На бирже курсовых и дипломных проектов можно найти образцы готовых работ или получить помощь в написании уникальных курсовых работ, дипломов, лабораторных работ, контрольных работ, диссертаций, рефератов. Так же вы мажете самостоятельно повысить уникальность своей работы для прохождения проверки на плагиат всего за несколько минут.

ЛИЧНЫЙ КАБИНЕТ 

 

Здравствуйте гость!

 

Логин:

Пароль:

 

Запомнить

 

 

Забыли пароль? Регистрация

Повышение уникальности

Предлагаем нашим посетителям воспользоваться бесплатным программным обеспечением «StudentHelp», которое позволит вам всего за несколько минут, выполнить повышение уникальности любого файла в формате MS Word. После такого повышения уникальности, ваша работа легко пройдете проверку в системах антиплагиат вуз, antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru. Программа «StudentHelp» работает по уникальной технологии и при повышении уникальности не вставляет в текст скрытых символов, и даже если препод скопирует текст в блокнот – не увидит ни каких отличий от текста в Word файле.

Результат поиска


Наименование:


доклад Химия нуклеиновые кислоты

Информация:

Тип работы: доклад. Добавлен: 27.11.2012. Сдан: 2012. Страниц: 15. Уникальность по antiplagiat.ru: < 30%

Описание (план):


Государственное бюджетное образовательное учреждение высшего профессионального  
образования «Красноярский государственный медицинский университет имени профессора В.Ф. Войно-Ясенецкого» Министерства здравоохранения  
и социального развития Российской Федерации
ГБОУ ВПО КрасГМУ им. проф. В.Ф. Войно-Ясенецкого Минздравсоцразвития России
Факультет фундаментального медицинского образования
 
Кафедра биологической химии с курсами медицинской, фармацевтической и токсикологической химии
 
Реферат
 
По дисциплине «Химия»
 
Тема: «Нуклеиновые кислоты. Нуклеозидмоно - и полифосфаты. АМФ, АДФ, АТФ. Нуклеозидциклофосфаты. Их роль в макроэргических соединений и внутриклеточных биорегуляторов»
 
 
 
                                                                                                              Выполнил: студент 
                                                                                                          Группы 104 леч.
                                                                                                               Данжаев М В   Проверила: Лященко Т.А.
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
2011 год
 
Оглавление
Введение 2
Состав нуклеиновых кислот 4
Состав ДНК 6
Состав РНК 6
Природа межнуклеотидных связей 7
Значение нуклеиновых кислот 8
Аденозинфосфоорные кислоты 9
Полифосфаты 12
цАМФ 13
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Введение

Нуклеиновые кислоты открыты в 1869-72 Ф. Мишером в ядрах (отсюда назв.: лат. nucleus-ядро) клеток гноя и в сперме лосося. В 1889 Р. Альтман выделил их в чистом виде (им же предложен термин "нуклеиновые кислоты"). В 1944 О. Эйвери показал, что с помощью ДНК наследств. признаки м. б. переданы от одной клетки к другой и что ДНК, т. обр., является "в-вом наследственности". Хим. строение нуклеиновых кислот изучалось школами А. Косселя, П. Левина, Дж. Гулленда и А. Тодда и было окончательно установлено к нач. 50-х гг. Макромол. структура ДНК (двойная спираль) установлена в 1953 Дж. Уотсоном и Ф. Криком на основании данных рентгеноструктурного анализа, полученных Р. Франклин и М. Уилкинсом. Нуклеотидный состав ДНК и РНК из многих объектов изучен Э. Чаргаффом и А. Н. Белозерским в 40-50-х гг. Изучение первичной структуры нуклеиновых кислот начато с сер. 60-х гг. с установления нуклеотидной последовательности тРНК (Р. Холли). Ф-ции большинства РНК установлены к нач. 60-х гг. Было показано, что они участвуют в реализации генетич. информации, закодированной в ДНК.
П. Доти и А. С. Спириным исследовано макромол. строение РНК. В сер. 70-х гг. разработаны эффективные методы расшифровки первичной структуры ДНК и РНК (методы Максама-Гилберта и Сенгера), к-рые в сочетании с методами генетич. инженерии позволили в течение след. десятилетия определить нуклеотидные последовательности мн. генов, плазмид, вирусных ДНК и РНК, рРНК и др. Разработаны приемы обработки этой информации с использованием ЭВМ. В 70-х гг. Кораной разработаны методы синтеза ДНК; им впервые синтезированы прир. гены (аланиновой и тиразиновой транспортных РНК). Начиная с сер. 70-х гг. создавались методы получения рекомбинантных нуклеиновых кислот (образуются, напр., в результате встраивания участка ДНК, в т.ч. гена, в плазмиду; см. Генетическая инженерия), к-рые существенно расширили возможности структурно-функцион. исследований нуклеиновых кислот и создали базу для использования достижений мол. биологии и генетики в биотехнологии. В 80-е гг. разработаны эффективные методы химического (в т.ч. автоматического) синтеза олигонуклеотидов и крупных фрагментов ДНК, к-рые широко используют для изучения структуры и ф-ций нуклеиновых кислот.
 
