Характеристика монооахаридов и дисахаридов. 11 страница
Биосинтез цитидиловых иуклеотндов. Из УМФ при действии специфических киназ образуются УДФ и УТФ: УМФ + АТФ -» УДФ + АДФ УДФ + АТФ -> УТФ + АДФ Путем аминирования УТФ образуется цнтидинтрифосфорная кислота, в этой Более сложным путем из уридиловой кислоты (а также из цитидиловой кислоты) образуются тимидиловые нуклеотиды. Синтез УМФ регулируется по механизму отрицательной обратной связи: УТФ является аллостерическим ингибитором первого фермента этой метаболической цепи — карбамоилфосфат-синтетазы II. Этот механизм предотвращает избыточный синтез не только УМФ, но и всех других пиримидиновых нуклеотидов, поскольку они образуются из УМФ. 86 Мочевая кислота. Мочевая кислота конечный продукт обмена пуриновых основании За сутки у здорового взрослого человека с мочой выделяется около 0 7 г мочевой кислоты (в расчете на азот 0 08—0 2 т) Эта величина редко падает ниже 0 5— 06 г даже при отсутствии в пище пуринов но может возрастать до I г и более при употреблении диеты с высоким содержанием нуклеопротеидов Количество выделяемой с мочой мочевой кислоты зависит от ее содержания в крови и определяется соотношением процессов клубочковои фильтрации, ре абсорбции и секреции в канальцах возможно с участием специфичного переносчика Реабсорбции подвергается 90—95% мочевой кислоты присутствующей в ультрафильтрате Кортикостероиды повышают выведение мочевой кислоты с мочой и снижают ее концентрацию в плазме крови. Повышенное выведение мочевой кислоты наблюдается при лейкемии, полицетемии, гепатитах, подагре а также при лечении аспирином и кортикостероидами Причиной повышенного выведения мочевой, кислоты является ее гипернро дук цкя в организме вследствие усиленного распада тканевых структур или генетических нарушении отдельных ферментов синдром Леша Найхана и др Вследствие незначительной растворимости в воде мочевая кислота и ее соли могут выпадать в осадок и образовывать камни в нижних отделах мочевых путей. Аминопурины в частности аденин и гуанин, подвергаются дезаминированию под действием особых ферментов — пуриндезаминаз аденазы и гуаназы При дезаминировакии аденина образуется гипоксантин Аденаза с несомненностью обнаружена только у низших форм, в организме же человека и большинства животных дезаминирование аде нина, по-видимому происходит еще тогда когда аденин входит в состав нуклеозидов или нуклеотидов При дезаминировании гуанина (2 амино 6 оксипурина) под влиянием гуаназы образуется ксантин (2 6 диоксипурин) Аммиак, отщепляющийся при дезаминировянни пуриновых оснований подвергается обычным Дальнейшие превращения гипоксантина и ксантина связаны с действием фермента ксантиноксидазы окисляющей эти вещества с образованием конечного продукта пуриново] о обмена —мочевой кислоты или 268 триоксипурина У человека это окисление происходит» как полагают во всех тканях Гипоксантин сначала окисляется в ксантин. Ксантин в свою очередь окисляется далее в мочевую кислоту Как и при окислении гипоксантина, этот процесс происходит путем предварительного присоединения к ксантину воды с исследующим переносом водорода на кислород при участии фермента ксантиноксидазы Наиболее известным примером нарушения обмена нуклеиновых кислот (пуриннуклеотидов) является подагра— заболевание знакомое человечеству с древнейших времен Подагра. Подагру (греч pous — нога и agnos — тяжкий, жестокий) издавна связывали с определенными условиями питания и, в частности с преобладанием в диете мясной пищи Действительно избыточное потребление продуктов богатых пуриновыми нуклеотидами и доставляющих помимо этого аминокислоты из которых организм синтезирует пуриновые и пиримидиновые основания, создает благоприятные условия для увеличенного накопления нуклеиновых производных в организме При подагре отмечается увеличение концентрации мочевой кислоты в крови (гиперурикемия) Вместо нормальных 4 мг (в среднем) нередко содержится больше 6мг мочевой кислоты в 100 мл крови Если мочевая кислота или ее биологические предшественники вводятся в организм, то количество мочевой кислоты в крови возрастает в значительно большей степени у больных подагрой чем у нормальных людей Содержание мочевой кислоты в моче при подагре колеблется, оно может быть повышенным и нормальным Поэтому определение мочевой кислоты в моче мало дает для распознавания этого заболевания. 87. Нуклеопротеиды, нуклеиновые кислоты Структура я биологическая роль нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты - биополимеры мономерными единицами которых являются В клетках присутствуют 2 типа нуклеиновых кислот: ДНК и РНК. Как правило в составе клеток нуклеиновые кислоты образуют комплексы с белками получившими название - нуклеопротеиды. Химическая структура ДНК. Молекулы ДНК построены из 2 дёзоксирибополинуклеотидных цепей. Это самые большие отдельных мономерных звеньев до 500 млн. Общая длина ДНК входящих в диплоидный набор человека оценивается величиной порядка 1,5 - 2 метра. Вместе с тем химическая структура отдельной ДНК удивительна проста. Это линейный полимер построенный из достаточно ограниченного числа индивидуальных мономерных единиц. Закономерности в построении. 1 Пентоза входит в состав нуклеотидов в состав нуклеотидов в виде В,D,-фуразной формы 2. Азотистое основание входит в состав нуклеотидов в лактамной форме. 3. Пентоза своим первым углеродным атомом связана с первым гетероатомом азота пиримидинового основания или с 9-ым пуринового основания В,n-гликозидной связью 4. Пентоза 5-ым углеродным атомом связана с фосфорильным остатком сложноэфирной связью. Первичная структура ДНК. Последовательность дезоксирибонуклеотидов в полинуклеотидной цепи получили название - первичная структура ДНК. Перечисление дезоксирибонуклеотидных остатков в цепи ДНК начинают с ее 5'- конца. Именно в информация. Вторичная структура. Представляет собой двойную правозакрученную дезоксирибополинуклеотидных цепей. Саму спиральную структуру образует сахарофосфатные Стабилизация такой структуры осуществляется прежде всего за счет водородных связей между комплементарными ларами азотистых оснований соседних цепей, во-вторых за счет так называемого стекинг взаимодействия, т.е. взаимодействия делокализованных систем электронов в расположеных параллельно друг другу ароматических циклов. Третичная структура ДНК. Молекулы ДНК уменьшается в ядре клетки, диаметр которой измеряется микрометрами. Следовательно спирализованная молекула ДНК должна быть упакована в пространстве причем линейные размеры должны быть уменьшены по крайне мере на 4 порядка. Вместе с тем ДНК - непрочная структура и она легко разламывается на части при ее перегибе. Отсюда ясно, что укладка ДНК в более компактную структуру возможна при взаимодействии ее с другими компонентами ядра (в основном с ядерными белками (кистоны)). Взаимодействие происходит так же с кислыми негистоновьми белками, которые входят в состав ядра. Принято выделят 3 уровня компактизации молекулы ДНК. В формировании 1-го - нуклеосомного важную роль играет взаимодействие ДНК с молекулами белков гистонов. Участки ДНК соединяющий между собой минимальные нуклеосомы получили название - линкер. Минимальная нуклеосома с линкером образует полную нуклеосому. За счет нуклеосомного уровня компактизации линейные размеры моелкулы ДНК уменьшаются примерно в 6-7 раз. Второй уровень компактизации ДНК - образование фибрилл ДНК. Важную роль в формировании второго уровня компактизации принадлежит белку гистону HI. Своей глобулярной частью молекула гистона связывается со средней частью одной нуклеосомой, а с помощью своих ручек взаимодействует с 2-мя соседними нуклеосомами, при этом нуклеосомы стягиваются вместе, образуя регулярную повторяющуюся структуру напоминающую спираль. Поперечник такой структуры составляет около 30 нм. За счет формирования такого рода фибрилярныя структур длина молекулы ДНК уменьшается еще в 6-7 раз. Дальнейшее