СИНТЕЗ ПИРИМИДИНОВЫХ МОНОНУКЛЕОТИДОВ.

Сначала образуется сначала циклическая структура пиримидинового азотистого основания, и только затем присоединяется рибозо-фосфат.

Первая реакция синтеза пиримидиновых монуклеотидов приводит к образованию карбамоилфосфата. Одна из молекул АТФ является донором фосфата.

Оротовая кислота – первое азотистое основание на пути синтеза пиримидинов – общий предшественник остальных пиримидинов. У многих живых организмов для синтеза оротовой кислоты требуется три фермента. У человека же все реакции образования оротата катализирует один-единственный фермент, в составе которого находятся три активных центра. Оротовая кислота затем превращается в оротидинмонофосфат (ОМФ). Далее ОМФ декарбоксилируется, и образуется УМФ. Обе эти реакции катализирует один фермент с двумя активными центрами.

Другие пиримидиновые нуклеотиды можно рассматривать как производные УМФ. Для ЦМФ источником NH₂-группы является амидная группировка глутамина.

Ферменты обмена пиримидиновых нуклеотидов способны распознавать в субстрате не только азотистое основание, но и количество остатков фосфорной кислоты. Как показано на схеме, цитидиновые нуклеотиды образуются только на основе трифосфатной формы.

Субстратами для синтеза РНК являются АТФ, ГТФ, ЦТФ, УТФ - рибонуклеотиды, а для синтеза ДНК – нуклеотиды, содержащие дезоксирибозу - dНТФ (дезоксирибонуклеотиды). Дезоксирибоза – продукт восстановления рибозы. Дезоксирибонуклеотиды образуются из рибонуклеотидов под действием фермента НДФ-редуктазы.

Источником водорода является фермент НДФ-редуктаза, содержащий две SH-группы. Регенерация восстановленной формы НДФ-редуктазы происходит с помощью цепи реакций, где непосредственным донором водорода является специальный белок – тиоредоксин, который получает два атома водорода от трипептида глутатиона, переходящего при этом в окисленную форму. Последующее восстановление окисленного

глутатиона с помощью фермента глутатионредуктазы, использующей для этого НАДФ^.Н₂

Так образуются все dНДФ, в том числе и dУДФ, однако в состав ДНК он не входит, а преобразуется в тимидиловые нуклеотиды.

ТМФ может образоваться как в дезоксиформе (dТМФ), так и в окси- - ТМФ. Реакцию образования (d)ТМФ катализирует фермент тимидилатсинтетаза, в состав ее кофермента входит ТГФК. Этот фермент – мишень для многих фармакологических препаратов. Постоянно тимидиловые нуклеотиды необходимы только для синтеза ДНК, поэтому угнетение этого фермента тормозит деление клеток, но не влияет на скорость синтеза информационной РНК (и-РНК) и белков. Ингибиторы тимидилатсинтетазы применяются в терапии рака.

Существуют 2 основных группы таких веществ:

Конкурентные ингибиторы - вещества, похожие на субстрат. Например, его производное - dУМФ-5-фторурацил.

Вещества, похожие на кофермент тимидилатсинтазы - ТГФК. Например, антивитамин ФК – препарат метатрексат.

Образовавшийся (d)ТМФ подвергается фосфорилированию:

(d)ТМФ Þ (d)ТДФ Þ (d)ТТФ.

Остальные мононуклеотиды могут быть использованы для синтеза ДНК только в трифосфатной дезоксиформе: dАТФ, dГТФ, dЦТФ.

 

56.распад пуриновых нуклеозидов. Образовавшиеся при гидролизе пуриновые мононуклеозиды – аденозин и гуанозин подвергаются ферментативному распаду в организме чел-ка вплоть до образования конечного продукта – мочевой к-ты, которая выводится с мочой из организма. У чел-ка, приматов, большинства животных, у птиц и некоторых рептилей мочевая к-та является конечным продуктом пуринового обмена; у др. рептилий и млекопитающих мочевая к-та расщепляется до аллантоина, а у рыб до аллантоиновой к-ты и мочевины.

Начальные этапы р-и распада пиримидиновых нуклеотидов катализируются специфическими ф-ми; конечными продуктами р-и является СО2, NH3, мочевина, бета-аланин и бетааминоизомаслянная к-та. Гидролитический путь распада пиримидинов является главным путем образования бета-аланина, который может служить источником для синтеза ансерина, корновина и коэнзима.

 

57.Нуклеиновые кислоты встречаются в организме не в свободном виде, а в составе нуклеопротеинов.

Молекулы нуклеиновых кислот заряжены отрицательно. Белковые компоненты нуклеопротеинов - положительно, потому что в них много аргинина и лизина. Связи между нуклеиновыми кислотами и белками - ионные.

