• Гідрологія і Гідрометрія
• Господарське право
• Економіка будівництва
• Економіка природокористування
• Економічна теорія
• Земельне право
• Історія України
• Кримінально виконавче право
• Медична радіологія
• Методи аналізу
• Міжнародне приватне право
• Міжнародний маркетинг
• Основи екології
• Предмет Політологія
• Соціальне страхування
• Технічні засоби організації дорожнього руху
• Товарознавство продовольчих товарів

Обмін нуклеїнових кислот

Hyклеїнові кислоти відіграють основну роль у збереженні та реалізації генетичної інформації. Розрізняють два типи нуклеїнових кислот: дезоксирибонуклеїнові кислоти[ДНК (DNA)], які забезпечують збереження інформації, та рибонуклеїнові кислоти [PHK (RNA)], які беруть участь у процесах генної експресії та біосинтезу білка.

Нуклеїнові кислоти побудовані із нуклеотидних залишків, які в свою чергу складаються з азотистої основи, вуглецевого залишку та фосфатної групи. ДНК і РНК розрізняються за типом вуглецевого залишку та структурою основ.

Азотисті основи —це ароматичні гетероциклічні сполуки, похідніпиримідинуабо пурину. П’ять сполук цього класу є основними структурними компонентами нуклеїнових кислот (загальними для всієї живої матерії). Пуринові основи аденін(Ade) та гуанін(Guа), а також пиримідинова основа цитозин(Cyt), входять до складу ДНК і РНК. До складу ДНК входить також тимін (Thy), 5-метил-похідна урацилу. Основа урацил(Ura) входить тільки до складу РНК. В ДНК вищих організмів в незначній кількості присутній 5-метилцитозин. Урацил за участю ферментів дегідрогенази дигідроурацилу, гідрази дигідропіримідинів і N-карбаміл-β-аланінамідогідролази перетворюється в β-аланін, і карбамінову кислоту (NH2СООН), яка розпадається нааміак і вуглекислий газ. Біосинтез рибонуклеотидів і дезоксирибонуклеотидів є життєво важливим , оскільки ці біомолекули є прямими попередниками ДНК, РНК та нуклеотидних коферментів. Утворення нуклеотидів в організмі відбувається шляхом синтезу з простих попередників, а аткож з готових пуринових і піримідинових основ.

Сполуки азотистих основ з рибозою або похідні інших азотистих сполук носять назви гуанозин (G), уридин (U), тимідин (T) та цитидин (С). Якщо вуглецевий залишок представлений 2-дезоксирибозою, то утворюється дезоксинуклеозид. В клітині 5'-ОН-группа вуглецевого залишку нуклеозиду етерифікована фосфорною кислотою. Відповідна похідна 2'-дезокситимидину (dT), звено ДНК, називається 2'-дезокситимидин-5'-монофосфат(dTMP) (2). Якщо 5'-фосфатний залишок сполучається з другими нуклеозидфосфатними залишками, одержують нуклеозиди ‑ та нуклеозидтрифосфати (АДФ і АТФ) — важливі коферменти енергообміну. Всі нуклеозидфосфати об’єднані загальною назвою‑ нуклеотиди. В нуклеозидах і нуклеотидах пентоза знаходиться у фуранозній формі. Вуглецевий залишок і азотиста основа сполучені N-глікозидним зв’язкомміж С-1' вуглецевого залишку і N-9 пуринового або відповідно N-1 піримідинового циклу. Глікозидний зв’язок знаходиться в β-конфігурації..

Залишки фосфорної кислоти могуть сполучатися за рахунок утворення фосфоангідридного зв’язку. Отже, два нуклеотиди можуть бути сполучені через фосфатні групи з утворенням відповідного динуклеотиду. До цієї групи сполук належать коферменти [HAДФ⁺(NADP⁺)] і KoA(CoA), а також флавін [ФАД(FAD)].

Такий динуклеотид несе на 5'-кінці вільну фосфатну групу, а на 3'-кінці вільну ОН-групу. Тому можна за рахунок утворення ще однієї фосфодиефірного звязку приєднати новий мононуклеотид. Так утворюються олігонуклеотидиі полінуклеотиди.

Полінуклеотиди, утворені з рибонуклеотидних залишків, називаються рибонуклеїновими кислотами (РНК), з дезоксирибонуклеотидних мономерів — дезоксирибонуклеїновими кислотами(ДНК). При позначенні полінуклеотидів вказивають скорочені назви нуклеозидних фрагментів у напрямі 5'→3', (зліва направо). Іноді до назви включають фосфатну групу ("p"). Наприклад, фрагмент РНК, наведений на схемі 2, можна записати ...pUpG... або скорочено ..UG...

Гідроліз нуклеїнових кислот

8 Нуклеопротеїди^НСІпротеїни (протаміни, гістони) + нуклеїнові кислоти

8 Нуклеїнові кислоти^{нуклеази} олігонуклеотиди → мононуклеотиди

8 Нуклеотиди^{комплекс ферментів} пуринові та піримідинові основи + рибоза та дезоксирибоза + фосфорна кислота

Нуклеотиди і нуклеозиди всмоктуються з кишок у кров і доставляються у клітини організму.

Похідні, які містять систему пурину, широко поширені в природі та відіграють значну роль в багатьох біологічних процесах. Найважливіші похідні пурину ‑ аденін, гуанін (пуринові основи), гіпоксантин, кофеїн, сечова кислота. Ядро пурину входить до складу деяких антибіотиків і нуклеотидів , які є структурними фрагментами нуклеїнових кислот. Пурин і ряд його похідних виявляють протипухлинну, противірусну та протиалергічну активність.

Кінцевим продуктом обміну пуринових основ у клітинах організму є сечова кислота, наприклад у випадку аденіну. При захворюванні людини подагрою сечова кислота відкладається в суглобах, викликаючи при рухах нестерпний біль. Виводиться з сечею. Утворює кислі солі – урати. При деяких захворюваннях вони накопичуються в органах і тканинах.

пурин	гуанін	аденін	гіпоксантин	сечова кислота
	Пуринові основи

Кофеїн (1,3,7- триметилксантин) – пуриновий алкалоїд міститься в бобах кави, горіхах кола, листі чаю (після ферментації). Біосинтез кофеїну в рослинах відбувається через утворення ксантину (утворюється з аденіну і гуаніну). Кофеїн збуджує центральну нервову систему, звужує кровоносні судини, підвищує кров’яний тиск і стимулює серцеву діяльність, стимулює діурез. Використовується при інфекційних та інших захворюваннях, що супроводжуються пригніченням функцій центральної нервової і серцево-судинної систем, при отруєннях наркотиками, при спазмах судин головного мозку, для підвищення психічної та фізичної активності. Кофеїн входить до складу напою "кола".

Теобромін (3,7 – диметилксантин) ‑ безбарвні кристали, мало розчинний у воді (1:700), етанолі, діетиловому ефірі, розчиняється у водних розчинах лугів і кислот. Міститься в какао (1,5-2%) та парагвайському чаї (Ilex paraquariensis). Теобромін спричиняє стимулюючу дію на серцеву діяльність, розширює судини серця і мускулатуру бронхів, підвищує сечовиділення. Використовують при спазмах судин мозку, рідко ‑ при набряках серцевої та ниркової етіології. Одержують сублімацією з бобів какао і листя чаю.

Обмін речовин в організмі проходить як єдине ціле при тісній взаємодії і взаємній зумовленості окремих його процесів. Навіть перший етап – є одночасний процес розщеплення в травному тракті білків, ліпідів і вуглеводів. Подальші перетворення білків, ліпідів і вуглеводів у тканинах в процесах обміну тісно пов’язані між собою.

При порушенні обміну одного з трьох класів органічних сполук в організмі виникають паталогічні зміни, які впливають на обмін інших речовин. З біохімічної точки взаємозв’язок між перетвореннями вуглеводів, білків і ліпідів виявляється в тому, що з вуглеводів їжі за певних умов можуть синтезуватися ліпіди, а з білків – вуглеводи. Тому при нестачі вуглеводів потреба в білках зростає, а недостане надходження ліпідів може компенсуватись вуглеводами.

1. Взаємозв’язок між обміном вуглеводів і ліпідів:

Ø Синтез жирів з вуглеводів.

Гліцерин утворюється як проміжний продукт анаеробного розщеплення вуглеводів, перетворюється у фосфорогліцериновий альдегід, який легко перетворюється на піровиноградну кислоту (центральний метаболіт вуглеводного обміну). Піровиноградна кислота в результаті окислювального декарбоксилювання і утворення ацетил-КоА перетворюється до ацетооцтової кислоти, з якої далі синтезується одноосновні високомолекулярні кетокислоти, що беруть участь в утворення жирних кислот. Активна форма гліцерину і жирні кислоти використовуються для синтезу жиру.

Ø Синтез вуглеводів з ліпідів.

В результаті гідролізу ліпідів утворюються гліцерин і жирні кислоти. Під час окислення жирних кислот і окислювального декарбоксилювання піровиноградної кислоти утворюється ацетил-КоА, який є сполучною ланкою між обміном вуглеводів і ліпідів. Але не весь ацетил – КоА, що утворився під час окислення жирних кислот, використовується для сине туз вуглводів. Пояснення: можливість депонування вуглеводів в організмі обмежена порівняно з жирами, які є основним енергетичним матеріалом. ЕЕнергетична цінність жирів приблизно у 2,5 рази вища, ніж вуглеводів. Тому відкладання жиру дає змогу тваринам створювати рухомий резерв енергетичного матерівіалу, необхідного для забезпечення перебігу метаболічних реакцій.

Крім синтезу вуглеводів з ацетил-КоА незначна кількість їх може утворюватись з гліцерину шляхом окислення до гліцеринальдегіддегідромонофосфата, який здатний окислюватися до ацетил-КоА.

2. Взаємозв’язок між обміном вуглеводів і білків:

Ø Синтез вуглеводів з білків (глюконеогенез).

Процес перетворення білків на вуглеводи за звичайних фізіологічних умов відбувається незначною мірою, оскільки розщеплення амінокислот направлене переважно в бік утворення кінцевих продуктів. Важливе значення глюконеогенез має в екстремальних умовах, за яких необхідна адаптація організму до зміни умов зовнішнього середовища, коли енерговитрати організму збільшуються і значно підвищуються витрати глікогену.

Найінтенсивніше вуглеводи синтезуються з глюкогенних амінокислот (аспарагінова, глутамінова кислоти, валін, серин, орнітін, цистеїн, гліцин, аланін), які після переамінування і дезамінування перетворюються на кетокислоти: щавлевооцтова, α-кетоглутарова, піровиноградна. ПВК – основний метаболіт, який забезпечує перетворення амінокислот на вуглеводи. Щавлевооцтова та α-кетоглутарова кислоти після декарбоксилювання також перетворюються на піровиноградну кислоту. Перетворення ПВК у вуглеводи може здійснюватися через ацетил-КоА, який утворюється під час ї окислювального декарбоксилювання або внаслідок протилежно напрямлених реакцій гідролізу.

Ø Синтез білків з вуглеводів.

З вуглеводів в організмі утворюються піровиноградна, щавлевооцтова, кетоглутарова кислоти, які після амінування перетворюються на відповідні амінокислоти

З глутамінової кислоти можуть синтезуватися пролін, гідроксипролін, орні тин.

Отже, з метаболітів вуглеводного обміну в організмі можуть синтезуватися більшість амінокислот, крім незамінних. Цим пояснюється незамінність білків у харчуванні. Процес синтезу амінокислот з вуглеводів має обмежене значення.

3. Взаємозв’язок між обміном білків і ліпідів:

Ø Утворення ліпідів з білків.

Експериментально встановлено, що при значному вмісті білків у харчовому раціоні частина їх перетворюється на жири. Сполучною ланкою у цьому процесі є піровиноградна кислота, яка утворюється під час дезамінування і пере амінування аланініу, серину та інших амінокислот.

ПВК внаслідок декарбоксилювання перетворюється на Ацетил–КоА, який може використовуватися для синтезу вищих жирних кислот.

Амінокислоти, які в процесі перетворення утворюють метаболіти, можуть використовуватись для синтезу жирів, називаються кетогенними.

