Структура нуклеиновых кислот

Структура ДНК

Структура ДНК расшифрована Уотсоном и Криком в 1953г. ДНК включает несколько уровней структурной организации.

 

1) Первичная структура – последовательность нуклеотидных звеньев, соединенных с помощью 3’-5’-фосфадиэфирных связей. Например, соединим дезоксиадениловую и дезоксицитидиловую кислоты:

 

Полинуклеотидная цепь включает в себя сотни мононуклеотидов, соединенных фосфодиэфирными связями.

2) Вторичная структура ДНК – это пространственное расположение полинуклуотидных цепей в молекуле. Молекула ДНК состоит из двух полинуклеотидных цепей, правозакрученных с образованием двойной спирали. Двойная спираль стабилизируется за счет водородных связей, образующихся между парами комплементарных азотистых оснований.

 

Между аденином и тимином возникают две водородные связи:

Между гуанином и цитозином – три водородные связи:

Таким образом первичная структура одной полинуклеотидной цепи предопределяет структуру второй цепи.

3) Третичная структура ДНК представляет собой многократную спирализацию вторичной структуры, обеспечивая плотную упаковку ДНК в ядре клетки.

 

Структура РНК

РНК имеет в основном первичную структуру, которая сходна с ДНК, только у РНК углеводный компонент – рибоза и вместо азотистого основания тимина – урацил. Локализованы РНК в цитоплазме и рибосомах.

В зависимости от функций, местонахождения и состава РНК делятся на три основных вида:

1) информационная или матричная РНК

2) рибосомная РНК

3) транспортная РНК

 

Информационная РНК несет точную копию генетической информации, закодированной в определенном участке ДНК, а именно информацию о последовательности амонокислот в белках. Каждой АК соответствует в мРНК триплет нуклеотидов, т.н. кодон.

Например, алланин – ГЦУ, лизин – ЦУУ.

Последовательность кодонов в цепи мРНК определяет последовательность АК в белках.

Рибосомная РНК составляет большую часть клеточных РНК. Будучи ассоциирована со специфическими белками, она образует сложную структуру – рибосому. Рибосомы являются центром биосинтеза белков.

Транспортные РНК доставляют аминокислоты к месту синтеза белка.Транспортные РНК обладают вторичной структурой, напоминающей лист клевера. Это частично спирализованная одинарная полинуклеотидная цепь. Участки спирализации “шпильки” удерживаются за счет водородных связей между комплементарными азотистыми основаниями (гуанин-цитозин, аденин-урацил). Участки, не вовлекаемые в образование водородных связей, образуют петли. Антикодоновая петля содержит триплет нуклуотидов – антикодон, который соответствует кодону матричной РНК.

 

Нуклеопротеины

В организме нуклеиновые кислоты связаны с белками, образуя два вида нуклеопротеинов – РНП и ДНП. РНП содержат рибонуклеиновые кислоты и находятся в основном в цитоплазме. ДНП содержат ДНК и локализованы в ядрах клеток.

 

ЛЕКЦИЯ№9

Л И П И Д Ы

К липидам относят сложные органические вещества растительного и животного происхождения, разнородные по составу и выполняющие в организме разнообразные функции. Они нерастворимы в воде, но растворяются в неполярных или малополярных органических растворителях (бензоле, эфире и др.).

По способности к гидролизу липиды классифицируют на:

1. Омыляемые (подвергаются гидролизу);

2. Неомыляемые (гидролизу не подвергаются);

 

Омыляемые липиды делятся на:

 

Простые Сложные

(содержат остатки спиртов (кроме названных компонентов

высших карбоновых кислот) включают фосфаты, углеводы и др.)

 

 

Простые липиды включают:

1. ВОСКА – сложные эфиры высших одноатомных спиртов и высших жирных кислот. Выполняют защитные функции: ланолин предохраняет кожу и волосы от воздействия влаги; воск растительный защищает листья, плоды от проникновения воды и микробов. Примером является МИРИЦИЛПАЛЬМИТАТ (содержится в пчелином воске).

 

О О

С₁₅Н₃₁С - О – СН₂(СН₂)₂₉СН₃ или С₁₅Н₃₁С - О – С₃₁Н₆₃

 

 

2. ЖИРЫ и МАСЛА – это сложные эфиры глицерина и высших жирных кислот, в которых все три гидроксида этерифицированы (ацилированы) - в природе встречаются в основном полные эфиры глицерина. Поэтому их называют ТРИГЛИЦЕРИДЫ или ТРИАЦИЛГЛИЦЕРИНЫ.

 

Они делятся на:

Простые Смешанные

 

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₃ СН₂ – О – СО – С₁₅Н₃₁

 

СН – О – СО – С₁₇Н₃₃ СН – О – СО – С₁₇Н₃₃

 

СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₃ СН₂ – О – СО – С₁₇Н₃₅

 

Триолеин (триолеин глицерин) 1-пальмито-2-олеостеарин

 

Простые являются остатками одной кислоты, смешанные – различных кислот.

 

Твердые жиры содержат триглицериды, в состав которых входят высшие предельные кислоты (стеариновая, пальмитиновая, лигноцериновая и др.).

Растительные масла (жидкие жиры) содержат непредельные кислоты (олеиновую, линолевую, линоленовую и др.).

Например: бараний жир содержит 35-40% олеиновой кислоты, жир человека – 80% олеиновой и 20% пальмитиновой, оливковое масло – 84% олеиновой.

 

Таким образом, в состав природных жиров в основном входят кислоты с числом атомов «С» (16-18), т. е. четным, цепь неразветлена. Организм человека синтезирует высшие предельные и олеиновую кислоты, остальные поступают с пищей, особенно с растительными маслами.

Содержание в жирах и маслах непредельных кислот характеризуется иодным числом. Оно показывает, какая масса I₂ в (г) присоединяется к 100 г масла (или жира) по месту разрыва двойной связи. Если и. ч. <70 г, то это жир (для сливочного масла и. ч. = 36 г); если и. ч. >70 г то это масло (растительные масла содержат и. ч. от 80 до 180 г; конопляное примерно 150 г, жир человека примерно 64 г). И. Ч. – мера ненасыщенности.

 

Биологическая роль и основные функции жиров.

 

1. Жиры являются основными компонентами клеточных мембран.

2. Участвуют в регуляции деятельности гормонов, ферментов, процессах биологического окисления, транспорта различных веществ, примерно 50% массы мозга составляют липиды.

3. Являются хорошими растворителями ряда биологически активных веществ, витамина А, Д и др., что способствует всасыванию их в кишечнике и усвоению в организме.

4. Выполняют энергетическую функцию; при окислении 1 г жира выделяется 37,7 – 39,8 кДж. Это примерно в 2 раза больше,чем у белков и углеводов.

5. Защищают внутренние органы от охлаждения и ушибов.

6. Жиры бифильны (содержат гидрофильные и гидрофобные группировки) – функционируют на границе раздела фаз. Поэтому анестезирующие препараты хорошо растворимы в липидах, легко проникают через клеточные мембраны.

Недостаток и избыток жиров приводит к различным патологиям.

 

Химические свойства триацилглицеринов:

 

1. Подвергаются гидролизу по трем типам:

1) кислотный (образуется глицерин и в. ж. к.)

Н₂С – О –СО – С₁₇Н₃₅ CН₂ – ОН

Н⁺

НС – О – СО – С₁₇Н₃₅ + 3Н₂О СН – ОН + 3С₁₇Н₃₅СООН

Н₂С – О – СО – С₁₇Н₃₅ СН₂ – ОН

Тристеарин глицерин

 

2) ферментативный (протекает в организме при действии фермента желчи – липазы, в химизме аналогичен кислотному).

 

3) щелочной (образуется глицерин и соли в. ж. к.)

 

Н₂С – О –СО – С₁₇Н₃₅ CН₂ – ОН С₁₇Н₃₅СООNa

t^{0 стеарат натрия}

НС – О – СО – С₁₇Н₃₃ + 3NaОН СН – ОН + С₁₇Н₃₃СООNa/

^{олеат натрия}

Н₂С – О – СО – С₁₅Н₃₁ СН₂ – ОН С₁₅Н₃₁СООNa

глицерин пальмитат натрия

1-стеаро-2-олеопальмитин

 

2. С помощью реакций гидролиза устанавливают строение липидов и получают мыла.

В нашем организме гидролиз – первая стадия утилизации и метаболизма пищевых жиров в организме.

CЛОЖНЫЕ ЛИПИДЫ

1. Фосфолипиды – содержат остатки Н₃РО₄. К ним относятся глицерофосфолипиды. Наиболее распространенные фосфолипиды – производные L-фосфатидовых кислот.

Структурная формула:

СН₂-О-СО-R₁ где R₁ – остаток предельной кислоты,

ï R₂ – остаток непредельной кислоты

R₂-ОС-О-СН О

ï çï

СН₂-О-Р-ОН

ï

ОН

L-фосфатидовая кислота является главным компонентом клеточных мембран