Нуклеиновые кислоты - гетерополимеры, их мономерами являются мононуклеотиды. Мононуклеотид состоит из азотистого основания+рибоза у РНК (или дезоксирибоза у ДНК) - вместе они составляют нуклеозид, и остатка фосфорной кислоты.

БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ.

1. ДНК: хранение генетической информации.

2. РНК:

а) хранение генетической информации у некоторых вирусов;

б) реализация генетической информации: и-РНК (м-РНК) - информационная (матричная), т-РНК (транспортная), р-РНК (рибосомальная)

в) некоторые молекулы РНК способны катализировать реакции гидролиза 3’, 5’-фосфодиэфирной связи в самой молекуле РНК. Такие РНК называют рибозимами.

58. Синтез ДНК называется репликацией. Направление фосфодиэфирных связей одной из синтезируемых полинуклеотидных цепей ДНК совпадает с направлением синтеза (5'---> 3'), поэтому она синтезируется непрерывно и сразу целиком. А у другой - не совпадает (3'---> 5'). Поэтому она синтезируется частями. Эти части называются " фрагменты Оказаки" . Синтезировать фрагменты Оказаки de novo (с нуля) ДНК-полимеразы не могут, поэтому для синтеза каждого фрагмента нужна " затравка" - праймер. Праймер - это кусочек цепи РНК. Синтез праймеров катализируют специальные ферменты - праймазы (это один из вариантов РНК-полимераз). Синтез РНК происходит на определенных участках молекулы ДНК и называется транскрипцией. В цепи ДНК существуют специальные участки: промоторы, которые указывают на начало транскрипции и терминаторы, указывающие на конец транскрипции. При транскрипции образуется высокомолекулярный предшественник РНК - первичный транскрипт. Затем здесь же, в ядре клетки, идет постсинтетическая модификация РНК - сплайсинг. Этот процесс катализируют ферменты эндонуклеазы - из первичного транскрипта вырезаются интроны. Оставшиеся экзоны сшиваются РНК-лигазами. Далее к 5'-концу молекулы РНК присоединяется 7-метил-ГТФ ( КЭП-фрагмент) - этот процесс называется " кэпирование". К 3'-концу присоединяется полиадениловый " хвост" (полиАМФ) - реакцию катализирует полиаденилатполимераза.

Особенностью посттранскрипционной модификации рибосомальной РНК (р-РНК) является метилирование азотистых оснований.

При синтезе транспортной РНК (т-РНК) к концу каждой молекулы присоединяется последовательность из трех мононуклеотидов: ЦМФ-ЦМФ-АМФ (ЦЦА). Эта последовательность необходима для присоединения аминокислоты к т-РНК.

СИНТЕЗ МОНОНУКЛЕОТИДОВ

Для синтеза нуклеотидов требуется активная форма рибозо-фосфата - фосфорибозилпирофосфат (ФРПФ).

Особенностью синтеза пуриновых нуклеотидов является то, что их структура пуринового азотистого основания постепенно достраивается на рибозофосфате.

При синтезе пиримидиновых мононуклеотидов сначала образуется циклическа структура азотистого основания, а затем в готовом виде присоединяется к рибозофосфату.

 

62. Транскрипция – пр-сс биосинтеза всех видов РНК на матрице ДНК, который протекает в ядре. Определенный уч-к молекулы ДНК деспирализируется, водородные связи м-у цепочками разрушаются под действием ф-ов. На одной цепи ДНК, как на матрице, по принципу комплементарности из нуклеотидов синтезируется РНК-копия. В зависимости от участка ДНК таким образом синтезируются р-, т- и и-РНК.

Ц-А-Г-Т-Г-А

УЧАСТОК ДНК

Г-Т-Ц-А-Ц-Т

 

Ц-А-Г-У-Г-А УЧАСТОК МОЛЕКУЛЫ и-РНК.

После синтеза и-РНК она выходит из ядра и направляется в цитоплазму к месту синтеза белка на рибосомах.

 

63. Генетический код. А.К. последовательность в молекуле белка зашифрована в виде нуклеотидной последовательности в молекуле ДНК и наз-ся ген-им кодом. Уч-к ДНК, ответственный за синтез одного белка наз-ся геном.

Хар-ка генетического кода.

Триплетность: каждой а.к. соответствует сочетание только трех нуклеотидов. Всего таких сочетаний 64. Из них 61 код смысловой, т.е. соответствует 20 а.к., а три кода бессмысленные – стоп-коды, которые не соответствуют а.к., а заполняют промежутки м-у генами.

Однозначность – каждый триплет соответствует только одной а.к..

