НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (НК)

НК
рибонуклеиновые
кислоты (РНК)
дезоксирибонуклеиновые
кислоты (ДНК)
Информационная (иРНК);
Транспортная (тРНК);
Рибосомальная (рРНК)
-Ядерная;
-Митохондриальная
ДНК, иРНК, рРНК – in vivo связаны с белками,
т.е., представляют собой нуклеопротеины.
содержат углеводный
остаток D-рибозы
содержат углеводный
остаток 2-дезокси-
D-рибозы

Схема гидролиза нуклеопротеинов:
НК (полинуклеотид) + белок
нуклеотиды
нуклеозиды + Н3РО4
азотистые основания + углевод
ОН-
ОН-
Н+
Н2О/Н+
Нуклеопротеин

Состав НК
HK - полимер
Нуклеотид - мономер
Нуклеиновое основание
(азотистое)
Углевод
Остаток
Н3РО4
Нуклеозид

Азотистые основания (АО)
Пиримидиновые основания:
Пуриновые основания:

Для азотистых оснований, содержащих оксо-
группу, характерна лактим-лактамная таутомерия:
В составе НК азотистые основания существуют
только в лактамной форме.
Во всех таутомерных формах АО сохраняют
ароматичность и имеют плоское строение.

РНК
урацил
цитозин
аденин
гуанин
ДНК
тимин
цитозин
аденин
гуанин
НК различаются входящими в их состав
азотистыми основаниями:

НУКЛЕОЗИДЫ
В зависимости от природы углеводного остатка
различают рибонуклеозиды и
дезоксирибонуклеозиды.
Углевод связывается с азотистым основанием
за счет β-N-гликозидной связи.
В зависимости от природы азотистого
основания нуклеозиды делятся на пуриновые
и пиримидиновые.

D-рибоза и 2-дезокси-D-рибоза в состав
нуклеозидов входят в фуранозной форме
и являются β-аномерами:

Гликозидная связь образуется между атомом
углерода С-1’ углевода и атомом азота
N-1 пиримидинового и N-9 пуринового оснований.

Цитозин + рибоза = цитидин
Цитозин + дезоксирибоза = дезоксицитидин
Аденин + рибоза = аденозин
Аденин + дезоксирибоза = дезоксиаденозин
Номенклатура нуклеозидов
Названия строят от тривиального названия
соответствующих азотистых оснований
с суффиксами –идин у пиримидиновых,
и -озин у пуриновых нуклеозидов.
Исключение: Тимин + дезоксирибоза = тимидин

НУКЛЕОТИДЫ
- фосфаты нуклеозидов
Фосфорная кислота образует сложноэфирную
связь с ОН-группой при С-5’ или C-3’ атомах
в углеводе:

Полинуклеотидная цепь
Участок
первичной
структуры
ДНК:

Вторичная структура ДНК
Предложена в 1953 г.: Д. Уотсон, Ф. Крик.
Двойная правая антипараллельная спираль диаметром 1,8-2,0 нм с шагом 3,4 нм. Остов спирали (ветви) – сахарофосфатный, связи 3',5'-фосфодиэфирные.
Спираль имеет 10 нуклеотидов на виток.
Стабилизирована множеством водородных связей внутри спирали, перпендикулярно её ходу между комплементарными азотистыми основаниями (А-Т и Г-Ц)

Водородные связи между АО

Состав ДНК подчиняется правилам Чаргаффа:
- количество А равно количеству Т,
а количество Г – количеству Ц (А = Т, Г = Ц).
- количество пуриновых оснований равно
количеству пиримидиновых (А + Г = Т + Ц).

Вторичная структура тРНК
Форма листа клевера: включает 60-95 рибонуклеотидных остатков, имеет 5 функциональных доменов и топологические элементы 2 типов – шпильки и петли.
Шпильки образуются при образовании водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями нуклеотидов ((А-У и Г-Ц и др.).
РНК имеют в составе много модифицированных азотистых оснований (нуклеотидов) и не подчиняются правилам Чаргаффа.

Метаболизм пуриновых соединений in vivo
Синтезируемые в организме и поступающие
с пищей пуриновые основания в конечном
итоге превращаются в мочевую кислоту:

Мочевая кислота
- бесцветное кристаллическое вещество,
плохо растворима в воде, выделяется из
организма в составе мочи.
Образует двузамещенные соли:
При мочекаменной болезни и подагре мочевая
кислота и ее соли – ураты образуют камни
в мочевом пузыре, почках, откладываются в суставах,
закупоривают протоки слюнных и слезных желез.

Свободные нуклеотиды
нуклеозидфосфаты
никотинамиднуклеотиды
Аденозинмонофосфат (АМФ)
Аденозиндифосфат (АДФ)
Аденозинтрифосфат (АТФ)
Гуанозинтрифосфат (ГТФ)
Уридинтрифосфат (УТФ)
Цитидинтрифосфат (ЦТФ)
Никотинамидаденин-
динуклеотид (НАД) и
его фосфат (НАДФ)
Флавинаденин-
динуклеотид (ФАД)
In vivo выполняют роль коферментов
Стр. 440, 286
Стр. 444, 359
специальные нуклеотиды
Фосфоаденозилфосфосульфат ФАСФ,
УДФ-глюкоза, ц-АМФ, ц-ГМФ

Биологическая роль нуклеозидов и азотистых оснований
Составляющие компоненты нуклеотидов и НК.
Модифицированные синтетические и полусинтетические азотистые основания (5-фторурацил, 6-меркаптопурин и др.) и нуклеозиды (фторафур, 3'-азидотимидин, рибавирин и др.) – большая группа лекарственных препаратов (противоопухолевые, противовирусные, противогрибковые и антибактериальные средства).

Биологическая роль свободных нуклетидов
Нуклеозидтрифосфаты (АТФ, ГТФ, ЦТФ и др.) используются в биосинтезе НК и специальных нуклеотидов (УДФ-глюкоза, ФАФС).
Используются для регуляции метаболических процессов, АМФ и АДФ стимулируют выработку энергии в клетках, ц-АМФ и ц-ГМФ передают гормональный сигнал в клетку.
УДФ-глюкоза используется для синтеза гликогена, УДФ-глюкуроновой кислоты.
УДФ-глюкуроновая кислота и ФАФС используются для детоксикации ксенобиотиков и в биосинтезе полисахаридов - ГАГ соединительной ткани.

АТФ