Тимин биохимия

Строениеобменнукл отидов

160

β -АМ И Н О И З О Б У Т И Р А Т А Ц И Д У Р ИЯ

Таккакпродуктыкатаболизмапиримидиновхорасошо, воримы

онихорошов

ы-

водятсямочойи

клиническиесимптомы

патологий слабовыражены.

Примеромп

одобного нарушенияявляется β-аминоизобутиратацидурия,

прикотором

имеется

дефектсоответствующейтранса

миназы.Заболеванпротекаетбессиимптомно

встречается,основном,уяпонцевикитайцевоколо( 25%).

ОР О Т А Т А Ц И Д У Р И Я

Оротатацидурия (или

оранжевкристаллоурия

) можетбытьнаследственнойиприо

б-

ретенной.

Наследственнаяформа

Наследственнаяформа

оротатацидурии весьмаредка

связанаодновременнымдефе

к-

том оротатфосфорибозилтрансферазы и оротидилдекарбоксилазы,таккакэтиферменты

являюдвумяактцентрамиивнымисяодногобелка.Заболеваниепроявляется

навторомп

о-

лугодиижизн

гипохромной мегалобластическойанемией,

лейкопенией,

отставанием ум-

ственногоифизического

развития.Д иагнозставприобнаружениитсявохлаждмоч нной

оранжевыхигольчакристаллоротовкислых.Боолезньвсложняетсяйтытем,что

прин е-

достатке УТФиЦТФактивируютсяпервыереакци

исинтезаорот

овойкислоты

.Приотсу

т-

ствиилеченияг наступаетбельвпервыегодыжизни.

Однпервопричиной,такак заболеванияявляется

"пиримидиновыйголод

",его

можнодостатуспешкорректироватьчнсп мощьюприемаурид, на

этом серьезно

неопасаясьпередозировки.

Приобретеннаяформа

Эта болеечастая

форма оротатацидурииможетнаблюдаться:

o

придефектекаких

-либоферментовсинтезамоче,кромекарбамоилины

фосфат-

синтетазы.Приэтомкарбамоилфосфатмитохондрийвнорме(

используемыйдля

обра-

зования мочевины)выходитизиспоизбыточнльзуетсясинтезаоротоговой

кислоты.Заб бычнолевансопргивождаетсяпераммониемией.

o

прилеченииподагрыаллопуринолом,которыйпревоксипуринолмононуращается

к-

леотид,являющийсяингибитор

оморотат декарб,чтоксилазыпятьжеведетнакопл

е-

ниюоротата.

Н У КИЛНЕУОКЛЗЕИОД ТЫ

ИКДАЫК

Л Е К АПРРСЕТПВАЕРН Н Ы Е

А Т Ы

Азотистоеснование

аллопуринол испоприлеченииьзуетсяподагры,прмочек

а-

меннойболезнисиндромеЛеша

-Нихана.

Лечебныйэффектряда

антивирусныхпрепаратов

оснихованстроении

– ония в-

ляютсяпроиазотистыхводоснованийымиуклеозидов.Механизмдейстразл чныхя

нуклеозидовос ихфосфорилированиизараженныхвирусомклеткахпревращ

е-

ниемвнуклеотиды,

в конкуренциисобы

чныминуклеотидамизавстраивание

ввирусные

нуклеинкислотыве

,чтоостанаразмножвирусалива. ениет

Матричныебиосинтезы

162

СТ РХРОМЕ Н И ЕАТИНА

ДНК – наиболееважнаячастьхромосом:дведвухцепмолекулыДНКбразуютчечные

однухромосому.Наиболеехорошохромосомывидныпередмитвремязом

него.Вп

о-

коящихсяклеткаххроматериалосомныйвыглядитнечеткорасповсемуряд.Вруелен

такомсо

стополучилянииназваниехроматин" "В.составехроматинавыделяют60%белка

(гистоныкислыебелки), ДНК35%около5%РНК.

Хроматинуложеввидесф частицрических

– нукл,соеосомдиненныхдругом

нитьюД.НуклКпредставляетсобойомакомп

лексучасткамолекулыДНКивосьми

о-

лекулгист.Вонуклставеновнахпоосм2дятсяомыгистоновлекулыН2

α,Н2 β,Н3,Н4.

НитьДНК,последовательноконтакгисН2ируяонами

α,Н2 β,Н4,Н3,Н3,Н4,Н2

β, Н2

α,

наматываегистоновоеядро,комас"сяорое

кирует" пар146основанийДНК.Гистон1

связывануклеоснаучасткетсявхивыходамойдаДНК,склеивая" "оборота2 маск"

и-

руя"еще20пароснований.Такимобразом,помощьюоднойнуклеосомызамаскировано

166пароснований.

Кроменуклеосом,вядпр

исутствуютеще2

уровняукладкиДНК

:фибриллыдиаме

т-

ромнм10,состоящцепочкииз нуклеосом,волок,диа30,обмаетразующиесяом

призакручиваниифибрилл

суперспираль.Навиток

такой спириходитсяали6

-7нукл

е-

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

163

осом.УчастокДНКмеждунуклеосомаминазывспейсерным(етсянгл:

space – простран-

ство),егодлинаварьируетзависимостиотвидаорганизматипаклетчеловека.У она

составоко50парнуклеотидовояет.

Благодаряналичиюнуклеосомдостигаетсяуменьше

ниеразмеровхромосомы

враз7,

далее происходитукладкав

суперспираль фибриллы исуперсуперспираль„ "

волокна.

СТ РРИБОНУКЛЕИНОЕ Н И Е

ВЫ Х КИСЛОТ

РибонуклеиноваякислотаРНК()

представляетсобойпоследовательностьрибонукле

о-

зидмонофосфатов – АМФ,ГМФ,

ЦМФ,УМФ

,связанныхдругдругом5

'-3'-фосфо-

диэфирнымисвязями.

Построению

РНКотличаетсяДНКоднонитевойструктурой,

значи-

тельмемноьшейлекулярноймассой,

наличиурацвмтиестомиларивместобозына

дезоксирибозы.

Вклеткеприсучетырествует

типаРНК:

МатричныеРНК

(мРНК)представляютсобойлинейнуюпоследовательностьнукле

о-

тидов.К5

'-концумолекулыприсоединенметилгу

анозиндифосфат,на3

'-концеимеетсяп

о-

лиадениловаяпоследовательность

(смниже)

.Ихфункция

– информаци,т.е.переноснная

информацииструкбелДНКткуремеовихсинтезату.

МалыеРНК

исподсозреванияль мРНКуютсянекоторыхдругихклеточныхпр

о-

цессов.

РибосомальныеРНК

(рРНК)прокариэук риотзличныличаютсявеличиной

седиментацск( оростседанмолекуиия

лыприцентрифугировании).

Ониучаствуютп

о-

строенииибосом.

У прокариот есть тразновидностирРНК: 5

S, 16S и23 S. Малую(30S)субчастицу

рибосом образуютбелк

ии 16S-рРНК;большую(50S)

субъединицу – белки, 23S-рРНКи

5S-рРНК. У эукариот – всоставер

ибосом четыреразновидности

рРНК: 5S, 5,8S, 18S и28 S.

Малую(40S)субчастицуобразуютбелки18S

-рРНК,большую(60S)

– белки5S

-, 5,8S-,

28S-рРНК.

Матричныебиосинтезы

164

ТранспортныеРНК

(тРНК)бактерийэукариотвключают73

-93нуклеотида.Онип

е-

реносятаминокислизцитозоляриб. сомамты

На5

'-концетРНКнаходитсягуаниловый

нуклеотид,на3

'-конце – триплетЦ

-Ц-А. ВторичнаяструктуратРНКнапоминаетклеверный

лист,атретичная

– латинскуюбукву

L.В "клеверномлисте

" выделяютчетыреучасткаили(

ветви,петли),каждыйизкоторыхимеетсобственнуюфункци

:

o

антикодоновый – соединяетсякодономматричнойРНКврибосоме,

o

псевдоуридиловый – отвечаетзасвязываниерибосомой

,

o

дигидроуридиловый – отвечаетзасвязывание

аминоацил-тРНК-синтазой,

o

акцепторный – связываетпереносимуюаминокислоту

.

