Названия нуклеозидов

Нуклеиновое основание	Моносахарид	Название нуклеозида
Урацил Тимин Цитозин Цитозин Аденин Аденин Гуанин Гуанин	рибоза дезоксирибоза рибоза дезоксирибоза рибоза дезоксирибоза рибоза дезоксирибоза	уридин тимидин цитидин дезоксицитидин аденозин дезоксиаденозин гуанозин дезоксиаденозин

Как для N-гликозидов, для нуклеозидов характерен кислотный гидролиз, который протекает сравнительно легко, особенно для пуриновых нуклеозидов.

Например, при кислотном гидролизе тимидина образуется тимин и дезоксирибоза (тимидин – нуклеозид ДНК):

Некоторые нуклеозиды не входят в структуру нуклеиновых кислот, а присутствуют в растительных и животных клетках в свободном виде. Они обладают антибиотической и противоопухолевой активностью. Некоторые из них применяются в медицине.

Нуклезиды-антибиотики отличаются от обычных нуклеозидов природой пентозы или строением гетероциклического основания. Например, кордицепин отличается от аденозина только отсутствием гидроксильной группы в положении 3’ моносахаридного остатка.

Такое подобие кордицепина аденозину, по-видимому, делает его антагонистом аденозина, что и приводит к антибиотической активности.

Метод аналогии был использован в синтезе некоторых новых антивирусных препаратов, например, арабинозида аденина (ингибирует синтез ДНК вируса):

Одним из первых препаратов, применяемых для лечения ВИЧ-инфекцированных больных, был азидотимидин (антагонист тимидина).

Азидотимидин снижает скорость размножения вируса СПИД.

Нуклеотиды

Нуклеотиды – это сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты (фосфаты нуклеозидов). В зависимости от природы нуклеозидов выделяют рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.

Фосфатная группа связана с пентозным циклом обычно в положениях 3’ или 5’.

Нуклеотиды называют как сложные эфиры фосфорной кислоты – фосфаты, например, уридин-5’-фосфат, дезоксигуанозин-3’-фосфат. С другой стороны, нуклеотиды можно рассматривать как двухосновные кислоты. Тогда их называют 5’-уридиловая кислота, 3’-дезоксигуаниловая кислота и т.д.

Фосфорная кислота может этерифицировать одновременно две гидроксильные группы углеводного остатка, образуя циклофосфаты. Практически во всех клетках присутствуют аденозин-3’,5’-циклофосфат (3’,5’-циклоадениловая кислота) и гуанозин-3’,5’-циклофосфат (3’,5’-циклогуаниловая кислота):

Циклические нуклеотиды играют в клетке важную роль: они являются посредниками между некоторыми гормонами (например, адреналин) и клеточными процессами.

Так как в молекулах нуклеотидов присутствуют и N-гликозидные, и сложноэфирные связи, в зависимости от условий гидролиза образуются различные продукты. N-гликозидная связь гидролизуется только в кислой среде, а сложноэфирная – и в кислой, и в щелочной:

Нуклеотиды имеют большое значение не только как мономеры для строительства нуклеиновых кислот. Они участвуют в биохимических процессах и особенно важны в роли коферментов, т.е. веществ, необходимых для проявления активности ферментов.

Во всех тканях организма содержатся моно-, ди- и трифосфаты нуклеотидов. Особенно широко известны аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимным преврашениям путем отщепления остатка фосфорной кислоты или наращиванием его:

Ангидридные связи между остатками фосфорной кислоты обладают большим запасом энергии (~32 кДж/моль), поэтому их называют макроэргическими. При гидролизе АТФ до АДФ и АМФ эта энергия выделяется. Важнейшая роль АТФ – поставщик энергии во всех живых клетках.

С участием АТФ и АДФ в организме осуществляется важнейший биохимический процесс – перенос фосфатных групп. Образование фосфатов – типичная реакция в метаболизме углеводов:

АТФ активирует α-аминокислоты в биосинтезе белков:

При взаимодействии α-аминокислоты с молекулой АТФ образуется смешанный ангидрид аминокислоты и АМФ – аминоациладенилат. Ангидриды кислот являются более активными ацилирующими средствами, чем сами кислоты. Активированная аминокислота затем взаимодействует с аминогруппой следующей аминокислоты в синтезе пептидов.

Нуклеотидную природу имеет никотинамидадениндинуклеотид (НАД⁺) – кофермент дегидрогеназ, который является участником окислительно-восстановительных реакций (см. стр. 148). С участием НАД⁺ протекают реакции окисления спиртов в альдегиды (ретинол – ретиналь и др.).

Флавинадениндинуклеотид (ФАД) является метаболически активной формой рибофлавина (витамина B₂).

В структуре рибофлавина присутствует остаток D-рибитола (многоатомный спирт – продукт восстановления рибозы) и гетероциклическая система изоаллоксазина (флавина). В структуре же ФАД присутствует ещё и остаток адениндинуклеотида.

Флавинадениндинуклеотид является коферментом окислительно-восстановительных процессов с участием ферментов оксидаз и дегидрогеназ. С участием ФАД происходит, например, окислительное дезаминирование α-аминокислот в организме.

Ответственной за окислительно-восстановительный процесс является остаток изоаллоксазина, способный присоединять два атома водорода с образованием восстановленной формы ФАДH₂: