К пятиуглеродным сахаром относятся

Дата: 26.07.2019
Просмотров: 0
Комментариев: 0
Рейтинг: 0
Комментариев:
Рейтинг: 0

Нуклеотиды

Нуклеотид — мономер нуклеиновых кислот. Молекула нуклеотида состоит из трех частей: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и фосфорной кислоты (рис. 270).

Состав нуклеотидов

Азотистые основания

Азотистые основания являются главной частью нуклеотида. Они имеют циклическую структуру, в состав которой наряду с атомами углерода входят атомы других элементов, в частности азота. За присутствие в этих соединениях атомов азота они и получили название азотистых, а поскольку они обладают щелочными свойствами — оснований.

Азотистые основания нуклеиновых кислот относятся к классам пиримидинов и пуринов.

Пиримидиновые основания являются производными гетероциклического соединения — пиримидина, имеющего в составе своей молекулы одно кольцо. К наиболее распространенным пиримидиновым основаниям относятся урацил, тимин, цитозин.

Пуриновые основания являются производными бициклического гетероцикла — пурина, имеющего два кольца: шестичленное и пятичленное.

К пуриновым основаниям относятся аденин и гуанин.

Во всех клетках — прокариотических и эукариотических — в состав нуклеиновых кислот входят эти пять основных азотистых оснований.

Пятиуглеродный сахар

Помимо азотистых оснований в образовании нуклеотидов принимают участие углеводный компонент, который представлен двумя сходными моносахаридами: рибозой или дезоксирибозой, относящихся к пентозам.

Фосфорная кислота

Третьим компонентом нуклеотидов является остаток фосфорной кислоты — фосфат. Именно наличие фосфата придает нуклеиновым кислотам свойства кислот. В полинуклеотидной цепи играет роль связующего звена – может образовывать ионные связи с основными белками (гистонами и протаминами).

Рис. 270. Компоненты нуклеотидов:1 — пятиуглеродный сахар; 2 — азотистые основания; 3 — фосфорная кислота .

Образование нуклеотидов

Как отмечалось ранее, нуклеотиды являются мономерами нуклеиновых кислот. Биосинтез нуклеотидов является первым этапом биосинтеза нуклеиновых кислот. Они их непосредственные предшественники.

Образование нуклеотида происходит в два этапа. На первом этапе в результате реакции конденсации образуется нуклеозид — комплекс азотистого основания с сахаром. На втором этапе нуклеозид подвергается фосфорилированию. При этом между остатком сахара и фосфорной кислотой возникает фосфоэфирная связь. Таким образом, нуклеотид представляет собой нуклеозид, соединенный с остатком фосфорной кислоты (рис. 271).

Образование ди- и полинуклеотидов

Динуклеотид представляет собой соединение, состоящее из остатков двух нуклеотидов. При конденсации двух нуклеотидов между 3′-углеродом остатка сахара одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого возникает сложноэфирная связь. Таким образом, остатки сахаров двух нуклеотидов оказываются связаны фосфодиэфирными мостиком (рис. 272).

Возникновение фосфодиэфирных мостиков между 3′ и 5′-углеродами остатков сахаров может происходить многократно. В результате образуются неразветвленные полинуклеотидные цепи. Один конец полинуклеотидной цепи заканчивается 5′-углеродом (его называют 5′-концом), другой –3′-углеродом (3′-концом).

Рис. 271. Образование нуклеотида.

Названия и виды нуклеотидов

Названия нуклеотидов отличаются от названий соответствующих оснований. И те, и другие принято обозначать заглавными буквами:

Таблица 6. Виды нуклеотидов:

Азотистое основание Нуклеотид Обозначение
Аденин Адениловый А
Гуанин Гуаниловый Г или G
Цитозин Цитидиловый Ц или С
Тимин Тимидиловый Т
Урацил Уридиловый У или U

Функции нуклеотидов

Нуклеотиды являются мономерами, из которых построены полимерные цепи нуклеиновых кислот, они входят в состав важных коферментов (НАД, НАДФ, ФАД, КоА).

Полинуклеотиды

В зависимости от углеводного компонента нуклеотидов, различают два класса нуклеиновых кислот:

 рибонуклеиновые кислоты (РНК), содержащие рибозу;

 дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.

Нуклеотиды ДНК называют дезоксирибонуклеотидами, РНК — рибонуклеотидами.

Дезоксирибонуклеиновая кислота

Молекулы ДНК являются полимерами, мономерами которых являются дезоксирибонуклеотиды, образованные:

· остатком пятиуглеродного сахара — дезоксирибозы;

· остатком одного из азотистых оснований:

1. пуриновых — аденина, гуанина;

Читайте также:  Кетоацидоз симптомы у взрослых

2. пиримидиновых — тимина, цитозина;

· остатком фосфорной кислоты.

Содержание ДНК в клетке строго постоянно. У эукариот ДНК в основном находится в ядре (где образует хромосомы (нуклеопротеиды), состоящие из ДНК и белков), но в митохондриях и пластидах также есть собственная ДНК. У прокариот ДНК расположена в цитоплазме. Во время интерфазы ДНК входит в состав хроматина.

Структура молекулы ДНК

ДНК представляет собой правозакрученную двойную спираль. При соединении ДНК с определёнными белками – гистонами – степень спирализации молекулы повышается – возникает суперспираль ДНК, толщина которой существенно возрастает, а длина сокращается. Такую молекулу, тщательно «упакованную» белками, можно наблюдать в световой микроскоп во время деления клеток в виде хоро окрашивающегося вытянутого тельца – хромосмы. Ее молекула образована двумя полинуклеотидными цепями, спирально закрученными друг около друга, и вместе вокруг воображаемой оси (рис. 273). Каждый нуклеотид расположен в плоскости, перпендикулярной оси спирали. Нуклеотиды в цепи ДНК соединяются между собой через остатки ортофосфорной кислоты, образуя фосфодиэфирную связь. Цепи ДНК антипараллельны (разнонаправлены), то есть против 3′-конца одной цепи находится 5′-конец другой. На периферию молекулы обращен сахаро-фосфатный остов, образованный чередующимися остатками дезоксирибозы и фосфатными группами. Внутрь молекулы обращены азотистые основания.

Ядерная ДНК представлена незамкнутыми молекулами. ДНК митохондрий, пластид и прокариот имеет кольцевую форму.

Диаметр двойной спирали ДНК — 2 нм, шаг общей спирали, на который приходится 10 пар нуклеотидов — 3,4 нм. Длина молекулы — до нескольких десятков и даже сотен микрометров. Молекулярный вес составляет десятки и сотни миллионов (для двойной спирали). В ядре клетки человека общая длина ДНК около 2м.

Рис. 273. Схематичное изображение развернутых цепей ДНК. Рис.274. Трехмерная модель молекулы ДНК.

Трехмерная модель пространственного строения молекулы ДНК в виде двойной спирали была предложена в 1953 г. американским биологом Дж.Уотсоном и английским физиком Ф.Криком (рис. 274). За свои исследования они были удостоены Нобелевской премии.

Полинуклеотидные цепи в молекуле ДНК удерживаются друг около друга благодаря возникновению водородных связей между азотистыми основаниями. Спаривание нуклеотидов не случайно, в его основе лежит принцип комплементарного взаимодействия пар оснований: против аденина одной цепи всегда располагается тимин на другой цепи, а против гуанина одной цепи — всегда цитозин другой, то есть аденин комплементарен тимину, а гуанин — цитозину (рис. 275). Комплементарностью называют способность нуклеотидов к избирательному соединению друг с другом.

Рис. 275. Спаривание азотистых оснований.

· взаимодополнением пространственных конфигураций молекул азотистых оснований;

· количеством водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями (три водородные связи между гуанином и цитозином и две водородные связи между аденином и тимином).

Комплементарность пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований обеспечивает одинаковое по всей длине двойной спирали расстояние между цепями.

Э.Чаргафф, обследовав огромное количество образцов тканей и органов различных организмов, выявил следующую закономерность: в любом фрагменте ДНК содержание остатков гуанина всегда точно соответствует содержанию цитозина, а аденина — тимину. Это положение получило название "правила Чаргаффа":

А = Т; Г = Ц или ——— = 1

Дж.Уотсон и Ф.Крик воспользовались этим правилом при построении модели молекулы ДНК.

