В состав гемоглобина входит рибоза

В состав гемоглобина входит рибоза thumbnail
D-​рибоза
Систематическое
наименование
​(2R,3R,4R)​-​2,3,4,5-​тетрагидроксипентаналь ​(D-​рибоза)​
​(2S,3S,4S)​-​2,3,4,5-​тетрагидроксипентаналь ​(L-​рибоза)​
Традиционные названия рибоза, рибопентоза
Рац. формула C5H10O5
Состояние бесцветные кристаллы
Молярная масса 150,13 г/моль
Плотность 0.8 г/см³
Температура
 • плавления 90 °C
Растворимость
 • в воде хорошо растворима в воде
Рег. номер CAS 50-69-1
ChEBI 33942
Приведены данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иное.
 Медиафайлы на Викискладе

Ациклическая форма D-рибозы

Рибо́за — моносахарид из группы пентоз, бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. Эпимер арабинозы. Открыта в 1905 году.

L-рибоза — синтетический сахар, выделенный Эмилем Фишером и Оскаром Пилоти в 1891 году.

В 1909 Фибус Левин (англ. Phoebus Levene) и Вальтер Якобс (англ. Walter Abraham Jacobs) выснили, что D-рибоза — натуральный продукт, энантиомер L-рибозы, открытой Фишером и Пилоти, а также естественный компонент нуклеиновых кислот.

Фишер выбрал имя “рибоза” как частичную перестановку из имени другого сахарида, “арабинозы”, к которому рибоза является эпимером 2′ углерода.

Химические свойства[править | править код]

Рибоза, как и другие моносахариды, в растворах существует в виде равновесной смеси ациклической и циклических: пиранозной и фуранозной форм (аномерные α- и β-рибопиранозы и α- и β-рибофуранозы). Соотношение этих форм в растворе: β-рибопираноза (59%), α-рибопираноза (20%), β-рибофураноза (13%), α-рибофураноза (7%), ациклическая (0.1%).[1]

Альфа D,L-рибоза

Бета D,L-рибоза

Рибоза восстанавливается водородом или амальгамой натрия до соответствующего альдита (рибита) и окисляется по альдегидной группе до соответствующей альдоновой (рибоновой) кислоты, способной циклизоваться в условиях синтеза в рибонолактон[2], с гидразинами образует озазоны.

Биологическая роль[править | править код]

Рибоза в форме β-D-рибофуранозы входит в состав рибонуклеиновой кислоты, нуклеозидов, нуклеотидов и других биологических важных веществ.

Рибоза является компонентом РНК и используется при генетической транскрипции. Производное β-D-рибозы — β-D-дезоксирибоза является компонентом ДНК. Также β-D-рибоза является компонентом АТФ и некоторых других веществ, участвующих в метаболизме.

Хиральность[править | править код]

Рибоза, входящая в состав биологических структур, обладает свойством хиральной чистоты : молекулы ДНК и РНК построены исключительно на «правой» рибозе[3].

Примечания[править | править код]

  1. Drew, Kenneth N. 13C-labeled aldopentoses : detection and quantitation of cyclic and acyclic forms by heteronuclear 1D and 2D NMR spectroscopy : [англ.] / Kenneth N. Drew, Jaroslav Zajicek, Gail Bondo … [] // Carbohydrate Research : журн. — 1998. — Vol. 307, no. 3–4 (February). — P. 199–209. — doi:10.1016/S0008-6215(98)00040-8.
  2. Williams, John D. D-Ribonolactone and 2,3-isopropylidene(d-ribonolactone) : [англ.] / John D. Williams, Vivekanand P. Kamath, Philip E. Morris … [] // Organic Syntheses : журн. — 2005. — Vol. 82 (15 April). — P. 75. — doi:10.1002/0471264229.os082.12.
  3. ↑ Никитин, Происхождение жизни, 2016, с. 177.

