Опорные конспекты лекций по дисциплине «биохимия» для студентов специальности 050727 «Технология продовольственных продуктов»
|
|
Скачать 0.84 Mb.
|
|
^ К числу важнейших научных событий нашего века следует отнести открытие того факта, что генетическая информация кодируется полимерной молекулой ДНК, образованной лишь четырьмя типами мономерных единиц. Именно ДНК служит химической основой наследственности. Её молекула содержит в своей структуре множество генов. ДНК направляет синтез РНК, которая в свою очередь определяет синтез белка. Значение структуры и функции нуклеиновых кислот необходимо для понимания сути генетических процессов происходящих в клетке. ^ Рассматривая классификацию белков, многие говорили, что белки бывают простыми и сложными. Сложные белки состоят из собственного белка и простетической (небелковой части), в роли которой выступают различные вещества. Если роль небелкового компонента выполняют нуклеиновые кислоты, то это - нуклеопротеид (нуклеиновая кислота - белок), то есть сложный белок, а правильнее – надмолекулярный комплекс (например – хроматин, рибосома). Простетической группой нуклеопротеидов являются нуклеиновые кислоты, которые, как известно, бывают двух типов: ДНК и РНК, в связи с чем различают: дезоксинуклеопротеиды (ДНП) и рибонуклеопротеиды (РНП). Белковой частью нуклеопротеидов являются простые белки: гистоны и негистоновые белки, чаще всего кислые белки, если нуклеопротеиды локализуются в ядрах клеток; протамины - в нуклеопротеидах сперматозоидов животных и рыб; другие простые белки (альбумины и глобулины), если нуклеопротеиды локализованы в цитозоле. В различных нуклеотидах количество нуклеиновых кислот колеблется от 40 до 65% (например в рибосомах про- и эукариот). В вирусных нуклеопротеидах количество нуклеиновых кислот не превышает 2- 5 %. ДНП в клетке локализованы преймущественно в ядрах, но встречается и в митохондриях, хлоропластах, а РНП – в цитозоле, но некоторое количество обнаруживаются в ядрах и ядрышках. Роль нуклеопротеидов в жизнедеятельности организма трудно переоценить , формулируя кратко: именно они определяют вид, форму, состав живой клетки и ее функции. Значимость изучаемой темы может быть продемонстрирована тем фактором, что 4\5 всех нобилевских лауреатов по медицине и биологии проходится на ученых, занимающихся этой темой. Решающую роль в функционировании нуклеопротеидов играют нуклеиновые кислоты. ^ В 60 годах 19 века швейцарский ученый Фридрих Мишер выделил из ядер клеток гноя вещество клеточной природы и назвал его нуклеин, впоследствии получившее название нуклеиновой кислоты. Однако биологические функции этого вещества оставались неизвестными еще почти целое столетие и только в 40-х годах 20 века Эвери с сотрудниками установили, что нуклеиновые кислоты, собственно ДНК отвечает за передачу наследственной информации, а с 1953 г. в связи с открытием Утсоном и Криком структуры ДНК, получила рождение новая наука – молекулярная биология, одним из разделов которой является изучение структуры, функции, использование нуклеиновых кислот. В живом организме, в клетке существуют, как известно два типа нуклеиновых кислот ДНК и РНК. Общее содержание их в клетке зависит от функционального состояния ее: содержание ДНК в сперматозодах составляет 60% от сухого веса, в большинстве клеток 1-10%, в мышцах – около 0,2%. Содержание РНК, как правило, в 5-10 раз больше, так в печени, активно синтезирующей белки соотношение РНК/ДНК составляет 4/10. Особое положение занимают вирусы: у них генетический материал может быть либо ДНК (ДНК-овые) или РНК ( РНК-овые). Приблизительно 1-3 % ДНК приходится на внеядерную (митохондрии, хлоропласты). РНК в клетке распределяется более равномерно: в клетках высших организмов в ядре –11%, митохондриях –15%, 50% в рибосомах и 24% в гиалоплазме. ^ – это высокомолекулярные азотсодержащие органические соединения, структурной единицей которох являются мононуклеотиды, соединенные в полинуклеотидную цепь 3'-5' фосфодиэфирными связями, отвечающие за вид, форму, состав и функционирование клетки. Из элементарного состава нуклеиновых кислот обращают внимание содержание фосфора (10%) и азота (15-18%). Итак, нуклеиновые кислоты – это полимеры, полинуклеотиды, кирпичиками которых является мононуклеотиды. В свою очередь мононуклеотид состоит из азотистого основания (производные пурина или приримидина), пентозы (рибозы или дезоксирибозы) и фосфорной кислоты.  Азотистые основания с присоединенной к ним рибозой или дезоксирибозой называются нуклеозидами. Ковалентная связь, образуемая между С1 атомом сахара и N1 атомом пиримидина или N9 атомом пурина называется гликозидной. Наиболее распространены нуклеотиды: аденозин, гуанозин, уридин, цитидин или соотвественно дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитозин, а так же дезокситимидин. Нуклеотиды встречаются в природе в свободном состоянии и некоторые обладают лечебными действиями, например пурамицин – мощный антибиотик, действующий как ингибитор белкового синтеза. Нуклеотид – это нуклеозид с присоединенным к нему эфирной связью остатком фосфорной кислоты, который может присоединяться по 2', 3' и 5' гидроксилам кольца пентозы, образуя : аденозин – 2' монофосфат, аденозин- 3' монофосфат ( дрожевая АМФ), аденозин- 5' монофосфат (мышечная АМФ). Нуклеотиды, в зависимости от наличия в них рибозы или дезоксирибозы, подразделяются на рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды. В клетках межмолекулярные связи ДНК и РНК расщепляются ферментами нуклеазами. Среди которых надо выделить эндонуклеотиды рестрикции (рестиктазы). Эти ферменты узнают в молекуле ДНК не отдельные нуклеотидные остатки, а определенные нуклеотидные последовательности из 4 , 5, 6 остатков и потому расщепляют любую ДНК на сравнительно небольшое колическтво строго определенных фрагментов. Рестриктазы незаменимы в сруктурных исследованиях нуклеиновых кислот. ^ Как и у белков у нуклеиновых кислот различают первичную, вторичную и другие более сложные уровни организации. Первичная структура для нуклеиновых кислот – это строго определенная последовательность нуклеотидов в полинуклеотидной цепи. Количество нуклеотидов в ДНК чрезвычайно велико, от сотен тысяч до миллионов. ДНК содержит информацию о структуре всех видов РНК. Порядок чередования нуклеотидов в РНК тот же, что и в копируемом участке ДНК с той лишь разница, что РНК состоит из рибонуклеотидов и в нуклеотидах азотистое основание тимин заменяется на урацил. Количество нулеотидов в полинуклеотидных цепях РНК различно, но меньше, чем в ДНК. Первичная структура нуклеиновых кислот определяет высшие уровни их организации: вторичную и третичную структуры. ^ Функция ДНК в клетке – хранение наследственной информации. Функциональной единицей является ген. Ген – определенная последовательность нуклеотидов (500 – 2000 нуклеотидных единиц) с помощью которых закодирован определенный признак (морфогенез, старение, устойчивость к антибиотикам, половая дифференциация, цвет кожи, глаз). Структурный ген – закодированный признак. Для его функционирования необходимо 2 регуляторных гена: ген – регулятор и ген – оператор (они могут быть рядом, могут быть удалены). Ген – оператор, ген – регулятор и структурный ген вместе составляют оперон. Оперон – функциональная надструктура генетического аппарата. Сколько признаков, сколько оперонов, например, к структурным генам относится гены, ответственные за синтез белка и если белков- 5 миллионов, то оперонов – 5 миллионов. ^ Физико-химические свойства нуклеиновых кислот определяются высокой молекулярной массой и особенностями структурной организации. Для них характерны следующие свойства:
Коллоидные свойства характерны для всех высокомолекулярных веществ. При растворении их образуются вязкие растворы типа коллоидов, истинные растворы можно получить толь при большом разведении. Гидрофильность нуклеиновых кислот зависит в основном от фосфатов. В растворах нуклеиновые кислоты имеют вид полианиона с резко выраженными кислыми свойствами. При физиологических значениях рН все нуклеиновые кислоты – полианионы и окружены противоанионами из белков и неорганических катионов. Растворимость двуспиральной ДНК хуже, чем односпиральная РНК. |
Ваша оценка этого документа будет первой.
Ваша оценка:
Похожие:
База данных защищена авторским правом ©MedZnate 2000-2016
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям
allo, dekanat, ansya, kenam
обратиться к администрации | правообладателям | пользователям