6 курс / Медицинская реабилитация, ЛФК, Спортивная медицина / Биохимия_двигательной_деятельности_Учебник_С_С_Михайлов_2016

Глава 2

СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

По своему строению нуклеиновые кислоты являются полинуклеотидами, состоящими из очень большого количества моно-

нуклеотидов (нуклеотидов).

2.1. СТРОЕНИЕ МОНОНУКЛЕОТИДОВ

Любой нуклеотид обязательно включает в себя азотистое основание, углевод и фосфорную кислоту.

Схема строения нуклеотида

Азотистое основание – углевод – фосфорная кислота Азотистые основания – циклические азотсодержащие соеди-

нения, обладающие осн*вными (слабощелочными) свойствами. Азотистые основания бывают двух типов: пуриновые и пиримидиновые.

К пуриновым основаниям относятся аденин и гуанин, имеющие следующее строение:

Пиримидиновыми основаниями являются урацил, тимин

и цитозин:

20

Углеводом, входящим в состав нуклеотидов, может быть рибоза или дезоксирибоза, находящиеся в циклической форме:

Азотистые основания присоединяются к первому углеродному атому (С1) углевода. Азотистое основание, связанное с углеводом, называется нуклеозидом.

Нуклеозиды, содержащие аденин и гуанин, называются соответственно аденозин и гуанозин, а нуклеозиды с пиримидиновыми основаниями получили названия: уридин, тимидин

и цитидин.

Если в состав нуклеозида входит дезоксирибоза, то в названии нуклеозида появляется приставка «дезокси». Например, нуклеозид, состоящий из аденина и рибозы, называется «аденозин», а нуклеозид, содержащий аденин и дезоксирибозу, носит название «дезоксиаденозин», или в сокращенном виде «д-аде- нозин».

Фосфорная кислота присоединяется эфирной связью к пятому атому углерода рибозы или дезоксирибозы. Поэтому нуклеотиды можно рассматривать как нуклеозидфосфаты.

Нуклеотиды, входящие в состав нуклеиновых кислот, имеют один остаток фосфорной кислоты, а свободные нуклеотиды могут содержать от одного до трех фосфатных остатков.

Название нуклеотидов состоит из трех частей: название нуклеозида, входящего в данный нуклеотид; числительное, показывающее количество остатков фосфорной кислоты; слово «фосфат»:

21

Например, нуклеотид, состоящий из аденина, рибозы и фосфорной кислоты, называется аденозинмонофосфат, или сокращенно АМФ, и имеет следующее строение:

Аденин

Рибоза

2.2. СТРОЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеотиды, входящие в нуклеиновые кислоты, соединяются друг с другом в длинные полинуклеотидные цепи эфирными связями, идущими от углевода одного нуклеотида к фосфорной кислоте соседнего:

Аз. основание – углевод – фосфат Аз. основание – углевод – фосфат Аз. основание – углевод – фосфат Аз. основание – углевод – фосфат

В результате такого связывания образуется длинная цепь, состоящая из чередующихся остатков углевода и фосфорной кислоты. Азотистые основания непосредственно в эту цепь не входят; они, как боковые веточки, присоединяются к углеводам. Отличаются полинуклеотиды друг от друга длиной (т.е. количеством нуклеотидов) и последовательностью расположения азотистых оснований.

Оказалось, что в одну молекулу нуклеиновых кислот может входить углевод только одного вида – рибоза или дезоксирибоза. На этом основании все нуклеиновые кислоты делятся на два типа:

рибонуклеиновые – РНК (содержат рибозу) и дезоксирибонуклеиновые – ДНК (содержат дезоксирибозу). Особенности строения и биологические функции РНК и ДНК отражены в табл. 2.

22

Как видно из таблицы, ДНК имеет более сложное строение. Состоит молекула ДНК из двух полинуклеотидных цепей, закрученных в спираль вокруг общей оси и образующих двойную спираль (рис. 1). Один виток каждой спирали содержит 10 нуклеотидов, диаметр двойной спирали около 2 нм. Азотистые

23

лучило название комплементарность.

Принцип комплементарности лежит в основе таких важнейших процессов, как репликация (удвоение молекулы ДНК

впроцессе клеточного деления), транскрипция (передача генетической информации с молекулы ДНК информационной РНК

впроцессе синтеза белков) и трансляция (сборка из аминокислот белковой молекулы на рибосомах).