Литература[править | править код]

  • Никитин, М. А. Происхождение жизни : От туманности до клетки. — М. : Альпина нон-фикшн, 2016. — 542 с. — 3000 экз. — ISBN 978-5-91671-584-2.

Ссылки[править | править код]

  • Merck Index, 11th Edition, 8205

Углеводы

Общие:
  • Альдозы
  • Кетозы
  • Фуранозы
  • Пиранозы
Геометрия
  • Аномеры
  • Мутаротация
  • Проекция Хеуорса
Моносахариды
Диозы

Альдодиоза (Гликольальдегид)

Триозы
  • Кетотриоза (Дигидроксиацетон)
  • Альдотриоза (Глицеральдегид)
Тетрозы
  • Кетотетроза (Эритрулоза)
  • Альтотетрозы (Эритроза, Треоза)
Пентозы

Кетопентозы (Рибулоза, Ксилулоза)

Альдопентозы (Рибоза, Арабиноза, Ксилоза, Ликсоза, Апиоза )

Дезоксисахариды (Дезоксирибоза)

Гексозы

Кетогексозы (Псикоза, Фруктоза, Сорбоза, Тагатоза)

Альдогексозы (Аллоза, Альтроза, Глюкоза, Манноза, Гулоза, Идоза, Галактоза, Талоза)

Дезоксисахариды (Фукоза, Фукулоза, Рамноза)

Гептозы

Кетогептозы (Седогептулоза, Манногептулоза)

>7
  • Октозы
  • Нонозы (Нейраминовая кислота)
  • Сиаловые кислоты (N-ацетилнейраминовая кислота)
Мультисахариды
  • Дисахариды
  • Трисахариды
  • Тетрасахариды
  • Пентасахариды
  • Гексасахариды
  • Олигосахариды
  • Полисахариды (гликаны, глюканы, фруктаны)
Производные углеводов
  • Аминосахара
  • Фосфосахара
  • Ангидросахара
  • Гликозиды
  • N-Гликозиды
  • Гликали
  • Гликоны
  • Енозы
  • Гликозеены
  • Гликозаны
  • Озоны
  • Озазоны
Гликозаминогликаны
  • Гепарин
  • Гепаринсульфат
  • Хондроитин
  • Хондроитинсульфат
  • Гиалуроновая кислота
  • Гепаран
  • Дерматан
  • Дермантансульфат
  • Кератан
  • Кератансульфат
  • Пептидогликан
  • Хитозамин
  • Хондрозамин
Аминогликозиды
  • Канамицин
  • Стрептомицин
  • Тобрамицин
  • Неомицин
  • Паромомицин
  • Апрамицин
  • Гентамицин
  • Нетилмицин
  • Амикацин

Источник

D-рибоза
Общие
Систематическое
наименование
(2R,3R,4R)-2,3,4,5-тетрагидроксипентаналь (D-рибоза)
(2S,3S,4S)-2,3,4,5-тетрагидроксипентаналь (L-рибоза)
Традиционные названия рибоза, рибопентоза
Хим. формула C₅H₁₀O₅
Рац. формула C5H10O5
Физические свойства
Молярная масса 150,13 г/моль
Плотность 0.8 г/см³
Термические свойства
Т. плав. 90 °C
Химические свойства
Растворимость в воде хорошо растворима в воде
Классификация
Рег. номер CAS 50-69-1
PubChem 5779
Рег. номер EINECS 200-059-4
SMILES

C(C1C(C(C(O1)O)O)O)O

InChI

1S/C5H10O5/c6-1-2-3(7)4(8)5(9)10-2/h2-9H,1H2/t2-,3-,4-,5?/m1/s1

HMFHBZSHGGEWLO-SOOFDHNKSA-N

ChEBI 47013
ChemSpider 5575 и 24755365
Приводятся данные для стандартных условий (25 °C, 100 кПа), если не указано иного.