Последовательность нуклеотидов одной цепи определяет последовательность нуклеотидов другой, поэтому две цепи молекулы ДНК комплементарны друг другу.

Самоудвоение молекулы ДНК

Одним из уникальных свойств молекулы ДНК является ее способность к самоудвоению — воспроизведению точных копий исходной молекулы. Благодаря этой способности молекулы ДНК, осуществляется передача наследственной информации от материнской клетки дочерним во время деления. Процесс самоудвоения молекулы ДНК называют репликацией.

Читайте также:  Как снизить уровень инсулина в крови

Репликация — сложный процесс, идущий с участием ферментов (ДНК-полимераз) (рис. 276). Репликация осуществляется полуконсервативным способом, то есть под действием ферментов молекула ДНК раскручивается и около каждой цепи, выступающей в роли матрицы, по принципу комплементарности достраивается новая цепь. Таким образом, в каждой дочерней ДНК одна цепь является материнской, а вторая — вновь синтезированной. Раскручивание молекулы происходит на небольшом отрезке (несколько десятков нуклеотидов), называемом репликативной вилкой. После окончания синтеза дочерних цепей ДНК на данном участке и соединения их с материнскими раскручивается новый отрезок, и цикл репликации повторяется. Таким образом, репликативная вилка перемещается вдоль молекулы, пока не дойдет до точки окончания синтеза.

В материнской ДНК цепи антипараллельны. ДНК-полимеразы способны двигаться в одном направлении — от 3′-конца к 5′-концу, строя дочернюю цепь антипараллельно — от 5′ к 3′-концу. Поэтому ДНК-полимераза передвигается в направлении 3’→5′ по одной цепи (3′-5′), синтезируя дочернюю. Эта цепь называется лидирующей. Другая ДНК-полимераза движется по другой цепи (5′-3′) в обратную сторону (тоже в направлении 3’→5′), синтезируя вторую дочернюю цепь фрагментами (их называют фрагменты Оказаки), которые после завершения репликации сшиваются в единую цепь. Эта цепь называется отстающей. Таким образом, на цепи 3′-5′ репликация идет непрерывно, а на цепи 5′-3′ — прерывисто.

Во время репликации энергия молекул АТФ не расходуется, так как для синтеза дочерних цепей при репликации используются не дезоксирибонуклеотиды (содержат один остаток фосфорной кислоты), а дезоксирибонуклеозидтрифосфаты (содержат три остатка фосфорной кислоты). При включении дезоксирибонуклеозидтрифосфатов в полинуклеотидную цепь два концевых остатка отщепляются, и освободившаяся энергия используется на образование сложноэфирной связи между нуклеотидами.

Рис. 276. Репликация ДНК.

Рибонуклеиновые кислоты

Молекулы РНК являются полимерами, мономерами которых являются рибонуклеотиды, образованные:

• остатком пятиуглеродного сахара — рибозы;

• остатком одного из азотистых оснований:

1. пуриновых — аденина, гуанина;

2. пиримидиновых — урацил, цитозина;

• остатком фосфорной кислоты.

РНК находится в ядре, цитоплазме, митохондриях и пластидах.

Нуклеиновые кислоты, их строение, свойства и функции

Подобно белкам, нуклеиновые кислоты — биополимеры, а их функция заключается в хранении, реализации и передаче генетической (наследственной) информации в живых организмах.

Существует два типа нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновые (ДНК) и рибонуклеиновые (РНК). Мономерами в нуклеиновых кислотах служат нуклеотиды. Каждый из них содержит азотистое основание, пятиуглеродный сахар (дезоксирибоза — в ДНК, рибоза — в РНК) и остаток фосфорной кислоты.

В ДНК входят четыре вида нуклеотидов, отличающихся по азотистому основанию в их составе, — аденин (А), гуанин (Г), цитозин (Ц) и тимин (Т). В молекуле РНК также имеется 4 вида нуклеотидов с одним из азотистых оснований — аденином, гуанином, цитозином и урацилом (У). Таким образом, ДНК и РНК различаются как по содержанию сахара в нуклеотидах, так и по одному из азотистых оснований (табл. 1).

