало начало стремительному развитию молекулярной биологии.

[2]Дж. Уотсон. Двойная спираль. (русский перевод).

Параграф 70. нуклеотиды

Автор текста – Анисимова Елена Сергеевна.
Авторские права защищены. Продавать текст нельзя.
Курсив не зубрить.

Замечания можно присылать по почте: exam_bch@mail.ru
https://vk.com/bch_5

ПАРАГРАФ 70:
«НуклеоТиды».

70.1. Азотистые основания.
Пурины и пиримидины – это азотистые основания, нужны в качестве составной части ДНК, РНК, нуклеотидов и нуклеозидов. (См. на формулы).
И пурины, и пиримидины являются гетероциклами (то есть циклическими веществами, образованными не только атомами углерода – в данном случае циклы образованы атомами углерода и азота), ароматическими.
У азотистых оснований могут быть боковые группы: ОН, NH2, СН3.
В состав РНК входят 4 типа азотистых оснований: пурины аденин и гуанин и пиримидины цитозин и урацил.
В состав ДНК входят те же основания, за исключением урацила – вместо урацила в состав ДНК входит тимин.
Азотистое основание может быть соединено N-гликозидной связью с пентозой: с рибозой или дезоксирибозой (у дР нет атома О во 2-м положении); такие соединения называются нуклеоЗидами (с рибозой) и дезоксинуклеоЗидами (с дезоксирибозой).
(При этом определенный атом азота основания соединен с первым атомом углерода пентозы;
в формуле основания «убирается» Н, «вместо» которого рисуется пентоза,
в формуле пентозы «убирается» ОН).
70. 2. Названия нуклеозидов.
Соединение аденина с рибозой называется аденозином и обозначается буквой А,
а с дезоксирибозой – дезокси/аденозином (дА).
Соединение гуанина и рибозой называется гуанозином и обозначается буквой Г,
а с дезоксирибозой – дезокси/гуанозином (дА).
Соединение цитозина с рибозой называется цитидином и обозначается буквой Ц,
а с дезоксирибозой – дезоксицитидином (дЦ).
Соединение урацила с рибозой называется уридином и обозначается буквой У,
а с дезоксиуридином (дУ).
Соединение тимина с дезоксирибозой называется тимидином и обозначается буквой Т (не дТ).
70. 3. Названия нуклеоТидов.
НуклеоЗид может быть связан с фосфатом (сложноэфирной связью) – такое соединение называется нуклеоЗид/монофосфатом (НМФ) или нуклеоТидом.
При этом атом Н ОН группы пентозы в 5-м положении (при 5-м атоме углерода пентозы) «заменен» на остаток фосфорной кислоты (Н2РО3).
Примеры нуклеотидов – АМФ, УМФ и т.д. (А – нуклеозид аденозин, а У – нуклеозид уридин). Название соединения нуклеоЗида с дифосфатом – нуклеозид/дифосфат (НДФ), с трифосфатом – нуклеоЗид/трифосфат (НТФ).
Н а з в а н и я нуклеоЗидов и (рибо) н у к л е о Т и д о в
Таблица.

Читайте также:  Кесарево сечение показания, фото и видео операции

70. 4. Ф у н к ц и и н у к л е о З и д о в : аденозина и 5-дезокси/аденозина.

Аденозин (соединение аденина и рибозы) является гормоном,
– это значит, что он действует через рецепторы (рецепторы аденозина называются А-рецепторами).
Эффекты аденозина можно снизить, блокируя А-рецепторы, через которые эффекты развиватся.
Пример блокатора А-рецепторов –кофеин.
(Возможно, организм ответит на блокаду рецепторов синтезом новых рецепторов и сенситизацией – п.92, но это другой вопрос).
Когда вечером хочется спать, это результат действия аденозина (отчасти). Аденозин «усыпляет» организм, чтобы (возможно) предотвратить истощение организма при усталости, вечером, при отсутствии сна долгое время и т.д.. Аденозину можно помешать усыплять организм, если заблокировать его рецепторы кофеином, выпив кофе. Но, кофе не столько дает силы (АТФ), сколько блокирует ощущение усталости.