Ациклическая форма D-рибозы

Рибо́за — моносахарид из группы пентоз, бесцветные кристаллы, легко растворимые в воде и имеющие сладкий вкус. Эпимер арабинозы. Открыта в 1905 году

Химические свойства

Рибоза, как и другие моносахариды, в растворах существует в виде равновесной смеси ациклической и циклических: пиранозной и фуранозной форм (аномерные α- и β-рибопиранозы и α- и β-рибофуранозы). Соотношение этих форм в растворе: β-рибопираноза (59%), α-рибопираноза (20%), β-рибофураноза (13%), α-рибофураноза (7%), ациклическая (0.1%).[1]

Альфа D,L-рибоза

Бета D,L-рибоза

Рибоза восстанавливается водородом или амальгамой натрия до соответствующего альдита (рибита) и окисляется по альдегидной группе до соответствующей альдоновой (рибоновой) кислоты, способной циклизоваться в условиях синтеза в рибонолактон[2], с гидразинами образует озазоны.

Биологическая роль

Рибоза в форме β-D-рибофуранозы входит в состав рибонуклеиновой кислоты, нуклеозидов, нуклеотидов и других биологических важных веществ.

Рибоза является компонентом РНК и используется при генетической транскрипции. Производное β-D-рибозы — β-D-дезоксирибоза является компонентом ДНК. Также β-D-рибоза является компонентом АТФ и некоторых других веществ, участвующих в метаболизме.

Хиральность

Рибоза, входящая в состав биологических структур, обладает свойством хиральной чистоты : молекулы ДНК и РНК построены исключительно на «правой» рибозе[3].

Примечания

  1. Kenneth N. Drew, Jaroslav Zajicek, Gail Bondo, Bidisha Bose, Anthony S. Serianni. 13C-labeled aldopentoses: detection and quantitation of cyclic and acyclic forms by heteronuclear 1D and 2D NMR spectroscopy // Carbohydrate Research. — 1998-02-01. — Т. 307, вып. 3–4. — С. 199–209. — DOI:10.1016/S0008-6215(98)00040-8.
  2. ↑ John D. Williams et al. D-Ribonolactone and 2,3-isopropylidene(d-ribonolactone). Organic Syntheses, Vol. 82, p.75 (2005).
  3. ↑ Никитин, Происхождение жизни, 2016, с. 177.

Литература

  • Никитин М. А. Происхождение жизни. От туманности до клетки. — М.: Альпина нон-фикшн, 2016. — 542 p. — 3000 экз. — ISBN 978-5-91671-584-2.

Ссылки

  • Merck Index, 11th Edition, 8205

Углеводы

Общие:
  • Альдозы
  • Кетозы
  • Фуранозы
  • Пиранозы
Геометрия
  • Аномеры
  • Мутаротация
  • Проекция Хоуорса
Моносахариды
Диозы

Альдодиоза (Гликольальдегид)

Триозы
  • Кетотриоза (Дигидроксиацетон)
  • Альдотриоза (Глицеральдегид)
Тетрозы
  • Кетотетроза (Эритрулоза)
  • Альтотетрозы (Эритроза, Треоза)
Пентозы

Кетопентозы (Рибулоза, Ксилулоза)

Альдопентозы (Рибоза, Арабиноза, Ксилоза, Ликсоза, Апиоза )

Дезоксисахариды (Дезоксирибоза)

Гексоза

Кетогексозы (Псикоза, Фруктоза, Сорбоза, Тагатоза)

Альдогексозы (Аллоза, Альтроза, Глюкоза, Манноза, Гулоза, Идоза, Галактоза, Талоза)

Дезоксисахариды (Фукоза, Фукулоза, Рамноза)

Гептозы

Кетогептозы (Седогептулоза, Манногептулоза)

