1.Переваривание и всасывание нуклеопротеидов.

Большая часть нуклеиновых кислот в клетке связана с белком в форме нуклеопротеинов. Поступающие с пищей нуклеопротеины разрушается панкреатическими ферментами. Вначале происходит диссоциация компонентов нуклеопротеинов на белки и нуклеиновые кислоты. Этому способствует кислая среда желудка. Белки затем включаются в обмен вместе с другими белками пищи, а нуклеиновые кислоты гидролизуются нуклеазами сока поджелудочной железы (РНКазами и ДНКазами), с образованием смеси полинуклеотидов. Далее в процесс включаются полинуклеотидазы и фосфодиэстеразы (эндонуклеазы) кишечника Они довершают гидролиз нуклеиновых кислот до мононуклеотидов. В кишечнике, как правило, образуются 3'-фосфат нуклеотиды.

Нуклеотиды гидролизуются нуклеотидазами, с образованием нуклеозидов и Фн. Нуклеозиды, которые обычно рассматриваются как конечный продукт переваривания нуклеиновых кислот в кишечнике, всасываются. В клетках некоторых тканей, в том числе и клетках кишечника, нуклеозиды подвергаются фосфоролизу нуклеозид фосфорилазами,

с образованием оснований и рибозы 1-Ф (или дезоксирибозы 1-P). Рибоза 1-Ф может быть вновь использована для синтеза нуклеотидов или вступает в неокислительную часть пенозофосфатного пути. Пуриновые и пиримидиновые основания также или распадаются далее до конечных продуктов или используются повторно для синтеза нуклеотидов.

Характеристика и функции “ядерных” белков.

В формировании пространственной (третичной) структуры ДНК активное участие принимают белки. Выделяют 2 группы ДНК-связывающих белков: гистоны и не гистоновые белки. Гистоны - главный (по количеству) класс белков. Известны 5 классов гистонов: Н₁, Н_2а, Н_2в Н₃ и Н₄. Все они различаются по размерам, а/к составу и величине заряда (всегда +):

• H₁ - гистоны, богатые лизином;

• H_2a и H_2b - гистоны, умеренно богатые лизином;

• H₃, H₄, и H₅ - богатые аргинином.

Благодаря положительному заряду гистоны образуют ионные связи с отрицательно заряженными фосфатными группами, расположенными на внешней стороне двойной спирали ДНК. Гистоны укладываются попарно в 8 пар, формируя нуклеосомы; нуклеосомы объединяются в полисомы, которые являются структурами хроматина. Таким образом, в состав хроматина входит 1 молекула ДНК (длина ее около 8 нм, но благодаря суперспирализации она укладывается в 5 нм), гистоны и негистоновые белки.

(негистоновые белки – это ферменты репликации, транскрипции, репарации, белки «цинковые пальцы», «лейциновая застежка» и др.)

2. Мононуклеотиды как структурные компоненты нуклеиновых кислот (НК), их основные функции:

2.1. переносчики энергии - АТФ, ГТФ.

2.2. коферменты - NAD, NADP, FAD, FMN.

2.3. мессенджеры гормональных и др. сигналов - цАМФ, цГМФ.

Мононуклеотиды как структурные компоненты нуклеиновых кислотСм. вопрос №5

За счет соединения мононуклеотидов при помощи фосфодиэфирной связи между 3'-углеродным атомом пентозы одного нуклеотида и 5'-углеродным атомом пентозы другого мононуклеотида образуются полинуклеотиды. Молекулярная масса таких молекул может достигать десятков миллионов. Молекулы полинуклеотидов имеют нитевидную структуру. В основе этих нитей лежит однообразно повторяющаяся последовательность из пентозы и остатка фосфорной кислоты, а основания, подобно радикалам аминокислот в полипептиде, находятся на внешней части цепей, где и выполняют основные свои функции. Как и у белков, последовательность мононуклеотидов называют первичной структурой полинуклеотида (нуклеиновой кислоты).

Соединение мононуклеотидов в клетке катализируется полимеразами. Эти ферменты для образования нуклеиновых кислот используют нуклеозидтрифосфаты. В зависимости от типа пентозы различают 2 типа нуклеиновых кислот: рибонуклеиновая кислота и дезоксирибо-нуклеиновая кислота.