Эффекты аденозина (реализуются через А-рецепторы).
направлены на снижение активности организма: снижается активность головного мозга, сердца, дыхания, почек, действие возбуждающих нейромедиаторов (глутамата, катехоламинов).
Бронхи. Аденозин сужает просвет бронхов – при увеличении эффекта это чревато бронхоспазмом (удушьем). Снизить этот опасный эффект и расширить просвет бронхов можно за счет блокады А-рецепторов с помощью кофеина (пример полезного применения кофеина). Есть другие способы снятия бронхоспазма – см. п.109.
Мозг.
СНИЖЕНИЕ АКТИВНОСТИ мозга проявляется в сонливости и т.п..
Для повышения активности мозга (при сниженной активности мозга) применяют блокаторы А-рецепторов (кофеин).
Потребление кислорода.
Снижение активности сердца и интенсивности дыхания приводит к снижению поступления кислорода в организм, но и потребление кислорода клетками аденозин тоже снижает. Благодаря снижению потребления кислорода аденозин увеличивает переносимость дефицита кислорода при гипоксии и ишемии (устойчивость к экстремальным факторам). (Можно сказать, что аденозин переводит организм в режим экономии, а при экономии проще пережить дефицит ресурсов). Одним из следствий снижения потребления кислорода является снижение температуры тела (т.к. снижается активность ДЦ).
Почки.
Снижение активности почек аденозином проявляется в уменьшении образования мочи.
Блокада этого эффекта кофеином приводит к увеличению образованию мочи, то есть оказывает мочегонный эффект. (Полезное действие кофеина, если нужен мочегонный эффект и не страшны другие эффекты кофеина, но не совсем удобный эффект вне дома).
Сосуды.
Аденозин расширяет сосуды сердца и мозга (кофе, соответственно, сужает).
Тромбоциты. Аденозин снижает агрегацию ТЦ и в результате снижает образование тромбов.
Аденозин применяется в медицине в качестве средства для управляемой гипотензии и при аритмии.

Э ф ф е к т ы а д е н о з и н а и к о ф е и н а .

НуклеоЗид 5-дезокси/аденозин является часть кофермента 5-дезокси/аденозил/кобаламин – одной из активных форма кобаламина (витамина В12). Этот кофермент участвует в превращении метил/малонилКоА (образующегося при катаболизме некоторых аминокислот и других веществ) в сукцинилКоА; при дефиците этого кофермента скорость реакции снижается, метил/малонилКоА накапливается, это приводит к ацидозу и повреждению нервов. Подробнее в другой теме.
Ф у н к ц и и свободных н у к л е о т и д о в . См. таблицу.
Большая часть нуклеотидов находится в составе полимеров (нуклеиновых кислот). Остальные называют свободными.
1. АТФ и другие НТФ выполняют макроэргическую функцию
– это значит, что они могут использоваться в качестве источников энергии.
Для получения от НТФ энергии нужно отщепить один или два фосфата (при этом расщепляются макроэргические связи между фосфатами) – другими словами, расщепить АТФ на фосфат и АДФ или дифосфат и АТФ.
АТФ используется в большинстве реакций, требующих энергии (в основном синтезы, а также фосфорилирование под действием киназ) поэтому АТФ называют универсальным макроэргом (но это не значит, что АТФ может использоваться вместо других НТФ).
В некоторых реакциях углеводного обмена нужен УТФ (в гликоген/синтазной реакции п.31, в унификации галактозы п.30) – поэтому УТФ называют макроэргом углеводного обмена (но в большинстве реакций углеводного обмена тратится АТФ).
В некоторых реакциях липидного обмена (синтез мембранных липидов) нужен ЦТФ, при синтезе белка (при трансляции) нужен ГТФ.
При синтезе РНК нужны все НТФ, кроме ТТФ (тимина в РНК нет), т.е. АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ.
При синтезе ДНК нужны все дезоксиНТФ: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, ТТФ (всегда содержит дезоксирибозу, поэтому необязательно ставить «д» перед ТТФ).
При синтезе РНК и ДНК от каждого НТФ отщепляются два фосфата, чтобы выделилась энергия (для присоединения очередного НМФ), при этом остальная часть нуклеотида (НМФ) присоединяется к предыдущему нуклеотиду – так происходит «наращивание» цепочек ДНК или РНК. НТФ при синтезе ДНК и РНК являются не только макроэргами, но и (часть НМФ) поставщиками мономеров.

2. АТФ является источником АМФ при синтезе коферментов
НАД, НАДФ и ФАД. Эти КоФ состоят из двух нуклеотидов и поэтому относятся к динуклеотидам. При этом два нуклеотида соединены «через» фосфаты (в ДНК связи между нуклеотидами другие). Их функции названы в других темах. В НАД в состав первого нуклеотида входит азотистое основание никотинамид (в ДНК такого основания нет), которое является витамином, а в состав второго нуклеотида входит аденин (второй нуклеотид называется АМФ), поэтому НАД называется НикотинамидАденинДинуклеотидом. В НАДФ все также, как в НАД, но еще есть фосфат (соединен с рибозой АМФ во 2-м положении). В ФАД второй нуклеотид – АМФ (как в НАД), а первый нуклеотид состоит из рибофлавина и фосфата; рибофлавин является витамином, состоит из азотистого основания флавина и спирта рибита «вместо» обычной рибозы; расшифровка ФАД — ФлавинАденинДинуклеотид. Кофермент КоА содержит в составе (моно)нуклеотид АДФ, источником которого тоже является АТФ. Использование нуклеотидов для синтеза коферментов называется коферментной функцией.