>7
  • Октозы
  • Нонозы (Нейраминовая кислота)
  • Сиаловые кислоты (N-ацетилнейраминовая кислота)
Мультисахариды
  • Дисахариды
  • Трисахариды
  • Тетрасахариды
  • Пентасахариды
  • Гексасахариды
  • Олигосахариды
  • Полисахариды
Производные углеводов
  • Аминосахара
  • Фосфосахара
  • Ангидросахара
  • Гликозиды
  • N-Гликозиды
  • Гликали
  • Гликоны
  • Енозы
  • Гликозеены
  • Гликозаны
  • Гликаны
  • Глюканы
Гликозаминогликаны
  • Гепарин
  • Гепаринсульфат
  • Хондроитин
  • Хондроитинсульфат
  • Гиалуроновая кислота
  • Гепаран
  • Дерматан
  • Дермантансульфат
  • Кератан
  • Кератансульфат
  • Пептидогликан
  • Хитозамин
  • Хондрозамин
Аминогликозиды
  • Канамицин
  • Стрептомицин
  • Тобрамицин
  • Неомицин
  • Паромомицин
  • Апрамицин
  • Гентамицин
  • Нетилмицин
  • Амикацин

Источник

Организмы состоят из клеток. Клетки разных организмов обладают сходным химическим составом. В таблице 1 представлены основные химические элементы, обнаруженные в клетках живых организмов.

Таблица 1. Содержание химических элементов в клетке

ЭлементКоличество, %ЭлементКоличество, %
Кислород65-75Кальций0,04-2,00
Углерод15-18Магний0,02-0,03
Водород8-10Натрий0,02-0,03
Азот1,5-3,0Железо0,01-0,015
Фосфор0,2-1,0Цинк0,0003
Калий0,15-0,4Медь0,0002
Сера0,15-0,2Иод0,0001
Хлор0,05-0,10Фтор0,0001

По содержанию в клетке можно выделить три группы элементов. В первую группу входят кислород, углерод, водород и азот. На их долю приходится почти 98% всего состава клетки. Во вторую группу входят калий, натрий, кальций, сера, фосфор, магний, железо, хлор. Их содержание в клетке составляет десятые и сотые доли процента. Элементы этих двух групп относят к макроэлементам (от греч. макрос – большой).

Остальные элементы, представ ленные в клетке сотыми и тысячными долями процента, входят в третью группу. Это микроэлементы (от греч. микро – малый).

Каких-либо элементов, присущих только живой природе, в клетке не обнаружено. Все перечисленные химические элементы входят и в состав неживой природы. Это указывает на единство живой и неживой природы.

Недостаток какого-либо элемента может привести к заболеванию, и даже гибели организма, так как каждый элемент играет определенную роль. Макроэлементы первой группы составляют основу биополимеров – белков, углеводов, нуклеиновых кислот, а также липидов, без которых жизнь невозможна. Сера входит в состав некоторых белков, фосфор – в состав нуклеиновых кислот, железо – в состав гемоглобина, а магний – в состав хлорофилла. Кальций играет важную роль в обмене веществ.

Часть химических элементов, содержащихся в клетке, входит в со став неорганических веществ – минеральных солей и воды.

Минеральные соли находятся в клетке, как правило, в виде катионов (К+, Na+, Ca2+, Mg2+) и анионов ( HPO2-/4, H2PO-/4, СI-, НСО3), соотношение которых определяет важную для жизнедеятельности клеток кислотность среды.

(У многих клеток среда слабощелочная и ее рН почти не изменяется, так как в ней постоянно поддерживается определенное соотношение катионов и анионов.)

Из неорганических веществ в живой природе огромную роль играет вода.

Без воды жизнь невозможна. Она составляет значительную массу большинства клеток. Много воды содержится в клетках мозга и эмбрионов человека: воды более 80%; в клетках жировой ткани – всего 40.% К старости содержание воды в клетках снижается. Человек, потерявший 20% воды, погибает.

Уникальные свойства воды определяют ее роль в организме. Она участвует в теплорегуляции, которая обусловлена высокой теплоемкостью воды – потреблением большого количества энергии при нагревании. Чем же определяется высокая теплоемкость воды?