уменьшение линейных размеров ДНК идет за счет 3-го петельного уровня компактизации. Эта структура образуется следующим образом: фибриллы ДНК образуют петлеобразную структуру, которые крепятся к осевой линии хромосомы делящейся клетки. Осевая нить хромосомы образована негистоновыми кислыми белками. Каждая петля включает до 100 тыс пар нуклеотидов. Существуют более высокие уровни компактизации молекуды ДНК. В клетках в пределах одной и той же хромосомы имеется высококонденсированный гетерохроматин и менее конденсированный эухроматин. Информация записана в ДНК о линейной последовательности аминокислотных остатков полипептидных цепей белков и некоторых полипепюцдов. Эта информация о линейной последовательности рибонуклеотидных остатков в молекулах структурных РНК, т. е. транспортных и рибосомальных. 88. Рибонуклеиновые кислоты Первшчпая структура РНК. Молекулы РНК представляет собой полимеры мономером которых являются рибонуклеотиды связанные между собой 3,5-фосфодиэфирными связями. Угледодным компонентом рибонуклеотидов является рибоза, а основная масса азотистых оснований РНК представлена А, ,Г,Ц. Главными нуклеотидами РНК являются: АМФ - адениловая кислота ГМФ - гуаниловая кислота ЦМФ - цитидиловая кислота УМФ - уридировая кислота Кроме того в состав РНК входит 15-171 минорных нуклеотидов. Причем минрные нуклеотиды могут быть 3 видов. Минорные яуклеотиды содержащие углеродному атому рибозу. 3 Минорные нуклеотиды содержащие необычный тип гликозидной связи. Первичная структура РНК - последовательность расположения нуклеотидов в полинуклеотидной цепи молекулы. Химическая структура молекулы РНК идентична таковой для моелкулы ДНК с учетом замены дезоксирибозы и тимина ДНК на рибозу и урацил в РНК. Полинуклеотидная цепь РНК как и цепь ДНК имеет направление. Началом цепи РНК является 5'конец, окончанием - З'конец. Количество рибонуклеотидных остатков в молекулах РНК разлкчккх классов колеблется весьма значительно: от 7-S десятков до Молекулярная масса РНК составляет у транспортных от 25 тыс, у рибосомальных до нескольких миллионов дальтон. Молекулы РНК представляют собой одиночные полинуклеотидные цепи не имеющие на всем своем протяжении регулярной пространственной Вторичная структура. Однако на отдельных участках молекулы РНК имеются элементы вторичной структуры - "шпильки". Полинуклеотидная цепь закручивается сама на себя и между азотистыми основаниями сближенными возникает водородная связь, однако полной комплементарности этих антипараллельных участков РНК нет. Поэтому спиральная структура имеет менее правильный характер по сравнению со вторичной структурной ДНК. В стабилизация "шпилек" считают что принимают участие и стекинг взаимодействия. Эти элементы вторичной структуры РНК жесткие и при далнейшей прстранственной упаковке молекулы, т.е. при формировании ее третичной структуры не перегибаются. Третичная структура. Это определенный способ укладки полинуклеотидной цепи РНК в определенном объеме пространства. Т.е. за счет пластичности участков цепи непринимающих участие в формировании "шпилек", молекулы РНК различных классов компактизуются, формируя объемную структуру присущую тому или иному классу РНК. Стабилизация. За счет электростатических и гидрофобных взаимодействий между элементами цепи РНК. Кроме того несомненно в стабилизации третичной структуры принимают участие белки, особенно белки имеющие большую молекулярную массу в состав которых входит большое количество рибонуклеидных остатков. Структура РНК. В клетках эукариот присутствует несколько классов РНК, играющих ту или иную роль в процессах реализации генетической информации. 1 класс - Рибосомальные РНК. Выполняют структурную функцию, поскольку они входят в состав рибосом. рРНК по видимому принимает участие в работе самого механизма биоситеза белка. 2 класс - Информационная или матричная РНК. Принимает участие в переносе генетической механизме синтеза полипептидов. 