Код вырожден – каждая а.к. имеет больше чем один код. Например у а.к. глицин – 4 кода: ЦЦА, ЦЦГ, ЦЦТ, ЦЦЦ, чаще у а.к. из 2-3.

Универсальность – все живые организмы имеют один и тот же генетический код а.к..

Неприрывность – м-у кодами нет промежутков.

Неперекрываемость – конечный нуклеотид одного кода не может служить началом другого.

 

64. Трансляция – процесс синтеза полипептидных цепей, осуществляемый на рибосомах, где и-РНК является посредником в передачи ген-ой инф-и о первичной структуре белка.

Биосинтез белка состоит из ряда р-й.

Активирование и кодирование а.к.. т-РНК имеет вид клеверного листа, в центральном листе которого располагается триплетный антикодон, соответствующий коду определенной а.к. и кадону на и-РНК. Каждая а.к. соединяется соединяется с соответствующей т-РНК за счет энергии АТФ. образуется комплекс т-РНК-а.к., который поступает на рибосомы.

Образование комплекса и-РНК-рибосома, и-РНК соединяется в цитоплазме с рибосомой на гр. ЭПС.

Сборка полипептидной цепи. Т-РНК с а.к. по принципу комплементарности антикодона с кодоном соединяется с и-РНК и входит в рибосому. В пептидном центре рибосомы м-у двумя а.к. образуется пептидная связь, а освободившаяся т-РНК покидает рибосому. При этом и-РНК каждый раз продвигается на один триплет, внося новую т-РНК – а.к. и вынося новую освободившуюся т-РНК. Весь пр-сс обеспечивается энергией АТФ. одна и-РНК может соединятся с несколькими рибосомами, образуя полисому, где идет обновременно синтез многих молекул одного белка. Синтез заканчивается, когда на и-РНК начинаются бессмысленные кодоны (не соответствуют а.к., а заполняют промежутки м-у генами). Рибосомы отделяются от и-РНК, с них снимаются полипептидные цепи. Т.к. весь синтез протикает на гЭПС, то образовавшиеся полипептидные цепи поступают в канальца ЭПС, где приобретают окончательную стр-у и превращаются в молекулы белка. Все р-и синтеза катализируются спец. ф-ми при участии АТФ. Скорость синтеза очень велика и зависит от длины полипептида. Например, в рибосоме киш. Палочки белок из 300 а.к. синтезируется 15-20 с..

Суммарные р-и биосинтеза белка.

ДНК (транскрипция в ядре) ---- и-РНК

Кодирование, активирование – т-РНК (под действием АТФ в цитоплазме) ---- т-РНК-а.к..

и-РНК + рибосомы

(трансляция на гЭПС) --- белок.

т-РНК-а.к.

 

В И Т А М И Н Ы

Витамины - это низкомолекулярные органические вещества разнообразного строения. Объединены в одну группу по следующим признакам:

1. Витамины абсолютно необходимы организму и в очень небольших количествах.

2. Витамины не синтезируются в организме и должны поступать извне или синтезироваться микрофлорой кишечника.

Витамины играют одинаковую роль во всех формах жизни, но высшие животные утратили способность к их синтезу. Например, аскорбиновая кислота (витамин ”С”) не синтезируется в организмах человека, обезьян и морской свинки, так как в процессе эволюции была утеряна ферментная система синтеза этого витамина из глюкозы. АВИТАМИНОЗ - это заболевание, которое развивается при полном отсутствии того или иного витамина в организме. В настоящее время авитаминозы обычно не встречаются, а бывают ГИПОВИТАМИНОЗЫ при недостатке витамина в организме.

КЛАССИФИКАЦИЯ ВИТАМИНОВ

1. Водорастворимые витамины. К этой группе относят витамины С, Р, В₁, В₂, В₃, В_C, В₆, В₁₂, РР, Н.

2. Жирорастворимые витамины: А, Д, Е, К.

ПРИЧИНЫ РАЗВИТИЯ ГИПО- И АВИТАМИНОЗОВ

Все причины можно разделить на внешние и внутренние.

ВНЕШНИЕ причины гиповитаминозов:

1. Недостаточное содержание витамина в пище (при неправильной обработке пищи, при неправильном хранении пищевых продуктов)

2. Состав рациона питания (например, отсутствие в рационе овощей и фруктов)

3. Не учитывается потребность в том или ином витамине. Например, при белковой диете возрастает потребность в витамине “РР” (при обычном питании он может частично синтезироваться из триптофана). Если человек потребляет много белковой пищи, то может увеличиться потребность в витамине “В₆“ и снизиться потребность в витамине РР.

