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:

Методические советы при работе по триз-технологии
Совет № 1. Формулируйте детям проблему в виде противоречия. Например. Дождь должен идти, чтобы был хороший урожай, и его не должно быть, чтобы этот урожай можно было вовремя убрать. Домашние задания должны быть, чтобы лучше усвоить материал, и их не должно быть, чтобы было больше времени на отдых. ...

Характеристика модели обучения как дидактической категории
Образование есть целенаправленный процесс (или деятельность) воспитания и обучения в интересах человека, общества и государства. Педагогическая наука изучает обучение и воспитание в их единстве и целостности. Выделяют, соответственно, педагогические дисциплины – теорию обучения и теорию воспитания. ...

Физические характеристики одаренности
Существуют два соперничающих стереотипа физических характеристик одаренных детей. Первый — это тощий, маленький, бледный «книжный червь» в очках. Другой же — говорит нам, что одаренные дети выше ростом, крепче, здоровее и красивее, чем их ординарные сверстники. Но если мы расширим диапазон определе ...