 
 
 
 
 
 
 
 

Состав нуклеиновых  кислот

Нуклеиновые кислоты - это биополимеры, макромолекулы  которых состоят из многократно  повторяющихся звеньев - нуклеотидов. Поэтому их называют также полинуклеотидами. Важнейшей характеристикой нуклеиновых кислот является их нуклеотидный состав. В состав нуклеотида - структурного звена нуклеиновых кислот - входят три составные части:
    азотистое основание - пиримидиновое или пуриновое. В нуклеиновых кислотах содержатся основания 4-х разных видов: два из них относятся к классу пуринов и два – к классу пиримидинов. Азот, содержащийся в кольцах, придает молекулам основные свойства.
    моносахарид - рибоза или 2-дезоксирибоза. Сахар, входящий в состав нуклеотида, содержит пять углеродных атомов, т.е. представляет собой пентозу. В зависимости от вида пентозы, присутствующей в нуклеотиде, различают два вида нуклеиновых кислот – рибонуклеиновые кислоты (РНК), которые содержат рибозу, и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), содержащие дизоксирибозу.
    остаток фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты являются кислотами потому, что в их молекулах содержится фосфорная кислота.


 
 
Нуклеотид - фосфорный эфир нуклеозида. В состав нуклеозида входят два компонента: моносахарид (рибоза или дезоксирибоза) и азотистое основание.


 
 
В конце 40-х  — начале 50-х годов, когда появились  такие методы исследования, как хроматография  на бумаге и УФ-спектроскопия, были проведены многочисленные исследования нуклеотидного состава НК (Чаргафф, А. Н. Белозерский). Полученные данные позволили решительно отбросить старые представления о нуклеиновых кислотах, как о полимерах, содержащих повторяющиеся тетрануклеотидные последовательности (так называемая тстрануклеотидная теория строения ПК. господствовавшая в 30—40-е годы), и подготовили почву для создания современных представлений не только о первичной структуре ДНК и РНК, но и об их макромолекулярной структуре и функциях.
Метод определения  состава ПК основан на анализе  гндролизатов, образующихся при их ферментативном или химическом расщеплении. Обычно используются три способа химического расщепления НК. Кислотный гидролиз в жестких условиях (70%-ная хлорная кислота, 100°С, 1 ч или 100%-ная муравьиная кислота, 175 °C, 2 ч), применяемый для анализа как ДНК, так и РНК, приводит к разрыву всех N-гликозидных связей и образованию смеси пуриновых и пиримидиновых оснований. При исследовании РНК могут использоваться как мягкий кислотный гидролиз (1 н. соляная кислота, lOO°C, 1 ч), в результате которого образуются пуриновые основания и пирамидиповые нуклеозид-2'(3')-фосфаты, так и щелочной гидролиз (0,3 н. едкий кали, 37 °С, 20 ч), дающий смесь нуклеозид -2' (3') -фосфатов.
Поскольку в  НК число нуклеотидов каждого  вида равно числу соответствующих  оснований, для установления нуклеотидного  состава данной НК достаточно определить количественное соотношение оснований. Для этой цели из гидролизатов с помощью хроматографии на бумаге или электрофореза (когда в результате гидролиза получают нуклеотиды) выделяют индивидуальные соединения. Каждое основание независимо от того, связано оно с углеводным фрагментом или нет, обладает характерным максимумом поглощения в УФ, интенсивность которого зависит от концентрации. По этой причине, исходя из УФ-спектров выделенных соединений, можно определить количественное соотношение оснований, а следовательно, и нуклеотидный состав исходной НК.
При количественном определении минорных нуклеотидов, особенно таких неустойчивых, как  дигидроуридиловая кислота, пользуются ферментативными методами гидролиза (ФДЭ змеиного яда и селезенки).
Использование описанных выше аналитических приемов  показало, что ПК различного происхождения  состоят за редким исключением из четырех основных нуклеотидов и  что содержание минорных нуклеотидов  может меняться в значительных пределах.
Как будет  показано далее, при изучении нуклеотидного  состава ДНК были получены данные, которые помогли установить ее пространственную структуру.

Состав ДНК

Исследуя  нуклеотидный состав ДНК различного происхождения, Чаргафф обнаружил следующие закономерности.
1. Все ДНК  независимо от их происхождения  содержат одинаковое число пуриновых  и пиримидиновых оснований. Следовательно,  в любой ДНК на каждый пуриновый  нуклеотид приходится один пиримидиновый.
2. Любая ДНК  всегда содержит в равных количествах  попарно аденин и тимин, гуанин и цитозин, что обычно обозначают как А=Т и G=C. Из этих закономерностей вытекает третья.
3. Количество  оснований, содержащих аминогруппы  в положении 4 пиримидинового  ядра и 6 пуринового (цитозин и аденин), равно количеству оснований, содержащих оксо-группу в тех же положениях (гуанин и тимин), т. е. A+C=G+T. Эти закономерности получили название правил Чаргаффа. Наряду с этим было установлено, что для каждого типа ДНК суммарное содержание гуанина и цитозина не равно суммарному содержанию аденина и тимина, т. е. что (G+C)/(A+T), как правило, отличается от единицы (может быть как больше, так и меньше ее). По этому признаку различают два основных типа ДНК: А Т-тип с преимущественным содержанием аденина и тимина и G C-тип с преимущественным содержанием гуанина и цитозина.
Величину  отношения содержания суммы гуанина  и цитозина к сумме содержания аденина и тимина, характеризующую нуклеотидный состав данного вида ДНК, принято называть коэффициентом специфичности. Каждая ДНК имеет характерный коэффициент специфичности, который может изменяться в пределах от 0,3 до 2,8. При подсчете коэффициента специфичности учитывается содержание минорных Оснований, а также замены основных оснований их производными. Например, при подсчете коэффициента специфичности для ЭДНК зародышей пшеницы, в которой содержится 6% 5-метилцитозина, Последний входит в сумму содержания гуанина (22,7%) и цитозина (16,8%). Смысл правил Чаргаффа для ДНК стал понятным после установления ее пространственной структуры.

Состав РНК

Первые сведения о нуклеотидном составе РНК относились к препаратам, представляющим собой  смеси клеточных РНК (рибосомных, информационных и транспортных) и называемым обычно суммарной фракцией РНК. Правила Чаргаффа в этом случае не соблюдаются, хотя определенное соответствие между содержанием гуанина и цитозина, а также аденина и урацила все же имеет, место.
Данные, полученные в последние годы при анализе  индивидуальных РНК, показывают, что  и на них правила Чаргаффа не распространяются. Однако различия в содержании аденина и урацила, а также гуанина и цитозина для большинства РНК невелики и что, следовательно, тенденция к выполнению указанных правил все же наблюдается. Этот факт объясняется особенностями макроструктуры РНК.
Характерными  структурными элементами некоторых  РНК являются минорные основания. Соответствующие  им нуклеотидные остатки обычно входят в состав транспортных и некоторых  других РНК в очень небольших  количествах, поэтому определение  полного нуклеотидного состава  таких РНК представляет собой  иногда весьма сложную задачу.