3 класс - Транспортные РНК. Обеспечивает связывание аминокислот в цитозоле. Перенос аминокислот на рибосомы. Принимает непосредственное участие в синтезе полипептидных цепей белков на рибосомах. 4 класс - Гетерогенные ядерные РНК. Это первичные транскрипты с тех или иных структурных генов ДНК. Являются высокомолекулярными предшественниками молекул РНК различных классов. 5 класс - небольшие стабильные РНК. Которые присутствуют в небольшом количестве и в цитозоле и ядре клеток эукариот. Среди них обычно выделяют малые ядерные РНК. Они принимают участие в регуляции работы генетического аппарата клеток, а так же в процессенге гетерогенных ядерных РНК в матричные, транспортные, рибосомальные. 89. Генетический код Последовательность аминокислот в полипептидных цепях зашифрована в виде последовательности триплетов дезоксирибонуклеотидов значащей цепи гена ДНК. Поскольку непосредственно е синтезе полипептндных цепей белков принимают участке мРНК, то аминокислотный код обычно представляют в виде последовательностей азотистый оснований триплетов РНК. Из 4 главных нуклеотидов РНК с учетом последовательности их расположения можно получить 64 триплета или кодона. Причем 3 из этих кодонов не кродируют ни одной аминокислоты и служит сигналдов об окончании сборки полипептидной цепи (терминирующие кодоны). Таким образом на 20 аминокислот приходится 61 кодон. Св-ва генетического кода 1 Код триплетный 2 Код вырожденный. Большинство ам.к. кодируются с помощью нескольких кодонов. Наличие "нонсенс" кодонов УАА, УГА, УАГ (кодоны терминации) и АУТ и ГУТ - кодоны инициации. 3 Код однозначен. Каждый триплет кодирует только одну аминокислоту. 4 Универсален. На всех уровнях живых систем конкретная аминокислота кодируется одним и теми же триплетами. 5 Код не перекрывающийся. Соседние кодоны не имеют общих нуклеотидов. 6 "Без запятых",т.е. между кодонами нет вставочных нуклеотидов. 7 Код однонаправленный. 5'-3'. 90. Роль тРНК Молекулы транспортных РНК имеют небольшие размеры. Они состоят всего из 75-80 нуклеотидных остатков, и имеют молекулярную массу порядка 25 тыс. дальтон. Особенностью строения тРНК является большое количество здесь минорных нуклеотидов. Их количество составляет от 17 до 19%. Оказывается, что транспортные РНК подобно молекулам матричных РНК так же имеют общий план структуры. В этой структуре принято выделять 4 основных элемента. 1 Стебель, содержащий акцепторный участок ЦЦА служащий для присоединения соответствующей аминокислоты. 2 На участке противоположный стеблю располагается антикодоьная петля содержащая аннтикодон 3 Псевдоуридиловая и дегидроуридиловая петли. 4 Добавочная петля (между псевдоуридиловой петлей и антикодоном). Роль этих структур Антикодон за счет взаимодействия с кодоном матричной РНК определяется место включения аминокислоты, переносимой данной молекулой в полептидную цепь белка при синтезе его на рибосомах. Дегидроуридировая и Псевдоуридиловая петли играют определенную роль во взаимодействии молекулы тРНК с рибосомами. При дальнейшем формировании третичной структуры все молекулы тРНК принимают Ц образную форму, причем на конце горизонтальной перекладины этой структуры расположен антикодон а ниждем конце вертикальной палочки находиться акцепторный иуклеотид ЦЦА. В каждой клетке содержится как минимум 20 тРНК. Поскольку ряд аминокислот могут кодироваться несколькими кодонами, то в клетке может присутствовать несколько изоакцепторных тРНК, которые имеют различные антикодоны комплементарные нескольким кодонам для данной аминокислоты, Считают, что примерно тРНК60. Около 60% всей РНК присутствующей в цитозоле клеток приходиться на рибосомальную РНК. В рибосомах эукариотических клеток присутствует 4 типа молекул РНК. Их обозначают в соответствии с их молекулярной массой. 1. В состав малой субединицы рибосом входит 18S РНК 2. В состав большой субединицы 3 типа: a)5S РHK 6)5,8S PHK в)28S РНК В цитозоле ядре клеток обнаружено большое количество небольших высоко стабильных молекул РНК имеющих в своем составе от 90 до 300 нуклеотидных остатков. Часть этих молекул участвуют в регуляции работы генетического аппарата клеток. ДЛя большинства этих молекул РНК функции пока неизвестны. тРНК. синтезируются с участием РНК-полимеразыЗ. Молекулы тРНК образуются первоначально в виде больших предшественников которые содержат нуклеотидные последовательности для нескольких молекул тРНК. Эти превичные транскрипты подвергаются нуклеолитическому процессигу под действием специальных нуклеаз. В ходе процессинга из общего предшественника выделяются отдельные нуклеотидные последовательности характерные для той или иной тРНК. Поскольку в составе генов некоторых тРНК имеется интрон, он так же удаляется в ходе процессинга. Дальнейшая модификация молекул тРНК включает в себя превращение части главных нуклеотндов в минорные за счет различных вариантов их химической модификации. И наконец к З'-кокцу присоединяется триплет ЦЦА, служащий акцепторным концом каждой тРНК. 91. Особенности структуры матричной РНК. Наиболее многочисленным и гетерогенным по своим размерам является класс матричных РНК, что связано с функциями. Вы знаете, что этот класс отвечает за информационное обеспечение синтеза десятков тысяч различных белковых молекул присутствующих в каждой На доли матричной РНК приходится 2-5% общего количества клеточного РНК. Необходимо отметить, что матричная РНК является наиболее быстро обменивающейся фракцией клеточной РНК. Большинство молекул РНК имевт единый класс построения - общие черты На 5'конце матричной РНК всегда присутствует небольшая последовательность содержащая минорные нуклеотиды получившая название - кеп. За ней распологается лидерная последовательность или иначе 5'-нетранслируемая последовательностью. Далее располагается инициирующий кодон, далее зона трансляции, кроторыя заканчивается "нонсенс" кодовом (кодон терминации). Далее идет зона З'-нетранслируемая последовательность. На З'конце большинства молекул матричных РНК имеется длинная последовательность, которая включает от 20 до 250 нуклеотидных остатков образованный адениловой кислотой - полиаденилатный блок. Его функция не выяснена, но считают, что это блок отвечает за стабильность матричной РНК в клетке. Молекулы некоторых матричных РНК, например гистоновые матричные РНК полиаденилатного блока не имеют. Кеп. I. Защищает матричные РНК от преждевременного расщепления клеточными рибонуклеазами. 2. Специфическое узнавание 5'-конца матричной РНК рибосомой. 92. Репликация ДНК. Транскрипция - синтез РНК не только матричных. В ходе процесса репликации происходит удвоение молекулы ДНК, причем структура, образующаяся в ходе синтеза, 2 дочерних молекул ДНК представляют собой точную структуру исходной или материнской цепи ДНК. В каждой из идентичных дочерних молекул ДНК содержится тот же самый объем генетической информации, что и в материнской молекуле. Именно поэтому, при последующем делении клеток каждая из 2 новых клеток получает эквивалентный объем генетической информации. Несомненно это и обеспечивает стабильность клеток и вида в целом в раду поколений. Принципиальная схема механизма репликации ДНК очень проста. Молекула Днк состоит нз 2антипараллельных комплементарных дезоксирибополинуклеотидной цепей каждая из которых содержит весь набор генетической информации. На первом этапе репликации происходит раскручивание двойной спирали ДНК и расхождение ее цепей. На втором этапе репликации на каждой из материнских цепей синтезируется новая вторая дезоксирибополинуклеотидная цепь, причем порядок соединения мономериых единиц во вновь синтезируемой цепи определяется матрицей, т.