4. Социальные причины: урбанизация населения, питание исключительно высокоочищенной и консервированной пищей; наличие антивитаминов в пище. Социальные причины развития авитаминозов существуют в мире. Например, в отдаленных районах Севера, в рационе людей мало овощей и фруктов. Урбанизация также имеет значение, т.к. в пищу потребляется много консервированных и рафинированнных продуктов. В крупных городах люди недостаточно обеспечены солнечным светом - поэтому может быть гиповитаминоз Д.

ВНУТРЕННИЕ причины гиповитаминозов:

1. Физиологическая повышенная потребность в витаминах, например, в период беременности, при тяжелом физическом труде.

2. Длительные тяжелые инфекционные заболевания, а также период выздоровления;

3. Нарушение всасывания витаминов при некоторых заболеваниях ЖКТ, например, при желчнокаменной болезни нарушается всасывание жирорастворимых витаминов;

4. Дисбактериоз кишечника. Имеет значение, так как некоторые витамины синтезируются полностью микрофлорой кишечника (это витамины В₃, В_c, В₆, Н, В₁₂ и К);

5. Генетические дефекты некоторых ферментативных систем. Например, витамин Д-резистентный рахит развивается у детей при недостатке ферментов, участвующих в образовании активной формы витамина Д (1, 25-диоксихолекальциферола).

 

68. ВИТАМИН B₁ (тиамин, антиневритный)

Производное вит.В₁ - ТДФ (ТПФ) является коферментом пируватдегидрогеназного комплекса (фермента пируваткарбоксилазы), альфа-кетоглутаратдегидрогеназного комплекса и фермента транскетолазы (фермента альфа-тотаратдекарбоксилазы), а также входит в состав кофермента транскетолаз - ферментов неокислительного этапа ГМФ-пути..

При недостаточности вит.В₁ может возникнуть болезнь " бери-бери" , характерная для тех стран Востока, где основным продуктом питания служит очищенный рис и кукуруза. Для этого заболевания характерна мышечная слабость, нарушение моторики кишечника, потеря аппетита, истощение, периферический неврит (характерный признак - человеку больно вставать на стопу - больные ходят “на цыпочках”), спутанность сознания, нарушения работы сердечно-сосудистой системы. При " бери-бери" повышается содержание пирувата в крови.

Пищевые источники витамина В₁ - ржаной хлеб. В кукурузе, рисе, пшеничном хлебе витамин В₁ практически отсутствует. Это объясняется тем, что в зерне ржи тиамин распределен по всему зерну, а в других злаках он содержится только в оболочке зерен.Суточная потребность - 1.5 мг/сутки.

 

69. ВИТАМИН В₂ (рибофлавин)

Витамин В₂ входит в состав флавинмононуклеотида (ФМН) и флавинадениндинуклеотида (ФАД) - простетических групп флавиновых ферментов.

Его биологическая функция в организме - участие в окислительно-восстановительных реакциях в составе флавопротеидов (ФП).

Недостаточность этого витамина часто встречается в России. Особенно часто бывает у людей, которые не употребляют в пищу черный ржаной хлеб. Проявление гиповитаминоза: ангулярные дерматиты в углах рта (“заеда”), глаз. Часто это сопровождается кератитами (воспаление роговицы). В очень тяжелых случаях бывает анемия. Очень часто сочетаются сочетанные гиповитаминозы витаминов " В₂" и " РР", так как эти витамины содержатся в одних и тех же продуктах.

Пищевые источники: ржаной хлеб, молоко, печень, яйца, овощи желтого цвета, дрожжи. Суточная потребность: 2-4 мг/сутки.

 

70. ПАНТОТЕНОВАЯ КИСЛОТА (витамин В₃)

Молекула пантотеновой кислоты состоит из бета-аланина и 2, 4-дигидрокси-диметил-масляной кислоты. Формулу знать необязательно.

Важность этого витамина в том, что он входит в состав HS-KoA (кофермента ацилирования).

Строение КоА: а) тиоэтиламин б) пантотеновая кислота в) 3-фосфоаденозин-5-дифосфат.

HSКоА - кофермент ацилирования, то есть входит в состав ферментов, которые катализируют перенос ацильных остатков. Поэтому В₃ участвует в бета-окислении жирных кислот, окислительном декарбоксилировании альфа-кетокислот, биосинтезе нейтрального жира, липоидов, стероидов, гема, ацетилхолина.

При недостатке пантотеновой кислоты при дисбактериозе у человека развиваются дерматиты, в тяжелых случаях - изменения со стороны желез внутренней секреции, в том числе надпочечников. Также наблюдается депигментация волос, истощение.

Пищевые источники: яичный желток, печень, дрожжи, мясо, молоко.

Суточная потребность: 10мг/сут.

 

⇐ Предыдущая12345678910Следующая ⇒

Поделиться: