- •Химическое отделение вятский государственный гуманитарный университет
- •М. А. Зайцев основы биохимии
- •Часть 2
- •6. Нуклеиновые кислоты
- •6.1. Химический состав нуклеиновых кислот
- •6.2. Молекулярная масса нуклеиновых кислот
- •6.3. Локализация в клетке днк и рнк. Виды днк и рнк
- •6.4. Строение структурных элементов нуклеиновых кислот
- •6.5.1. Первичная структура днк
- •Генетический код
- •6.5.2. Вторичная структура днк
- •6.5.3. Третичная структура днк
- •6.5.4. Свойства днк
- •6.5.4.1. Репликация (редупликация, самоудвоение) днк
- •6.5.4.2. Транскрипция (синтез рнк)
- •6.6.1. Первичная структура рнк
- •6.6.2. Вторичная структура рнк
- •6.6.3. Третичная структура рнк
- •6.6.4. Классы рнк
- •6.6.5. Синтез белка (трансляция)
- •7. Общие понятия об обмене веществ и энергии в организме
- •7.1. Основные этапы обмена веществ
- •1 Этап. Подготовительный
- •2 Этап. Превращение строительных блоков (мономеров) в более простые соединения
- •3 Этап. Цикл Кребса (цикл ди- и трикарбоновых кислот, цтк)
- •4 Этап. Окислительная цепь ферментов (дыхательная цепь)
- •7.2. Обмен энергии. Макроэргические соединения
- •8. Биологическое окисление
- •8.1. Функции биологического окисления
- •8.2. Типы биологического окисления
- •II. Окисление, сопряженное с фосфорилированием адф
- •6 Железосерных белков
- •9. Обмен углеводов
- •9.1. Переваривание и всасывание углеводов
- •9.2. Синтез гликогена
- •9.3. Распад гликогена и освобождение глюкозы (глюкогенез)
- •9.4. Превращения моносахаридов
- •9.4.1. Дихотомический путь распада глюкозы. Гликолиз
- •1. Фосфорилирование:
- •9.4.2. Обмен пировиноградной кислоты
- •9.4.3. Цикл три- и дикарбоновых кислот (цикл Кребса)
- •9.4.4. Энергетический эффект гликолитического расщепления 1 молекулы глюкозы и последующего окисления пвк до со2 и н2о
- •9.4.5. Апотомический путь распада глюкозо-6-фосфата (пентозный, или пентозофосфатный цикл окисления углеводов)
- •9.5. Общая схема распада углеводов
- •9.6. Синтез углеводов
- •10. Обмен белков
- •10.1. Переваривание белков
- •10.2. Превращения аминокислот в организме
- •10.2.1. Процессы гниения белков в кишечнике
- •10.2.2. Судьба всосавшихся аминокислот
- •10.2.3. Конечные продукты распада аминокислот
- •10.3. Новообразование аминокислот
- •11. Обмен липидов
- •11.1. Переваривание и всасывание липидов
- •11.2. Окисление жирных кислот
- •11.3. Распад глицерина
- •11.4. Биосинтез липидов
- •11.4.1. Синтез высших жирных кислот
- •11.4.2. Биосинтез триглицеридов
- •12. Взаимосвязь процессов обмена веществ
- •12.1. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и белков
- •12.2. Взаимосвязь обменов нуклеиновых кислот и углеводов
- •12.3. Взаимосвязь обмена белков и углеводов
- •12.4. Взаимосвязь обмена белков и липидов
- •12.5. Взаимосвязь обмена углеводов и липидов
- •13. Регуляция обмена веществ
- •I. Метаболитный уровень регуляции
- •II. Оперонный уровень регуляции
- •III. Клеточный уровень регуляции
- •IV. Организменный уровень регуляции
- •V. Уровень регуляции метаболизма в экосистемах (популяционный)
ДЕПАРТАМЕНТ ОБРАЗОВАНИЯ АДМИНИСТРАЦИИ КИРОВСКОЙ ОБЛАСТИ
ЦЕНТР ДОПОЛНИТЕЛЬНОГО ОБРАЗОВАНИЯ ОДАРЕННЫХ ШКОЛЬНИКОВ
Химическое отделение вятский государственный гуманитарный университет
НАУЧНО-ИССЛЕДОВАТЕЛЬСКАЯ ЛАБОРАТОРИЯ
МЕТОДИКИ ОБУЧЕНИЯ ХИМИИ
М. А. Зайцев основы биохимии
Часть 2
Учебное пособие
Киров
2008
ББК 74.26
З-17
Рецензенты: Е. В. Береснева, доцент кафедры химии ВятГГУ, кандидат педагогических наук;
А. В. Сазанов, старший преподаватель кафедры химии ВятГГУ, кандидат биологических наук.
З-17 Зайцев М. А. Основы биохимии: В 2-х ч. Часть 2. Учебное пособие для учащихся КЦДООШ. – Киров: КЦДООШ, 2008. – 84 с.
В учебном пособии рассматриваются основы биохимии: строение, свойства и биологическая роль белков, нуклеиновых кислот, углеводов, липидов, витаминов; ферменты, основные пути обмена веществ. Пособие будет полезно не только учащимся заочного химического отделения КЦДООШ, но и школьникам при подготовке к олимпиадам, абитуриентам при подготовке к вступительным экзаменам, студентам вузов, изучающим биохимию, и учителям химии и биологии средних школ.
КЦДООШ, 2008
НИЛМОХ ВятГГУ, 2008
М. А. Зайцев, 2008
6. Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты – важнейшие биополимеры, осуществляющие хранение и передачу генетической информации в живой клетке.
Существуют два различных типа нуклеиновых кислот – дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК) и рибонуклеиновые кислоты (РНК). ДНК представляет собой генетический материал большинства организмов. В прокариотических клетках, кроме основной хромосомной ДНК, часто встречаются внехромосомные ДНК плазмиды. В эукариотических клетках основная масса ДНК расположена в клеточном ядре, где она связана с белками в хромосомах. Эукариотические клетки содержат ДНК также в различных органеллах (митохондриях, хлоропластах). Что же касается РНК, то в клетках имеются матричные (информационные) РНК (мРНК или иРНК), рибосомные РНК (рРНК), транспортные РНК (тРНК) и ряд других; кроме того, РНК входят в состав многих вирусов.
6.1. Химический состав нуклеиновых кислот
При полном гидролизе нуклеиновых кислот в присутствии хлорной кислоты при нагревании образуются пуриновые и пиримидиновые основания, углеводы (рибоза и дезоксирибоза) и фосфорная кислота.
Пиримидиновые основания являются производными гетероциклического соединения пиримидина:
В молекуле пиримидина имеет место взаимодействие -электронов всех составляющих цикл атомов (сопряжение -электронов).
Пиримидин – бесцветное кристаллическое вещество, плавится при температуре 22С, температура кипения 124С, хорошо растворим в воде; при этом не дает щелочной реакции, но образует соли с сильными кислотами.
К наиболее распространенным пиримидиновым основаниям относятся урацил (2,4-диоксипиримидин), тимин (5-метил-2,4-диоксипиримидин), цитозин (2-окси-4-аминопиримидин):
урацил (У) тимин (Т) цитозин (Ц)
Урацил входит в состав только РНК, тимин – в основном в ДНК и очень редко – в некоторые РНК. Тимин и урацил имеют окисленный атом углерода в положении 4. В цитозине же этот атом аминирован.
Все производные пиримидина имеют плоское строение.
Иногда в состав нуклеиновых кислот входят так называемые минорные азотистые основания. Они названы минорными (экзотическими) потому, что встречаются очень редко. К минорным пиримидиновым основаниям относят:
5-метилцитозин 5-оксиметилцитозин
По строению они представляют собой метилированные формы обычных оснований.
Для пиримидиновых оснований характерно явление лактим-лактамной таутомерии:
Урацил:
лактимная (енольная) форма лактамная (кето-) форма
Тимин
лактимная (енольная) форма лактамная (кето-) форма
Цитозин
лактимная (енольная) форма лактамная (кето-) форма
В составе нуклеиновых кислот основания содержатся в лактамной (кето-) форме.
Пуриновые основания являются производными бициклического гетероцикла пурина:
В молекуле пурина также имеет место высокая степень сопряжения -электронов атомов С и N цикла.
Пурин – бесцветное кристаллическое вещество, растворимое в воде.
К пуриновым основаниям относятся аденин (6-аминопурин) и гуанин (2-амино-6-оксипурин):
аденин (А) гуанин (Г)
Аденин и гуанин встречаются как в ДНК, так и в РНК. Основным структурным их отличием является то, что атом углерода в положении 6 в гуанине окислен, а в аденине аминирован.
Также существуют минорные пуриновые основания:
2-метиладенин 1-метилгуанин
Для пуриновых оснований также характерна таутомерия:
Гуанин:
лактимная (енольная) форма лактамная (кето-) форма
Углеводы. Углеводная составляющая нуклеиновых кислот представлена двумя моносахаридами D-ряда: рибозой и дезоксирибозой:
-D-рибоза -D-2-дезоксирибоза
Рибоза входит в состав РНК, а дезоксирибоза – в состав ДНК