5_kollok_Belki_i_nekleinovye_kisloty

Присоединение регуляторных белков к энхансерам или сайленсерам зависит от других веществ — трансэлементов, сигнальных молекул, приносимых в клетку с кровью или образующихся в самой клетке. К числу таких молекул относятся гормоны, некоторые метаболиты, ионы металлов. Есть регуляторные белки, реагирующие на изменение температуры. Все эти сигналы стимулируют присоединение индукторов к соответствующимэнхансерам или репрессоров к соответствующим сайленсерам. Трансэлементами их называют потому, что они могут действовать на любую молекулу ДНК (любую хромосому), если только в ней есть подходящий цис-элемент.

Чтобы разобраться в этой сложной системе и пока неустоявшейся терминологии, рассмотрим конкретный пример — регуляцию синтеза металлотионеина. Металлотионеин — небольшой белок, содержащий много остатков цистеина, примерно 1/ от всех аминокислот, и поэтому способный связывать ионы тяжелых металлов — Zn, Си, Cd, Hg, Ag. Одна молекула металлотионеина связывает несколько ионов. Эти ионы токсичны для организма, и при избыточной концентрации выводятся в комплексе с металлотионеином. Металлотионеин постоянно синтезируется в печени и секретируется в кровь, что важно для регуляции концентраций ионов Zn и Си, поскольку они являются нормальными и обязательными компонентами организма. Но при повышенном поступлении в организм ионов тяжелых металлов синтез металлотионеина стимулируется (положительная регуляция).

28.

Связь мутаций с репликацией ДНК

Многие спонтанные химические изменения нуклеотидов приводят к мутациям, которые возникают при репликации. Например, из-за дезаминированияцитозина напротив него в цепь ДНК может включаться урацил (образуется пара У-Г вместо канонической пары Ц-Г). При репликации ДНК напротив урацила в новую цепь включается аденин, образуется пара У-А, а при следующей репликации она заменяется на пару Т-А, то есть происходит транзиция (точечная замена пиримидина на другой пиримидин или пурина на другой пурин).

Связь мутаций с рекомбинацией ДНК

Из процессов, связанных с рекомбинацией, наиболее часто приводит к мутациям неравный кроссинговер. Он происходит обычно в тех случаях, когда в хромосоме имеется несколько дуплицированных копий исходного гена, сохранивших похожую последовательность нуклеотидов. В результате неравного кроссинговера в одной из рекомбинантных хромосом происходит дупликация, а в другой — делеция.

Связь мутаций с репарацией ДНК

Спонтанные повреждения ДНК встречаются довольно часто, такие события имеют место в каждой клетке. Для устранения последствий подобных повреждений имеется специальные репарационные механизмы (например, ошибочный участок ДНК вырезается и на этом месте восстанавливается исходный). Мутации возникают лишь тогда, когда репарационный механизм по каким-то причинам не работает или не справляется с устранением повреждений. Мутации, возникающие в генах, кодирующих белки, ответственные за репарацию, могут приводить к многократному повышению (мутаторный эффект) или понижению (антимутаторный эффект) частоты мутирования других генов. Так, мутации генов многих ферментов системы эксцизионной репарации приводят к резкому повышению частоты соматических мутаций у человека, а это, в свою очередь, приводит к развитию пигментной ксеродермы и злокачественных опухолей покровов. Мутации могут появляться не только при репликации, но и при репарации — эксцизионной репарации или при пострепликативной.

Мутагенными агентами, или просто мутагенами, называют факторы, повышающие частоту мутаций. Мутации, возникающие под действием таких агентов, называют индуцированными, в отличие от обычно встречающихся спонтанных мутаций. Мутагенные агенты могут увеличивать частоту мутаций в 10—100 ООО раз. Наиболее детально исследованы следующие мутагены: аналоги оснований, рентгеновские лучи, ультрафиолетовые лучи (УФ), азотистая кислота и алкилирующие агенты (т. е. вещества, в частности азотные аналоги иприта и диэтилсульфат, способные переносить алкильные группы к другим соединениям). В исследованиях с микроорганизмами выявлены многие другие мутагены, в том числе: органические перекиси и питательный бульон, обработанный Н202 , канцерогенные вещества, некоторые производные пурина , акридиновые красители , триазин и р-пропиолактон, ряд простых химических веществ , например МпС12 и ионы железа , условия, избирательно подавляющие синтез ДНК , и даже видимый свет, если бактерии неред освещением сенсибилизированы эритрозином.

29.

ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов; последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада – аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий. Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности моно-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка.

Переваривание нуклеопротеинов и всасывание продуктов их распада осуществляются в пищеварительном тракте. Под влиянием ферментов желудка, частично соляной кислоты, нуклеопротеины пищи распадаются на полипептиды и нуклеиновые кислоты; первые в кишечнике подвергаются гидролитическому расщеплению до свободных аминокислот. Распад нуклеиновых кислот происходит в тонкой кишке в основном гидролитическим путем под действием ДНК- и РНКазы панкреатического сока. Продуктами реакции при действии РНКазы являются пуриновые и пи-римидиновые мононуклеотиды, смесь ди- и тринуклеотидов и резистентные к действию РНКазыолигонуклеотиды. В результате действия ДНКазы образуются в основном динуклеотиды, олигонуклеотиды и небольшое количество мононуклеотидов. Полный гидролиз нуклеиновых кислот до стадии мононуклеотидов осуществляется, очевидно, другими, менее изученными ферментами (фосфодиэстеразами) слизистой оболочки кишечника.

В отношении дальнейшей судьбы мононуклеотидов существует два предположения. Считают, что мононуклеотиды в кишечнике под действием неспецифических фосфатаз (кислой и щелочной), которые гидролизируютфосфоэфирную связь мононуклеотида («нуклеотидазное» действие), расщепляются с образованием нуклеозидов и фосфорной кислоты и в таком виде всасываются. Согласно второму предположению, мононуклеотиды всасываются, а распад их происходит в клетках слизистой оболочки кишечника. Имеются также доказательства существования в стенке кишечника нуклеотидаз, катализирующих гидролитический распад моно-нуклеотидов. Дальнейший распад образовавшихся нуклеозидов осуществляется внутри клеток слизистой оболочки преимущественно фосфороли-тическим, а не гидролитическим путем.

Всасываются преимущественно нуклеозиды, и в таком виде часть азотистых оснований может быть использована для синтеза нуклеиновых кислот организма. Если происходит дальнейший распад нуклеозидов до свободных пуриновых и пиримидиновых оснований, то гуанин не используется для синтетических целей. Другие основания, как показывают опыты с меченными по азоту аденином и урацилом, в тканях могут включаться в состав нуклеиновых кислот. Однако экспериментальные данные свидетельствуют, что биосинтез азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот органов и тканей, протекает преимущественно, если не целиком, denovo из низкомолекулярных азотистых и безазотистых предшественников.

Таким образом, синтез нуклеиновых кислот, мономерными единицами которых являются мононуклеотиды, будет определяться скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов; синтез последних в свою очередь зависит от наличия всех составляющих из трех компонентов. Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле. Пока не получены доказательства существенной роли пищевых пентоз в синтезе нуклеиновых кислот. Фосфорная кислота также не является лимитирующим фактором, поскольку она поступает в достаточном количестве с пищей. Следовательно, биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований (точнее, мономерных молекул – мононуклеотидов).

30.

Синтез пуриновых нуклеотидов

31.

