Обмен нуклеотидов и его нарушения

Нуклеотидами называются соединения, состоящие из азотистого основания, углевода-пентозы и фосфорной кислоты. Примером может служить уридиловая кислота:

В типичном нуклеотиде связь между атомом "N" цикла и первым атомом углерода пентоза - b-N-гликозидная, а связь между остатков фосфорной кислоты и пятым атомом углерода пентозы - сложноэфирная.

Нуклеотиды могут быть разделены на классы по нескольким признакам:

а. По характеру входящего в них азотистого основания нуклеотиды могут быть пуринового, пиримидинового, изоаллоксазинового и т.д. рядов.

б. По характеру углевода-пентозы они могут быть рибонуклеотидами (содержат рибозу) или же дезоксирибонуклеотидами (содержат дезоксирибозу ). В некоторых синтетических нуклеотидах или нуклеозидах встречается также арабиноза По частоте встречаемости в составе нуклеиновых кислот нуклеотиды делятся на главные и минорные. К минорным нуклеотидам относятся те нуклеотиды, количество которых в составе ДНК не превышает 2-3 процентов от их общего числа; на долю минорных нуклеотидов в РНК может приходится до 15-17% от их общего количества. Минорные нуклеотиды образуются в клетках в результате химической модификации главных нуклеотидов; они отличаются от главных нуклеотидов, или особенностями структуры азотистых оснований (метилированные, гидроксиметилированные, ацетилированные и т.д. производные), или особенностями структуры углеводного компонента (как правило, это метилированные производные пентоз), или аномальной структурой связи между азотистым основанием и пентозой (так в псевдоуридиловой кислоты присутствует связь, которую можно назвать как b-С5-гликозидную связь). К настоящему времени идентифицировано до пяти десятков различных минорных нуклеотидов.

Нуклеотиды выполняют в клетках несколько функций:

Структурную функцию рибонуклеотиды пуринового или пиримидинового рядов (АМФ, ГМФ,УМФ и ЦМФ и их минорные производные) также как и их дезоксибонуклеотидные аналоги ( дАМФ, дГМФ, дТМФ и дЦМФ и их минорные производные ), являются мономерными единицами нуклеиновых кислот;

Дифосфатные производные мононуклеотидов участвуют во многих метаболических процессах в клетке в качестве активаторов переносчиков различных группировок (Примерами могут служить УДФ-глюкоза, ГДФ-манноза, ЦДФ-холин и др.);

АТФ и ГТФ выступают в клетке как аккумуляторы и переносчики энергии, высвобождающейся при биологическом окислении:

НАД+, НАДФ+, ФАД, ФМН являются переносчиками восстановительных эквивалентов в клетках (промежуточными переносчиками протонов и электронов );

Мононуклеотиды выступают в клетках в качестве биорегуляторов. Достаточно вспомнить роль АТФ как аллостерического ингибитора ключевых ферментов ряда метаболических путей (фосфофруктокиназы гликолитического метаболона или цитрансинтазы цикла Кребса):

Такие соединения как цАМФ или цГМФ выполняют роль мессенджеров или вторых вестников в реализации клеткой внеклеточного регуляторного сигнала (при действии глюкагона на гепатоциты в ускорении мобилизации гликогена играет существенную роль повышение концентрации цАМФ в этих клетках).

Скорость синтеза нуклеотидов должна соответствовать потребностям клетки, в связи, с чем она должна эффективным образом регулироваться. В работе механизмом регуляции синтеза пуриновых и пиримидиновых нуклеотидов много общего: решающую роль в регуляции играет ретроингибирование - снижение скорости синтеза нуклеотидов при достижении их достаточной концентрации в клетках за счет аллостерического ингибирования ключевых ферментов соответствующих метаболических путей.

Основными регуляторными ферментами метаболического пути синтеза пиримидиновых нуклеотидов являются карбамоилфосфатсинтетаза ( Е1 ) и аспартаттранскарбамоилаза ( Е2 ). Активность первого фермента (Е1) ингибируется по аллостерическому механизму высокими концентрациями УТФ в клетке, а активность второго фермента (Е2) - высокими концентрациями ГТФ. Активность карбамоифосфатсинтетазы, кроме того, активируется высокими концентрациями ФРПФ. С другой стороны, синтез ФРПФ тормозится высокими концентрациями дТДФ за счет аллостерического ингибирования ФРПФ - синтетазы (Е3).

Накопление избыточных количеств пуриновых нуклеотидов в клетке также приводит к торможению их синтеза.

Прежде всего, следует отметить, что накопление в клетке как адениловых, так и гуаниловых нуклеотидов по аллостерическому механизму тормозит активность ФРПФ-синтетазы (Е). Одновременно накопление АМФ и ГМФ также по аллостерическому механизму снижает активность ФРПФ-амидотрансферазы (Е), причем ингибирующий эффект высоких концентраций ГМФ более выражен, нежели у АМФ. Торможение пуриновыми нуклеотидами активности ФРПФ-синтетазы имеет для регуляции их синтеза большее значение, чем ингибирование ФРПФ-амидотрансферазы

Далее, избыточные концентрации АМФ ингибируют синтез АМФ из ИМФ, а высокие концентрации ГМФ тормозят образование этого нуклеотида из ИМФ. В обоих случаях работают механизмы аллостерического ингибирования ферментов, участвующих в этих превращениях.

Познавательно о обучении:

Формирование познавательной активности учащихся как психолого-педагогическая проблема
Главная функция учения для подрастающего поколения состоит в гностическом характере («гнозис» - знания), в систематическом овладении знаниями, умениями, навыками. В школьные годы становление личности происходит, прежде всего, в учебной деятельности, где познание занимает центральное место, и от пос ...

Андрагогические основы профессионального развития личности
Андрагогические основы профессионального развития закладываются в момент перехода личности из системы школьного обучения на следующий этап непрерывного образования. Для одних учащихся это обучение в вузе, для других - в колледже или профессионально-техническом училище. Согласно существующей социаль ...

Говорение как вид речевой деятельности. Понятие говорения
Основной целью обучения иностранному языку в школе в соответствии с требованиями, предъявляемыми обществом современному человеку, является формирование вторичной языковой личности, способной успешно осуществлять социальное взаимодействие с носителями иной культуры. Достижение данной цели невозможно ...