Компоненты нуклеотидов ДНК и РНК

Нуклеиновая кислота

Пятиуглеродный сахар

Азотистые основания

Остаток фосфорной кислоты

Аденин, гуанин, цитозин, тимин

Остаток фосфорной кислоты

Аденин, гуанин, цитозин, урацил

Остаток фосфорной кислоты

Молекулы ДНК и РНК существенно различаются по своему строению и выполняемым функциям.

Молекула ДНК может включать огромное количество нуклеотидов — от нескольких тысяч до сотен миллионов (поистине гигантские молекулы ДНК удается «увидеть» с помощью электронного микроскопа). В структурном отношении она представляет собой двойную спираль из полинуклеотидных цепей (рис. 1), соединенных с помощью водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов. Благодаря этому полинуклеотидные цепи прочно удерживаются одна возле другой.

Читайте также:  Экзокринная и эндокринная функции поджелудочной железы

При исследовании различных ДНК (у разных видов организмов) было установлено, что аденин одной цепи может связываться лишь с тимином, а гуанин — только с цитозином другой. Следовательно, порядок расположения нуклеотидов в одной цепи строго соответствует порядку их расположения в другой. Этот феномен получил название комплементарности (т. е. дополнения), а противоположные полинуклеотидные цепи называются комплементарными. Именно этим обусловлено уникальное среди всех неорганических и органических веществ свойство ДНК — способность к самовоспроизведению или удвоению (рис. 2). При этом сначала комплементарные цепи молекул ДНК расходятся (под воздействием специального фермента происходит разрушение связей между комплементарными нуклеотидами двух цепей). Затем на каждой цепи начинается синтез новой («недостающей») комплементарной ей цепи за счет свободных нуклеотидов, всегда имеющихся в большом количестве в клетке. В результате вместо одной («материнской») молекулы ДНК образуются две («дочерние») новые, идентичные по структуре и составу друг другу, а также исходной молекуле ДНК. Этот процесс всегда предшествует клеточному делению и обеспечивает передачу наследственной информации от материнской клетки дочерним и всем последующим поколениям.

Рис. 1. Двойная спираль ДНК. Две цепи обвиты одна вокруг другой. Каждая цепь (изображенная в виде ленты) состоит из чередующихся остатков сахара и фосфатных групп. Водородные связи между азотистыми основаниями (А, Т, Г и Ц) удерживают две цепи вместе

Рис. 2. Репликация ДНК. Двойная спираль «расстегивается» по слабым водородным связям, соединяющим комплементарные основания двух цепей. Каждая из старых цепей служит матрицей для образования новой: нуклеотиды с комплементарными основаниями выстраиваются против старой цепи и соединяются друг с другом

Молекулы РНК, как правило, одноцепочечные (в отличие от ДНК) и содержат значительно меньшее число нуклеотидов. Выделяют три вида РНК (табл. 2), различающиеся по величине молекул и выполняемым функциям, — информационную (иРНК), рибосомальную (рРНК) и транспортную (тРНК).

Три вида РНК

РНК

Число нуклеотидов в молекуле

Вставьте в текст «ДНК» про­пу­щен­ные тер­ми­ны из пред­ло­жен­но­го перечня, ис­поль­зуя для этого циф­ро­вые обозначения. За­пи­ши­те в текст цифры вы­бран­ных ответов, а затем по­лу­чив­шу­ю­ся по­сле­до­ва­тель­ность цифр (по тексту) впи­ши­те в приведённую ниже таблицу.

Молекула ДНК — биополимер, мо­но­ме­ра­ми ко­то­ро­го слу­жат __________(А). В со­став мо­но­ме­ра вхо­дят оста­ток фос­фор­ной кислоты, пя­ти­уг­ле­род­ный сахар — __________(Б) и азо­ти­стое основание. Азо­ти­стых ос­но­ва­ний всего четыре: аденин, гуанин, ци­то­зин и __________(В). Бóльшая часть ДНК со­сре­до­то­че­на в ядре, а не­боль­шие её ко­ли­че­ства на­хо­дят­ся в ми­то­хон­дри­ях и __________(Г).

