НУКЛЕОТИДЫ И НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ НУКЛЕОЗИДЫ И

1
НУКЛЕОТИДЫ И НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
НУКЛЕОЗИДЫ И НУКЛЕОТИДЫ
Нуклеиновые основания
N
N
N
NH
N
N
Пиримидин
Пурин
НУКЛЕИНОВЫЕ ОСНОВАНИЯ (В ЛАКТАМНОЙ ФОРМЕ)
Пиримидиновые
O
HN 3
2
O
4
1
N
NH2
O
CH3
HN
5
N
6
H
O
N
H
O
N
H
Урацил Ura
Тимин Thy
Цитозин Cyt
(2,4-диоксопиримидин)
(5-метил-2,4-
(4-амино-2-
диоксопиримидин,
оксопиримидин)
5-метилурацил)
2
Пуриновые
O
NH2
N
7
8
9
N
N1 6 5
4
2
3
N
N
HN
H2N
N
N
H
H
Аденин Ade
Гуанин Gua
(6-аминопурин)
(2-амино-6-оксопурин)
O
OH
N
N
H2N
N
N
H
H
H2N
O
N
N
N
N
H
H
H2N
H
N
N
N
N
3
а
б
Рис. Плоское строение молекул пиримидина (а) и пурина (б)
РНК
ДНК
Урацил
Тимин
Цитозин, аденин, гуанин
Цитозин, аденин, гуанин
Нуклеозиды
Гетероциклическое
основание
HOH2C
OH HOH C
2
O
HO
R
B
O
HO
N-гликозидная
связь
R
R=OH β-D-рибофураноза
Общая структура нуклеозида
R=H 2-Дезокси-β-D-
R=OH Рибонуклеозид
рибофураноза
R=H Дезоксирибонуклеозид
4
Цитозин + Рибоза
Цитидин
Цитозин + Дезоксирибоза
Дезоксицитидин
Аденин + Рибоза
Аденозин
Аденин + Дезоксирибоза
Дезоксиаденозин
НУКЛЕОЗИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ РНК (РИБОНУКЛЕОЗИДЫ)
NH2
O
N
HOH2C
H
HOH2C
O
N
N
Урацил
N
HO
OH
O
O
O
HO
OH
Цитидин (C)
Уридин (U)
NH2
N
O
N
N
HOH2C
N
Аденин
HOH2C
N
O
NH
HN 1
Гипоксантин
6
N
HOH2C
Инозин
HO
2
5
Урацил
3 NH
4
O
С-гликозидная
связь
O
O
OH
NH2
OH
C
HO
Гуанин
Гуанозин (G)
Аденозин (А)
HOH2C
N
H
O
HO
OH
N
N
N
N
O
HO
Цитозин
OH
Псевдоуридин
5
НУКЛЕОЗИДЫ, ВХОДЯЩИЕ В СОСТАВ ДНК
(ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕОЗИДЫ)
NH2
O
CH3
HOH2C
H
N
N
Тимин
N
HOH2C
O
O
N
O
O
HO
HO
Дезоксицитидин (dC)
Тимидин (dU)
NH2
N
N
HOH2C
Цитозин
O
HO
Дезоксиаденозин (dА)
O
N
Аденин
N
N
N
HOH2C
O
HO
Дезоксигуанозин (dG)
N
N
H
Гуанин
NH2
6
Нуклеотиды
NH2
N
O
HO
N
N
P
O
CH2
N -г л и к о зи д н а я
св я зь
OH
HO
Сложноэфирная
связь
N
O
HO
Аденин
D-рибоза
Аденозин-5'-фосфат,
5'-адениловая кислота
NH2
N
N
Аденин
N
HO CH2
N
O
N-гликозидная
связь
3'
OH
O
HO
P
O
OH
Сложноэфирная
связь
Аденозин-3'-фосфат,
3'-адениловая кислота
7
O
RO
O
P
OH
k1
RO
O
OH
k2
O-
P
RO
O-
P
O-
OH
Циклофосфаты
NH2
N
N
CH2
N
N
N
OH
O
N
CH2
O
OH
NH2
O
O
P
NH
N
O
O
O
O
O
P
OH
OH
Аденозин-3',5'-циклофосфат
Гуанозин-3',5'-циклофосфат
СТРУКТУРА НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Строение полинуклеотидной цепи
5'-Конец
(P-конец)
5' - 3'
3'-Конец
(OH-конец)
Сложноэфирные связи
5'
фосфат
3'
пентоза
Основание
Нуклеотидное звено
3'
5'
фосфат
пентоза
Основание
Гликозидные связи
Рис. Общее построение полинуклеотидной цепи
3'
5'
фосфат
пентоза
Основание
8
NH2
N
N
N
O CH2
A
N
5'-Конец
O
NH2
пентоза
N
O
O
P
O
CH2
OH
C
фосфат
O
N
N
O
P
CH2
OH
N
O
P
пентоза
основание
фосфат
O
пентоза
основание
фосфат
NH
O
O
G
NH2
H3C
основание
фосфат
NH
N
O
пентоза
O
O
O
основание
T
O
CH2
OH
N
O
3'-Конец
O
O
O
P
OH
d(A—С—G—Т...)
