1. Общая характеристика составных частей нуклеиновых кислот (нк). Нуклеозиды, нуклеотиды.

НК – это высокомолекулярные орг. кислоты, которые растворяются в щелочных растворах, выпадают в осадок в кислых. Имеют очень большую молекулярную массу, часто больше, чем у белка.

1868 г., Швейцария

Выделил новое вещество, которое назвал нуклеином (nucleus - ядро). Позже подобного рода вещества были обнаружены не только в ядрах, но во всех других органеллах клетки и в растительных, и в животных организмах.

При осторожном гидролизе НК распадаются на азотистые основания, углеводный компонент и фосфорную кислоту. Азотистое основание чаще всего строится на основе пурина или пиримидина. Углеводный компонент – сахар рибоза или дезоксирибоза.

Нуклеотид называется аденозинмонофосфат, адениловая кислота (АМФ, АМР).

На основе всех азотистых соединений могут быть построены нуклеозиды и нуклеотиды. К образовавшимся монофосфатам могут присоединяться один или два остатка фосфорной кислоты.

В составе трифосфатов есть 2 высокоэнергетические фосфатные связи. При их гидролизе может выделиться от 40 до 60 кДж/моль (обычно 8-12). Это вещество и ему подобные являются носителями запаса энергии в клетке. Все нуклеотиды выполняют различные функции в организме:

1. Являются структурными единицами НК, а следовательно хранят и передают генетическую информацию.

2. Накапливают и переносят энергию в реакциях обмена веществ.

3. Являются коферментами многих двухкомпонентных ферментов.

4. Участвуют в синтезе олиго- и полисахаридов и жиров.

В реакциях обмена веществ принимают участие вещества, которые взаимодействуют с ферментами, небелковой частью которых может служить кофермент А – КоА (СоА). Он состоит из АДФ + фосфорный эфир витамина В₆ + остаток тиоэтаноламина.

Кроме этого небелковой частью ферментов могут являться вещества НАД - никотинамидадениндинуклеотид, либо подсоединяется остаток фосфорной кислоты – РРАДФ-фосфат.

НАДФ + Н₂ – восст. форма.

2. Строение, функции, свойства днк и рнк.

НК бывают ДНК и РНК. Из азотистых оснований в состав ДНК входят аденин, цитозин, гуанин, тимин; дезоксирибоза; Н₃РО₄.

Структурной единицей любой НК являются нуклеотиды. Последовательность нуклеотидов образует первичную структуру НК. В формировании первичной структуры участвуют гликозидные и фосфорно-эфирные связи. Схематично первичная структура выглядит следующим образом:

Фосфат – пентоза – фосфат – пентоза …

Некоторые НК могут иметь вторичную структуру. Это чаще всего спираль. Некоторые могут иметь третичную структуру, т.е. пространственную упаковку. Форма третичной структуры может быть различной.

ДНК

В основном содержится в ядрах клеток. Небольшое количество ДНК встречается почти во всех органеллах клетки, но эти ДНК отличаются от ядерной по своим свойствам и по своему нуклеотидному составу.

1953 г., Уотсон, Крик открыли, что любая ДНК состоит из двойной спирали, имеющей общую ось.

Обе спирали связаны друг с другом водородными связями, которые возникают между азотистыми основаниями. По две водородных связи возникает между аденином и тимином, три между гуанином и цитозином. Эта особенность называется свойством комплементарности (избирательное связывание).

Чтобы возникли водородные связи между азотистыми основаниями разных цепей, необходимо, чтобы в пространстве азотистые основания разных цепей дополняли друг друга и подходили очень близко друг к другу. Количество водородных связей, возникающих в ДНК, строго определенно для каждого организма.

Все ДНК могут быть отнесены либо к ГЦ типу, либо к АТ типу. Большинство растительных НК относится к АТ типу. Сумма пуриновых оснований в составе ДНК всегда равна сумме пиримидиновых оснований – правило «Чаргаффа».

Кроме ДНК в любой клетке содержатся РНК нескольких типов:

– информационная РНК (и-РНК – матричная, посредник)

–рибосомальная РНК(р-РНК)

– транспортная РНК (т-РНК)

И-РНК служит как передатчик информации, снятой с ДНК и переносящий ее к месту синтеза белка.

Р-РНК содержится в рибосомах клетки. Бывают несколько видов. Отличаются по молекулярной массе и свойствам. Функции их окончательно не выявлены.

Т-РНК транспортируют свободные АК клетки к месту синтеза белка. Каждой АК соответствует своя т-РНК.

Все НК представляют собой вещества волокнистого строения белого цвета, в свободном виде очень плохо растворяются в воде, хорошо растворяются в солях щелочных металлов. В солях разбавленных растворяются РНК, а в более концентрированных – ДНК.

Все НК – оптически активные вещества, обладающие двойным лучепреломлением, несут отрицательный заряд, поэтому подвижны в э/поле. Растворы НК обладают вязкостью. При нагревании до 80-90^оС происходит плавление НК, при этом разрываются связи между азотистыми основаниями, т.е. происходит разрушение вторичной и третичной структуры. Первичная не разрушается.

При охлаждении НК водородные связи возникают вновь и происходит почти полное восстановление структуры.

В химическом отношении НК инертны, но они образуют комплексное соединение с ионами многовалентных металлов или взаимодействуют с веществами, содержащими несколько групп NH₂. Такие соединения придают прочность третичной структуре НК.

Изменение наследственных признаков организмов возможно при воздействии различных химических веществ на азотистые основания НК.

Обмен азота в растениях

1 значение обмена азота в растениях источник азота в почве является аммиак, который образуется при разложении остатков растений и животных и их выделений. Разложение идет под действием бактерий-аммонифи

кация. Конечный продукт аммиак. Образовавшийся аммиак поглощается корневой системой растений или окисляется в почве до нитратов и нитритов.Они могут поглощаться корневой системой и уже в ней восстанавливаются до аммиака.Аммиак используется растениями до синтеза азотсодержащих соединений: аминокислоты, аминоасахара. Восстановление нитратов в корневой системе идет с участием ферментов Д-гидрогиназ, которые в своем составе имеют ионы металлов и НАД или НАДФ.