Известно четыре нуклеотида, которые называются аденин, гуанин, тимин, цитозин и урацил, они являются азотистыми основаниями.

Нуклеотиды – это мономеры нуклеиновых кислот. Нуклеиновые кислоты в эукариотических клетках находятся в ядре. Они есть у всех живых организмов. Мономеры, из которых потом строятся нуклеиновые кислоты, состоят из азотистого основания, остатка сахара (дезоксирибоза или рибоза) и фосфата. Сахара вместе с азотистым основанием называются нуклеозидами (аденозин, гуанозин, тимидин, цитидин). Если к ним присоединены 1-, 2-, или 3-фосфорных остатка, то вся эта структура называется соответственно, нуклеотизид монофосфатом, дифосфатом или трифосфатом или нуклеотидом (аденин, гуанин, тимин, цитозин).

 

Рис. 20. Модель АТФ в пространстве

Азотистое основание, входящее в состав ДНК делится на две группы – пиримидиновую и пуриновую. В состав ДНК входит аденин, тимин, цитозин и гуанин, в РНК вместо тимина урацил. Как известно, ДНК – это большой архив, в котором хранится информация, а РНК – это молекула, которая переносит информацию из ядра в цитоплазму для синтеза белков. С различием в функциях связаны различия в строении. РНК более химически активно из-за того, что ее сахар - рибоза – имеет в своем составе гидроксильную группу, а в дезоксирибозе кислорода нет. Из-за отсутствия кислорода ДНК более инертно, что важно для ее функции хранения информации, чтобы она не вступала ни в какие реакции.

Нуклеотиды способны взаимодействовать друг с другом, при этом «выбрасывается» два фосфора, и между соседними нуклеотидами образуется связь. В молекуле фуранозы молекулы углерода пронумерованы. С первым связано азотистое основание. Когда образуется цепочка нуклеотидов, связь осуществляется между пятым углеродом одной и третьим углеродом другой фосфорной кислоты. Поэтому в цепочке нуклеиновых кислот выделяют разные неравнозначные концы, относительно которых молекула не симметрична.

Комплементарные друг другу одноцепочечные молекулы нуклеиновой кислоты способны образовывать двухцепочечную структуру. Внутри этой спирали аденин образует пару с тимином, а гуанин - с цитозином. Встречается утверждение, что нуклеотиды подходят друг другу, как осколки разбитого стекла, поэтому они и образуют пары. Но это утверждение неверно. Нуклеотиды способны образовывать пары как угодно. Единственная причина, по которой они соединяются так, и никак иначе, заключается в том, что угол между «хвостиками», которые идут к сахарам, совпадает только в этих парах, и, кроме того, совпадают их размеры. Никакая другая пара не образует такой конфигурации. А поскольку они совпадают, то их через сахаро-фосфатный остов можно связать друг с другом. Структуру двойной спирали открыли в 1953 году Джеймс Уотсон и Фрэнсис Крик.

Рис. 21. Модель ДНК

При соединении друг с другом против 5-конца одной нити находится 3-конец другой нити. То есть нити идут в противоположных направлениях – говорят, что нити в ДНК антипараллельны. На рисунке 21 видно, что аденин соединяется с тимином двумя водородными связями, а гуанин соединяется с цитозином тройной водородной связью. Если молекулу ДНК подогревать, то ясно, что две связи легче разорвать, чем три, это существенно для свойств ДНК. В силу пространственного расположения сахаро-фосфатного остова и нуклеотидов, когда нуклеотиды накладывают один на другой и «сшивают» через сахаро-фосфатный остов, цепочка начинает заворачиваться, тем самым, образуя знаменитую двойную спираль.

При нагревании ДНК водородные связи разрываются, и нити в двойной спирали расплетаются. Процесс нагревания называется плавлением ДНК, при этом разрушаются связи между парами А-Т и Г-Ц.Чем больше в ДНК пар А-Т, тем менее прочно нити друг с другом связаны, тем легче ДНК расплавить. Переход из двухспиральной ДНК в односпиральную измеряется на спектрофотометрах по поглощению света при 260 нм. Температура плавления ДНК зависит от А-Т/Г-Ц состава и размера фрагмента молекулы. Ясно, что если фрагмент состоит из нескольких десятков нуклеотидов, то его гораздо легче расплавить, чем более длинные фрагменты.

У человека в гаплоидном геноме, то есть единичном наборе хромосом, 3 млрд. пар нуклеотидов, и их длина составляет 1, 7 м, а клетка гораздо меньше, как вы догадываетесь. Для того чтобы ДНК смогла в ней поместиться, она достаточно плотно свернута, и в эукариотической клетке свернуться ей помогают белки – гистоны. Гистоны имеют положительный заряд, а так как ДНК заряжена отрицательно, то гистоны обладают сродством к ДНК. Упакованная при помощи гистонов ДНК имеет вид бусин, называемых нуклеосомами. 200 пар нуклеотидов идет на одну нуклеосому, 146 пар накручиваются на гистоны, а остальные 54 висят в виде линкерных (связывающих нуклеосомы) ДНК. Это первый уровень компактизации ДНК. В хромосомах ДНК свернута еще несколько раз для того, чтобы образовались компактные структуры.

К нуклеиновым кислотам кроме ДНК относится также РНК. В клетке присутствуют разные типы РНК: рибосомные, матричные, транспортные. РНК синтезируется в виде одноцепочечной молекулы, но отдельные ее участки входят в состав двухцепочечных спиралей. Для РНК также говорят о первичной структуре (последовательности нуклеотидов) и вторичной структуре (образование двуспиральных участков).

Рис. 23. Вторичная структура тРНК

Липиды

В состав липидов входят жирные кислоты, имеющие длинные углевододородные цепи. Жирные кислоты гидрофобны, то есть, не растворимы в воде.

Таблица 8

Природные жирные кислоты

В клетке важную роль играют липиды, в которых к глицерину присоединен остаток фосфорной кислоты и 2 жирных кислоты. Они называются фосфолипидами. Молекулы фосфолипидов имеют полярную (то есть гидрофильную, хорошо растворимую) группу на одном конце молекулы и длинный гидрофобный хвост. К фосфолипидам относится фосфатидилхолин. В водном растворе фосфолипиды образуют мицеллы, в которых молекулы обращены полярными " головами" наружу, в сторону воды, а гидрофобные " хвосты" оказываются внутри мицеллы, спрятанными от воды. Клеточную мембрану образуют также липиды с полярными " головами", которые обращены наружу по обе стороны мембраны, а гидрофобные " хвосты" находятся внутри липидного бислоя.

Библиографический список

1. Ахметов, Н. С. Общая и неорганическая химия [Текст]: учеб. для химико-технол. специальностей вузов - М.: Высш. шк., 1998. - 743 с.

2. Гельфман, М.И. Химия [Текст] / М.И. Гельфман, В.П. Юстратов – СПб.: Лань, 2001. – 480 с.

3. Глинка, Н.Л. Общая химия [Текст]: учеб. пособие для вузов. – Л.: Химия, 1983. – 704 с.

4. Карапетьянц, М.Х. Общая и неорганическая химия [Текст]: учебник для вузов / М.Х. Карапетьянц, С.И. Дракин – М.: Химия, 1994. – 592 с.

5. Коровин, Н.В. Общая химия [Текст]: учебник для технических направ. и спец. вузов. – М.: Высш.школа, 2000. – 558 с.

6. Кудряшов И.В., Сборник примеров и задач по физической химии [Текст]: учеб. пособие для хим.-технол. спец. вузов. – М.: Высш. школа, 1991 – 527 с.

7. Общая химия. Биофизическая химия. Химия биогенных элементов [Текст]: учеб. для вузов по мед., биол., агрон., ветеринар., экол. специальностям/ Ю. А. Ершов, В. А. Попков, А. С. Берлянд, А. З. Книжник - М.: Высш. шк., 2000. - 560 с.

8. Пузаков, С.А. Сборник задач и упражнений по общей химии [Текст]: учеб. пособие / С.А. Пузаков, В.А. Попков, А.А. Филиппова. – М.: Высш. школа, 2004. – 255 с.

9. Суворов, А.В. Общая химия [Текст]: учеб. пособие для вузов / А.В. Суворов, А.Б. Никольский – СПб: Химия, 1995 – 624 с

10. Угай, Я. А. Общая и неорганическая химия [Текст]: учеб. для вузов по направлению и специальности " Химия" - М.: Высш. школа, 1997. - 527 с.

11. Харин, А.Н. Курс химии [Текст]: учебник для приборостроит. спец. вузов / А.Н. Харин, Н.А. Катаева, Л.Т. Харина. – М.: Высш. школа, 1983. – 511 с.

12. http: //www.bio.fizten.ru

13. http: //www.kazchem.ru

 

 

УЧЕБНОЕ ИЗДАНИЕ

 

Денисова Елена Сергеевна

 

Конспект лекций по дисциплине «Химия».

Учебное пособие

 

Ответственный за выпуск: И.А. Кибанова

Ответственный редактор: В.А. Филатова

 

Подписано в печать 18.05.2009

Формат 60х80/16. Бумага ксероксная

Гарнитура Times New Roman

Оперативный способ печати

Усл.печ.л. 10, уч.-изд.л. 10

Тираж 100 экз. Заказ № 31

Цена договорная

 

 

Омский институт водного транспорта (филиал)

ФГОУ ВПО «НГАВТ»

644099, г. Омск, ул. И. Алексеева, 4

 

Отпечатано в ООО «Технотранс»

644012, г. Омск, ул. 9 Дунайская, 20

 

⇐ Предыдущая16171819202122232425

Поделиться: