Обмен нуклеиновых кислот. Характеристику нуклеаз. Пути распада нуклеиновых кислот в организме.
Нуклеиновые кислоты - гетерополимеры, их мономерами являются мононуклеотиды. Мононуклеотид состоит из азотистого основания+рибоза у РНК (или дезоксирибоза у ДНК) - вместе они составляют нуклеозид, и остатка фосфорной кислоты. Нуклеиновые кислоты составляют существенную небелковую часть сложного класса органических веществ, получивших название нуклеопротеинов; последние являются основой наследственного аппарата клетки хромосом. 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.
Пути распада: 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; нуклеопротеины 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 пиримидиновые мононуклеотиды, смесь ди- и тринуклеотидов и резистентные к действию РНКазы олигонуклеотиды. 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 гидролизируют фосфоэфирную 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 мононуклеотидов. Дальнейший распад образовавшихся нуклеозидов осуществляется внутри клеток слизистой оболочки преимущественно фосфоролитическим, 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.
|
|
|
У человека основной продукт катаболизма пуриновых нуклеотидов - мочевая кислота. Её образование идёт путём гидролитического отщепления фосфатного остатка от нуклеотидов с помощью нуклеотидаз или фосфатаз, фосфоролиза N-гликозидной связи нуклеозидов пуриннуклеозидфосфорилазой, последующего дезаминирования и окисления азотистых оснований. В отличие от пуринов, кольцевая структура пиримидинов разрушается с образованием обычных конечных продуктов катаболизма - β-аминокислот, аммиака и двуокиси углерода. В катаболизме пиримидиновых нуклеотидов принимают участие нуклеотидазы и пиримидиновые нуклеотид фосфорилазы, которые превращают мононуклеотиды в свободные основания.
Синтез нуклеиновых кислот, мономерными единицами которых являются мононуклеотиды, будет определяться скоростью синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов. Источником рибозы и дезоксирибозы служат продукты превращения глюкозы в пентозофосфатном цикле.Следовательно, биосинтез нуклеиновых кислот начинается с синтеза азотистых оснований (точнее, мономерных молекул – мононуклеотидов).
|
|
|
Нуклеазы – это большая группа ферментов, катализирующих реакцию гидролиза молекул нуклеиновых кислот. В результате действия нуклеаз молекула ДНК или РНК распадается на фрагменты или отдельные нуклеотиды. Исходная функция нуклеаз в клетке – деградация ненужных в данный момент жизнедеятельности молекул (например, деградация мРНК после трансляции) и защита от чужеродных молекул нуклеиновых кислот (расщепление фаговой ДНК бактериальными нуклеазами при заражении бактерии фагом).
Эндонуклеазы действуют на внутренние межнуклеотидные связи в молекулах ДНК и
РНК. Таким образом, при их участии осуществляется деполимеризация нуклеиновых кислот, в основном до олигонуклеотидов.
Экзонуклеазы отщепляют нуклеотиды с 3′- или 5'-конца полинуклеотидной цепи и обеспечивают распад нуклеиновых кислот до свободных нуклеотидов.
По специфичности действия различают дезоксирибонуклеазы (ДНКазы, расщепляющие ДНК) и рибонуклеазы (РНКазы, гидролизующие РНК). В результате их
|
|
|
действия образуются олигонуклеотиды и лишь небольшое количества мононуклеотидов. Рибо- и дезоксирибонуклеозидфосфаты расщепляются до нуклеозидов и фосфорной
кислоты под действием фосфатаз (нуклеотидаз). Нуклеозиды могут расщепляться гидролитическим путем с участием фермента нуклеозидазы:
Аденозин + Н2О → Аденин + рибоза. Пентозы окисляются до CO2 и H2O; фосфорная кислота используется для фосфорилирования органических соединений или выводится из организма. Азотистые основания превращаются в конечные продукты обмена и выделяются с мочой.
Нуклеиновая кислота + эндонуклеазы ►Олигонуклеотиды + экзонуклеазы ►
Мононуклеотиды +фосфотаза ► фосфат
▼
Нуклеозиды+ нуклеозидазы ►пентоза
▼
азотистое основание
Продукты гидролиза нуклеиновых кислот поступают в клетки организма, где используются для синтеза нуклеотидов, нуклеиновых кислот, или же для удовлетворения энергетических потребностей клетки и организма.
9. Углеводы: общая характеристика, функции и классификация. Анаэробное и аэробное окисление углеводов.
Углеводы имеют общую формулу Сn(H2O)n. Основные классы: моносахара - в своем составе от3 до 7 атомов углерода. Наиболее важнейшие представители – глюкоза, рибоза, дизоксирибоза; Олигосахара- состоят из 2-10 моносахаридных звеньев. Наиболее важный класс- дисахариды – представлены сахарозой, лактозой, арабинозой. Обладают восстанавливающим свойством. Полисахариды- состоят из 10 до нескольких тысяч моносахаридных звеньев. Структурные сахара- целлюлоза, хитин, геалуроновая кислота. ЗПВ – крахмал и гликоген.
Специфические сахара выполняют следующие функции: кислые сахара- функция смазочного материала во всех тканях и органах. Гипарин –антикоагулянт крови; межсуставная жидкость, паренхимная жидкость.
Окисление углеводов происходит при энергетических затратах организма. Процесс окисления начинается с фосфорилирования глюкозы и запиранием ее в клетке. В дальнейшем происходит каскад ферментативных превращений с образованием пирувата в аэробных условиях, или молочной кислоты в анаэробных условиях. Данные процессы протекают на внутренней мембране метахондрий. При окислении 1 молекулы глюкозы до СО2 Н2О (полное окисление глюкозы) образуется 38 молекул АТФ (гликолиз = 4 молекулы АТФ + 2 (-)= 2АТФ.; Кребс = 32 молекулы АТФ+ 2 мол. АТФ дает превращение пирувата в ацетил-коА. Всего: 36 АТФ).
10. Липиды: общая характеристика, биологическая роль в организме. Обмен липидов: общая характеристика переваривания и всасывания липидов, пути распада жирных кислот, окисление глицерина в организм. Биосинтез липидов.
Высокомолекулярные соединения, состоящие из многоатомных спиртов и остатков жирных кислот. В роли спиртов- глицерин и сфингазин. Делятся на простые и сложные.
Простые: 1) Воска- представляют собой поверхностный слой листовой пластины растений, поверхность фруктов, ягод. Представители: мерицил- пармиат- пчелиный воск, цетил- пармиат (цетиловый спирт и пармециловая кислота – спермацет (жировое вещество головного мозга кашалота, используется в косметике как проводящий компонент.
Ацилглицеролы- простые липиды, состоят из трехатомного спирта глицерина и остатка жирных кислот встречаются в подкожной клетчатке, во внутреннем жире (абдоминальном).
К сложным относятся фосфолипиды. Основные представители: фосфотидилхолин, фосфотидилинзитон,- основные липиды мембран клеток. Кардиолипин- в сердечной мышце, обладает иммуногенными свойствами.
Сфинголипины- основной спирт- сфингозин. Сложное строение, данные липиды представлены в нервной ткани. Наиболее простые по строению- циромид и галактозид- в их состав входит сфингозин, сахар + церебрановая кислота.
Функции липидов: основное энергетическое депо, 1 грамм липидов при окислении дает 9,3 ккал энергии. Теплоизоляционная- крайне плохой проводник тепла. Защитная- подкожная жировая клетчатка, абдоминальный жир, выполняет механическую защиту. Структурная- все мембраны клеток, представлены билипидным слоем. Регуляторная- ряд гормонов имеет стероидное происхождение.
Переваривание в желудочно- кишечном тракте начинается с процесса эмульгирования липидов под действием желчных кислот в состоянии эмульсии под влиянием липаз происходит расщепление липидов на глицерин и жирные кислоты, которые в дальнейшем всасываются в кровь. Глицерин и его производные в дальнейшем попадают в цикл Кребса, а жирные кислоты, как правило, подвергаются бета- окислению. В ходе данного процесса происходит отщепление двууглеродных остатков в виде ацетил- коА, который также направляется в цикл Кребса. Также жирные кислоты могут окисляться альфа- и омега- путями, при этом образуются кетокислоты, которые могут вовлекаться в обмен аминокислот в процесс трансаминирования.
Молекула глицерина может окисляться частично до глицеральдегидов, при этом вовлекаться в гликолиз. При дальнейшем окислении она образует ацил-коА и вовлекается в цикл Кребса или пентозофосфатный путь.
Биосинтез происходит в адипоцитной (жировой) ткани из остатков кетокислот и альфа- кислот. Как правило, активный синтез липидов с последующим их накоплением происходит при избыточном углеводном питании, т.к. в процессе усвоения углеводов образуется большое число свободных альфа- и кето- кислот.
Холестерин- не омыляемый липид, нужен для организма, вырабатывается организмом, необходим для прочности и эластичности сосудов, также является прародителем стероидных гормонов.
Дата добавления: 2016-01-05; просмотров: 20; Мы поможем в написании вашей работы! |
Мы поможем в написании ваших работ!