В молекуле воды атом кислорода ковалентно связан с двумя атомами водорода. Молекула воды полярна, так как атом кислорода имеет частично отрицательный заряд, а каждый из двух атомов водорода имеет

частично положительный заряд. Между атомом кислорода одной молекулы воды и атомом водорода другой молекулы образуется водородная связь. Водородные связи обеспечивают соединение большого числа молекул воды. При нагревании воды значительная часть энергии расходуется на разрыв водородных связей, что и определяет ее высокую теплоемкость.

Вода – хороший растворитель. Благодаря полярности ее молекулы взаимодействуют с положительно и отрицательно заряженными ионами, способствуя тем самым растворению вещества. По отношению к воде все вещества клетки делятся на гидрофильные и гидрофобные.

Гидрофильными (от греч. гидро – вода и филео – люблю) называют вещества, которые растворяются в воде. К ним относят ионные соединения (например, соли) и некоторые неионные соединения (например, сахара).

Гидрофобными (от греч. гидро – вода и фобос – страх) называют вещества, нерастворимые в воде. К ним относят, например, липиды.

Вода играет большую роль в химических реакциях, протекающих в клетке в водных растворах. Она растворяет ненужные организму продукты обмена веществ и тем самым способствует выводу их из организма. Большое содержание воды в клетке придает ей упругость. Вода способствует перемещению различных веществ внутри клетки или из клетки в клетку.

Тела живой и неживой природы состоят из одинаковых химических элементов. В состав живых организмов входят неорганические вещества – вода и минеральные соли. Жизненно важные многочисленные функции воды в клетке обусловлены особенностями ее молекул: их полярностью, способностью образовывать водородные связи.

НЕОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

В клетках живых организмов встречается около 90 элементов, причем примерно 25 из обнаружены практически во всех клетках. По содержанию в клетке химические элементы подразделяются на три большие группы: макроэлементы(99%), микроэлементы(1%), ультрамикроэлементы(менее 0,001%).

К макроэлементам относятся кислород, углерод, водород, фосфор, калий, сера, хлор, кальций, магний, натрий, железо.
К микроэлеметам относятся марганец, медь, цинк, йод, фтор.
К ультрамикроэлементам относятся серебро, золото, бром, селен.

ЭЛЕМЕНТЫСОДЕРЖАНИЕ В ОРГАНИЗМЕ (%)БИОЛОГИЧЕСКОЕ ЗНАЧЕНИЕ
Макроэлементы:
O.C.H.N62-3Входят в состав всех органических веществ клетки, воды
Фосфор Р1,0Входят в состав нуклеиновых кислот, АТФ (образует макроэргические связи), ферментов, костной ткани и эмали зубов
Кальций Са+22,5У растений входит в состав оболочки клетки, у животных – в состав костей и зубов, активизирует свертываемость крови
Микроэлементы:1-0,01
Сера S0,25Входит в состав белков, витаминов и ферментов
Калий К+0,25Обуславливает проведение нервных импульсов; активатор ферментов белкового синтеза, процессов фотосинтеза, роста растений
Хлор CI-0,2Является компонентом желудочного сока в виде соляной кислоты, активизирует ферменты
Натрий Na+0,1Обеспечивает проведение нервных импульсов, поддерживает осмотическое давление в клетке, стимулирует синтез гормонов
Магний Мg+20,07Входит в состав молекулы хлорофилла, содержится в костях и зубах, активизирует синтез ДНК, энергетический обмен
Йод I-0,1Входит в состав гормона щитовидной железы – тироксина, влияет на обмен веществ
Железо Fе+30,01Входит в состав гемоглобина, миоглобина, хрусталика и роговицы глаза, активатор ферментов, участвует в синтезе хлорофилла. Обеспечивает транспорт кислорода к тканям и органам
Ультрамикроэлементы:менее 0,01, следовые количества
Медь Си+2Участвует в процессах кроветворения, фотосинтеза, катализирует внутриклеточные окислительные процессы
Марганец МnПовышает урожайность растений, активизирует процесс фотосинтеза, влияет на процессы кроветворения
Бор ВВлияет на ростовые процессы растений
Фтор FВходит в состав эмали зубов, при недостатке развивается кариес, при избытке – флюороз
Вещества :
Н2060-98Составляет внутреннюю среду организма, участвует в процессах гидролиза, структурирует клетку. Универсальный растворитель, катализатор, участник химических реакций

