Нуклеиновые кислоты.: Часть 3

Видео

Конспект

Кроме упомянутых рибо- и дезоксирибонуклетидов в клетках встречаются также циклические нуклеозидмонофосфаты. В данных соединениях есть две фосфоэфирные связи с 5 и 3 атомами углерода моносахаридных остатков. В клетках животных часто используется цАМФ (циклический аденозинмонофосфат), изображённый на рисунке ниже. Он образуется аденилатциклазой из АТФ при активации фермента различными G-белками. цАМФ является молекулой-мессенджером: он распространяется по цитоплазме клетки и активирует цАМФ-зависимые белки

4.jpeg В клетке также встречается гуанилатциклаза, производящая цГМФ из ГТФ. цГМФ тоже участвует в сигнальных путях, например: вазодилатация (расслабление гладкомышечных клеток сосудов) происходит при увеличенном образовании цГМФ в гладких миоцитах под действием NO; передача сигнала в сетчатке тоже происходит при участии цГМФ.

Кроме циклических нукеозидмонофосфатов производными нуклеотидов являются также переносчики окислительно-восстановительных эквивалентов или попросту переносчики электронов: никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) и флавинадениндинуклеотид (ФАД).

Еще производные азотистых оснований входят в состав важных коферментов. Всем вам известен кофермент А, в составе которого есть остаток аденозина.

Теперь рассмотрим процесс синтеза нуклеиновых кислот. Субстратом для синтеза рибонуклеиновых кислот являются нуклеозидтрифосфаты, а для дезоксирибонуклеиновых кислот - дезоксирибунуклеозидтрифосфаты, причем соединения одновременно служат еще и источником энергии для прохождения синтеза. Для получения энергии расщепляется фосфоангидридная связь рядом с остатком сахара, так как оставшееся звено не будет иметь макроэргических связей и поэтому будет стабильнее. Оставшаяся фосфатная группа образует фосфоэфирную связь с гидроксильной группой при 3 атоме углерода другого (дезокси-)нуклеозидмонофосфата. Формально атом фосфора оказывается окружен двумя фосфоэфирными связями: одна с пятым углеродом сахарного остатка, вторая - с третьим углеродом. В химии такое расположение атома фосфора корректно называть фосфодиэфирной группировкой, но в биологии его называют фосфодиэфирной связью.

Синтез нуклеиновых кислот всегда имеет строгое направление: от 5’-конца к 3’концу - то есть каждый новый (дезокси-)нуклеозидтрифосфат присоединяется к 3’-гидроксильной группе предыдущего. Катализируют данный процесс ДНКполимераза и РНК-полимераза для ДНК и РНК соответственно. Такая строгая направленность синтеза связана с особенностями репарации (исправления ошибок) при синтезе нуклеиновой кислоты. Дело в том, что полимеразы могут ошибаться во время синтеза нуклеиновой кислоты и вставлять не тот нуклеотид. В таком случае они могут проявить экзонуклеазную активность и отрезать неправильно прикрепленный нуклеотид от молекулы. Если бы синтез шел в направлении 3 ’- 5 ’, то при отрезании нуклеотида на освободившемся 5 ’-конце молекулы оставалась бы только 1 фосфатная группа. Эта фосфатная группа не имеет энергии, чтобы снова прореагировать с гидрокисльной группой нового (дезокси-)нуклеозидтрифосфата, значит, для проведения такой реакции потребуется гидролиз еще одной макроэргической молекулы, не входящей в реакцию, например дополнительной АТФ, что невыгодно. В случае синтеза в направлении 5’-3’ при исправлении ошибки остается гидроксильная группа на 3’конце молекулы, которая снова сможет вступить в реакцию с новым (дезокси)нуклеозидтрифосфатом без потерь дополнительной энергии.

5.jpeg