15.Глікопротеїни — гібридні молекули, що є складними білками, з поліпептидною

основою яких ковалентно зв’язані олігосахаридні (гліканові) ланцюги.

Глікопротеїни та близькі до них за будовою гліколіпіди створюють поверхне-

воклітинний глікокалікс, компоненти якого беруть участь у міжклітинній взаємодії,

регуляції клітинного поділу та її порушеннях при злоякісному рості. Глікопротеїни

клітинної поверхні реалізують функцію взаємного розпізнавання клітин, що має

особливе значення в процесах імунітету: полісахариди клітинної мембрани є

антигенами, відносно яких розвиваються реакції клітинного імунітету, зокрема

при трансплантації органів та тканин.

Вміст вуглеводного компоненту в більшості глікопротеїнів невеликий, але іноді

складає до 50-80 % маси молекули. Кількість вуглеводних ланцюгів у складі

окремих молекул глікопротеїнів змінюється від одного до кількох десятків. У свою

чергу, кожен олігосахаридний ланцюг глікопротеїнів містить від 1 до 15 монозних

залишків. Ці ланцюги можуть бути лінійними або розгалуженими.

Найчастіше у вуглеводному фрагменті глікопротеїнів організму людини зустрі-

чаються такі цукри, як галактоза (Gal), глюкоза (Glc), маноза (Man), фукоза (Fuc),

N-ацетилгалактозамін (GalNAc), N-ацетилглюкозамін (GlcNAc), N-ацетилнейра-

мінова (сіалова) кислота (NeuAc)

Подібно до протеогліканів, у молекулах глікопротеїнів олігосахаридні ланцюги

зв’язані з поліпептидною частиною молекули за рахунок:

1) O-глікозидного зв’язку між цукром та OH-групою серину або треоніну;

2) N-глікозидного зв’язку між цукром та амідною групою аспарагіну.

Представниками О-зв’язаних глікопротеїнів є муцини (слизові білки) і деякі

білки крові та біомембран. У складі цих глікопротеїнів цукром, що безпосередньо

зв’язаний з Ser або Thr пептидного ланцюга, є GalNAc.

N-зв’язані глікопротеїни мають як олігосахаридний фрагмент, що безпосередньо

зв’язаний з NH-групою аспарагіну, пентасахарид (Man)3(GlcNAc)2, з яким сполучені

різні за будовою зовнішні олігосахаридні фрагменти. Ці зовнішні розгалужені

олігосахаридні ланцюги нагадують молекулярні “антени”, що відіграють головну

роль у взаємодії клітин між собою та з іншими білковими і полісахаридними струк-

турами.

16 Нуклеотиди — трикомпонентні сполуки, які побудовані з азотистої основи

пуринового чи піримідинового ряду, залишків пентоз (рибози або дезоксирибози) та

фосфату.

В основі структури азотистих основ нук-

леотидів лежать ароматичні гетероциклічні

сполуки пурин та піримідин.

Пуринові основи нуклеїнових кислот

У гідролізатах нуклеїнових кислот постійно містяться дві пуринові основи — аденін

( А) та гуанін (Г)

Піримідинові основи нуклеїнових кислот

До складу нуклеотидів нуклеїнових кислот входять три головні піримідинові основи:

урацил (У), тимін (Т), цитозин (Ц).

Оксипохідні пурину та піримідину можуть перебувати у двох таутомерних фор-

мах — лактамних і лактимних, — залежно від рН середовища. У складі нуклео-

тидів нуклеїнових кислот оксипохідні пурину та піримідину знаходяться в лактамній

формі, що сприяє утворенню міжмолекулярних водневих зв’язків між пуринами

та піримідинами окремих ланцюгів у дволанцюговій структурі молекул ДНК та в

одноланцюгових РНК.

цитозин тимін урацил

17.Мінорні нуклеотиди

Крім зазначених вище основних п’яти азотистих основ (двох пуринових та трьох

піримідинових), до складу деяких нуклеїнових кислот входять у відносно незначних

кількостях додаткові (мінорні) азотисті основи та відповідні їм мінорні нуклеотиди.

Найбільша кількість мінорних нуклеотидів зустрічається в молекулах транспортних

РНК (тРНК) — до 5 % загального нуклеотидного складу. До мінорних нуклеотидів

належать метильовані похідні звичайних азотистих основ, зокрема, 1-метиладенін,

2-метиладенін, 6-диметиладенін, 1-метилгуанін, 7-метилгуанін, 1-метилурацил,

5-оксиметилурацил, 3-метилцитозин тощо. ДНК людини містять значну кількість

5-метилцитозину, інформаційні РНК — N-метильовані похідні аденіну та гуаніну.