ОРГАНИЧЕСКИЕ КОМПОНЕНТЫ КЛЕТКИ

ВЕЩЕСТВАСТРОЕНИЕ И СВОЙСТВАФУНКЦИИ
Липиды
Сложные эфиры высших жирных кислот и глицерина. В состав фосфолипидов входит дополнительно остаток Н3РО4.Обладают гидрофобными или гидрофильно-гидрофобными свойствами, высокой энергоемкостью Строительная – образует билипидный слой всех мембранных.
Энергетическая.
Терморегуляторная.
Защитная.
Гормональная (кортикостероиды, половые гормоны).
Компоненты витаминов D,E. Источник воды в организме.Запасное питательное вещество
Углеводы
Моносахариды:
глюкоза,
фруктоза,
рибоза,
дезоксирибоза
Хорошо растворимы в водеЭнергетическая
Дисахариды:
сахароза,
мальтоза (солодовый сахар)
Растворимы в водеКомпоненты ДНК, РНК, АТФ
Полисахариды:
крахмал,
гликоген,
целлюлоза
Плохо растворимы или нерастворимы в водеЗапасное питательное вещество. Строительная – оболочка растительной клетки
БелкиПолимеры. Мономеры – 20 аминокислот.Ферменты – биокатализаторы.
I структура – последовательность аминокислот в полипептидной цепи. Связь – пептидная – СО- NH-Строительная – входят в состав мембранных структур, рибосом.
II структура – a -спираль, связь – водороднаяДвигательная (сократительные белки мышц).
III структура – пространственная конфигурация  a -спирали (глобула). Связи – ионные, ковалентные, гидрофобные, водородныеТранспортная (гемоглобин). Защитная (антитела).Регуляторная (гормоны, инсулин)
IV структура характерна не для всех белков. Соединение нескольких полипептидных цепей в единую суперструктуруВ воде плохо растворимы. Действие высоких температур, концентрированных кислот и щелочей, солей тяжелых металлов вызывает денатурацию
Нуклеиновые кислоты:Биополимеры. Состоят из нуклеотидов
ДНК – дезокси-рибонуклеино-вая кислота.Состав нуклеотида: дезоксирибоза, азотистые основания – аденин, гуанин, цитозин, тимин, остаток Н3РО4. Комплементарность азотистых оснований А = Т, Г = Ц. Двойная спираль. Способна к самоудвоениюОбразуют хромосомы. Хранение и передача наследственной информации, генетического кода. Биосинтез РНК, белков. Кодирует первичную структуру белка. Содержится в ядре, митохондриях, пластидах
РНК – рибонуклеиновая кислота.Состав нуклеотида: рибоза, азотистые основания – аденин, гуанин, цитозин, урацил, остаток Н3РО4 Комплементарность азотистых оснований А = У, Г = Ц. Одна цепь
Информационная РНКПередача информации о первичной структуре белка, участвует в биосинтезе белка
Рибосомальная РНКСтроит тело рибосомы
Транспортная РНККодирует и переносит аминокислоты к месту синтеза белка – рибосомам
Вирусная РНК и ДНКГенетический аппарат вирусов

Ферменты.

Важнейшая функция белков – каталитическая. Белковые молекулы, увеличивающие на несколько порядков скорость химических реакции в клетке, называют ферментами. Ни один биохимический процесс в организме не происходит без участия ферментов.

