6.2.2. Синтез нуклеиновых кислот

Процесс новообразования нуклеотидов осуществляется в любой клетке любого организма независимо от его положения на эволюционной лестнице. Н₃РО₄ всегда присутствует в клетках, пентоза возникает в процессе распада углеводов.

Азотистые основания могут возникать различными путями. Общие черты в механизме их синтеза:

1. источником атомов азота в гетероциклах азотистых оснований являются гли, асп, глн;

2. источником атомов углерода – СО₂ и формиат (муравьиная кислота);

3. на определенном этапе биосинтеза возникают предшественники, из которых потом формируются нуклеозид-5’-фосфаты.

Метаболические пути синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов различаются тем, что у пуриновых N‑гликозидная связь образуется на первом этапе, а у пиримидиновых – после синтеза пиримидинового цикла.

Механизм биосинтеза пиримидиновых оснований

Уридин-5’-фосфат занимает центральное место в биосинтезе пиримидиновых нуклеотидов (из него образуются ЦМФ, ТМФ).

Одно из производных пиримидиновых нуклеотидов 3’-азидо-2’,3’-дидезоксипиримидин подавляет развитие ретровирусов, в том числе вызывающих СПИД:

Механизм биосинтеза пуриновых оснований

Формирование пуринового кольца начинается сразу на рибозо-5’-фосфате. Синтез протекает путем последовательного наращивания атомов С на С¹-атоме рибозы.

Таким образом, пуриновый цикл строится из простых веществ: гли (4, 5, 7-й атомы), глн (3, 9-й атомы), асп (1-й атом), формиат (2, 8-й атомы), СО₂ (6-й атом).

Специфические черты биосинтеза нуклеиновых кислот

1. биосинтез протекает только при наличии всех дезоксирибо- и рибонуклеотидов: дАТФ, дГТФ, дЦТФ, ТТФ, АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ;

2. процесс является ферментативным (ДНК- и РНК-поли-меразы);

3. необходимость затравки (олигонуклеотида), которая играет роль матрицы.

Схема биосинтеза ДНК:

Аналогично протекает биосинтез РНК.

7. Углеводы

Углеводами называют альдегиды и кетоны многоатомных спиртов и полимеры на основе этих соединений. Термин «углеводы» был предложен в 1844 г. К. Шмидтом: С_n(H₂O)_m, например, глюкоза – С₆(Н₂О)₆, сахароза – С₁₂(Н₂О)₁₁. В настоящее время термин устарел, т. к. стали известны углеводы, в состав которых входят N, S, P. В 1927 г. был предложен другой термин «глициды», но он не получил широкого распространения. В биосфере углеводов больше, чем всех остальных органических соединений вместе взятых. В растительном царстве – 80-90 % биомассы в пересчете на сухое вещество.

7.1. Функции углеводов:

1. энергетическая. Углеводы окисляются в процессе дыхания и выделяют энергию (1 г углевода → 16,9 кДж);

2. резервная. Углеводы способны откладываться в организме в виде гликогена (у человека и животных) и крахмала (у растений);

3. защитная. Углеводы – основные компоненты оболочек растительных тканей наружного скелета насекомых и ракообразных (хитин), клеточных мембран;

4. регуляторная. Клетчатка способствует перистальтике (движению) кишечника, раздражая его. Углеводы регулируют осмотические процессы в организме;

5. пластическая. Углеводы входят в состав нуклеиновых кислот, сложных белков (гликопротеинов);

6. специфические функции: углеводы являются маркерами в процессе «узнавания» клеток, определяют антигенную специфичность, различие групп крови (кровь на 80 % состоит из гликопротеинов), гликопротеины содержатся в мембранах нервных окончаний и участвуют в проведении нервного импульса.