С И НТУЕКЗКЛИЕ И Н О В Ы Х

С Л О Т

Р Е П Л И К А Ц И Я Д Н К

СинтезДНКпроисходитнебеспорядочно,ав

строгоопределепержклеткизод.Всегонныйи

выделяютфазы4

клеточногоцикла

:митозМ(),

син-

тетическую(

S),пресинтетическую(

G1, отангл.

gap –

интервал),постсинтетическую(

G2).

Важноеучастиеврегуляциисменыфазклето

циклины

ч-

ногоциклазанимают

– белкимассой

35-90 кДа,уровенькоторых

меняетсявходекл то

ч-

ногоцикла

.Пофункциициклин

ы – этоактиваторные

субъферментовдиницы

циклин-зависимыхкиназ

(ЦЗК)

.Активныекомплексыциклин

-ЦЗКфосфор

и-

лируютвнутрбелки, клеточныезменяяихактивность.Этим

обеспечиваетсяпродвижение

поклеточномуциклу.

Синтезрепликация( ,удвоение)ДНКпроисх

одитв

S-фазуклеточногоцикла

,когда

клетготовитсякделениюа.

Механизмреплик,какустановМэтьюцииМезельсонили

ФранкСтав1957льин

г, полуконсервативный, т.е.накаждойнитиматерДНКсинской

н-

тезирудочернкопи. тсяя

тов:

Как любой матричныйбиосинт,репликациятребуналичиязсколькихт

компонен-

матрица – веероли выступаетматеринская

нить ДНК,

o

o

растущаяцепь

– дочерняя нить ДНК,

o

субстрадлясинтыеза

– dАТФ,

dГТФ,Цd, ТФ

,

o

источникэнергии

– dАТФ,

dГТФ,Цd, ТФ

,

o

ферменты.

СиДНКначинатезвопручасткеделется,получившнаныхточказваниех

ori

(ан гл.

origin – начало)

. Нак ДНКждоймлекточекпитающих

ori насчитываетсяоколо100.

Репликация распространяетсяотэтихучавобековороныпонитДНКм

собразова нием

репликативных "пузырей". Вкаждтакпузыре"ом"имеютсядве

репликативные "вил-

ки",вкоторыхпроирасплетаниеходит,раскручиванепо редственныйДНК.тезие

Приэтом

епликатвилкудаляютсядругиотвныедруга.Вц всяломрепликацияДНКуэ

у-

Матричныебиосинтезы

166

СинтезновойцепиДНКидетвнаправленииот5'

-конца

3'-концу,т.е. 5'

-конецновой

ДНКостаетсясвободным,следнуклеотидыющиеприсоединяются3'

-гидроксильной

группепредыдущегонуклеотида.

→ 3' непрерывно (т.е.обычнымприсоедин

Вреплвивкативнойлке

направлении5'

е-

ниемпоследующнуклеотпредыдущимдовх

черезС

3 иС

5) синтезируетсяолько

одна

нить,аименнота,длякоторойнаправлнаправлениемсинтезасовп даетдвижения

е-

пликативнойвилкисоответствуе

тнапрмавлентеринскойнит ю

3' → 5'Помере. распл

е-

танияДНКдвиженреплинакативнойэтойлкияматеринскойни крываютсяучас

т-

ки,гдевозможно

безостановочное удлинение ведущей дочерней нити.

Направление5'

→ 3'для

другой дочернейнитиДНКпроти

вополождвижениюрепло

и-

катви.Поэтвнойлкис этойнтезмутстающейнитивнаправлении( 5'

→ 3')возможен

толькопослерасплетаниячастиДНКосвобожденияучасткадлясинтеза.

Такимобраз,синтездочернейДНКмидетфрагментарно.Поименияпонисскл го

е-

дователясинтезируемыена

отстающей цепиотрезкиДНКназвали

фрагментыОказаки.

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

167

В хронолпорядкесобытиягичрепликацразвескомритываютсяследуимерно

ю-

щимобразом:

1.

ДНК-топоизомеразы,находясьпередреплви,ркативнойлкой

азрезают молекулу ДНК

дляоблегченияеерасплетанияраскручива

ния.

2.

ДНК-хеликазы,следуятопоизомеразами

, раскручивают ирасплетают молекулу ДНК.

3.

ДНК-связывающиебелки

(ДСБ)

связывают расплетенные нити ДНК истабилизируют

их,недопуская

обратного "слипания" другсдругом.

4.

ДНК-полимераза δ (греч.:

δ – дельта),с

оглассоскодвиженваноростьюрепликатия

в-

нойвилки , осуществляетэлонгацию

ведущей цепидочернейДНК

внаправлении 5'→ 3'

наматрице одизнитейой

материнскойДНК

(скорость100парнуклеотидов

секунду)

.

5.

ДНК-полимераза α присоединяетсяк

другой нитиДНКсразупослерасплетания

в

направлении 5'→ 3' синтезирует праймер (РНК-затравку)

– последовательностьРНК

на

матрице ДНК длинот10до200нуклеотидовй

. Послеэтогоферментудаляется

нити

ДНК.

6.

ДНК-полимераза ε проводитс

интез фрагмента (длина150

-200нуклеотидов)

отстающей

цепидочернейДНК

впродолжениепраймера

. Онарабдтехопортает,поканевстретит

праймер предыдущегофрагмеОказакиси( нтезированного

ранее). Послеэтогод

анный

ферментудаляетсяцепи.

7.

ДНК-полимераза β встает вместо ДНК-полимеразы ε,движется

томже

направлении

(5'→ 3') иудаляет рибонуклеотидыпраймера

,одновременновстраивая

дезоксирибонук-

леотиды наихместо.Ферментрабдполноготаетудаленияпраймера,послечего

схо-

дит сцепи.

8.

ДНК-лигаза производитс

шивкуотрезк

а,

синтезированного ДНК-полимеразой ε, иучас

т-

ка отстающейцепидочернейДНК

, встроенного ДНК-полимеразой β, (фрагментовОк

а-

заки).

Матричныебиосинтезы

168

РЕ Г УРЕПЛЯ Ц ИКАЦИИЯ

Лекарственнаярегуляция

1. Дауномицин и актиномицин D интеркалируют,..встраиваютсямеждунитей

ДНКипрепятствуютродвижфе меплен. итовкациию

2. Новобиоцин снижаетактивностьДНК

-гируба,зыктеподавляяихрийазмножение

.

3. Мелфалан и циклофосфамид преворганизмеращаютсявсоединения,которыев

ы-

зываютприсоединениегруппы

CH3 или C2H5 катому

N7

гуанозина обеихцепмочлекулы

ДНК,чтоприводиткперекрестнойсшивкедвухспиралейДНКостановкерепликации.

П О В РИРЕ ЕЖПДАЕРНАИЦЯ

И Я Д Н К

Таккакнагеномлюбойнедеклпостоянноеткиящейсяоказываетвлияниеокружа

ю-

щаясреда,товполневерповрежденияятнысоставенукл,такжезможнотидавстра

и-

ваниенеправильногонуклеплиотида.Такиенарушенияациибыс

троопределяются

специальнымифермент,пораженныйучудаляетсямисток

экзонуклеазами,заполняется

ДНК-полимеразой β исшивается

ДНК-лигазой.

Вслучаеизмструктурыненияоснованиянапример( ,егодезаминирование)этоосн

о-

ваниеудаляется

ДНК-N-гликозидазой,затемдругиферудаляетментамидезоксяирибоза

инаееместо

ДНК-полимеразой β и ДНК-лигазой встраиваетсянужныйнуклеотид.

Г И Б Р И Д И З А Ц И Я Д Н К - Д Н К И Д Н К - Р Н К

ЕслинагрерастворДНКвышеьтемпературы90

°СилисдвинутьрНрезкощелочную

илирезкокислую

сторводородные, связимеждуДНКтямиразрушаются

и двойная

спиральрасплетается.Происходит

денатурация ДНКили,по

-другому,

плавление.Еслиуд

а-

литьагрессивныйфакт,топроисходит

ренатурация или отжиг.ПриотжигенитиДНК

"отыскивают"

комплементарныеучасткидруг

другаи,вконцеконцов,вновьсворачиваю

т-

сявдвойнуюспираль.