Читайте также:  Гормональное лечение рака предстательной железы препараты, отзывы мужчин

3. Р е г у л я т о р н ы е ф у н к ц и и
нуклеотидов (подробности в теме «гормоны»).
3.1 АТФ ингибирует катаболические процессы (ЦТК, ДЦ, гликолиз, и др.) и активирует анаболические (ГНГ). АТФ ингибирует катаболизм «на правах продукта»: тогда, когда АТФ много, и потому, что главный смысл катаболизма – это получение АТФ (если АТФ много, то необходимость в катаболических процессах снижается). Ингибирование катаболизма под действием АТФ происходит по принципу отрицательной обратной связи (то есть когда результат процесса снижает активность процесса). Активация АТФ анаболических процессов связана с тем, что АТФ является их субстратом – тратится в качестве источника энергии.
Регуляторные эффекты АДФ противоположны эффектам АТФ, то есть АДФ активирует катаболизм и ингибирует анаболизм. Это связано с тем, что накопление АДФ в клетке является результатом снижения [АТФ] (при расщеплении АТФ образуется АДФ).
3.2. АТФ является субстратом для синтеза регулятора цАМФ — циклической формы АМФ. цАМФ тоже относится к нуклеотидам. цАМФ выполняет функцию второго посредника (то есть передает сигнал гормона от мембраны внутрь клетки). Из ГТФ образуется цГМФ. При синтезе цАМФ от АТФ отщепляются два фосфата, оставшийся фосфат соединяется сложноэфирной (фосфодиэфирной) связью с кислородом рибозы в 3-м положении – из-за этой связи АМФ и называют циклическим. Получается, что фосфат соединен с рибозой двумя связями – с атомом О в 5-м положении и с атомом О в 3-м положении.
3.3 АТФ является источником фосфата для протеинкиназ – ферментов, которые присоединяют фосфат к белкам (фосфорилируют белки) и в результате изменяют активность белков (регулируют активность белков).
3.4. Существуют белки, активность которых регулируется нуклеотидом ГТФ – эти белки называют ГТФ-зависимыми или кратко G-белками. Среди них различают мембранные (Gs, Gi, Gq, Gt), малые (Ras), регуляторы синтеза белка (факторы инициации, элонгации). Подробнее в теме о гормонах.
3.5. Динуклеотид НАД является источником АДФ-рибозы для ферментов АДФ-рибозил/трансфераз.

4. Нуклеотиды ИМФ и ГМФ придают вкус пище (еще одна известная вкусовая добавка – глутамат).
5. АТФ является источником нуклеозида аденозила при образовании S-AденозилMетионина (активная форма метионина, SAM) и ФАФС – активной формы сульфата, ФосфоАденозилФосфоСульфата. Это относится и к функциям нуклеоЗидов.
Ф у н к ц и и н у к л е о т и д о в . (См. также функции АТФ в п. 24.)
ТТФ только для ДНК


таблица
Нуклеозиды, азотистые основания и нуклеотиды как лекарства.

Существуют основания и нуклеозиды, формулы которых немного отличаются от тех, что входят в состав ДНК. При попадании в клетку такие основания могут использоваться при синтезе ДНК, но потом такая ДНК не может удваиваться (в т.ч. потому что ингибируются ферменты синтеза ДНК – ДНК-полимераза и обратная транскриптаза),
что приводит к неспособности клеток с такой ДНК делиться (вирусы с такой ДНК не могут размножаться). «Неправильные» основания называют антиметаболитами или «отравленными приманками». Их применяют
1 – в качестве противовирусных лекарств,
2 – а также когда нужно снизить деление клеток:
2.1 – в качестве противоопухолевых,
2.2 – в качестве иммуносупрессоров (для подавления иммунитета при аутоиммунных заболеваниях и при трансплантации): снижение иммунитета происходит за счет снижения количества лейкоцитов при снижении деления клеток-предшественников клеток крови.

Знайте нумерацию атомов колей пуринов, пиримидинов, пентоз. И формулы азотистых оснований, нуклеозидов и нуклеотидов.

Назовите азотистое основание входящее в состав атф

Биомолекулы. Нуклеиновые кислоты

Азотистые основания и нуклеотиды

Hyклеиновые кислоты играют основную роль в сохранении и реализации генетической информации (см. с. 234). Различают два типа нуклеиновых кислот: дезоксирибонуклеиновые кислоты [ДНК (DNA)], которые обеспечивают сохранение информации, и рибонуклеиновые кислоты [PHK (RNA)], принимающие участие в процессах генной экспрессии и биосинтеза белка. Нуклеиновые кислоты построены из нуклеотидных звеньев, которые в свою очередь состоят из азотистого основания, углеводного остатка и фосфатной группы . ДНК и РНК различаются по типу углеводного остатка и структуре оснований.

