7. Строение нуклеотидов. Роль нуклеотидов в метаболизме.

Молекула нуклеотида состоит из трех частей - пятиуглеродного сахара, азотистого основания и фосфорной кислоты.

САХАР. Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т. е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два типа нуклеиновых кислот - рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дезоксирибозу.

ОСНОВАНИЯ. В обоих типах нуклеиновых кислот содержатся основания четырех разных видов: два из них относятся к классу пуринов и два - к классу пиримидинов. Азот, содержащийся в кольцах, придает молекулам основные свойства. Пурины - это аденин (А) и гуанин (Г), а пиримидины - цитозин (Ц) и тимин (Т) или урацил (У) (соответственно в ДНК или РНК). В молекуле пуринов имеется два кольца, а в молекуле пиримидинов - одно.

В РНК вместо тимина, присутствующего в ДНК, содержится урацил. Тимин химически очень близок к урацилую Тимин - это урацил, в котором у 5-го атома углерода стоит метильная группа. Основания принято обозначать первой буквой их названия: А, Г, Т, У и Ц.

ФОСФОРНАЯ КИСЛОТА. Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекуле содержится фосфорная кислота. В результате соединения сахара с основанием образуется нуклеозид. Соединение происходит с выделением молекулы воды, т. е. представляет собой реакцию конденсации. Для образования нуклеотида требуется еще одна реакция конденсации, в результате которой между нуклеозидом и фосфорной кислотой возникает фосфоэфирная связь.

Роль нуклеотидов в обмене веществ. Нуклеотиды используются не только для построения нуклеиновых кислот. Они выполняют также важную роль в регуляции обмена веществ и энергии в различных органах и тканях. Отдельные нуклеотиды входят в состав трех основных коферментов — НАД, ФАД и KoA-SH. Эти коферменты участвуют в превращениях углеводов, жиров, аминокислот и других веществ, а также в окислительно-восстановительных реакциях, связанных с энергообразованием. Такие нуклеотиды, как АТФ, АДФ и др., являются универсальным источником энергии в организме. Молекулы циклических нуклеотидов являются универсальными внутриклеточными регуляторами обмена веществ. Свободные нуклеотиды в клетках образуются в результате их синтеза или при частичном гидролизе нуклеиновых кислот.

Типы нуклеиновых кислот. В 1930 г. были определены два типа нуклеиновых кислот — ДНК и РНК, различающиеся химическим составом, молекулярной массой, сложностью структуры молекул, а также выполняемыми функциями в организме. Название нуклеиновых кислот обусловлено присутствием в кислоте углевода: если в состав нуклеиновой кислоты входит рибоза, то она называется рибонуклеиновая кислота (РНК), а если входит дезоксирибоза, то нуклеиновая кислота называется дезокси-рибонуклеиновая (ДНК). Кроме углеводного компонента, отдельные типы нуклеиновых кислот различаются составом азотистых оснований и структурой молекулы. Молекула ДНК имеет очень большую молекулярную массу — от нескольких миллионов до 2—5 миллиардов, так как состоит из 50 тысяч и более нуклеотидов.