Пиримидиновый обмен — совокупность процессов синтеза и распада пиримидиновых нуклеотидов — соединений, состоящих из остатка азотистого пиримидинового основания, углеводов рибозы или дезоксирибозы, связанных b-гликозидной связью с третьим атомом азота пиримидинового основания, и одного или нескольких остатков фосфорной кислоты, присоединенных эфирной связью к четвертому атому углерода углеводного компонента. Пиримидиновыми основаниями, представляющими собой производные шестичленного гетероциклического азотистого основания пиримидина, являются цитозин (2-окси-6-аминопиримидин), урацил (2,6-диоксипиримидин) и тимин (5-метил-2,4-диоксипиримидин). Поскольку пиримидиновые нуклеотиды (цитидин, уридин и тимидин) входят в состав нуклеиновых кислот (цитидин — в ДНК и РНК, уридин — в РНК, тимидин — в ДНК) и макроэргических соединений, являются коферментами, то для нормального протекания обмена веществ и энергии в организме необходим полноценный П. о. Особенно активно П. о. происходит в растущих тканях (ингибирование обмена пиримидиновых нуклеотидов может привести к замедлению деления и роста клеток).

Биосинтез пиримидиновых нуклеотидов представляет собой многостадийный ферментативный процесс, в котором на первом этапе из аспарагиновой кислоты и карбамоилфосфата (синтезируемого из СО2 и аммиака за счет энергии АТФ) образуется пиримидиновое кольцо в форме оротовой кислоты. Оротовая кислота превращается затем в уридиловую кислоту — уридинмонофосфат (УМФ), присоединяя фосфорибозильный фрагмент. Последовательные реакции, катализируемые соответствующимифосфотрансферазами, приводят к образованию из УМФ вначале уридиндифосфата (УДФ), затем уридинтрифосфата (УТФ); последний в результате аминирования может превращаться в цитидинтрифосфат (ЦТФ).

УТФ и ЦТФ могут быть использованы для синтеза РНК или в качестве макроэргических соединений в других реакциях.

Для синтеза ДНК необходимо образование дезоксирибонуклеотидов. Цитидиндифосфат (ЦЦФ) — продукт гидролиза ЦТФ фосфатазой — в реакции восстановления рибозного компонента превращается в дезоксиформу — дезоксиЦДФ (дЦДФ), которая затем может быть фосфорилирована в дЦТФ. Дезоксиформатимидиловой кислоты (дТМФ) возникает при метилировании пиримидинового кольца дУМФ и в результате дальнейшего фосфорилирования превращается в дУТФ, который наряду с дЦТФ является субстратом для синтеза ДНК.

32.

ОБМЕН НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов (см. главу 2); последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. Белковые компоненты нуклеопротеинов подвергаются многообразным превращениям, аналогичным метаболизму белков и продуктов их распада – аминокислот, подробно рассмотренному в главе 12. О нуклеиновых кислотах, их структуре и функциях в живых организмах в последнее время накоплен огромный фактический материал, подробно рассмотренный в ряде специальных руководств и монографий.

Помимо уникальной роли нуклеиновых кислот в хранении и реализации наследственной информации, промежуточные продукты их обмена, в частности моно-, ди- и трифосфатнуклеозиды, выполняют важные регуляторные функции, контролируя биоэнергетику клетки и скорость метаболических процессов. В то же время нуклеиновые кислоты не являются незаменимыми пищевыми факторами и не играют существенной роли в качестве энергетического материала. Далее детально рассматриваются (помимо краткого изложения вопросов переваривания) проблемы метаболизма нуклеиновых кислот и их производных, в частности пути биосинтеза и распада пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов, современные представления о биогенезе ДНК и РНК и их роли в синтезе белка. Переваривание нуклеопротеинов и всасывание продуктов их распада осуществляются в пищеварительном тракте. Под влиянием ферментов желудка, частично соляной кислоты, нуклеопротеины пищи распадаются на полипептиды и нуклеиновые кислоты; первые в кишечнике подвергаются гидролитическому расщеплению до свободных аминокислот.

