Общие признаки нуклеиновых кислот

1. Элементарный состав включает азот и фосфор

2. Являются линейными, информационными полинуклеотидами

3. Мономером является нуклеотид, включающий:

q Азотистые основания – аденин, гуанин, цитозин

q Углевод (пентоза)

q Остаток фосфорной кислоты

4. Мономеры соединяются в полинуклеотиде с помощью фосфодиэфирной связи

5. В основу структуры, синтеза в клетке и выполнения функций положен принцип комплементарности

q Комплементарные пары азотистых оснований: гуанин --- цитозин

6. Для поддержания структуры и выполнения функций необходимы водородные связи

7. В клетке структурированы (имеют I, II, и III структуры)

8. Содержат информацию о первичной структуре белка в виде генетического кода

9. Участвуют в биосинтезе белка и реализации наследственной генетической информации

10. Синтезируются в процессе ферментативных реакций матричного синтеза

11. Содержаться в ядре, митохондриях и хлоропластах

12. Гидролизуются до нуклеозидов и фосфорной кислоты

 

 

Мононуклеотиды: АТФ, АДФ, АМФ

· Соединения, молекулы которых представлены одним нуклеотидом

· Широко распространены в живой природе и играют огромную роль в энергетическом обмене клетки

АТФ (аденозинтрифосфорная кислота)

· содержится во всех клетках в растворимой фракции цитоплазмы (гиалоплазме),митохондриях, хлоропластах, ядре

· молекула представляет собой один нуклеотид:

q содержит единственное азотистое основание - аденин

q в качестве сахара (пентозы) - рибозу

q включает три остатка фосфорной кислоты (Н₂ РО₄) --- Р

 

 

АДЕНИН РИБОЗА Р ~ Р ~ Р

· связь между остатками фосфорной кислоты называется макроэргической (обозначается значком); в АТФ имеется две таких связи

· молекула АТФ имеет подвижную неустойчивую структуру и легко отщепляет остатки фосфорной кислоты под действием фермента АТФ – азы (гидролиз АТФ)

· при гидролитическом отщеплении концевой молекулы фосфорной кислоты и разрыве (гидролизе) макроэргической связи освобождается 40 кдЖ энергии (АТФ при этом превращается в АДФ - аденозиндифосфорную кислоту, которая имеет одну макроэргическую связь)

· при отщеплении от АДФ ещё одной молекулы фосфорной кислоты путём гидролиза второй макроэргической связи получается АМФ - аденозинмонофосфорная кислота (входит в состав всех РНК) и высвобождается ещё 40 кдЖ

Схема гидролиза АТФ

АТФ + Н₂О = АДФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ

АДФ + Н₂О = АМФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ

· соединения, обладающие связями, при разрыве которых выделяется много энергии, называются макроэргами (АТФ - единственный универсальный макроэрг для всех организмов)

· другие нуклеотиды - Г, Ц, У, Т - монофосфаты - также могут присоединять остатки фосфорной кислоты и превращаться в ди- и трифосфаты - макроэрги (энергия отщепления от трифосфата макроэргического фосфора используется для соединения их в полинуклеотиды

Функции АТФ

· универсальный источник энергии для всех видов клеточной активности (эндотермические процессы в клетке и организме)

· аккумулятор клеточной энергии, выделяющейся при дыхании (окислении органических веществ на митохондриях)

· энергетический посредник между источником энергии в клетке (дыхание) и её потребителями (эндотермические процессы в клетке и организме)

Синтез АТФ

· Основной синтез АТФ осуществляется в митохондриях и хлоропластах

· АТФ образуется из АМФ или АДФ и неорганических фосфатов (Н₃ РО₄) за счёт энергии, освобождающейся при окислении органических веществ на митохондриях и в процессе фотосинтеза ( этот процесс называется фосфорилированием)

q около 50 % энергии, выделяющейся при расщеплении углеводов, жиров и белков идёт на синтез АТФ, остальные 50 % рассеивается в виде тепла и теряется

q при этом для образования каждой макроэргической связи затрачивается не менее 40 кдЖ \ моль АТФ, которая в них и аккумулируется

АМФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ = АДФ + Н₂О

АДФ + Н₃РО₄ + 40 кдЖ = АТФ + Н₂О

q образовавшаяся АТФ по каналам эндоплазматической сети направляется в те участки клетки, где возникает потребность в энергии

q основное значение процессов дыхания и фотосинтеза определяется тем, что они поставляют энергию для синтеза АТФ

q АТФ чрезвычайно быстро обновляется (каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2400 раз в сутки, т.ч. продолжительность её жизни менее 1 минуты)

Функции мононуклеотидов

· Строительная - из нуклеотидов построены полимерные цепи нуклеиновых кислот

· Энергетическая - АТФ, АМФ (см. выше)

· Регуляторная - ц АМФ (циклический АМФ) осуществляет связь между гормонами и внутриклеточными ферментами, регулируя активность последних

· Каталитическая - нуклеотиды являются предшественниками ряда витаминов (тиамин, фолиевая кислота, В₁₂ и т. д.), выступающих в роли коферментов

Динуклеотиды: НАД и НАДФ

· Молекула состоит из двух нуклеотидов, соединяющихся путём реакции конденсации фосфодиэфирной связью (прочная ковалентная связь, придающая стабильность молекуле)

· Содержатся в клетках всех живых организмов, что говорит о единстве путей метаболизма в живой природе