Природа межнуклеотидных связей

Работы по определению способа соединения нуклеотидов в полимерных молекулах  НК были успешно завершены в начале 50-х годов сразу после того, как была установлена структура  нуклеотидов и изучены некоторые  свойства их производных (главным образом  эфиров). К этому же времени были разработаны методы выделения и  очистки ДНК и РНК, так что  исследование природы межмономерных связей проводилось с использованием чистых, хотя и сильно деградированных препаратов НК.
Первые сведения о типе межмономерной, или, как ее принято называть, межнуклеотидной связи были получены с помощью потенциометрического титрования. Эти сведения свидетельствовали о наличии как в РНК, так и в ДНК только одной гпдроксильной группы у каждой фосфатной группы (рКа~1). На основании этого было сделано заключение, что НК содержит структурную единицу дизамещенной фосфорной кислоты.
Естественно было предположить, что фосфатные  остатки “сшивают” нуклеозиды за счет двух своих гидроксилов, а один остается свободным. Оставалось выяснить, какие части нуклеозидных фрагментов участвуют в образовании связи с фосфатными группами.
Поскольку НК могут быть дезаминированы действием азотистой кислоты, очевидно, что аминогруппы пиримидиновых и пуриновых оснований не принимают участия в образовании межнуклеотидной связи. Помимо этого потенциометрическое титрование указывало, что и оксо(окси)-группы остатков гуанина и урацила, входящих в состав НК, свободны. На основании этих данных было сделано заключение о том, что межнуклеотидные связи образованы фосфатной группой и гидроксильными группами углеводных остатков (т. е. что они являются фосфодиэфирными), которые, следовательно, и являются ответственными за образование полимерной цепи (НК). Таким образом, то, что принято обычно называть межнуклеотидной связью, представляет собой по существу узел, включающий систему связей:
 

(где С — первичный или вторичный атомы углерода остатка углевода). При гидролизе ДНК и РНК в зависимости от условий реакции, образуются нуклеотиды с разным положением фосфатного остатка:

Если предположить, что в НК все межнуклеотидные связи идентичны, то, очевидно, что они могут включать помимо фосфатного остатка только З'-гидроксильную группу одного нуклеозидного звена и 5'-гидроксильную группу другого нуклеозидного звена (3'—У-связь). В случае же их неравноценности в полимерной цепи ДНК могли бы одновременно существовать три типа связей: 3'—5', 3'—3' и 5'—5'. Для РНК за счет участия 2/-гидpoкcилыIoй группы число типов связи должно было быть еще больше.
Установить истинную природу межнуклеотидных связей в нативных ДНК и РНК удалось в результате направленного расщепления биополимеров с помощью химического и ферментативного гидролиза и последующего выделения и идентификации полученных при этом фрагментов.

Значение нуклеиновых  кислот

Значение  нуклеиновых кислот очень велико. Особенности их химического строения обеспечивают возможность ранения, переноса в цитоплазму и передачи по наследству дочерним клеткам информации о структуре белковых молекул, которые  синтезируются в каждой клетке. Белки  обусловливают большинство свойств  и признаков клеток. Понятно поэтому, что стабильность структуры нуклеиновых  кислот - важнейшее условие нормальной жизнедеятельности клеток и организма  в целом. Любые изменения строения нуклеиновых кислот влекут за собой  изменения структуры клеток или  активности физиологических процессов  в них, влияя таким образом на жизнеспособность.
Существует  два типа нуклеиновых кислот: ДНК  и РНК. ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) - биологический полимер, состоящий  из двух полинуклеотидных цепей, соединенных  друг с другом Мономеры, составляющие каждую из цепей ДНК, представляют собой сложные органические соединения, включающие одно из четырех азотистых оснований: аденин(А) или тимин (Т), цитозин (Ц) или гуанин (Г); пятиатомный сахар пентозу - дезоксирибозу, по имени которой получила название и сама ДНК, а также остаток фосфорной кислоты. Эти соединения носят название нуклеотидов. В каждой цепи нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между дезоксирибозой одного и остатком фосфорной кислоты последующего нуклеотида. Объединяются две цепи в одну молекулу при помощи водородных связей, возникающих между азотистыми основаниями, входящими в состав нуклеотидов, образующих разные цепи. Количество таких связей между разными азотистыми основаниями неодинаково и вследствие этого они могут соединяться только попарно: азотистое основание А одной цепи полинуклеотидов всегда связано двумя водородными связями с Т другой цепи, а Г - тремя водородными связями азотистым основанием Ц противоположной полинуклеотидной цепочки. Такая способность к избирательному соединению нуклеотидов называется комплиментарностью. Комплиментарное взаимодействие нуклеотидов приводит к образованию пар нуклеотидов. В полинуклеотидной цепочке соседние нуклеотиды связаны между собой через сахар и остаток фосфорной кислоты.
РНК (рибонуклеиновая  кислота), так же как ДНК, представляет собой полимер мономерами которого служат нуклеотиды. Азотистые основания те же самые, что входят в состав ДНК (аденин, гуанин, цетозин); четвертое - урацил - присутствует в молекуле РНК вместо тимина. Нуклеотиды РНК содержат вместо дизоксирибозы другую пентозу - рибозу. В цепочке РНК нуклеотиды соединяются путем образования ковалентных связей между рибозой одного нуклеотида и остатком фосфорной кислоты другого.
Известны  двух- и одноцепочные молекулы рибонуклеиновой кислоты. Двухцепочные РНК служат для хранения и воспроизведения наследственной информации у некоторых вирусов, т.е. выполняют у них функции хромосом. Одноцепочные РНК осуществляют перенос информации о последовательности аминокислот в белках от хромосомы к месту их синтеза и участвуют в процессах синтеза.
Существует  несколько видов одноцепочных РНК. Их названия обусловлены выполняемой функцией или местом нахождения в клетке. Основную часть РНК цитоплазмы (80-90%) составляет рибосомальная РНК (рРНК). Она содержится в органоидах клетки, осуществляющих синтез белков, - рибосомах. Размеры молекул рРНК относительно невелики, они содержат от 3 до 5 тысяч нуклеотидов. Другой вид РНК - информационные (иРНК), переносящие от хромосом к рибосомам информацию о последовательности аминокислот в белках, которые должны синтезироваться. Транспортные РНК (рРНК) включают 76-85 нуклеотидов и выполняют несколько функций. Они доставляют аминокислоты к месту синтеза белка, “узнают” (по принципу комплиментарности) участок иРНК, соответствующий переносимой аминокислоте, осуществляет аминокислоты на рибосоме.
 
