Метаболізм жирів
Обмін нуклеїнових кислот
Hyклеїнові кислоти відіграють основну роль у збереженні та реалізації генетичної інформації. Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнові кислоти [ДНК (DNA)], які забезпечують збереження інформації, та рибонуклеїнові кислоти [PHK (RNA)], які беруть участь у процесах генної експресії та біосинтезу білка.
Нуклеїнові кислоти побудовані із нуклеотидних залишків, які в свою чергу складаються з азотистої основи, вуглецевого залишку та фосфатної групи. ДНК і РНК розрізняються за типом вуглецевого залишку та структурою основ.
|
Азотисті основи —це ароматичні гетероциклічні сполуки, похідні пиримідину або пурину. П’ять сполук цього класу є основними структурними компонентами нуклеїнових кислот (загальними для всієї живої матерії). Пуринові основи аденін (Ade) та гуанін (Guа), а також пиримідинова основа цитозин (Cyt), входять до складу ДНК і РНК. До складу ДНК входить також тимін (Thy), 5-метил-похідна урацилу. Основа урацил (Ura) входить тільки до складу РНК. В ДНК вищих організмів в незначній кількості присутній 5-метилцитозин. Урацил за участю ферментів дегідрогенази дигідроурацилу, гідрази дигідропіримідинів і N-карбаміл-β-аланінамідогідролази перетворюється в β-аланін, і карбамінову кислоту (NH2СООН), яка розпадається на аміак і вуглекислий газ. Біосинтез рибонуклеотидів і дезоксирибонуклеотидів є життєво важливим , оскільки ці біомолекули є прямими попередниками ДНК, РНК та нуклеотидних коферментів. Утворення нуклеотидів в організмі відбувається шляхом синтезу з простих попередників, а аткож з готових пуринових і піримідинових основ. |
|
Сполуки азотистих основ з рибозою або похідні інших азотистих сполук носять назви гуанозин (G), уридин (U), тимідин (T) та цитидин (С). Якщо вуглецевий залишок представлений 2-дезоксирибозою, то утворюється дезоксинуклеозид. В клітині 5'-ОН-группа вуглецевого залишку нуклеозиду етерифікована фосфорною кислотою. Відповідна похідна 2'-дезокситимидину (dT), звено ДНК, називається 2'-дезокситимидин-5'-монофосфат (dTMP) (2). Якщо 5'-фосфатний залишок сполучається з другими нуклеозидфосфатними залишками, одержують нуклеозиди ‑ та нуклеозидтрифосфати (АДФ і АТФ) — важливі коферменти енергообміну. Всі нуклеозидфосфати об’єднані загальною назвою ‑ нуклеотиди. В нуклеозидах і нуклеотидах пентоза знаходиться у фуранозній формі. Вуглецевий залишок і азотиста основа сполучені N-глікозидним зв’язком між С-1' вуглецевого залишку і N-9 пуринового або відповідно N-1 піримідинового циклу. Глікозидний зв’язок знаходиться в β-конфігурації.. |
Залишки фосфорної кислоти могуть сполучатися за рахунок утворення фосфоангідридного зв’язку. Отже, два нуклеотиди можуть бути сполучені через фосфатні групи з утворенням відповідного динуклеотиду. До цієї групи сполук належать коферменти [HAДФ+(NADP+)] і KoA (CoA), а також флавін [ФАД(FAD)].
Такий динуклеотид несе на 5'-кінці вільну фосфатну групу, а на 3'-кінці вільну ОН-групу. Тому можна за рахунок утворення ще однієї фосфодиефірного звязку приєднати новий мононуклеотид. Так утворюються олігонуклеотиди і полінуклеотиди.
Полінуклеотиди, утворені з рибонуклеотидних залишків, називаються рибонуклеїновими кислотами (РНК), з дезоксирибонуклеотидних мономерів — дезоксирибонуклеїновими кислотами (ДНК). При позначенні полінуклеотидів вказивають скорочені назви нуклеозидних фрагментів у напрямі 5'→3', (зліва направо). Іноді до назви включають фосфатну групу ("p"). Наприклад, фрагмент РНК, наведений на схемі 2, можна записати ...pUpG... або скорочено ..UG...
|
Гідроліз нуклеїнових кислот
|
Н
уклеопротеїди
НСІ
протеїни
(протаміни, гістони) + нуклеїнові кислотиН
уклеїнові
кислоти нуклеази
олігонуклеотиди → мононуклеотидиН
уклеотиди
комплекс
ферментів
пуринові та піримідинові основи +
рибоза та дезоксирибоза + фосфорна
кислота
Нуклеотиди і нуклеозиди всмоктуються з кишок у кров і доставляються у клітини організму.
Похідні, які містять систему пурину, широко поширені в природі та відіграють значну роль в багатьох біологічних процесах. Найважливіші похідні пурину ‑ аденін, гуанін (пуринові основи), гіпоксантин, кофеїн, сечова кислота. Ядро пурину входить до складу деяких антибіотиків і нуклеотидів , які є структурними фрагментами нуклеїнових кислот. Пурин і ряд його похідних виявляють протипухлинну, противірусну та протиалергічну активність.
Кінцевим продуктом обміну пуринових основ у клітинах організму є сечова кислота, наприклад у випадку аденіну. При захворюванні людини подагрою сечова кислота відкладається в суглобах, викликаючи при рухах нестерпний біль. Виводиться з сечею. Утворює кислі солі – урати. При деяких захворюваннях вони накопичуються в органах і тканинах.
|
|
|
|
|
пурин |
г |
аденін |
гіпоксантин |
сечова кислота |
|
|
|
|
|
|
Пуринові основи |
|
|
|
уанін
|
Кофеїн (1,3,7- триметилксантин) – пуриновий алкалоїд міститься в бобах кави, горіхах кола, листі чаю (після ферментації). Біосинтез кофеїну в рослинах відбувається через утворення ксантину (утворюється з аденіну і гуаніну). Кофеїн збуджує центральну нервову систему, звужує кровоносні судини, підвищує кров’яний тиск і стимулює серцеву діяльність, стимулює діурез. Використовується при інфекційних та інших захворюваннях, що супроводжуються пригніченням функцій центральної нервової і серцево-судинної систем, при отруєннях наркотиками, при спазмах судин головного мозку, для підвищення психічної та фізичної активності. Кофеїн входить до складу напою "кола". |
|
Теобромін (3,7 – диметилксантин) ‑ безбарвні кристали, мало розчинний у воді (1:700), етанолі, діетиловому ефірі, розчиняється у водних розчинах лугів і кислот. Міститься в какао (1,5-2%) та парагвайському чаї (Ilex paraquariensis). Теобромін спричиняє стимулюючу дію на серцеву діяльність, розширює судини серця і мускулатуру бронхів, підвищує сечовиділення. Використовують при спазмах судин мозку, рідко ‑ при набряках серцевої та ниркової етіології. Одержують сублімацією з бобів какао і листя чаю. |
Обмін речовин в організмі проходить як єдине ціле при тісній взаємодії і взаємній зумовленості окремих його процесів. Навіть перший етап – є одночасний процес розщеплення в травному тракті білків, ліпідів і вуглеводів. Подальші перетворення білків, ліпідів і вуглеводів у тканинах в процесах обміну тісно пов’язані між собою.
При порушенні обміну одного з трьох класів органічних сполук в організмі виникають паталогічні зміни, які впливають на обмін інших речовин. З біохімічної точки взаємозв’язок між перетвореннями вуглеводів, білків і ліпідів виявляється в тому, що з вуглеводів їжі за певних умов можуть синтезуватися ліпіди, а з білків – вуглеводи. Тому при нестачі вуглеводів потреба в білках зростає, а недостане надходження ліпідів може компенсуватись вуглеводами.