В настоящее время обнаружено свыше 2000 ферментов. Их эффективность во много раз выше, чем эффективность неорганических катализаторов, используемых в производстве. Так, 1 мг железа в составе фермента каталазы заменяет 10 т неорганического железа. Каталаза увеличивает скорость разложения пероксида водорода (Н2О2) в 1011 раз. Фермент, катализирующий реакцию образования угольной кислоты (СО2+Н2О = Н2СО3), ускоряет реакцию в 107 раз.
Важным свойством ферментов является специфичность их действия, каждый фермент катализирует только одну или небольшую группу сходных реакций.

Вещество, на которое воздействует фермент, называют субстратом. Структуры молекулы фермента и субстрата должны точно соответствовать друг другу. Этим объясняется специфичность действия ферментов. При соединении субстрата с ферментом пространственная структура фермента изменяется.

Последовательность взаимодействия фермента и субстрата можно изобразить схематично:

Субстрат+Фермент – Фермент-субстратный комплекс – Фермент+Продукт.

Из схемы видно, что субстрат соединяется с ферментом с образованием фермент-субстратного комплекса. При этом субстрат превращается в новое вещество – продукт. На конечном этапе фермент освобождается от продукта и вновь вступает во взаимодействие с очередной молекулой субстрата.

Ферменты функционируют лишь при определенной температуре, концентрации веществ, кислотности среды. Изменение условий приводит к изменению третичной и четвертичной структуры белковой молекулы, а, следовательно, и к подавлению активности фермента. Как это происходит? Каталитической активностью обладает лишь определенный участок молекулы фермента, называемый активным центром. Активный центр содержит от 3 до 12 аминокислотных остатков и формируется в результате изгиба полипептидной цепи.

Под влиянием разных факторов изменяется структура молекулы фермента. При этом нарушается пространственная конфигурация активного центра, и фермент теряет свою активность.

Ферменты – это белки, играющие роль биологических катализаторов. Благодаря ферментам на несколько порядков возрастает скорость химических реакций в клетках. Важное свойство ферментов – специфичность действия в определенных условиях.

Нуклеиновые кислоты.

Нуклеиновые кислоты были от крыты во второй половине XIX в. швейцарским биохимиком Ф. Мишером, который выделил из ядер клеток вещество с высоким содержанием азота и фосфора и назвал его “нуклеином” (от лат. нуклеус – ядро).

В нуклеиновых кислотах хранится наследственная информация о строении и функционировании каждой клетки и всех живых существ на Земле. Существует два типа нуклеиновых кислот – ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота) и РНК (рибонуклеиновая кислота). Нуклеиновые кислоты, как и белки, обладают видовой специфичностью, то есть организмам каждого вида присущ свой тип ДНК. Чтобы выяснить причины видовой специфичности, рассмотрим строение нуклеиновых кислот.

Молекулы нуклеиновых кислот представляют собой очень длинные цепи, состоящие из многих сотен и даже миллионов нуклеотидов. Любая нуклеиновая кислота содержит всего четыре типа нуклеотидов. Функции молекул нуклеиновых кислот зависят от их строения, входящих в их состав нуклеотидов, их числа в цепи и последовательности соединения в молекуле.

Каждый нуклеотид состоит из трех компонентов: азотистого основания, углевода и фосфорной кислоты. В состав каждого нуклеотида ДНК входит один из четырех типов азотистых оснований (аденин – А, тимин – Т, гуанин – Г или цитозин – Ц), а также угле вод дезоксирибоза и остаток фосфорной кислоты.

Таким образом, нуклеотиды ДНК различаются лишь типом азотистого основания.

Молекула ДНК состоит из огромного множества нуклеотидов, соединенных в цепочку в определенной последовательности. Каждый вид молекулы ДНК имеет свойственное ей число и последовательность нуклеотидов.

Молекулы ДНК очень длинные. Например, для буквенной записи последовательности нуклеотидов в молекулах ДНК из одной клетки человека (46 хромосом) потребовалась бы книга объемом около 820000 страниц. Чередование четырех типов нуклеотидов может образовать бесконечное множество вариантов молекул ДНК. Указанные особенности строения молекул ДНК позволяют им хранить огромный объем информации обо всех признаках организмов.