Распад нуклеиновых кислот происходит в тонкой кишке в основном гидролитическим путем под действием ДНК- и РНКазы панкреатического сока. Продуктами реакции при действии РНКазы являются пуриновые и пи-римидиновые мононуклеотиды, смесь ди- и тринуклеотидов и резистентные к действию РНКазыолигонуклеотиды. В результате действия ДНКазы образуются в основном динуклеотиды, олигонуклеотиды и небольшое количество мононуклеотидов. Полный гидролиз нуклеиновых кислот до стадии мононуклеотидов осуществляется, очевидно, другими, менее изученными ферментами (фосфодиэстеразами) слизистой оболочки кишечника. В отношении дальнейшей судьбы мононуклеотидов существует два предположения. Считают, что мононуклеотиды в кишечнике под действием неспецифических фосфатаз (кислой и щелочной), которые гидролизируютфосфоэфирную связь мононуклеотида («нуклеотидазное» действие), расщепляются с образованием нуклеозидов и фосфорной кислоты и в таком виде всасываются. Согласно второму предположению, мононуклеотиды всасываются, а распад их происходит в клетках слизистой оболочки кишечника. Имеются также доказательства существования в стенке кишечника нуклеотидаз, катализирующих гидролитический распад моно-нуклеотидов. Дальнейший распад образовавшихся нуклеозидов осуществляется внутри клеток слизистой оболочки преимущественно фосфороли-тическим, а не гидролитическим путем.Всасываются преимущественно нуклеозиды, и в таком виде часть азотистых оснований может быть использована для синтеза нуклеиновых кислот организма. Если происходит дальнейший распад нуклеозидов до свободных пуриновых и пиримидиновых оснований, то гуанин не используется для синтетических целей. Другие основания, как показывают опыты с меченными по азоту аденином и урацилом, в тканях могут включаться в состав нуклеиновых кислот. Однако экспериментальные данные свидетельствуют, что биосинтез азотистых оснований, входящих в состав нуклеиновых кислот органов и тканей, протекает преимущественно, если не целиком, denovo из низкомолекулярных азотистых и безазотистых предшественников.

Таким образом, синтез нуклеиновых кислот, мономерными единицами которых являются мононуклеотиды, будет определяться скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов; синтез последних в свою очередь зависит от наличия всех составляющих из трех компонентов

Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле. Пока не получены доказательства существенной роли пищевых пентоз в синтезе нуклеиновых кислот. Фосфорная кислота также не является лимитирующим фактором, поскольку она поступает в достаточном количестве с пищей. Следовательно, биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований (точнее, мономерных молекул – мононуклеотидов).

33.

КАТАБОЛИЗМ ПИРИМИДИНОВЫХ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ

Различия в катаболизме пуриновых и пиримидиновых азотистых оснований.

Пиримидиновые азотистые основания подвергаются тотальному разрушению до СО2, Н2О и NH3.

Пуриновые азотистые основания сохраняют циклическую структуру пурина. Конечный продукт: мочевая кислота - вещество пуриновой природы.

Аминогруппа азотистых оснований очень легко могут отщепляться гидролитическим путем. Аминогруппа может отщепляться, когда азотистое основание еще находится в составе нуклеозида, мононуклеотида и даже в составе нуклеиновой кислоты. Но поскольку в организме урацил не входит в состав ДНК, то дезаминированиецитозина и превращение его в урацил воспринимается клеткой как ошибка и исправляется.

-аланин обычно разрушается до CO2, H2O и NH3, но иногда может использоваться для синтеза пептидов карнозина и ансерина в мышечной ткани. У микроорганизмов -аланин используется и для синтеза HS-КоА. Конечным продуктов распада пиримидиновых азотистых оснований можно считать и мочевину, которая образуется из аммиака по известному механизму, изложенному в теме «Обмен простых белков».

Тимин распадается подобно урацилу, но сохраняется CH3-группа, и вместо -аланина образуется -аминоизобутират (-метил--аланин). Поскольку тимин встречается только в ДНК, то по уровню -аминоизобутирата в моче судят об интенсивности распада ДНК.

-аминоизобутират выводится из организма и определение его количества в моче может использоваться для оценки катаболизма ДНК.