Аденозинфосфоорные кислоты
Адениновые рибонуклеотиды , производные аденозина, содержащие остатки ортофосфорной или полифосфорных к-т в разл. положениях рибозного кольца. Большинство А.к. имеют важное биол. значение; особое место занимают аденозин-5'-фосфорные к-ты моно-, ди- и трифосфорные (n-соотв. 1, 2, 3), обозначаемые АМФ, АДФ, АТФ . К аденозин-5'-фосфорным относятся также менее изученные к-ты с n = 4 и 5. Среди продуктов метаболизма нек-рых коферментов обнаружены аденозин-2',5'- и аденозин-3',5'-дифосфорные к-ты. К А.к. относятся также аденозинмонофосфат циклический и диаденозинтетрафосфорная к-та, играющие регуляторную роль в обмене в-в. При щелочном гидролизе РНК образуется смесь аденозин-2'-и аденозин-З'-монофосфор-ных к-т. Аденозин-5'-фосфорные к-ты имеют характерный оптич. спектр с максимумом в области 260 нм и минимумом при 230 нм. Это к-ты средней силы (рК'а~1).  

Они хорошо раств. в воде, плохо-в спирте, не раств. в большинстве орг. р-рителей. Соли щелочных металлов также раств. в воде (в отличие от солей тяжелых металлов). У АТФ средняя бариевая соль (Ва2АТФ) не раств. в воде, но раств. кислая.
В водных р-рах АДФ п АТФ неустойчивы. При 0°С АТФ стабильна в воде всего неск. часов. При кипячении в течение 10 мин в кислом р-ре АДФ и АТФ полностью расщепляются до АМФ и Н3РО4. Эта р-ция иногда используется для определения "лабильного фосфата". В разб. р-ре щелочи АТФ гидролизуется до АМФ и пирофосфорной к-ты Н4Р2О7. При длит, кипячении АМФ в щелочной или кислой среде образуются рибоза, аденин и фосфорная кислота.
Своб. энергия ( G°) гидролиза АТФ, идущего с отщеплением концевого (терминального) остатка Н3РО4, в стандартных условиях равна — 30,5 кДж/моль при рН 7,0. Близкая величина найдена для гидролиза АТФ с отщеплением Н4Р2О7. Абс. величина G° гидролиза АМФ значительно ниже ( — 12,6 кДж/моль).
Хим. св-ва аденозин-5'-фосфорных к-т определяются также функц. группами остатка аденозина. Так, для А. к. характерно дезаминирование под действием HNO2, приводящее к инозиновым производным. А. к. ацилируются по NH2-и ОН-группам. При галогенировании (обычно бромирова-нии) замещается атом Н в положении 8. Окисление АТФ и АДФ периодатом превращает их в диальдегид, образующийся в результате окислит. расщепления связи между атомами С в положениях 2' и 3'. Алкилируются А.к. обычно в положение 1 и по аминогруппе. Так, при действии 3-меркаптопропионовой к-ты и формальдегида атом Н в группе NH2 замещается на группировку CH2SCH2CH2COOH. N6-Карбоксиметильное производное АТФ получают перегруппировкой N1-карбоксиметил-АТФ, образующейся при р-ции АТФ с иодуксусной к-той. С помощью этиленоксида получают N1-гидроксиэтильные производные А. к. При взаимод. А. к. с хлоруксусным альдегидом по атому N в положении 1 алкилирование сопровождается циклизацией по аминогруппе с образованием трициклич. соед.-производного этеноаденозина; эти в-ва используют в кач-ве флуоресцентных меток при структурно-функциональном исследовании белков и нуклеиновых к-т.
Хим. модификация  прир. А.к. используется для изучения механизма ферментативных р-ций. Модификация позволяет применять эти соед. в кач-ве ингибиторов, для образования ковалентных связей при изучении молекулярного окружения в точках связывания А. к. (так, 2',3'-диальдегидные производные образуют в активном центре ферментов альдиминные связи), для регистрации конформац. переходов в ферментах в ходе р-ции, напр. с помощью флуоресцентных или спиновых меток. Производные А.к. используют также для синтеза биоспецифич. адсорбентов, применяемых при выделении индивидуальных ферментов с помощью аффинной хроматографии, что имеет большое практич. значение в биотехнологии.
АТФ впервые  была выделена из мышц в 1929 К. Ломаном; хим. синтез осуществлен А. Тоддом (1948) путем фосфорилирования АМФ и АДФ с помощью дибензил-хлорфосфата. Выделяют АТФ из скелетных мышц или дрожжей. АМФ и АДФ получают гидролизом АТФ, а АМФ также ферментативным фосфорилированием аденозина.
Для количеств. определения АМФ, АДФ и АТФ в живых организмах используют разл. виды хроматографии, ЯМР-спектроскопию и ферментативные р-ции. наиб. чувствит. метод-люминесцентный люциферин-люциферазный, в к-ром используется выделяемая из светляков люцифераза, катализирующая в присут. АТФ образование из люциферина люминесцирующего соединения. Метод позволяет определять АТФ в концентрации до 10 -13 М.
В живых организмах АТФ, АДФ и АМФ присутствуют в  связанном с белками состоянии  и в виде комплексов с ионами Mg2+ и Са2+. Скелетные мышцы млекопитающих содержат АТФ до 4 г/кг. У человека скорость обмена АТФ составляет ок. 50 кг в сут. Такая интенсивность обмена объясняется тем, что этот нуклеотид занимает центр. место в энергетике живых организмов. Сокращение мышц, биосинтез белков и нуклеиновых к-т, многие др. процессы, идущие с увеличением своб. энергии, сопряжены с гидролизом АТФ. Часть из них проходит с отщеплением от АТФ Н3РО4, другая-Н4Р2О7. В живой клетке G гидролиза АТФ составляет - 50 кДж/моль. Сравнительно высокая абс. величина G° гидролиза двух ангидридных связей в АТФ (макроэргич. связи) обусловливает уникальное положение АТФ в метаболизме.
Исходный  субстрат в биосинтезе АМФ-инозиновая к-та. АМФ, образующаяся также при пирофосфатном расщеплении АТФ, фосфорилируется в организме до АДФ при участии аденилаткиназы. Фосфорилирование АДФ, приводящее к синтезу АТФ в живых организмах, происходит при сопряжении этой р-ции с окислит.-восстановит. р-циями. Различают три типа сопряжения: в гликолизе (локализован в водной фазе клетки, в цитоплазме), при окислит, фосфо-рилировании и фотофосфорилировании в т. наз. сопрягающих мембранах субклеточных частиц (митохондрий и хло-ропластов) и бактерий.
Для сопряжения биохим. р-ций необходимо наличие общего для этих р-ций промежут. соединения (интермедиата). Так, в гликолизе окисление 3-фосфоглицеральдегида до фосфоглицериновой к-ты идет через стадию образования 1,3-дифосфоглицериновой к-ты, являющейся таким "макроэргич. интермедиатом". Ферментативная р-ция этого интермедиата с АДФ приводит к синтезу АТФ. Механизм сопряжения между фосфорилированием АДФ и электронным транспортом в сопрягающих мембранах установлен в 1960-х гг. П. Митчеллом. Было показано, что сопряжение осуществляется через посредство электрохим. потенциала ионов Н+. Особенность электрон-транспортных систем сопрягающих мембран-способность переносить Н + через мембрану. В то же время ферментативный комплекс, катализирующий синтез АТФ,-АТФ-синтетаза, может использовать энергию этого потенциала. Молекулярный механизм трансмембранного транспорта Н+ при окислительном фосфорилировании и фотофосфорилировании пока не выяснен. См. также Гликолиз, Окислительное фосфорилирование.
В высших организмах присутствует белковый комплекс, осуществляющий специфич. перенос через биол. мембраны АТФ в обмен на АДФ (транслоказа адениновых нуклеоти-дов) и являющийся первым хорошо изученным белком-переносчиком. Особая роль аденозин-5'-фосфорных к-т в биоэнергетике обусловливает то, что эти соед. являются также аллостерич. регуляторами ряда ключевых ферментов.
АМФ применяется  в медицине при мышечной дистрофии, стенокардии и спазмах сосудов (мышечно-адениловый препарат). С той же целью иногда используют АТФ.

Полифосфаты

Полифосфаты - полимеры фосфатов, цепочка которых  проходит между другими химическими  группами. Этот тип полимеризации место известный как реакция конденсации. Фосфатные связи - обычно высокоэнергетичные ковалентные связи, что означает, что энергия выделяется при разрушении этих связей самопроизвольно или в результате ферментативного катализа. Часто класс полифосфатов несколько сужают, включая только вещества с формулой

Рисунок 1натрий-3-фосфат
 
Примеры обычных полифосфатов включают натрий-3-фосфат (Na5P3O10)n и Высокополимерные неорганические полифосфаты. В широком понимании термина к ним относят и АТФ (аденозин трифосфат) - полимер с тремя фосфатными группами, и нуклеиновые кислоты.

цАМФ

Циклический аденозинмонофосфат (циклический AMФ, цAMФ, cAMP) — производное АТФ, выполняющее в организме роль вторичного посредника, использующегося для внутриклеточного распространения сигналов некоторых гормонов (например, глюкагона или адреналина), которые не могут проходить через клеточную мембрану.
 
Метаболизм  цAMФ
цAMФ синтезируется аденилатциклазой в ответ на некоторые гормональные стимуляторы; действует как вторичный посредник при клеточном гормональном контроле путем стимуляции протеинкиназ. цАМФ является аллостерическим эффектором протеинкиназ A и ионных каналов. Синтезируется цАМФ мембранными аденилатциклазами (семейство ферментов, катализирующих реакцию циклизации АТФ с образованием цАМФ и неорганического пирофосфата). Расщепление цАМФ с образованием АМФ катализируется фосфодиэстеразами. Ингибируются цАМФ только при высоких концентрациях метилированных производных ксантина, например, кофеина. Аденилатциклазы активируются G-белками (активность которых в свою очередь зависит от метаботропных рецепторов, связанных с G-белками) .
Протеинкиназа А
В неактивном состоянии протеинкиназа A является тетрамером, в котором две К (каталитические) субъединицы самоингибированы регуляторными (R) субъединицами. При связывании цAMФ R-субъединицы диссоциируют из комплекса и происходит активация К-субъединиц. Активированная протеинкиназа А фосфорилирует остатки серина и треонина в более чем 100 различных белках, в том числе во многих ферментах.
 