А. Азотистые основания

Азотистые основания — это ароматические гетероциклические соединения , производные пиримидина или пурина. Пять соединений этого класса являются основными структурными компонентами нуклеиновых кислот. Общими для всей живой материи. Пуриновые основания аденин (Ade, но не А) и гуанин (Guа), а также пиримидиновое основание цитозин (Cyt), входят в состав ДНК и РНК. В состав ДНК входит также тимин (Thy), 5-метил-производное урацила. Основание урацил (Ura) входит только в состав РНК. В ДНК высших организмов в небольшом количестве присутствует 5-метилцитозин. Производные азотистых оснований присутствуют в тРНК (см.с. 88) и в других типах РНК.

Б. Нуклеозиды, нуклеотиды

Соединения азотистых оснований с рибозой или 2-дезоксирибозой (см. с. 44) носят название нуклеозиды . Так, например, аденин и рибоза образуют нуклеозид аденозин ( 1 , сокращенно А). Соответствующие производные других азотистых оснований носят названия гуанозин (G), уридин (U), тимидин (T) и цитидин (С). Если углеводный остаток представлен 2-дезоксирибозой образуется дезоксинуклеозид , например 2′-дезоксиаденозин (dA, на схеме не приведен). В клетке 5′-ОН-группа углеводного остатка нуклеозида этерифицирована фосфорной кислотой. Соответствующее производное 2′-дезокситимидина (dT), звено ДНК, называется 2′-дезокситимидин-5′-монофосфат ( dTMP ) ( 2 ). Если 5′-фосфатный остаток соединяется с другими нуклеозидфосфатными остатками. получаются нуклеозидди- и нуклеозидтрифосфаты, например АДФ и АТФ — важнейшие коферменты энергообмена (см. с. 110). Все нуклеозидфосфаты объединяют под общим названием нуклеотиды .

В нуклеозидах и нуклеотидах пентоза находится в фуранозной форме (см. с. 40). Углеводный остаток и азотистое основание связаны N-гликозидной связью между С-1′ углеводного звена и N-9 пуринового или соответственно N-1 пиримидинового цикла. Гликозидная связь находится в β-конфигурации.

В. Олигонуклеотиды, полинуклеотиды

Остатки фосфорной кислоты могут связываться за счет образования фосфоангидридной связи. Следовательно, два нуклеотида могут быть связаны через фосфатные группировки с образованием соответствующего динуклеотида . К этой группе соединений относятся коферменты [ HAДФ + ( NADP + )] и KoA ( CoA ), а также флавин [ ФАД ( FAD )] ( 1 , см. с. 108).

Если фосфатная группа одного нуклеотида взаимодействует с З’-ОН-группой другого нукпеотида, образуется динуклеотид с фосфодиэфирной связью . Такой динуклеотид несет на 5′-конце свободную фосфатную группу, а на 3′-конце свободную ОН-группу. Поэтому можно за счет образования еще одной фосфодиэфирной связи присоединить новый мононуклеотид. Таким путем образуются олигонуклеотиды и, наконец, полинуклеотиды.

Полинуклеотиды, составленные из рибонуклеотидных звеньев, называются рибонуклеиновыми кислотами ( РНК ), из дезоксирибонуклеотидных мономеров — дезоксирибонуклеиновыми кислотами ( ДНК , см. с. 90). При обозначении полинуклеотидов указывают сокращенные названия нуклеозидных звеньев в направлении 5’→3′ , т.е. слева направо. Иногда в название включают фосфатную группу («p»). Так, например, фрагмент РНК, приведенный на схеме 2 , можно записать . pUpG. или сокращенно ..UG.

Ссылка на основную публикацию
Что такое лактоацидоз при диабете признаки патологии
Молочнокислый ацидоз или лактоацидоз при сахарном диабете 2 типа: причины и симптомы опасного осложнения, первая помощь и лечение тяжелого состояния...
Что такое выделения из пупка как вылечить, причины, симптомы, профилактика, консультация врача, посл
ВЫДЕЛЕНИЕ ЖИДКОСТИ ИЗ ПУПКА Запись на прием +7 (495) 103-46-23, ул. Мясницкая, 19 Консультации в личных сообщениях и по телефону...
Что такое выносливость I Виды I Как улучшить MYPROTEIN™
Развитие выносливости у спортсменов В. Г. Семенов, 2017 Подготовка высококвалифицированных спортсменов – сложный и длительный процесс. Он немыслим без серьезных...
Что такое лейкоз (лейкемия) кто в зоне риска и какие признаки рака крови
Как распознать лейкоз по анализу крови? Врач-гематолог, доктор медицинских наук Сергей Семочкин про острый лимфобластный лейкоз Врач-гематолог, профессор кафедры онкологии,...
Adblock detector