е. материнской цепью (последовательностью нуклеотидов). По завершению процесса синтеза имеется 2 молекулы ДНК, в каждой из которых одна цепь материнская, а вторая вновь синтезируемая - полуконсервативный: механизм репликации ДНК. У РНК транскрипция имеет консервативный механизм биосинтеза. Пластическим материалом для репликации служит дезоксинуклеозидтрифосфат. дезоксиАТФ, дузоксиГТФ, дезоксиЦТФ и дезоксиТГФ. Суммсфная реакция бисаинтеэа ДНК матер цепь ДНК + дАТФ, дГТФ, дЦТФ, дТТФ --> дочерн мол ДНК + АМФ Репликазный комплекс обеспечивает синтез дочерних молекул ДНК и представляет собой сложнейшую надмолекулярную структуру в состав которого входит несколько десятков различных белков, в том числе белков ферментов и белков необладаюшкх каталитической активностью. Перед каждым делением в ядре клетки должно произойти удвоение ее хромосом, что и происходит в Ь фазу клеточного цикла. Для удвоение хромосомы необходимо во-первых репликация всех имеющихся в ядре молекул ДНК во-вторых синтез полного комплекта гистонов, а возможно и других ядерных белков, участвующих в структурной организации второго хромосомного набора. Продолжительность распада клеточного цикла равняется 8 часам. Скорость роста цепи ДНК в ходе репликации составляет около 50 нуклеотидных остатков в секунду. Т.е. удвоение такой молекулы за счет одного репликазного комплекса занимало бы порядка 800 часов. Детальное изучение процесса репликации показало, что в S фазе на каждой хромосоме одновременно работает до 80 репликазных комплексов, которые обеспечивают удвоение отдельных участков хромосом. Размеры этих участков автономной репликации так называемых репликонов составляет от 30 до 300 тыс. пар нуклеотидов, что, как выяснилось, в среднем является величиной одной петли хроматина. Отдельные репликационные единицы удваиваются в разные промежутки времени в течении S фазы. В определенном участке хромосомы так называемый сайт инициации одновременно формируется 2 репликационных комплекса, которые движутся по молекуле ДНК в противоположных направлениях образуя 2 репликационные вилки. На хромосоме формируется репликационный глазок. Репликационные белки соседних репликационных глазков сталкиваются и при их слиянии освобождаются удвоенные участки хромосомы ДНК. Важно отмелить, что репликациотый глазок образуется только в местах молекулы, где находится специфичнее нукпеотадные последовательности Эти последовательности получили название - точки начала репликации. Сайтами инициации служат участки петель хроматина с помощью которых эти петли гпжкрегаиются к осевой нити хромосомы. К сайтам и инциации репликации прикрепляются специальные инициаторные белки с помощью которых и формируется 2 репликаэных комплекса. Ферментом непосредственно, катализирующим синтез дочерних цепей ДНК является ДНК-полимераза. В клетке имеется 3 ДНК полимеразы. 1 а-ДНК-полимераза принимает непосредственно участие в репликации хромосомной ДНК. 2 в-ДНК-полимераза участвует в процессах репорации поврежденной хромосомной ДНК. 3 у-ДНК-полимераза обеспечивает репликацию митохондриальной ДНК. У а-ДНК-полимеразы выделяют 3 наиболее важных свойства 1) Способна обирать на основе указания матрицы из окружающей среды комплементарные дезоксинуклеозидтрифосфаты. 2 Катализирует образование фосфодиэфирной связи между 3' концом синтезируемой дочерней цепи ДНК и фосфатной группировкой очередного дезоксирибонулеотида. 3. Фермент способен контролировать правильность сборки дочерней молекулы ДНК. Для работы а-ДНК-полимеразы необходимы 3 условия. 1 ДНК-полимераза способна присоединять новые нуклеотидные остатки к уже имеющемуся фрагменту дочерней цепи ДНК. Она не может синтез дочерней цепи с нуля. 2 Фермент может работать только на одноцепочечной матрице 3 Фермент способен синтезировать дочернюю цепь ДНК только в направлении 5'-3', причем работая при этом на антипараллельной матричной цепи. Реплицируемая молекула ДНК не удовлетворяет ни одному из и этих требований, поскольку она представляет которых мог бы присоединиться и начать свою работу данный фермент. Все эти сложности разрешаются в ходе работы репликазного комплекса.
Дата добавления: 2019-02-12; просмотров: 212; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!