КАТАБОЛИЗМ ПУРИНОВЫХ АЗОТИСТЫХ ОСНОВАНИЙ

Распад начинается с отщепления аминогруппы (ее отщепление также возможно в составе ДНК).

Фермент аденозиндезаминаза иногда образуется в дефектной мутантной форме, что приводит к врожденному иммунодефициту, так как нуклеотиды являются регуляторами функций лейкоцитов. При СПИДе активность этого фермента также значительно снижена.

Образовавшийся инозин подвергается фосфоролизу, и далее гипоксантин подвергается двукратному окислению путем отнятия водорода с одновременным присоединением воды. Эти две одинаковые реакции катализирует один и тот же фермент – ксантиноксидаза. Ксантиноксидаза может существовать в двух формах:

- D-форма – дегидрогеназная

- O-форма – оксидазная

Формы отличаются друг от друга по способности передавать 2 атома водорода. D-форма передает водород на главную дыхательную цепь митохондриального окисления, а O-форма – сразу на кислород с образованием H2O2. D-форма может переходить в О-форму путем ограниченного протеолиза при отщеплении небольшого участка молекулы.

Генетический дефект ксантиноксидазы проявляется ксантинурией и образованием ксантиновых камней в тканях. В этом случае источник ксантина – гуанин, подвергающийся гидролитическомудезаминированию.

Кроме, как у человека, мочевая кислота является конечным продуктом катаболизма пуринов у приматов, птиц, змей и ящериц.

Для других животных пуриновое кольцо подвергается распаду, за исключением долматской собаки.

Мочевая кислота является одним из нормальных компонентов мочи. За сутки в организме образуется около 1 грамма мочевой кислоты. Мочевая кислота выводится из организма с мочой - это обычный ее компонент, но в почках организма человека происходит ее интенсивная реабсорбция. Концентрация мочевой кислоты в крови поддерживается на постоянном уровне 0.12-0.30 ммоль/л.

В организме мочевая кислота существует, как правило, в лактимной форме

34)Наруш обмена пуриновых осн.Подагра.Нарушобмена пурин основ это избыт обр  и накопл мочевой к в виде солей – уратов.Проявлнаруш сод в крови мочевой кислоты В норме сод мочевой 360-415 мкмоль/лГиперурикемия  повыш сод в плазме уратов свыше 420 мкмоль/л тотальном повыш сод уратов в орг. При гиперурикемии плазма и внекл жид нах в состсупернасыщуратами, что создблагопруслдлявыпадураткристал и отлож их в тксуст, почек, сос стенТипичзабподагра.

Наруш пурин обмена сопровож и наруш жир обмена. увелич масса тела, прогресатероскл аорты и корон арт, развивишемич

Подагра хроничзаб, протек с повтори приступ острого артрит, кристаллиндуцировансиновитами, отложуратов в тк.Подагра чаще развив в теч пятого десятил жизни. Распространподагры сост 0.1%..Различ первич и вторич подагру. Первичсамостоятзаб при кот повыше уровня моч кислоты обуслгенетичнаруш. Вторичпроявлдр болезней (миелолейк, псориаз, ХПН, пороки серд с эритроцит) или следспримен лек сред

35)Порфири́я  наследнаруш пигмент обмена с повыш сод порфиринов в кр и тк и усил их выдел с мочой и калом. Проявл фотодермат, гемолитич кризами, жел-киш и нер-псих расстрой. Синтез гемоглобина.

36)гемоксигеназысвязгем с обр комплекса в соотнош 1:1 с гемоксигеназойсвязгем (Fe3+), то он напомметгем. Оксигенир формы компл имеют макс поглощ близкие показ к оксигемоглкоординац связи между гемом и АК фермента быстро разруш если комплинкубир с НАДфН-цитохром с редуктазой. С меньшей скор аналог процесс протек в инкубац сред аскор к.

В проц окис гемагемоксигеназаисп три атома кисл. Два из них внедр в мол биливерд и один в СО.рН ферм 7,4—7,5 распад гемоглобина

белки и нуклеиновые кислоты 9