Запишите в ответ цифры, рас­по­ло­жив их в порядке, со­от­вет­ству­ю­щем буквам:

А Б В Г

Мо­ле­ку­ла ДНК — био­по­ли­мер, мо­но­ме­ра­ми ко­то­ро­го слу­жат нуклеотид. В со­став мо­но­ме­ра вхо­дят оста­ток фос­фор­ной кис­ло­ты, пя­ти­уг­ле­род­ный сахар — дез­ок­си­ри­бо­за и азо­ти­стое ос­но­ва­ние. Азо­ти­стых ос­но­ва­ний всего че­ты­ре: аде­нин, гу­а­нин, ци­то­зин и тимин. Большая часть ДНК со­сре­до­то­че­на в ядре, а не­боль­шие её ко­ли­че­ства на­хо­дят­ся в ми­то­хон­дри­ях и пластидах.

Комментарии

  1. megan92 ()   2 недели назад
    А у кого-нибудь получилось полностью вылечить сахарный диабет?Говорят полностью излечить невозможно...
  2. Дарья ()   2 недели назад
    Я тоже думала что невозможно, но прочитав эту статью, уже давно забыла про эту "неизлечимую" болезнь.
  3. megan92 ()   13 дней назад
    Дарья, киньте ссылку на статью!
    P.S. Я тоже из города ))
  4. Дарья ()   12 дней назад
    megan92, так я же в первом своем комментарии написала) Продублирую на всякий случай - ссылка на статью.
  5. Соня 10 дней назад
    А это не развод? Почему в Интернете продают?
  6. юлек26 (Тверь)   10 дней назад
    Соня, вы в какой стране живете? В интернете продают, потому-что магазины и аптеки ставят свою наценку зверскую. К тому-же оплата только после получения, то есть сначала посмотрели, проверили и только потом заплатили. Да и в Интернете сейчас все продают - от одежды до телевизоров и мебели.
  7. Ответ Редакции 10 дней назад
    Соня, здравствуйте. Данный препарат для лечения сахарного диабета зависимости действительно не реализуется через аптечную сеть во избежание завышенной цены. На сегодняшний день заказать можно только на официальном сайте. Будьте здоровы!
  8. Соня 10 дней назад
    Извиняюсь, не заметила сначала информацию про наложенный платеж. Тогда все в порядке точно, если оплата при получении.
  9. Margo (Ульяновск)   8 дней назад
    А кто-нибудь пробовал народные методы лечения диабета? Бабушка таблеткам не доверяет, только инсулин ставит.
  10. Андрей Неделю назад
    Каких только народных средств не пробовал, ничего не помогло...
  11. Екатерина Неделю назад
    Пробовала пить отвар из лаврового листа, толку никакого, только желудок испортила себе. Не верю я больше в эти народные методы...
  12. Мария 5 дней назад
    Недавно смотрела передачу по первому каналу, там тоже про эту Федеральную программу по борьбе с сахарным диабетом говорили. Говорят что нашли способ навсегда избавиться от диабета, причем государство полностью финансирует лечение для каждого больного.
  13. Елена (врач эндокринолог) 6 дней назад
    Действительно, на данный момент проходит программа, в которой каждый житель РФ и СНГ может полностью излечить сахарный диабет
  14. александра (Сыктывкар)   5 дней назад
    Спасибо вам, уже приняла участие в этой программе.
  15. Максим 4 дня назад
    Подскажите плз, как ставить инсулин?
  16. Татьяна (Екатеринбург)   Позавчера
    В интернете полно инструкций, смысл тут спрашивать?
  17. Елена (врач эндокринолог) Вчера
    Максим, аккуратнее с инсулином, это очень опасный гормон, рекомендую вам принять участие в Федеральной программе по борьбе с сахарным диабетом, в 21 веке диабет излечим!
  18. Максим Сегодня
    Вот здорово! Неужели дошел прогресс и до нашей страны.

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Наверх
Adblock detector