ЛШ2022_Раздел_6_ Занятие_2-3_Строение нуклеотидов_ Синтез и расп. Строение нуклеотидов
 Скачать 4.24 Mb.
|
|
Строение нуклеотидов Нуклеотиды – это соединения, в которых азотистые основания (гетероциклические соединения) связаны с пентозой (рибозой и дезоксирибозой) посредством N-гликозидной связи и которая образует эфир с фосфорной кислотой. Нуклеозиды включают азотистое основание и пентозы. Азотистые основания: Для азотистых оснований хаарктерна лактам-лактимная таутомерия: Пентозы: В результате связывания первого атома углерода соответствующей пентозы с атомом ахота азотистого основания (первого у пиримидинового и девятого у пуринового) N-гликозидной связью образуется нуклеозид: Для пуриновых нуклеозидов и нуклеотидов возможно как син- так и анти- расположения пуринового кольца: При добавлении остатка фосфорной кислоты к 5’-OH-группе нуклеозида образуется нуклеотид. Нуклеотиды называют добавлением 5'-моно(ди-, три-)- фосфат к названию нуклеозида: Азотистое основание ксантин образует мононуклеотид ксантозинмонофосфат (ксантозиловая кислота), а гипоксантин – инозинмонофосфат (ИМФ), оротовая кислота – оротидинмонофосфат (ОМФ). Соединяясь друг с другом нуклеотиды образуют полимерную цепь нуклеиновой кислоты – рибонуклеотидмонофосфаты – РНК; дезокси рибонуклеотидмонофосфаты – ДНК. Основные функции нуклеотидов 1. Нуклеотидтрифосфаты – субстраты для синтеза ДНК и РНК. 2. Нуклеотидтрифосфаты (прежде всего, АТФ) – используеются в качестве источника энергии. 3. Могут использоваться в качестве переносчиков молекул в метаболических путях (ЦДФ-ДАГ, ЦДФ-холин, УДФ-глюкоза, УДФ-глюкоуроновая кислота). 4. АМФ входит в состав некоторых коферментов (НАД + , ФАД, КоА-SH и др). 5. Циклические нуклеотидмонофосфаты участвуют в передачи сигнала внутри клетки (цАМФ, цГМФ). Основные принципы синтеза нуклеотидов 1. При распаде нуклеотидов пищи образуются азотистые основания, фосфаты и (дезокси)рибозы. Азотистые основания пищи практически не используются для синтеза собственных нуклеотидов. 2. В организме синтезируются сразу нуклеотиды (de novo) без предварительного образования азотистых оснований. 3. Существующие «пути спасния» позволяют использовать свободные азотистые основания и нуклеотиды для синтеза новых нуклеотидов. Синтез и распад пуриновых нуклеотидов Ключевую роль в синтезе нуклеотидов играет ФРПФ: На основе ФРПФ начинается синтез пуриновых нуклеотидов: Образовавшиеся монофосфаты затем превращаются в ди- и трифосфаты: Источниками различных атомов пуринового ядра являются: Распад пуриновых нуклеотидов Пуриновые азотистые основания выводятся в виде оксиленных метаболитов, поскольку не могут служить в качестве источника энергии: Мочевая кислота в зависимости от условий может накапливаться в организме в виде самой кислоты или в виде кристаллов солей – уратов, которые способны задерживаться в межклеточном пространстве, повреждая ткани и вызывая болевые ощущения (суставы и почки). Заболевание – подагры. Причины развития подагры: избыточное поступление пуриновых нуклеотидов с пищей; нарушение активности ФРПФ-синтетазы (повышение из-за низкой чувствительности к ингибиторам) и образуется большое количество ФРПФ; дефекты ферментов «путей спасения» - накопление мочевой кислоты. Основные подходы к лечению: диета с низким потреблением животной пищи; в остром периоде – колхицин; в межприступном периоде – ингибитор ксантиноксидазы аллопуринолом (суицидальное ингибирование) – образуется мало мочевой кислоты: «Пути спасения» (реутилизация пуриновых нуклеотидов) При распаде пуриновых нуклеотидов образуются азотистые основания, которые могут быть использованы для нового синтеза нуклеотидов: «Пути спасения» позволяют повторно и неоднократно использовать азотистые основания, образующиеся при распаде «своих» нуклеотидов в целях экономии энергии. При снижении активности фермента гипоксантин-гуанин-фосфорибизил- трансферазы происходит накопление мочевой кислоты (подагра), а при его выраженном дефекте проявляется синдром Леша-Найана (психо- неврологические нарушения). Синтез и распад пиримидиновых нуклеотидов Источниками различных атомов пиримидинового ядра являются: Синтез дезоксирибонуклеотидов Синтез дезоксирибонуклеотидов происходит уже на основе полученных рибонуклеотидов: сначала образуются рибонуклеотиддифосфаты, а затем они восстанавливаются (превращаются в дезоксирибонуклеотиддифосфаты). Цитидиновый нуклеотид синтезируется на уровне трифосфата; Из рибонуклеотидов образуются дезоксирибонуклеотиды на уровне дифосфатов; Тимидиновый нуклеотид образуется на уровне монофосфата. Образование дезоксиТМФ Распад пиримидиновых нуклеотидов В отличие от пуриновых, пиримидиновые основания будут окисляться: |