цAMФ как вторичный посредник в сигнальной трансдукции
цAMФ осуществляет функции вторичного внутриклеточного посредника в действии первичных посредников (веществ, имеющих короткий период биодеградации) — например, ряда гормонов и нейромедиаторов. цAMФ опосредует биологическую функцию гормонов путем активации (инактивации) клеточных протеинкиназ (фосфатаз). Протеинкиназы, в свою очередь, фосфорилируют эффекторные белки и изменяют (увеличивают или уменьшают) их активность.
При активации аденилатциклазы, катализирующей образование цAMФ из АТФ, или блокировании фосфодиэстеразы, осуществляющей деградацию этого цAMФ, концентрация цAMФ в клетке увеличивается. Таким образом, содержание cAMP в клетке определяется соотношением активностей этих двух ферментов. Связь между гормоном или др. химическим сигналом (первый посредник) и цAMФ (второй посредник) осуществляет аденилатциклазный комплекс, включающий рецептор, настроенный на определённый гормон (или др. биологически активное вещество) и расположенный на внешней стороне клеточной мембраны, и аденилатциклазу, расположенную на внутренней стороне мембраны. Гормон, взаимодействуя с рецептором, активирует аденилатциклазу, которая образует цAMФ из АТФ.
Концентрация  цAMФ, образующегося в клетке, превышает концентрацию действующего на клетку гормона в 100 раз. В основе механизма действия цAMФ в тканях животных и человека лежит его взаимодействие с протеинкиназами, например, протеинкиназы А. Связывание цAMФ с регуляторной субъединицей протеинкиназы приводит к диссоциации фермента и активации его каталитической субъединицы, которая, освободившись от регуляторной субъединицы, способна фосфорилировать определённые белки (в том числе ферменты). Изменение свойств этих макромолекул путём фосфорилирования меняет и соответствующие функции клеток. цAMФ играет определённую роль в морфологии, подвижности, пигментации клеток, в кроветворении, клеточном иммунитете, вирусной инфекции и др.
 
Циклический аденозинмонофосфат, цАМФ. цАМФ в регуляции функции клетки.
В последнее  время доказано, что циклический  аденозинмонофосфат (цАМФ), производное основного источника энергии в организме- АТФ, является важным вторым посредником. Сложная цепь реакций, показанная на рис. 1.15, начинается с рецептора Rs на наружной поверхности плазматической мембраны, который может служить местом специфического связывания для различных медиаторов и гормонов. После связывания со специфической «стимулирующей» молекулой Rs изменяет свою конформацию; эти изменения влияют на белок Gs на внутренней поверхности мембраны таким образом, что становится возможной активация последнего внутриклеточным гуанозинтрифосфатом (ГТФ). Активированный белок Gs, в свою очередь, стимулирует фермент на внутренней поверхности мембраны-аденилатциклазу (АЦ), которая катализирует образование цАМФ из АТФ. Водорастворимый цАМФ и является посредником, передающим эффект стимуляции внеклеточного рецептора Rs к внутренним структурам клетки.

Рис. 1.15. Цепь реакций с участием внутриклеточного посредника цАМФ (циклического аденозинмонофос-фата).
Возбуждающий  или тормозный внешние сигналы активируют мембранные рецепторы Rs или R Эти рецепторы регулируют процесс связывания G-белков с внутриклеточным ГТФ (гуанозинтрифосфатом), стимулируя или ингибируя тем самым внутриклеточную аденилатциклазу (АЦ). Усиливающий фермент АЦ превращает аденозинтрифосфат (АТФ) в цАМФ, который затем при участии фосфодиэстеразы расщепляется до АМФ. Свободный цАМФ диффундирует в клетку и активирует аденилаткиназу (А-киназу), высвобождая ее каталитическую субъединицу С, которая катализирует фосфорилирование внутриклеточных белков, т. е. формирует конечный эффект внеклеточного стимула. На схеме показаны также фармакологические препараты и токсины, которые запускают ( + ) или ингибируют ( —) некоторые реакции (по [8] с изменениями)
Параллельно со стимуляторной цепью реакций с участием Rs возможно связывание тормозных медиаторов и гормонов с соответствующим рецептором Ri, который опять-таки через ГТФ-активи-руемый белок Gi; ингибирует АЦ и, таким образом, продукцию цАМФ. Диффундируя в клетку, цАМФ реагирует с аденилаткиназой (А-киназа); при этом высвобожда
и т.д.................


Перейти к полному тексту работы


Скачать работу с онлайн повышением уникальности до 90% по antiplagiat.ru, etxt.ru или advego.ru


Смотреть полный текст работы бесплатно


Смотреть похожие работы


* Примечание. Уникальность работы указана на дату публикации, текущее значение может отличаться от указанного.