ТЕМА: Нуклеиновые кислоты

ЦЕЛЬ: Познакомиться со строением нуклеиновых кислот, принципами химической записи наследственной информации. Сформировать представления о возможной модификации структуры нуклеиновых кислот под влиянием негативных факторов окружающей среды. Значение антиметаболитов в тактике медикаментозного лечения опухолей.

ЗНАТЬ:

1. Гетероциклы в структуре нуклеиновых кислот. Специфичность гетероциклических оснований в ДНК и РНК (2,4-диоксопиримидин (урацил), 5-метил-2,4-диоксопиримидин 5-метилурацил (тимин), 4-амино-2-оксопиримидин (цитозин), 2-амино-6-оксопурин (гуанин), 6-аминопурин (аденин), 3-N-метилурацил, 4,5-дигидроурацил, 1-N-метилгуанин, 2-N,N-диметилгуанин).

2. Циклические (полуацетальные) формы D-рибозы и D-дезоксирибозы, a- и b-аномеры.

3. Строение нуклеозидов, схема их образования, номенклатура (гуанозин, дезоксигуанозин, аденозин, уридин, дезоксицитидин, тимидин (исключение)

4. Структура нуклеотидов, принцип образования. Номенклатура нуклеотидов.

5. Циклические нуклеотиды (цАМФ, цГМФ), их биологическая роль.

6. Водородные связи между парами гетероциклических оснований.

7. Генетический код. Принципы формирования генетичекого кода.

8. О возможности модификации структуры азотистых оснований под воздействием формальдегида, гидразина, азотистой кислоты, ароматических многоядерных углеводородов, диметилсульфата, свободных радикалов. Обоснование канцерогенного действия указанных соединений.

9. Структура АМФ, АДФ, АТФ, гидролиз АТФ.

10. Структура никотинамидадениндинуклеотида (НАД⁺,НАД-Н)

УМЕТЬ:

1. Приводить строение пиримидиновых и пуриновых азотистых оснований в лактамной форме, входящих в структуру нуклеиновых кислот.

2. Образовывать структуру нуклеозидов, называть их

3. Показывать принцип образования нуклеотидов, называть их.

4. Приводить структуру циклических нуклеотидов (цАМФ, цГМФ)

5. Записывать фрагменты первичной структуры ДНК и РНК.

6. Приводить структуру АМФ, АДФ, АТФ с обозначением макроэргических связей. Записывать схему гидролиза АТФ.

7. Показывать образование водородных связей между комплементарными парами азотистых оснований.

8. Записывать химизм модификации структуры азотистых оснований под воздействием формальдегида, гидразина, азотистой кислоты.

ВЛАДЕТЬ: Навыками экспериментального определения нуклеотидного состава (выявление пуриновых азотистых оснований, пентоз, фосфорной кислоты).

Обучающие упражнения

Задание 1. Привести формулы гетероциклических соединений, входящих в структуру ДНК и РНК (урацил, аденин, гуанин, цитозин, тимин), их исторические и систематические названия.

Ответ: в соответствии с травиальной номенклатурой и исторически сложившейся нумерацией циклов ниже приведены названия нуклеиновых оснований:

гуанин (2-амино-4-гидроксипурин) аденин (4-аминопурин)

цитозин (6-амино-2 гидроксипиримидин)

урацил (2,6-дигидроксипиримидин)

тимин (2,6-дигидрокси-5- метилпиримидин)

Задание 2. Привести схему образования нуклеозидов. Познакомиться с принципами номенклатуры нуклеозидов и закрепить их на примере аденозина.

Ответ: Нуклеозиды по химическому строению представляют собой N-гликозиды, образованные нуклеиновыми основаниями и углеводами (рибозой или дезоксирибозой).

Гликозидная связь образуется между аномерным атомом углерода С-1^/ b-D-рибофуранозы (или b-D-дезоксирибофуранозы) и атомом азота гетероциклического основания: N-1 у пиримидиновых и N-9 у пуриновых оснований. В нуклеозидах всегда образуется b-гликозидная связь. Названия нуклеозидов, включающих рибозу, строятся с учетом исторического названия нуклеинового основания с окончанием -идин у пиримидиновых и -озин у пуриновых гетероциклов. В случаях присутствия дезоксирибозы вводится префикс -дезокси. Например:

Аденин + Рибоза	- нуклеозид называется АДЕНОЗИН
Аденин + Дезоксирибоза	- нуклеозид называется ДЕЗОКСИАДЕНОЗИН
Цитозин + Рибоза	- нуклеозид называется ЦИТИДИН
Цитозин + Дезоксирибоза	- нуклеозид называется ДЕЗОКСИЦИТИДИН

Исключение составляет название тимидин (а не дезокситимидин), поскольку нуклеиновое основание тимин входит только в структуру ДНК, включающего дезоксирибозу.

Аденозин (А)Дезоксигуанозин (дГ)

Задание 3. Воспроизвести структуру рибонуклеотидов и дезоксирибонуклеотидов.

Тимидин-5`-фосфат Аденозин-5`-фосфат

Задание 4. Привести химизм реакций дезаминирования нуклеиновых оснований на примере аденина.

Ответ. Дезаминирование может произойти в присутствии азотистой кислоты, которая образуется в желудке при использовании продуктов, содержащих нитриты (колбаса, овощи, выращенные с использованием интенсивных технологий). Химизм реакции приведен ниже. Из аденина образуется гипоксантин, который в норме не участвует в кодировании наследственной информации. Реакция таким образом приводит к изменению структуры ДНК, что может приводить к мутациям и последующим заболеваниям.