40. Строение и биологическая роль днк.

Молекула ДНК состоит из 2 полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль вокруг общей оси и образующая двойную спираль. Один виток нуклеотидов содержит 10 нуклеотидов, диаметр двойной цепи около 2 нм. Молекулы ДНК локализуются в ядре клетке и в митохондриях (мало), в них хранится генетическая информация. ДНК содержит десятки и сотни тысяч нуклеотидов, молекулярная масса – десятки млн Да. Азотистые основания обеих цепей находятся внутри двойной спирали и соединены друг с другом водородными связями. Связывание азотистых оснований осуществляется строго определенным образом. Аденин всегда соединяется тимином, а гуанин – с цитозином, причем все без исключения основания одной цепи ДНК спарены с основаниями второй. Обе нуклеотидные цепи имеют одинаковую длину и пространственно соответствуют друг другу. Такое пространственное соответствие 2 полинуклеотидных цепей ДНК называется комплементарность. Это явление лежит в основе таких явлений как репликация (удвоение молекулы ДНК в процессе клеточного деления), транскрипция (передача генетической информации с одной молекулы ДНК инф-ой РНК в процессе синтеза белков), трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).

41. Строение и биологическая роль рнк.

РНК состоит из углевода, фосфорной кислоты, азотистого основания (непосредственно в цепь не входят, присоединяются к углеводам как боковые точки), рибозы; аденина, гуанина, урацила, цитозина. В состав молекулы входят десятки и сотни тысяч нуклеотидов. Молекулярная масса 25 тыс – 1 млн Да. Рнк прдставляет собой одну полинуклеотидную цепь. Пространственная конфигурация: спираль, «кленовый лист», клубок. Содержится в цитоплазме, рибосомах, ядрах (мало). Главные представители: иРНК, рРНК, тРНК – выполняют передачу и реализацию генетической информации, участвуют в синтезе белков.

42. Распад нуклеиновых кислот. Судьба азотистых оснований.

В клетках организма интенсивно протекает только обмен рибонуклеиновых кислот, метаболические превращения ДНК протекают очень медленно и в основном только при делении клеток в растущих и регенерирующих тканях. При распаде внутриклеточные нуклеиновые кислоты, так же и пищевые, превращаются последовательно в мононуклеотиды, нуклеозиды, фосфорную кислоту, азотистые основания (пуриновые и пиримидиновые) и углеводы (рибоза и дезоксирибоза). Нуклеозиды, поступающие в кишечник, расщепляются на азотистые основания и углеводы. Далее пуриновые азотистые основания (аденин и гуанин) в процессе катаболизма дезаминируются (теряют аминогруппу в виде аммиака), окисляются и превращаются в мочевую кислоту. Образование мочевой кислоты осуществляется в печени. В сутки образуется и выводится с мочой около 1 г мочевой кислоты. Пиримидиновое кольцо в отличии от пуринового менее устойчиво, поэтому пиримидиновые основания (тимин, урацил, цитозин) подвергаются глубокому распаду до CO_2, H₂O, и NH₃. Углеводы вовлекаются в ГМФ-путь распада углеводов и превращаются в глюкозу. Фосфорная кислота распаду не подвергается, Она может снова использоваться в реакции фосфорилирования и фосфоролиза или при избытке выводится из организма с мочой.

43.СИНТЕЗ МОНОНУКЛЕОТИДОВ.Все клетки организма способны синтезировать необходимые нуклеиновые кислоты и не нуждаются в наличии в пище готовых нуклеиновых кислот или их составных частей. Поэтому содержание готовых нуклеиновых кислот в пище для организма принципиального значения не имеет, хотя продукты их распада могут частично использоваться организмом.

Синтез пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов происходит на основе рибозо-5-фосфата. из глюкозы при её распаде по ГМФ-пути. Свободные азотистые основания обычно для этого синтеза не используются.

При синтезе пуриновых нуклеотидов к рибозо-5-фосфату присоединяются атомы углерода и азота, из которых образуется пуриновое кольцо. Источниками этих атомов являются аминокислоты глицин, глутамин, аспарагиновая кислота. Часть атомов углерода поставляется коферментами, содержащими в своём составе фолиевую кислоту и биотин. Промежуточным продуктом синтеза пуриновых нуклеотидов является инозиновая кислота. Далее из инозиновой кислоты образуются пуриновые нуклеотиды.

Синтезу пиримидиновых нуклеотидов предшествует образование необычного азотистого основания оротовой кислоты, содержащей пиримидиновое кольцо. Синтезируется оротовая кислота из аммиака и аспарагиновой кислоты. Оротовая кислота присоединяется к рибозо-5-фосфату и возникает пиримидиновый нуклеотидоротидинмонофосфат. Далее оротовая кислота в составе этого нуклеотида преобразуется в обычные азотистые основания, в результате чего появляются пиримидиновые нуклеотиды.

В связи с высокой важностью оротовой кислоты в спортивной практике в качестве пищевой добавки используется её соль оротат калия.

Дезоксирибонуклеотиды образуются из соответствующих рибонуклеотидов путём восстановления входящей в них рибозы в дезоксирибозу.

44.Для синтеза нуклеиновых кислот используются мононуклеотиды обязательно трифосфатной форме. Такие нуклеотиды содержат в свей ■ молекуле три остатка фосфорной кислоты и обладают повышенным запасом энергиии . Переход нуклеотидов в трифосфатную форму осуществляется путем взаимодействия с АТФ.

Для синтеза РНК необходимо четыре вида рибонуклеотидов (АТФ,УТФ,ГТФ, ЦТФ). Для синтеза ДНК используются дезоксирибонуклеиды

Тоже четырех видов (д-АТФ, д-ГТФ, д-ТГФ и д-ЦТФ).

^СИНТЕЗ ДНК (репликация) интенсивно протекает во время клеточного

деления. В процессе репликации в молекуле ДНК (родительская молекула) 'зарываются водородные связи между азотистыми основаниями обих ее нитей, что приводит к раскручиванию двойной спирали ДНК и образованию двух свободных нитей.К образовавшимся свободным нитям

как к матрицам, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме

и своими азотистыми основаниями с соблюдением принципа комплементарности

(аденин - тимин и гуанин - цитозин) присоединяются к ним

Благодаря этому принципу создается нужная последовательность положения нуклеотидов. По мере присоединения к матрице нуклеотидов связываются в полинуклеотидные нити, которые сразу же закручиваются с матрицей в двойную спираль. При этом от каждого нуклеотида отщепляется по два остатка фосфорной кислоты в форме фосфата.В конечном счете на каждой матрице возникает новая нить,

которая по строению точно соответствует второй нити ДНК. В результате репликации синтезируются две новые молекулы ДНК (дочерняя которые являются точной копией родительской молекулы ДНК. В дочерних молекулах одна полинуклеотидная нить происходит из родительской молекулы, а другая синтезирована из нуклеотидов в процессе репликации.

Синтез РНК (транскрипция) также протекает с участием ДНК.|

В процессе транскрипции раскручивается только ограниченный участок ДНК и матрицей служит лишь одна освободившаяся нить ДНК.

К этой нити, как к матрице, подходят нуклеотиды в трифосфатной форме,

содержащие рибозу, и по принципу комплементарности располагаются

в строго определенном порядке. Затем нуклеотиды соединяются в полинуклеотид, и от каждого из них отщепляется дифосфат. Образовавшаяся полинуклеотидная цепь с матрицей двойной спирали не разует и легко отходит от молекулы ДНК, после чего происходит и становление ее двойной спирали. Таким образом происходит синтез информационных (иРНК), транспортных (тРНК) и рибосомных|

(рРНК) РНК.

45.ПЕРЕВАРИВАНИЕ И ВСАСЫВАНИЕ БЕЛКОВ. В сутки с пищей поступает около 100 г белков.

Переваривание белков осуществляется протеолитическими ферментами желудочного, поджелудочного и кишечного соков.

Расщипление пищевых белков начинается в полости желудка под воздействием желудочного сока. Вырабатывается желудочный сок железами желудка, причем его компоненты образуются разными клетками.Так главные клетки синтезируют пепсиноген-белок, являющийся предшественником ифермента пепсина (т.е. проферментом); обкладочные клетки осуществляют выработку соляной кислоты, а добавочные клетки выделяют в полость

желудка белок муцин, который в форме вязкой слизи покрывает стенку желудка и защищает ее от соляной кислоты и пепсина. Попадая в полость желудка, пепсиноген под влиянием соляной кислоты превращается в активный протеолитический фермент пепсин. При этом от пепсиногена отщепляется небольшой полипептид, экранирующий

(закрывающий) активный центр. Образовавшийся пепсин подобно соляной кислоте вызывает быстрое превращение остальных порций

пепсиногена в активную форму. Такой механизм активации пепсина

называется аутокатализом. Образование активного пепсина в полости желудка т.е.внешней среде, предупреждает нежелательное воздействие этого фермента на белки клеток желудка, где происходит его образование . Муцин, покрывающий защитным слоем поверхность пищеварительного тракта

, устойчив к действию пепсина.

Под воздействием образовавшегося пепсина в пищевых белках расщепляются

пептидные связи, находящиеся в глубине их молекул. В результате такого

действия пепсина белковые молекулы превращаются в смесь полипептидов различной длины ,которую иногда называют пептидом. Тепловая обработка пищи, вызывающая денатурацию белков, облегчает переваривание белков пищи, так как денатурация вызывает заменение пространственной формы белковой молекулы, и внутренние пептидные связи становятся доступными для пепсина и других протеоэнтических ферментов.

Соляная кислота, входящая в состав желудочного сока, кроме активации пепсина создает в полости желудка оптимальную для действия

пепсина сильнокислую среду (рН=1-2). Соляная кислота также вызывает денатурацию пищевых белков, что способствует лучшему их расщеплению пепсином. Кроме того, соляная кислота, являясь сильной кислотой, обладает бактерицидным действием и обезвреживает микробы, поступающие с пищей в желудок.

Дальнейшее переваривание белков протекает в тонкой кишке, куда из желудка поступает смесь полипептидов различной длины. В состав поджелудочного сока, поступающего в тонкую кишку, содержатся и ферменты трипсиноген, химотрипсиноген и проэластаза, которые и тезируются в поджелудочной железе.

Превращение проферментов в активную форму происходит в и кой кишке. Вначале под действием фермента энтерокиназы, ветра ного в мембрану клеток тонкой кишки, трипсиноген становится три сином. Далее образовавшийся трипсин активирует переход остальных проферментов - химотрипсиногена и проэластазы - соответственно химотрипсин и эластазу, причем трипсин путем аутокатализа там стимулирует превращение большей части трипсиногена в трипсин.

Образовавшиеся трипсин и химотрипсин расщепляют полипептиды поступившие в тонкую кишку из желудка, до олигопептидов, состоят из нескольких аминокислот, преимущественно ди- и трипептидов.

Эластаза предназначена для расщепления прочных белков соединительной ткани — коллагена и эластина. Под ее действием эти белки ( превращаются в олигопептиды).

Завершается переваривание белков в тонкой кишке под действием( ферментов кишечного сока. Эти ферменты встроены в стенку микроворсинок и не выделяются в полость кишки. Поэтому расщепление образовавшихся олигопептидов происходит на поверхности микроворсинок и называется пристеночным, или мембранным, пшцеварением. Аминокислоты, возникающие на поверхности микроворсинок, сразу всасываются и по системе воротной вены поступают в печень и дальше в большой круг кровообращения. Незначительная часть аминокислот выбрасывается в лимфатическую систему. Всасывание аминокислот, сопровождающееся переносом их через мембраны, требует энергии АТФ.