Химические основы строения и свойств нуклеиновых кислот

Химические основы строения и свойств нуклеиновых кислот

Введение

Все химические процессы, идущие в клетке, определяются деятельностью каталитически активных белков – ферментов, набором их и количеством. Нехватка или отсутствие даже одного из них может иметь самые серьезные последствия для организма. Но все белки построены из постоянного набора a-аминокислот и отличаются лишь аминокислотным составом и последовательностью соединения аминокислотных звеньев. Причем для каждого вида живых существ характерен свой специфический набор белков, создающий все различия между ничтожной букашкой и венцом природы homo sapiens. И обмен веществ, и постоянное обновление составных частей живого организма и, наконец, удивительная способность живых организмов к воспроизведению себе подобных – все это связано с деятельностью белковых молекул. Но как узнает клетка, какой белок ей необходим? В какой последовательности должны быть соединены a-аминокислоты, кто является носителем наследственных признаков (генетической информации) и управляет процессом биосинтеза белка?

В настоящее время достоверно установлено, что хранение и передачу наследственной информации обеспечивают нуклеиновые кислоты, они же непосредственно участвуют в механизмах реализации этой информации путем программирования синтеза всех клеточных белков.

Цель: Сформировать знания о принципах структурного построения нуклеозидов и их производных, – мононуклеотидов, ди- и полинуклеотидов, - а также представление об их функциональной роли в организме.

Учебно-целевые вопросы

1.  Основные понятия и определения темы:

·  лактим-лактамная таутомерия;

·  пиримидиновые азотистые основания;

·  пуриновые азотистые основания;

·  пиридиновые азотистые основания;

·  флавиновые азотистые основания;

·  нуклеозиды;

·  нуклеотиды.

2.  Классификация нуклеотидов (по сахару и числу нуклеотидных звеньев);

3.  Принцип строения мононуклеотидов и их функциональное значение:

·  нуклеозидмонофосфатов;

·  нуклеозиддифосфатов;

·  нуклеозидтрифосфатов;

·  циклических (ЦНГ);

·  флавиновых (ФМН).

4.  Принцип строения динуклеотидов и их функциональное значение:

·  пиридиновых коферментов (НАД, НАДФ);

·  флавиновых коферментов (ФАД).

5.  Механизм действия НАД, НАДФ, а также ФМН, ФАД в окислительно-восстановительных реакциях;

6.  Принцип  строения полинуклеотидов (нуклеиновых кислот), их первичная и вторичная структуры и биологическая роль.

Нуклеиновые кислоты

Нуклеиновые кислоты – это биополимеры, макромолекулы которых состоят из мономерных звеньев – нуклеотидов. Молекулярная масса этих макромолекул, проявляющих кислотные свойства, колеблется от 25 тыс. до 1 млн.

Таким образом, нуклеиновые кислоты – это полинуклеотиды, цепи которых имеют неразветвленное строение.

Существует две разновидности полинуклеотидов, входящих в состав живой клетки: рибонуклеиновая (РНК) и дезоксирибонуклеиновая (ДНК) кислоты.

Хотя ДНК и РНК относятся к сложным высокомолекулярным соединениям, состоят они из небольшого числа индивидуальных химических компонентов более простого строения. Так, при полном гидролизе нуклеиновых кислот в гидролизатах обнаруживаются следующие химические соединения:

Продукты гидролиза.

РНК                                                                                           ДНК

H₃PO₄                                                                                                                                    H₃PO₄

Д-рибоза                                                                            2-дезокси-Д-рибоза           

Аденин                                                                                                   Аденин

Гуанин                                                                                       Гуанин

Цитозин                                                                                     Цитозин

Урацил                                                                                        Тимин

Видно, что состав ДНК и РНК отличаются, во-первых, тем, что в молекуле