Есливоднойпробирке" "провесплавлениетсмесижигДНКчеловекаимыши,то

некоторыеучасткицепейДНКмышибуд

утвоссоединятьсякомплементарнымиучастк

ами

цепейДНКчеловекасобразованием

гибридов.Числотакихучастковзависитотстепени

родствавидов.Чемблвидымеждужесобой,тембольшеучастковкомплементарности

и-

тейДНК.Это

явление называется гибридизацияДНК

-ДНК.

ЕсливраствореприсутствуетРН

К,томожносуществить

гибридизациюДНК

-РНК.

Такаягибридизация

помогаетустановитьблизостьопредепослеДНКнныхдовательностей

скакой -либоРНК.

ГибридизацияДНК

-ДНКиДНК

-РНКиспользуетсякакэффективнсредствмол ое

е-

кулярнойгенетике.

С И Н Т Е З Р Н К – Т Р А Н С К Р И П Ц И Я

Прчемначнутждесинтезирбелки,информациюихватьсябстроениинеобходимо

информацион-

"достать"изДНКидоставитьеекместусинтезабелков.Этимзанимаются

ные или матричные РНК.Одновременнокленужныткеранспортерыаминокислот

–

транспортные РНКиструктукомпонентыр,гансинтезирующихныебелоклл,

– рибосо-

мальные РНК.

ВсяинформстроенанцирибосомальныхспоряиРНКтныхакже

находитсявДНК.

транскрипции дансДНКныха

Поэтомусуществуетпроцесспереписыванияили

РНК (англ.

transcription – переписывание)

– биосинРНКнамаДНКт.рицеез

тов:

Каквлюбомматричномбиосинтезевтранскрипциивыднеобходимых5 ляютэлеме

н-

матрица – однаизцепейДНК

,

o

o

растущаяцепь

– РНК,

biokhimija.ru

ТиминО.А.

Лекции по общей биохимии (2018г)

169

o

субдлясинтезатрат

– рибонуклеотидыУТФ(,ГТФ,ЦТФ,АТФ)

,

o

источникэнергии

– УТФ,ГТФ,ЦТФ,АТФ

.

o

ферментыРНК

-полимеразы ибелковыефакторытранскрипции

.

БиосинтезРНКпроисходитвучасткеДНК,которназываетсяй

транскриптон,со

д-

ногокраяонграничен

промотором (начало),сдругого

– терминатором (конец).

РНК-полимеразы эукариимеюподвеботсубъединицыльшихнесколькомалых

субъединиц.

СТ АТРАНД И И

СКРИПЦИИ

Выделяюттристадиитранскрипции: нициация,элонгацтерм. инация

Инициация

Промоторсодержитстартовыйсигнал

транскрипции – ТАТА-бокс – определенную по-

следоватнуклеотидовДНК, льность

связывающую

первыйфакторинициации

ТАТА-фактор.ЭтотТАТА

-факторобеспечиваетприсоединение

РНК-полимеразы ктой

нитиДНК,котораябудетиспользоватьсякачесшаблодляравенскрипции

(матричная

нитьДНК)

.Таккак

промоторассиметричен

("ТАТА"),тоонсвязываетРНК

-полимеразу

тольководнориентации,чтойопределяетнаправлениетранскрипцииот5

'-конца3

'-концу

(5'→ 3'). ДлясвязыванияРНК

-полимеразыспромнеобходимтором

ещеодинфактор

и-

циации – σ-фактор (греч.

σ – "сигма"),носразуп

ослеинтезазатравочногофрагментаРНК

(длиной8

-10рибонуклеотидов ) σ-фактотрываетсяфермента.

ДругиефакторыинициацраскручиваютспДНКпередральРНК

-полимеразой.

Белковыефакторы

Элонгация

элонгацииобеспечиваю

тпродвижениеРНК

-полимеразывдоль

ДНКирасплетают

молекулу ДНКнапротяжениипримернонуклеотидных17 пар.

РНК-полимеразапродвигаетсясоскоростью40

-50нуклвсевкунотинапрадовулении

5'→ 3'. Ферменти

спользует АТФ,ГТФ,ЦТФ,УТФодновременно

вкач

ествесубстратаи

в

качестве источникаэнергии.