Синтез и распад пиримидиновых оснований

АТФ АДФ NH2 АСП COOH

CO2 + (ГЛИ) NH3 | /

карбомаилфосфат C =O Фн NH2 CH2

синтетаза-2 | | |

O – Ф O = C CH – COOH

карбомаилфосфат \ /

O O NH

|| || карбомаиласпартат

C НАД НАД*Н2 C ФРПФ ФФн

дигидрооротаза / \ / \

HN CH2O HN CH оротатфосфорилозин

| | дегидрооротаза-2 | || трансфераза

O = C CH – COOH C C – COOH

\ / \ /

NH NH

Дигидрооротовая кислота оротовая кислота

O

|| O

C ||

/ \

NH CH NH

| || //

O = C C – COOH O N

\ / |

N риб – Ф

| уридин-5-фосфат

риб – Ф

оротидин-5-фосфат

В клетках печени донатором NH2-группы для синтеза карбомаилфосфата является как ГлН, так и свободный аммиак, в то время как во всех остальных клетках донатором NH2-группы является только ГлН.

 

УМФ + АТФ УДФ + АДФ

 

УДФ + АТФ УТФ + АДФ

Первые три реакции катализируются одним белком с тремя активными центрами. Поэтому образующийся карбомаилфосфат не идёт на синтез мочевины. При недостаточности последних двух ферментов синтеза, происходит накопление оротовой кислоты, возникает состояние пиримидинового голода, нарушается синтез нуклеиновых кислот.

 

74. ДНК, ПЕРВИЧНАЯ И ВТОРИЧНАЯ СТРУКТУРА, ВИДЫ ДНК,ПРАВИЛО ЧАРГАФФА.

Нуклеиновые кислоты – высокомолекулярные соединения, построенные из мономерных единиц – мононуклеотидов. При их полном гидролизе образуются:

ДНКН3РО4, дезоксирибоза, аденин, гуанин, цитозин и тимин.

РНК Н3РО4, рибоза, аденин, гуанин, цитозин, урацил.

Мононуклеотиды – структурные единицы нуклеиновых кислот. То есть, нуклеиновые кислоты представляют собой полинуклеотиды, последовательность расположения мононуклеотидов в которых определяется в строгом соответствии с программой, заложенной в молекуле-матрице.

Мононуклеотид состоит из трёх компонентов:

- азотистого основания

- углевода (рибоза или дезоксирибоза)

- остаток Н3РО4

Соединение азотистого основания и углевода называется нуклеозидом. Нуклеозид содержит азотистое основание, связанное с углеводом N-гликозидной связью. Имеются два типа нуклеозидов: а и в. В состав нуклеиновых кислот входят только в.

 

Углеводы нуклеиновых кислот:

СН2ОН СН2ОН

О ОН О ОН

 

ОН ОН ОН ОН

в -D-рибоза в -D-дезоксирибоза

 

Азотистые основания:

а) пиримидиновые

O O NH2

|| || |

CH3

NH NH N

O = O = O =

NH NH NH

Урацил Тимин цитозин

Кроме этих трёх, в составе нуклеиновых кислот обнаруживаются минорные основания: метилцитозин, псевдоуридин, 1-метилурацил и другие.

б) пуриновые

NH2 O

| ||

N N

N NH

N NH H2N N NH

Аденин Гуанин

Минорные основания: 1-метилгуанин, 1-метиладенин, 1-метилгипоксантин, и другие.

Минорные основания играют важную роль, они определяют взаимодействия с белками и ферментами (в ряде случаев защищают ДНК и РНК от литических ферментов). Они определяют механизм воспроизведения и передачи наследственной информации; механизм памяти.

Примеры мононуклеотидов:

 

NH2 NH2

| |

N

N N

O =

N N N

O O OH

|| || /

HC – P – O – H2C 1,9-N-гликозидная O – P 1,1-N- глико

| связь | \ зидная связь

OH O CH2 OH

O

 

OH X

АМФ ОН Х

ЦМФ

 

Встречаются и другие нуклеотиды: ГТФ, АТФ, УГФ, цАМФ.

Роль нуклеотидов: помимо того, что они входят в состав аминокислот, они выполняют ряд важных физиологических функций.

ГТФ ТДД

 

АТФ АДФ участвуют в трансформации энергии окисления веществ в энер

гию, используемую в эндергонических процессах.

ГТФ ГДФ

Остаток АМФ входит в состав НАД, НАДФ, ФАД и КоА. УТФ, ЦТФ, ГТФ являются коферментами в реакциях переноса моносахаридных остатков (ЦТФ – кофермент холинтрансферазы).

ц – 3,5 – АМФ

ц – 3,5 – ГМФ выполняют роль мессенджеров гормональных сигналов.

 

Молекула ДНК имеет гигантские размеры, длина ДНК 25 пар хромосом составляет около 1,5 м. 4 11

М (НК) = от 2х10 - 10 дальтон (определялось гидродинамическим и электрономикроскопиче

скими методами).

По локализации выделяют

- ядерную ДНК (больше всего)

- митохондриальную

- эписомальную

- центриольную

- хлоропластную

По функции: рибосомальная и сателлитная.

Существуют также ДНК вирусов и фагов, но её значительно меньше, чем у бактерий. Количество ДНК в клетке измеряется в ПГ.

Первичная структура нуклеиновых кислот: последовательность мононуклеотидов, связанных 5’3’ фосфатной связью.

ОН OH

| A | А

O = P – O – CH2 O = P – O – CH2

| O | O

OH OH

O OH O OH

| Г | У

O = P – O – CH2 O = P – O – CH2

| O | O

OH OH

O OH O OH

| У | Т

O = P – O – CH2 O = P – O – CH2

| O O

OH

ОН ОН OH OH

 

РНК ДНК

В молекуле ДНК доминирует правило Чаргаффа:

1. Сумма пуринов = сумме пиримидинов.

А+Г = Ц+Т(У)

А+Г

Т+Ц = 1

2. Количество А и Ц = количеству Г и Т:

А+ Ц = Г+Т или А+Ц

Г+Т = 1

3. В молекуле ДНК: А = Т; Г = Ц.

4. Коэффициент видовой специфичности ДНК:

Г + Ц

Кс = А + Т

Он лежит в пределах от 0,4 до 2,5. Кс для человека и животных = 0,5 – 0,8. Для РНК Кс >1, для растений 0,3 – 0,9.

Вторичная структура.

В соответствии с моделью Уотсона и Крика молекула ДНК состоит из двух цепей, образуя правовращающую спираль, в которой обе цепи закручены вокруг одной и той же оси. Удерживаются цепи благодаря водородным связям между азотистыми основаниями, а также за счёт гидрофобных взаимодействий.

Водородные связи возникают между комплементарными азотистыми основаниями: А…Т и Г…Ц. Стабильность А…Т обеспечивается 2-мя водородными связями, а Г…Ц – 3-мя водородными

связями. Длина водородных связей равна 0,3 нм. Обе цепи в молекуле ДНК имеют противоположную направленность, то есть полярность. Это означает, что межнуклеотидная связь в одной цепи имеет направление 5’ 3’, а в другой – 3’ 5’.

 

HO – P = O

| CH3 O -------------------------H2N N HO – P = O

O \ // \ |

| NH------------------N N O

5’ CH2 O N N

\\

3’ O 3’

O

O CH2 5’

| |

HO – P = O O

| NH2 --------------------------- O N |

O / \\ HO – P = O

| N |

CH2 N ------------------------- HN O

O N \\ / N |

O ------------------------------H2N

-