МИНИСТЕРСТВО ЗДРАВООХРАНЕНИЯ

РЕСПУБЛИКИ КАЗАХСТАН

РЕСПУБЛИКАНСКИЙ ЦЕНТР ИННОВАЦИОННЫХ ТЕХНОЛОГИЙ МЕДИЦИНСКОГО ОБРАЗОВАНИЯ И НАУКИ

ЮЖНО-КАЗАХСТАНСКАЯ ГОСУДАРСТВЕННАЯ ФАРМАЦЕВТИЧЕСКАЯ АКАДЕМИЯ

Кульбаева Б.Ж., Есиркепов М.М.

Информационные макромолекулы. Белки и

нуклеиновые кислоты. Строение и функции.

Учебное пособие.

УДК 577.2 (075.8)

ББК 28.07 я73

ГОО к90

Рецензенты:

1. Патсаев А.К., д.х.н. профессор, заведующий кафедрой фармакогнозии и

химии

2. Жумабаев У.А., д.б.н., профессор кафедры химии, биологии и экологии

МГТУ

ГОО Кульбаева Б.Ж., Есиркепов Е.Е. Информационные макромолекулы. Белки и нуклеиновые кислоты. Структура и функции. – Учебное пособие. – Шымкент.- 2011. - с.133.

ISBN 0000-00.00

Аннотация: Приводятся данные о структуре, классификации и функциях белков; характеризются процесс фолдинга, ферменты и болезни нарушения фолдинга. Приводятся современные сведения о строении, функциях нуклеиновых кислот и их роль в обеспечении хранения и реализации наследственной информации.

Учебное пособие предназначено для студентов всех специальностей медицинских ВУЗов, изучающих курсы молекулярной биологии .

УДК

ББК

Утверждено и рекомендовано к изданию Республиканским центром инновационных технологий медицинского образования и науки Министерства здравоохранения РК в качестве дополнительной учебной литературы.

Протокол №_________ от «______» _____________ 200 __г.

________________

Перечень сокращений

АДФ – аденозиндифосфат

АМФ – аденозинмонофосфат

АТФ – аденозинтрифосфат

ГДФ – гуанозиндифосфат

ГМФ – гуанозинмонофосфат

ГТФ – гуанозинтрифосфат

дгУ – дигидроуридин

ДНК – дезоксирибонуклеиновая кислота

И – инозин

КоА – ацетилкоэнзим А

МАR - мatrix Attachment Regions – последователь-

ности ДНК, соединяющиеся с белками матрикса

мИ – метилинозин

мРНК – матричная рибонуклеиновая кислота

мУ – метилуридин

н.п. – нуклеотидные последовательности

НАД – никотинамидадениндинуклеотид

НАДФ – никотинамидадениндинуклеотид фосфат

Нм – нанометр

пУ – псевдоуридин

РНК – рибонуклеиновая кислота

р-РНК – рибосомальная рибонуклеиновая кислота

СЯМ – сетчатый ядерный матрикс

ТДФ – тимозиндифосфат

ТМФ – тимозинмонофосфат

тРНК – транспортная рибонуклеиновая кислота

ТТФ – тимозинтрифосфат

ФАД – флавинадениндинуклеотид

ЦДФ – цитозиндифосфат

ЦМФ – цитозинтрифосфат

ЦТФ – цитозинтрифосфат

Буквы греческого алфавита, употребляемые в пособии:

α – альфа, β – бета, σ – сигма, θ – тетта, λ – лямбда, ω - , χ – кси,

ζ - дзета, ε – эпсилон, δ – дельта, γ – гамма, ρ – ро, ψ –пси, τ – тау,

κ – каппа, μ – мю.