Молекула ДНК на уровне вторичой структуры представляет двухнитевую спираль, образованную полинуклеотидными цепями, расположенными антипараллельно. Это означает, что одна цепь лежит в направлении от 5'-конца к 3'-концу, а вторая нить - наоборот. Эти 2 полинуклеотидные цепи соединяются между собой при помощи водородных связей, образующихся между азотистыми основаниями. Основания расположены таким образом, что они пространственно дополняют друг друга (принцип комплементарности). Пуриновое основание одной цепи дополняется пиримидиновым другой. Комплементарность очень важна для копирования (репликации) ДНК. Стабильность образуемой спиральной структуры достигается благодаря водородным связям, образующимся между попарно расположенными основаниями, причем максимум водородных связей, как условие максимальной стабильности, возникает лишь в том случае, если образуются пары Аденин - Тимин, Гуанин - Цитозин. Это 5 водородных связей.

В стабилизации вторичной структуры принимают участие и гидрофобные взаимодействия между азотистыми основаниями в пределах каждой из двух полинуклеотидных цепей. Не следует забывать и об электростатическом взаимодействии. Остатки фосфорной кислоты, несущие одинаковый заряд, отталкиваются друг от друга и также вносят определенный вклад в образование пространственной структуры.

Переносчики энергии - АТФ, ГТФ.

Нуклеозид состоящий из аденина и рибозы, называют аденозином. Если к этому нуклеозиду присоединить остаток фосфорной кислоты в положении 5', то такой мононуклеотид будет называться аденозин-5'-монофосфорная кислота или аденозин-5'-монофосфат (АМФ). Если к тому же атому пентозы присоединить еще один остаток фосфорной кислоты, то соответственно образуется аденозин-5'-дифосфорная кислота, аденозиндифосфат (АДФ) и, наконец, добавление третьего остатка приведет к образованию аденозин-5'-трифосфорной кислоты, аденозинтрифосфата (АТФ). Остатки фосфорной кислоты обозначаются соответственно  и . Введение  - остатка и  - остатка повышает свободную энергию реакции гидролиза таких соединений до 50 kДж/моль. Это количество энергии сохраняется в нуклеозидтрифосфатах и может быть использовано для проведения сопряженных химичесих реакций, потребляющих энергию в клетке. Соединения, изменения свободной энергии реакции гидролиза которых превышают значения 40 kДж/моль, получили название макроэргов. Макроэргические связи в таких соединениях обозначаются значком ~.

Основание-рибоза-фосфат~ фосфат~фосфат

ATP - наиболее известный и обычно используемый источник энергии для многих процессов. ГТФ используется в белковом синтезе также как и в некоторых других реакциях.

Циклические мононуклеотиды.

При образовании еще одной фосфоэфирной связи между гидроксильной группой 3' углеродного атома рибозы и ОН группой фосфорной кислоты обычного аденозинмонофосфата образуется "циклический" мононуклеотид. Циклическим его называют потому что остаток фосфата замыкает кольцо между 3' и 5' атомами одной и той же пентозы. Такие мононуклеотиды обозначают буквой 'ц' (цАМФ, цГМФ). Циклические мононуклеотиды образуются при помощи специальных ферментов "нуклеотидциклаз" из соответствующих нуклеозидтрифосфатов. Эти нуклеотиды выполняют роль внутриклеточных посредников в действии гормонов на клетку.

Никотинамидные и флавиновые нуклеотиды.В процессах окисления в клетке особое место принадлежит переносчикам атомов водорода. Эту роль выполняют нуклеотиды, в состав которых входят азотистые основания - производные пиридина (никотинамид, витамин РР) и изоаллоксазина (флавин, витамин В2). Строение их показано на рисунке.

Строение НАД и НАДФ

В ФМН и ФАД входит витамин В₂ и поэтому здесь вместо рибозы находится рибитол (пятиатомный спирт). Все указанные соединения являются коферментами и выполняют роль промежуточных переносчиков водорода в клетках.