СУБСТРАТ – это вещество которое катализирует фермент

 

Нуклеиновые вещества

1. Нуклеозиды и нуклеотиды

2. ДНК

3. РНК

 

1. Все типы клеток содержат вещества, состоящие из 3 компонентов: гетероциклического основания, углевода и фосфорной кислоты.

Они получают название нуклеиновых веществ.

Эти вещества образуют значительную группу коферментов и являются составной частью высокомолекулярных природных полимеров нуклеиновых кислот.

Нуклеиновые вещества содержат 2 типа гетероциклических оснований: пуриновые и пиримидиновые.

Среди пиримидиновых оснований наибольшее значение имеют урацил, тимин и цитозин.

Среди пуриновых оснований наибольшее значение имеют аденин и гуанин.

 

Второй компонент представлен углеводами двух типов: рибозы и дизоксирибозы.

В зависимости от того какая из пентоз входит в состав нуклеотидов и полинуклеотидов их различают: дизоксирибонуклеиновая и рибонуклеиновая. Продукты неполного гидролиза нуклеиновых кислот, состоящие из углевода и азотистого основания называют нуклеозиды.

Пуриновые нуклеозиды называют по основанию добавляя к корню его названия «озин»: аденозин.

Перемединовые нуклеозиды называют по основанию прибавляя окончание «идин»: уридин, цитидин.

Нуклеотиды.

Имеют сложное строение и при гидролизе распадаются на азотистое основание, пентозу и фосфорную кислоту. Нуклеотиды представляют собой свободные соединения, находящиеся в клетках и тканях организмов, а также являющиеся продуктами гидролиза нуклеиновых кислот.

В основу номенклатуру нуклеотидов положено 2 принципа: они обозначаются или по своему основанию (адениновая кислота) или по своему нуклеозиду и при этом указывается замещение через фосфат.

Одним из важнейших соединений нуклеотидной природы является аденазин-3-фосфат или АТФ. Это соединение содержит 3 остатка фосфорной кислоты.

Нуклеотиды выполняют особые функции в биологических системах. АМФ, АДФ и АТФ представляют собой систему адениловых кислот, которая участвует в энергетическом обмене благодаря способности атомов фосфора в фосфатной группе АТФ присоединять электрон, поэтому при расщеплении пирофосфатной связи и передачи фосфатной группы на другое вещество выделяется значительное количество энергии, трансформируемой в организме на разнообразные энергетические нужды.

При гидролизе освобождается 40-60кДж/моль химической энергии в зависимости от локализации реакции в клетке.

Обратный процесс или синтез АТФ и АДФ и неорганического фосфора сопровождается потреблением энергии.

Подобная реакция называется реакцией фософорилирования.

2. ДНК

Нуклеиновые кислоты – это важнейшие биополимеры, осуществляющие хранение и передачу генетической информации в живой клетке.

Доказано, что содержание ДНК в любой клетке постоянно и не зависит от условий внешней среды. Количество ДНК увеличивается по мере нарастания сложности клеток.

Каждый вид имеет свой специфический нуклеотидный состав ДНК. Каждый организм содержит участки ДНК сходные с участками ДНК его родителей, но ДНК каждого индивидуального существа уникально.

Мономерами молекулы ДНК являются нуклеотиды. В ее составе из углеводов содержатся только дизоксирибоза, а большую часть оснований составляют гуанин, тимин, цитозин и аденин.

Полная структура ДНК была установлена американскими учеными Уотсоном и Криком в 1953 году.

Основные черты модели ДНК

1) Молекула ДНК построена из 2 полинуклеотидных цепей ориентированных антипараллельно и на всем протяжении связанных водородными связями друг с другом.

2) Водородные связи между цепями образуются за счет специфического взаимодействия аденилового остатка одной цепи с тиминовым остатком другой, гуанилового с цитозиновым. Основания образовавшейся пары комплементарны.

3) Первичная структура одной цепи молекулы ДНК комплементарна первичной структуре другой цепи.

4) Обе цепи закручены в спираль, имеющую ось и могут быть разделены только путем раскручивания.

Пуриновые и пиримидиновые основания обращены внутрь спирали, их плоскости перпендикулярны оси абсцисс и параллельны друг другу.

Между основаниями возникают гидрофобные взаимодействия, стабилизирующие двойную спираль более чем водородные связи.

Кроме того существуют закономерности в строении молекулы ДНК, которые называются правилом Чаргаффа:

1. В молекуле ДНК сумма пуриновых оснований равна сумме пиримидиновых.

2. Содержание аденина равно содержанию тимина, а содержание гуанина равно содержанию цитозина.

3. В зависимости от преобладания пары оснований различают: аденин-тиминовый тип или гуанин-цитозиновый.

Первичная структура это последовательность нуклеотидных остатков.

Вторичная структура представляет собой двойную спираль, которая может быть 4-х типов: А, В, С, Z.

Форма спирали зависит от степени гидратации молекулы. А форма -кристаллическая существует при содержании воды не более 40%. В форма – паракристаллическая, воды не более 40%. В метаболически активных тканях преобладает В форма.

В живых клетках у эукариот ДНК сосредоточено в ядре, а так же в метохондриях и хлоропластах. В ядре ДНК соединено с белками и этот комплекс называется хромотином и представляет собой основу генетического материала хромосом.

У прокариот ДНК имеет кольцевую форму, содержит мало белков и связано с металлами и аминами образуя рассеянное ядерное вещество. Молекулы ДНК имеет длину до 10нм и массу 1Да=

3. Различают 3 основных типа РНК. РНК обычно содержат углевод – рибозу, а из оснований присутствует аденин, гуанин, цитозин, урацил. Кроме того содержатся некоторые метелированные производные оснований. Содержание пуриновых и пиримидиновых оснований в РНК неодинаково, исключения составляют транспортные РНК.

Виды РНК:

· Рибосомные РНК (РРНК) – сосредоточены в рибосомах цитоплазмы. Предполагается что она выполняет структурную функцию. Встречается в различных формах и образует с белком сложный надмолекулярный комплекс, в котором происходит биосинтез белка. На долю РНК приходится свыше 80% всей клетки.

· Матричное или информационное РНК. Она выполняет роль матрицы при синтезе белка, по своему нуклеотидному составу соответствует ДНК той же клетки. Существует столько различных информационных РНК, сколько белков в организме. В информационных РНК около 2% всей РНК клетки.

· Транспортное РНК (ТРНК). Ее молекула выполняет функцию акцептора активированной аминокислоты и адаптера для переноса ее к месту синтеза молекулы белка на матрице информационной РНК. ТРНК обеспечивает размещение каждой аминокислоты на соответствующем участке полипептидной цепи. ТРНК имеет сложную структуру, ее молекула может иметь участки односпиральные, а также двухспиральные за счет присутствия комплементарных нуклеотидных пар. Как правило, ТРНК представляет собой 4 спирализованных участка и 3 или 4 одноцепочечных петли.

Другие типы РНК представляют собой одноцепочечные молекулы. РНК локализованы в ядре и цитоплазме клетки, ТРНК находится в цитоплазме в растворенном виде. Основой генетического кода являются нуклеотиды. Генетический код представляет собой совокупность нуклеотидов ДНК функционирующих в виде кодонов, по 3 нуклеотида в каждом.

Код универсален, у всех животных один и тот же код, т.е. каждая аминокислота кодируется вполне определенными кодонами на стадии биосинтеза белка у всех организмов одинаково. Каждая аминокислота кодируется не одним кодоном.