58. Пути регенерации и деградации пиримидиновых нуклеотидов. Регенерация пиримидиновых нуклеотидов

Клетки млекопитающих не способны использовать свободные пиримидиновые основания для синтеза нуклеотидов. В то же время они могут использовать для этого пиримидиновые нуклеозиды. В частности рибонуклеозиды уридин и цитидин под действием фермента уридин-цитидинкиназы могут фосфорилироваться до UMP и СМР, а дезоксирибонуклеозиды тимидин и дезоксицитидин превращаются в ТМР и dСМР тимидинкиназой и дезоксицитидинкиназой, соответствено. Донором фосфатной группы в данных реакциях выступает АТР.

Деградация пиримидиновых нуклеотидов

В отличие от пуринов, конечные продукты распада пиримидинов являются хорошо растворимыми соединениями.

В начале идет отщепление от нуклеотида фосфорибозы или фосфодезоксирибозы с образованием свободного азотистого основания.

Урацил и тимин далее превращаются в свои дигидропроизводные – дигидроурацил и дигидротимин. Коферментами в данных реакциях выступают молекулы NADPH. Затем происходит гидролиз связи между азотом-3 и углеродом-4 пиримидинового кольца, в результате чего образуются -уреидопропионат и -уреидоизобутират, соответственно.

-Уреидопропионат сначала распадается до -аланина, а затем до ацетата. Обе стадии дают также дополнительно аммиак и СО₂.

-Уреидоизобутират распадается до аммиака, СО₂ и -аминоизобутирата, который участвует в таких же метаболических реакциях как и аминокислоты. При удалении амино-группы в результате реакции трансаминирования образуется полуальдегид метилмалоната, а затем метилмолонил-СоА. Последний далее превращается в сукцинил-СоА и вступает в цикл трикарбоновых кислот.

Цитозин подвергается тем же преобразованиям, так как он в результате реакции окислительного дезаминирования способен переходить в урацил.

59. Классификация нуклеиновых кислот. Первичная и вторичная структура днк. Значение двуспирального строения днк. Принцип комплиментарности.

Классификация: ДНК и РНК.

Первичная структура ДНК — это линейная последовательность нуклеотидов ДНК в цепи. Последовательность нуклеотидов в цепи ДНК записывают в виде буквенной формулы ДНК: например — AGTCATGCCAG, запись ведется с 5’- на 3’-конец цепи ДНК.

Вторичная структура ДНК образуется за счет взаимодействий нуклеотидов (в большей степени азотистых оснований) между собой, водородных связей. Классический пример вторичной структуры ДНК — двойная спираль ДНК. Двойная спираль ДНК — самая распространенная в природе форма ДНК, состоящая из двух полинуклеотидных цепей ДНК. Построение каждой новой цепи ДНК осуществляется по принципу комплементарности, т. е. каждому азотистому основанию одной цепи ДНК соответствует строго определенное основание другой цепи: в комплемнтарной паре напротив A стоит T, а напротив G располагается C и т.д.

У подавляющего большинства живых организмов ДНК состоит не из одной, а из двух полинуклеотидных цепей. Эти две длинные цепи закручены одна вокруг другой в виде двойной спирали, стабилизированной водородными связями, образующимися между обращёнными друг к другу азотистыми основаниями входящих в неё цепей. В природе эта спираль, чаще всего, правозакрученная. Направления от 3'-конца к 5'-концу в двух цепях, из которых состоит молекула ДНК, противоположны (цепи «антипараллельны» друг другу).

60. Репликация ДНК. Полуконсервативный способ репликации ДНК. Молекулярные механизмы . Ферментативное обеспечение.

Реплика́ция ДНК — процесс синтеза дочерней молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты на матрице родительской молекулы ДНК. В ходе последующего деления материнской клетки каждая дочерняя клетка получает по одной копии молекулы ДНК, которая является идентичной ДНК исходной материнской клетки. Этот процесс обеспечивает точную передачу генетической информации из поколения в поколение. Репликацию ДНК осуществляет сложный ферментный комплекс, состоящий из 15—20 различных белков, называемый реплисомой

Репликация ДНК — ключевое событие в ходе деления клетки. Принципиально, чтобы к моменту деления ДНК была реплицирована полностью и при этом только один раз. Это обеспечивается определёнными механизмами регуляции репликации ДНК. Репликация проходит в три этапа:

1. инициация репликации

2. элонгация

3. терминация репликации

Механизм:

Ферменты (хеликаза, топоизомераза) и ДНК-связывающие белки расплетают ДНК, удерживают матрицу в разведённом состоянии и вращают молекулу ДНК. Правильность репликации обеспечивается точным соответствием комплементарных пар оснований и активностью ДНК-полимеразы, способной распознать и исправить ошибку. Репликация у эукариот осуществляется несколькими разными ДНК-полимеразами. Далее происходит закручивание синтезированных молекул по принципу суперспирализации и дальнейшей компактизации ДНК. Синтез энергозатратный.

Цепи молекулы ДНК расходятся, образуют репликационную вилку, и каждая из них становится матрицей, на которой синтезируется новая комплементарная цепь. В результате образуются две новые двуспиральные молекулы ДНК, идентичные родительской молекуле.

• Полуконсервативный тип — одна цепь молекулы ДНК, образовавшейся в результате репликации, является вновь синтезированной, а вторая — материнской; идёт в направлении от 5’-конца новой молекулы к 3’-концу;