Оглавление

Список сокращений …………………………………………………………… 3

Введение. ……………………………………………………………………... 6

Глава 1. Биологические макромолекулы…………………………………… 7

Глава 2. Информационные макромолекулы………………………………... 11

Часть I. Глава 3. Белки…………………………………………………… 11

3.1.Аминокислоты – мономеры белка……………………………….. 12

3.2.Пептиды и пептидная связь………………………………………. 18

3.3.Биологически активные низкомолекулярные пептиды………… 20

3.4.Структура высокомолекулярных пептидов – белков…………… 22

3.4.1.Вторичная структура белка…………………………………… . 24

3.4.2.Третичная структура белка……………………………………… 29

3.4.2.1.Супервторичная структура белков……………………………. 32

3.4.2.2.Доменная структура белка……………………………………. . 35

3.4.3.Четвертичная структура белка………………………………….. 36

3.5.Фолдинг белков……………………………………………………. 37

3.5.1.Фолдазы…………………………………………………………… 39

3.5.2.Шапероны………………………………………………………... 40

3.5.3.Болезни нарушения фолдинга…………………………………… 46

3.5.3.1.Амилоидозы……………………………………………………. 46

3.5.3.2.Прионовые болезни……………………………………………. .47

3.6.Функционирование белка………………………………………... 48

3.6.1. Вещества, влияющие на функционирование белка…………… .51

3.7.Классификация белков…………………………………………… . 52

3.8.Семейство гемоглобинов………………………………………… .57

3.8.1.Миоглобин………………………………………………………. 57

3.8.2.Гемоглобины…………………………………………………… 60

3.8.2.1.Мутантные гемоглобины человека…………………………… 62

3.9.Суперсемейство иммуноглобулинов ……………………………. 67

3.9.1.Семейство иммуноглобулинов……………………………….. . 67

3.9.2.Семейство клеточных, антигенраспознающих рецепторов… 69

3.9.3.Семейство белков главного комплекса гистосовместимости.. 70

3.10.Семейство сериновых протеаз……………………………… 71

3.11.Изобелки………………………………………………………… 73

3.12.Роль белков в питании………………………………………… . 73

3.13.Изменение белкового состава организма…………………… 74

Часть II. Глава 4. Hуклеиновые кислоты…………………………………… 75

4.1 Общая структура нуклеиновых кислот………………………. 75

4.1.1.Строение нуклеотидов………………………………………… 75

4.1.2.Структура нуклеиновых кислот……………………………… 83

4.2. Структура молекулы ДНК……………………………………… 85

4.2.1.Первичная структура ДНК…………………………………… 85

4.2.2.Вторичная структура ДНК……………………………………. 85

4.2.3.Третичная структура ДНК (суперспирализация ДНК)………..91

4.2.3.1.Нуклесомная нить…………………………………………… 91

4.2.3.2.Наднуклеосомная укладка ДНК……………………………….94

4.3. Физико - химические свойства и функции ДНК…………… 103

4.4.Разнообразие форм организации ДНК в клетках…………… .105

4.5. РНК: виды, структура и функции…………………………… .110

4.5.1.Структура и функции мРНК........................................................112

4.5.2.Структура и функции тРНК…………………………………… 116

4.5.3.Структура и функции рРНК………………………………… ..119

4.6.Комплексы нуклеиновых кислот и белков………………………123

Заключение………………………………………………………………………

Проверочные тесты…………………………………………………………….126

Литература:……………………………………………………………………..132

Введение.

Живые организмы обладают свойствами, позволяющими им суще - ствовать в разнообразных условиях обитания и передавать эти свойства из поколения в поколение. Важнейшими из этих свойств является обмен веществ и размножение, в основе которого лежит способность производить себе подобных со всеми родительскими признаками. Эти свойства обеспечиваются высокомолекулярными соединениями, главными из которых являются белки и нуклеиновые кислоты - информационные макромолекулы, играющие огромную роль в обеспечении способности организма существовать во времени и пространстве.

Белки выполняют в клетке разнообразные функции и играют решающую роль во всех биологических процессах, и, в частности, является катализаторами всех биохимических процессов; обеспечивают транспорт веществ, движение в клетке, выполняют функцию механической опоры, участвуют в обеспечении иммунитета и т.д. Значение белков для функционирования клетки определятся также тем, что именно белки обеспечивают формирование определенного фенотипа и формируют обмен всех живых систем. Уникальные свойства белков обеспечиваются колосальным разнообразием пространственного строения их молекул и вариаций сочетаний 20 аминокислот, входящих в их состав. Изменение структуры белка в конечном счете приводят к нарушению функций и возникновению болезней.

Нуклеиновые кислоты является носителями наследственных свойств, играют определенную роль в хранении и реализации этих свойств, что в итоге обеспечивает точное повторение и воспроизведение всех черт организации живого организма.

В данной работе главной задачей является раскрытие понятий о структуре, свойствах, функциях информационных макромолекул. С этой целью в пособии дается подробное описание структуры информационных макромолекул, которое иллюстрируются большим количеством наглядного материала.

Значение и понимание структуры и функции информационных макромолекул необходимо для студентов - медиков, так как функцио- нирование этих молекул непосредственно с понятиями "здоровья" и "болезни". Мутации, приводящие к изменению структуры и количества наследственного материала, приводят к изменению структуры и активности ферментов и др. белков, а это, в свою очередь, приводит к возникновению патологических состоянии. Кроме того, в последние годы все более активно используются методы изучения макромолекул в качестве средств диагностики, профилактики и лечения заболеваний. Понимание механиз- мов возникновения болезней обеспечивает более эффективное их лечение. Современные технологии изучения генома обеспечивают развитие персонализированной медицины, наномедицины и нанофармации.