Нуклеиновые кислоты. служат носителями информации о структуре всех белков клетки

служат носителями информации о структуре всех белков клетки. Они обеспечивают хранение этой информации в клетке и передачу ее следующим поколениям. Мономерами полимерных молекул нуклеиновых кислот являются нуклеотиды, каждый из которых состоит из пентозы, азотистого основания и остатка фосфорной кислоты. В зависимости от природы сахара различают дезоксирибонуклеиновую кислоту (ДНК) и рибонуклеиновую кислоту (РНК). Другое отличие данных нуклеиновых кислот присутствие в молекуле ДНК азотистого основания тимина (Т), а в составе РНК — урацила (У).

Молекулы ДНК, как правило, двухцепочечные, тогда как молекулы РНК состоят обычно из одной цепи. (Исключение составляют нуклеиновые кислоты некоторых вирусов.)

Обе цепи молекулы ДНК прочно связаны между собой за счет огромного количества водородных связей между пуриновыми (аденин (А), гуанин (Г)) и пиримидиновыми (тимин, урацил, цитозин (Ц)) азотистыми основаниями. Цепи соединяются по принципу комплиментарности: аденин всегда избирательно связывается с тимином в молекуле ДНК или с урацилом в молекуле РНК, а гуанин с цитозином. В паре А-Т образуются две водородные связи, а в паре Г-Ц — три связи. В результате комплиментарности последовательность нуклеотидов в одной цепи полностью определяет последовательность другой. Из такого строения следует возможность копирования наследственной информации. Связанные подобным образом цепи закручены в спираль диаметром 2 нм, шагом 3,4 нм и витком, содержащим 10 нуклеотидов.

РНК по строению и функциям подразделяется на три основных типа. Рибосомалъная рРНК входит в состав рибосом, играет структурную роль и формирует активный центр, где происходит образование пептидной связи. Информационная или матричная иРНК или мРНК переносит информацию о последовательности нуклеотидов в ДНК к месту синтеза белка (у эукариот из ядра в цитоплазму). Транспортная тРНК доставляет аминокислоты к рибосомам. Транспортная РНК имеет форму трилистника,где одноцепочечные участки чередуются с двойными. На вершине цетральной петли расположен антикодон — триплет нуклеотидов, комплиментарных кодону — триплету нуклеотидов матричной РНК, соответствующему определенной аминокислоте. На свободном конце цепи находится активный центр, связывающий данную аминокислоту. Для каждой из 20 аминокислот, входящих в состав белка, имеется своя тРНК. В процентном отношении рРНК составляет 85%, тРНК около 10%, а иРНК около 5% от общего содержания РНК в клетке.

Рис. 1. Строение транспортной РНК: А - активный центр (участок соединения с аминокислотой), Б - участок комплементарного соединения с молекулой иРНК

Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) содержится в каждой клетке в растворимой фракции гиалоплазмы, митохондриях, хлоропластах и ядрах. Она снабжает энергией большинство реакций, происходящих в клетке. Молекула АТФ состоит из азотистого основания аденина, пятиуглеродного сахара рибозы и трех остатков фосфорной кислоты. АТФ образуется из АДФ и неорганического фосфата за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ и в прцессе фотосинтеза. При этом должно быть затрачено энергии не менее 40 кДж/моль АТФ, которая аккумулируется в ее макроэнергетических связях. АТФ чрезвычайно быстро обновляется. У человека, например, каждая молекула АТФ расщепляется и вновь восстанавливается 2400 раз в сутки, так что продолжительность ее жизни менее 1мин. Синтез АТФ осуществляется в митохондриях и хлоропластах.

Функции нуклеотидов:

1. Структурная. Из них состоят полимерные цепи РНК и ДНК.

2. Энергетическая. Это функция АТФ, построенной на рибозе. В АТФ к имеющемуся фосфату присоединены два дополнительных. Связь между фосфатами не очень прочная и при ее разрыве выделяется большое количество энергии (макроэнергетическая связь).

Энергия также выделяется при разрыве связей в ГТФ (гуанозинтрифосфат), АДФ (аденозиндифосфат), ГДФ (гуанозиндифосфат).

3. Регуляторная. Циклический аденозинмонофосфат (цАМФ) — посредник, осуществляющий связь между гормонами и внутриклеточными ферментами, регулируя активность последних.

4. Каталитическая. Нуклеотиды могут быть предшественниками витаминов (тиамина, рибофлавина, В₁₂). Кроме того, производными нуклеотидов можно считать НАД, НАДФ.

2.3. Углеводы — органические вещества с общей формулой С_n(Н₂О)_m. В животной клетке их содержание не превышает 5% (чаще 1 -2%), а в растительной может достигать до 90% сухого вещества. Содержание углеводов в клетках прокариот во многом зависит от наличия, толщины и состава клеточной стенки. Углеводы подразделяют на 3 класса: моносахариды, олигосахариды и полисахариды. Пентозы — пятиуглеродные моносахариды входят в состав нуклеотидов. Гексозы, такие как глюкоза, фруктоза, галактоза и другие, являются важнейшими метаболитами клеток.

Олигосахариды содержат от 2 до 10 моносахаридных остатков, Наиболее важны для живых клеток дисахариды - мальтоза, лактоза и сахароза.

К наиболее распространенным в природе полисахаридам относятся целлюлоза, крахмал, гликоген, хитин и др. Мономерами для первых трех служит глюкоза.

Функции углеводов:

1. Структурная. Полисахариды являются основой клеточных стенок, клеточная стенка растений содержит преимущественно целлюлозу, грибов —хитин, бактерий — муреин.

2. Энергетическая. Такие полисахариды как крахмал и гликоген накапливаются в клетках в качестве запасных веществ. Глюкоза, образующаяся при их гидролизе, служит универсальным источником энергии в клетке.

3. Защитная. Из полисахаридов состоят слизи и капсулы, выделяемые которыми клетками. Они могут защищать клетки, как от неблагоприятных факторов окружающей среды, так и от других организмов.

4. Контактная. Полисахариды, входящие в состав гликолипидов ци-топлазматической мембраны, обеспечивают межклеточные контакты.

5. Антигенная. Антигены грамположительных бактерий имеют углеводную природу.