З продуктів білкового обміну може синтезуватись також гліцерин. Аланін легко перетворюється в ПВК, яка під час зворотного гліколізу перетворюється в діоксиацетонмонофосфат – спільний метаболіт вуглеводного і жирового обміну, а далі легко перетворюється на гліцерин. Частина амінокислот використовується для синтезу азотовмісної частини складних ліпідів (фосфатидів).

Ø Утворення білків з ліпідів

Цей процес в організмах людини і тварин має обмежене значення. Частковий синтез замінних амінокислот з жирів може здійснюватись з кетокислот – піровиноградної, α-кетоглутарової, щавлевооцтової кислот, які легко піддаються амінуванню і переамінуванню. Оскільки з жирів утворюється незначна кількість кетокислот, тому жири не можуть бути важливим джерелом синтезу білків.

Висновок:

1 Процеси обміну білків, ліпідів, вуглеводів в організмі взаємопов’язані.

1 Спільним метаболітом, який використовується в процесах взаємоперетворення, є піровиноградна кислота.

1 Піровиноградна кислота перетворюється в ацетил-КоА, який перетворюється в жирні кислоти, які під час взаємодії з гліцерином утворюють жири.

1 Внаслідок карбоксилювання піровиноградної кислоти утворюється щавлевооцтова кислота, а далі вона може утворювати дикарбонові амінокислоти – аспарагінову і глутамінову. Ці амінокислоти в реакціях переамінування сприяють біосинтезу всіх інших замінних амінокислот.

1 Піровиноградна кислота здатна відновлюватись до молочної кислоти, яка використовується в процесах синтезу вуглеводів у тканинах організму.

1 Оцтова кислота виступає у вигляді активованої форми – ацетилкоферменту А (ацетил-КоА), який виконує роль центральної проміжної ланки, через яку відбуваються процеси окислювального розпаду різних сполук і з стадії якої беруть початок численні синтетичні реакції в клітині.

1 Цикл трикарбонових кислот (ЦТК) є тією стадією, на якій сходяться всі види обміну речовин, втрачаючи свою специфіку. Саме в цьому циклі відбувається повне об’єднання обміну білків, вуглеводів і ліпідів у єдиний процес і саме звідси починаються взаємні перетворення цих речовин.

Схема перетворення вуглеводів на ліпіди

Вуглеводи
Глюкоза	Гліколіз				Гліцеринальдегідофосфат			Фосфогліцеринова кислота
Ліпіди					Діоксіацетонмонофосфат			Піровиноградна кислота
Гліцерин + Вищі жирні кислоти					Гліцерофосфат			Ацетил-КоА
								ЦТК

Схема взаємоперетворення білків, вуглеводів і ліпідів

Вуглеводи	Жири	Білки
Гліколіз		Гідроліз
	β-окислення жирних кислот
Піровиноградна кислота		Амінокислоти
Окислювальне декарбоксилювання		β-кетокислоти
Ацетилхолін	Синтез жирних кислот		Обмін амінокислот
	Ацетил-КоА
Стероїди
	Цикл Трикарбонових кислот
	СО2 + Н2О

Читайте також:

1. Автоматичний обмін даними.
2. АДАПТАЦІЯ ОБМІНУ РЕЧОВИН ДО М'ЯЗОВОЇ ДІЯЛЬНОСТІ
3. Альдегід Реактив Толенса Кислота
4. Американський стандартний код для обміну інформацією ASCII.
5. Білки – це високомолекулярні органічні біополімери, мономерами яких є амінокислоти.
6. Білковий обмін
7. Білковий обмін: загальні відомості
8. БІОСИНТЕЗ АМІНОКИСЛОТ
9. БІОСИНТЕЗ ЖИРНИХ КИСЛОТ
10. Біотехнологічне виробництво незамінних амінокислот
11. Буфер обміну — це тимчасове місце зберігання інформації, яку було скопійовано або переміщено з одного місця з метою використання в іншому.
12. Вентиляція. Види вентиляції. Організація повітрообміну в приміщеннях, повітряний баланс, кратність повітрообміну

Переглядів: 6913