Тесты для самоконтроля

24

6. В молекуле ДНК азотистое основание тимин спаривается с:

а) аденином б) гуанином в) тимином г) цитозином

7. В молекуле ДНК азотистое основание гуанин спаривается с:

а) аденином б) гуанином в) тимином г) цитозином

8. В молекуле ДНК количество аденина всегда равно коли-

9. Двойная спираль ДНК фиксируется:

а) водородными связями б) донорно-акцепторными связями в) ионными связями г) ковалентными связями

25

Глава 3

СТРОЕНИЕ И БИОЛОГИЧЕСКАЯ РОЛЬ УГЛЕВОДОВ

Глюкоза играет исключительно важную роль в энергетическом обмене биосферы. В процессе фотосинтеза происходит преобразование лучистой энергии солнца в химическую энергию связей образующейся молекулы глюкозы, которая затем используется всеми живыми организмами для обеспечения своей жизнедеятельности:

6 СО2 + 6 Н2О + солнечная энергия С6Н12О6 + 6 О2

Глюкоза

Благодаря фотосинтезу в процессе эволюции произошло образование и накопление в атмосфере Земли молекулярного кислорода, что явилось необходимой предпосылкой для возникновения аэробных организмов.

Строение углеводов

По строению углеводы – альдегидоспирты или кетоспирты

и их производные:

Исходя из размеров молекул углеводы, обычно делят на три

класса:

Углеводы

Моносахариды Олигосахариды Полисахариды

Моносахариды

Моносахариды (простые углеводы) не подвергаются гидролизу, получить из них путем гидролиза более простые углеводы невозможно. К моносахаридам относятся: рибоза (С5), дезоксирибоза (С5), глюкоза (С6), фруктоза (С6), галактоза (С6) и др.

26

Олигосахариды

Состоят из нескольких (до 10) моносахаридов, соединенных ковалентными связями. При гидролизе распадаются на молекулы входящих в их состав моносахаридов. В природе часто встречаются олигосахариды, состоящие из двух моносахаридов, т.е. дисахариды:

Сахароза (пищевой сахар) – состоит из глюкозы и фруктозы. Лактоза (молочный сахар) – состоит из глюкозы и галактозы.

Полисахариды

Представляют собой длинные неразветвленные или разветвленные цепи, включающие сотни и тысячи моносахаридов.

Наиболее распространенными в природе являются следующие полисахариды: целлюлоза (клетчатка), крахмал, гликоген.

Все они состоят только из глюкозы.

В природе углеводы содержатся главным образом в растениях. Важнейшим природным углеводом является глюкоза, которая может находиться как в свободном виде (моносахарид), так

ив составе олигосахаридов (сахароза, лактоза и др.) и полисахаридов (клетчатка, крахмал, гликоген).

Глюкоза может иметь различные пространственные формы, что обусловлено тем, что вокруг ковалентных связей между атомами углерода возможно вращение, а сами связи располагаются под углом 109º. В организме почти вся глюкоза, входящая в олиго-

иполисахариды, имеет циклическую форму:

Ворганизме человека углеводов около 1%. Главные углеводы человека – глюкоза и гликоген.

Ворганизме глюкоза находится в основном в крови, где ее содержание довольно постоянно и колеблется в узком диапазоне.

У здорового человека в крови, взятой для анализа в состоянии покоя и натощак, концентрация глюкозы имеет следующие величины:

3,9–6,1 ммоль/л, или 70–110 мг%, или 0,7–1,1 г/л Концентрация глюкозы в крови может изменяться.

27

Гипергликемия – повышение концентрации глюкозы в крови. Отмечается при приеме пищи (пищевая гипергликемия), при эмоциях и стрессе (эмоциональная гипергликемия), при сахарном диабете (диабетическая гипергликемия).

Снижение концентрации глюкозы в крови носит название гипогликемия. Наблюдается гипогликемия при голодании и продолжительной физической работе.

Глюкоза выполняет в организме, в первую очередь, энергетическую функцию. Это обусловлено тем, что глюкоза всегда содержится в крови и, следовательно, всегда с кровью поступает во все органы. Глюкоза, в отличие от других источников энергии (белки, жиры), очень легко окисляется. Кроме этого она поступает в организм с пищей в значительно б*льших количествах по сравнению с белками и жирами.

Другим углеводом, типичным для человека и высших животных, является полисахарид гликоген. Молекулы гликогена содержат тысячи и десятки тысяч остатков глюкозы и сильно разветвлены.

Эмпирическая формула гликогена:

(С6Н10О5)n,

где (С6Н10О5) – остаток глюкозы.

Основные запасы гликогена находятся в печени и в мышцах.

Впечени концентрация гликогена может достигать 5–6% от ее массы.

Вмышцах содержание гликогена – до 2–3% от их массы.

Биологическая роль гликогена – это запасная, резервная

форма глюкозы (депо глюкозы).

Тесты для самоконтроля

1.Углеводы обязательно содержат функциональные группы:

а) альдегидную и аминную б) альдегидную и карбоксильную в) альдегидную и спиртовую

г) карбоксильную и спиртовую

2.Глюкоза является:

28

29

Книга рекомендована к покупке и прочтению разделом по профилактике заболеваний сайта https://meduniver.com/