В 1953 г. американским биологом Дж. Уотсоном и английским физиком Ф. Криком была создана модель строения молекулы ДНК. Ученые установили, что каждая молекула ДНК состоит из двух цепей, связанных между собой и спирально закрученных. Она имеет вид двойной спирали. В каждой цепи четыре типа нуклеотидов чередуются в определенной последовательности.

Нуклеотидный состав ДНК различается у разных видов бактерий, грибов, растений, животных. Но он не меняется с возрастом, мало зависит от изменений окружающей среды. Нуклеотиды парные, то есть число адениновых нуклеотидов в любой молекуле ДНК равно числу тимидиновых нуклеотидов (А-Т), а число цитозиновых нуклеотидов равно числу гуаниновых нуклеотидов (Ц-Г). Это связано с тем, что соединение двух цепей между собой в молекуле ДНК подчиняется определенному правилу, а именно: аденин одной цепи всегда связан двумя водородными связями только с Тимином другой цепи, а гуанин – тремя водородными связями с цитозином, то есть нуклеотидные цепи одной молекулы ДНК комплементарны, дополняют друг друга.

ДНК содержат все бактерии, подавляющее большинство вирусов. Она обнаружена в ядрах клеток животных, грибов и растений, а также в митохондриях и хлоропластах. В ядре каждой клетки человеческого организма содержится 6,6 х 10-12 г ДНК, а в ядре половых клеток – в два раза меньше – 3,3 х 10-12 г.

Молекулы нуклеиновых кислот – ДНК и РНК состоят из нуклеотидов. В состав нуклеотидов ДНК входит азотистое основание (А, Т, Г, Ц), углевод дезоксирибоза и остаток молекулы фосфорной кислоты. Молекула ДНК представляет собой двойную спираль, состоящую из двух цепей, соединенных водородными связями по принципу комплементарности. Функция ДНК – хранение наследственной информации.

АТФ.

В клетках всех организмов имеются молекулы АТФ – аденозинтрифосфорной кислоты. АТФ – универсальное вещество клетки, молекула которого имеет богатые энергией связи. Молекула АТФ – это один своеобразный нуклеотид, который, как и другие нуклеотиды, состоит из трех компонентов: азотистого основания – аденина, углевода – рибозы, но вместо одного содержит три остатка молекул фосфорной кислоты (рис. 12). Связи, обозначенные на рисунке значком, – богаты энергией и называются макроэргическими. Каждая молекула АТФ содержит две макроэргические связи.

При разрыве макроэргической связи и отщеплении с помощью ферментов одной молекулы фосфорной кислоты освобождается 40 кДж/моль энергии, а АТФ при этом превращается в АДФ – аденозиндифосфорную кислоту. При отщеплении еще одной молекулы фосфорной кислоты освобождается еще 40 кДж/моль; образуется АМФ – аденозинмонофосфорная кислота. Эти реакции обратимы, то есть АМФ может пре вращаться в АДФ, АДФ – в АТФ.

Молекулы АТФ не только расщепляются, но и синтезируются, по этому их содержание в клетке относительно постоянно. Значение АТФ в жизни клетки огромно. Эти молекулы играют ведущую роль в энергетическом обмене, необходимом для обеспечения жизнедеятельности клетки и организма в целом.

Рис. 12. Схема строения АТФ.

аденин –

Молекула РНК, как правило, одиночная цепь, состоящая из четырех типов нуклеотидов – А, У, Г, Ц. Известны три основных вида РНК: иРНК, рРНК, тРНК. Содержание молекул РНК в клетке непостоянно, они участвуют в биосинтезе белка. АТФ – универсальное энергетическое вещество клетки, в котором имеются богатые энергией связи. АТФ играет центральную роль в обмене энергии в клетке. РНК и АТФ содержатся как в ядре, так и в цитоплазме клетки.

Источник