Нуклеотидом незвичайної структури, що входить до складу тРНК, є псевдоуридин

() — нуклеотид, в якому рибоза приєднана до урацилу в 5-му положенні, тобто не

азот-вуглецевим, а вуглець-вуглецевим зв’язком.

Біологічні функції мінорних нуклеотидів до кінця не з’ясовані.

Біохімічні функції вільних нуклеотидів:

1. Участь в енергетичному обміні (реакціях окисного фосфорилювання) — функ-

цію виконують нуклеотиди аденілової системи (АТФ, АДФ). Ці ж нуклеотиди та

АМФ можуть бути алостеричними модуляторами певних регуляторних ферментів,

зокрема ферментів гліколізу, біосинтезу пуринових нуклеотидів.

2. Участь у метаболічних реакціях у ролі коферментів, зокрема:

– НАД, НАДФ, ФАД, ФМН — у реакціях біологічного окислення;

– УТФ, УДФ — у реакціях біосинтезу глікогену;

– ЦТФ, ЦДФ — у біосинтезі гліцерофосфоліпідів.

18. Первинна структура нуклеїнових кислот

Як уже зазначалося, всі класи нуклеїнових кислот (ДНК та РНК) є високо-

молекулярними сполуками, основою первинної структури яких є полінуклео-

тидний ланцюг, побудований із мономерів — нуклеотидів.

Окремі нуклеотиди сполучаються між собою в полінуклеотидний ланцюг за рахунок

фосфодіефірних зв’язків, що утворюються між 3'- та 5'- гідроксильними групами пентоз

(рибоз або дезоксирибоз) сусідніх нуклеотидів.

Біологічні функції ДНК:

1. Збереження спадкової інформації.

Кількість ДНК у соматичних та статевих клітинах організму людини є сталою

величиною, яку ці клітини отримують у процесах запліднення батьківських гамет та

подальшого поділу зиготи.

2. Передавання генетичної інформації нащадкам.

Подвоєння молекул ДНК у процесі реплікації та передавання нащадкам копій

материнських молекул є основою консерватизму спадковості, збереження протягом

багатьох поколінь основних біологічних ознак виду.

3. Реалізація генетичної інформації.

Ця біологічна функція здійснюється за рахунок передачі закодованої в ДНК інформації

молекулам інформаційних (матричних) РНК (транскрипції) та подальшої розшиф-

ровки цієї інформації при синтезі білків (трансляції).

Сукупність зазначених біологічних функцій ДНК та механізмів їх реалізації отримала

назву — центральна догма молекулярної біології (Ф.Крік) (рис. 3.1):

Експериментальне доведення генетичної ролі ДНК (феномен трансформації)

У 1928 р. англійським мікробіологом Ф. Гріффітом (F. Griffith) при вивченні двох

штамів пневмококів Streptococcus pneumoniae — патогенного, що викликає

пневмонію в людини та мишей (капсульної S-форми), та непатогенного мутанта

(безкапсульної R-форми) — було відкрито явище трансформації. Вона полягала

в можливості перетворення непатогенної R-форми в патогенну S-форму:

трансформація

R S

Гріффіт встановив, що трансформація пневмококів відбувається за умов

взаємодії в організмі піддослідних тварин (мишей) вбитої нагріванням S-форми

(патогенної) з живою непатогенною R-формою. Був зроблений висновок, що у

вбитих нагріванням вірулентних клітинах пневмококів (штам S) присутній певний

трансформуючий фактор, який, проникаючи в живі невірулентні клітини (штам

R), змінює біологічні властивості останніх, надаючи їм властивість патогенності,

до того ж ця властивість є спадковою:

трансформуючий фактор

Пізніше, в 1944 р., групою дослідників із Рокфелерівського інституту (США) —

О.Евері, К.Мак-Леодом та М.Мак-Карті (O.Avery, C.McLeod, M.McCarthy) при

дослідженні хімічної природи екстрактів патогенних пневмококів, які спричиняють

трансформацію, було доведено, що трансформуючим фактором пневмококів є

клітинна ДНК:

ДНК

Таким чином, у результаті досліджень О.Евері та співавторів генетичне

поняття “фактор спадковості”, або “ген” уперше набуло конкретного моле-

кулярного змісту — ним виявилась дезоксирибонуклеїнова кислота.