Нуклеиновые кислоты.: Часть 2

Видео

Конспект

Если нуклеозид присоединяет к себе 3 остатка фосфорной кислоты, он будет называться нуклеозидтрифосфатом. В такой молекуле будет общий заряд 4-. Нуклеозидтрифосфаты используются организмом в качестве энергетической валюты. В подавляющем большинстве случаев в ходе реакций, требующих энергии, разрывается последняя от остатка рибозы фосфоангидридная связь, так, например, АТФ может превратиться в АДФ и неорганический фосфат с получением энергии. Фосфоангидридная связь, которая находится ближе к рибозе, является еще более макроэргической, так как в дополнение к электростатическим взаимодействиями на нее влияет стерический фактор(рядом с ней находится молекула нуклеозида, которая вносит некоторые пространственные неудобства).

Разрыв по этой фосфоангидридной связи тоже может происходить, если для какой-то реакции нужно больше энергии, чем даёт разрыв «крайней» фосфоангидридной связи, но он влечет за собой определенные последствия: в ходе реакции гидролиза АТФ образуется пирофосфат и АМФ, который не должен накапливаться в клетке. Чтобы АМФ не оставался в цитоплазме, клетке приходится путем обменной реакции из АМФ делать АДФ, тратя на это еще одну молекулу АТФ. АМФ+АТФ \Leftrightarrow АДФ.

Пирофосфат в животных клетках расщепляется пирофосфатазой с выделением тепла.

Для хранения и передачи энергии клетки используют рибонуклеотиды, а не дезоксирибонуклеотиды. В основном клетки используют АТФ в качестве энергетической валюты, это связано с тем, что во времена абиогенного синтеза первых биомолекул много лет назад молекул аденозина было больше, чем других нуклеозидов и многие процессы проходили именно с ним. Но тем не менее клетки могут использовать и остальные нуклеозидтрифосфаты в качестве источника энергии. Белки, которые работают за счет гидролиза ГТФ, называются ГТФазами, примерами таких белков могут служить тубулин - основной белок микротрубочек, G-белки - мультисубъединичные белки, которые отвечают за клеточную сигнализацию. Есть и мономерные ГТФазы - малые ГТФазы - тоже одни из участников клеточной сигнализации. Также процесс синтеза белка на рибосоме происходит в основном за счет энергии ГТФ.

УТФ используется для различных метаболических процессов, связанных с углеводами, например, для синтеза гликогена или синтеза целлюлозы. ЦТФ используется для синтеза фосфолипидов.

ТТФ в клетке не используется для получения энергии, так как процесс его синтеза дольше, чем для других нуклеозидтрифосфатов. Так как в составе РНК нет тимина, а есть урацил, клеткам сначала необходимо синтезировать УТФ, затем рибоза из УТФ с помощью рибонуклеотидредуктазы (фермента, необходимого для синтеза дезоксирибонуклеотидов из рибонуклеотидов) превращается в дезоксирибозу, и только затем происходит модификация урацила в тимин.

Синтез АТФ в клетке происходит из АДФ и фосфата либо за счет субстратного фосфорилирования, когда АТФ синтезируется напрямую за счет отдельных реакций метаболизма, либо в результате конвертирования энергии окисления соединений в электронтранспортной цепи, такой процесс называется окислительным фосфорилированием.