Рис. Первичная структура участка цепи ДНК
Первичная структура нуклеиновых кислот
Щелочной гидролиз
Рибонуклеотиды Щелочной гидролиз
Рибонуклеозиды + Фосфорная кислота
Кислотный
гидролиз
Гетероциклические основания + D-Рибоза
9
Вторичная структура ДНК
Рис. Двойная спираль ДНК
10
NH
O
NH
C
N
H
H3C
O
H
NH
N
N
N
N
N
К цепи
N
К цепи
O
Тимин
Аденин
1,11 нм
H
N
N
H
O
H
N
N
N
N
N
К цепи
O
H
N
H
Цитозин
Гуанин
1,08 нм
К цепи
11
Рис. Характеристики двойной спирали ДНК
12
Роль комплементарных взаимодействий в осуществлении
биологической функции ДНК
13
Комплементарная пара
не образуется
O
O
H3C
H
H
N
N
N
N
N
К цепи
К цепи
N
H2N
O
Тимин
(лактамная форма)
Гуанин
Комплементарная пара
образуется
O
H3C
O
H
N
H
N
N
N
N
К цепи
N
H
O
К цепи
N
H
Тимин
(лактимная форма)
Гуанин
NH2
N
N
O
N
N
R
Адеенозин
(R-остаток рибозы)
HNO2
N
N
NH
N
R
Ионозин
14
Нуклеопротеины
НУКЛЕОЗИДПОЛИФОСФАТЫ. НИКОТИНАМИДНУКЛЕОТИДЫ
Нуклеозидполифосфаты
NH2
N
N
O
HO
P
O
O
N
CH2
N
HO
+H3PO4
O
HO
P
HO
O
O
P
O
CH2
HO
Ade
O
+ H 3PO4
-H3PO4
-H3PO4
OH
OH
OH
Ангидридная
группа
Аденозинмонофосфат
АМФ
OH
Аденозиндифосфат
АДФ
O
HO
P
HO
O
O
P
O
O
HO
P
O
CH2
HO
Ангидридные группы
OH
Ade
O
OH
Аденозинтрифосфат
АТФ
Нуклеозидполифосфаты в биохимических процессах
O
С
O
P
OH
Сложный эфир
O
OH
C
O
O
P
OH
Ангидрид
OH
15
O
ROH + АТФ
RO
P
OH + АДФ
OH
HOCH2
HO
O
O
OH
OH
+ HO
P
O
O
-O
O
P
O
-O
P
O
CH2
Ade
O
-O
OH
D-галактоза
OH
АТФ
OH
HOCH2
HO
O
O
OH
OP
O
O- +
O-
-O
P
O
O
P
-O
CH2
O
Ade
O
-O
OH
OH
1-фосфат D-галактопиранозы
O
-OOC
CHCH2CH2
C
OH
АДФ
O
O- + АТФ
NH3
-OOC
CHCH2CH2
C
O
O
P
O- + АДФ
O-
NH3
Глутамат
нуклеофильная атака
O
-OOC
CHCH2CH2
NH3
C
O
O
P
O-
O
O- + NH3
-OOC
CHCH2CH2CNH2 +
NH3
Глутамин
O
-O
P
O-
O-
16
O
O
RCOO- + АТФ + KoASH
фермент
RCO
SKoA + АМФ + -O
O
P
O-
O
O
RC
-O
P
O-
O
O
O
P
-
O
CH2
O
O
O
АТФ
OH
O
OH
O
RС
O
P
O
O
Ade
CH2
+ -O
O
-O
OH
P
O
O
-O
P
P
O
P
O
Ade
CH2
+
O
-O
O-
O-
+NH
3
α-аминокислота
OH
O
C
O
O
COO-
CH
R
OH
R
P
Дифосфат-ион
OH
АТФ
CH
O
O
-O
+NH
3
O
O-
Ациладенилат
-O
O-
Ade
-
O
Ацилат
O
O-
O
P
-
P
P
O
O
CH2
-O
Ангидридная группа
Ade
O
+ -O
P
O-
OH
Аминоациладенилат
OH
O
O
P
O-
O-
17
Никотинамиднуклеотиды
Никотинамид
Аденин
O
C
NH2
N
NH2
O
N
CH2O
OH
HO
O
P
O
HO
N
N
P
O
CH2
N
O
HO
O
OH
R=H
OR
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)
R=PO3H2 Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ+)
H
H
O
C
NH2
N
NH2
O
N
CH2O
OH
HO
P
HO
O
O
P
N
O
CH2
HO
O
O
OH
R=H
OR
Никотинамидадениндинуклеотид (НАДH)
R=PO3H2 Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФH)
N
N
18
H
CONH2
+ H
N
Субстрат
H
CONH2
Фермент
+ H+ + Субстрат
N
Восстановленная
форма
R
H
Окисленная
форма
R
НАДН
НАД+
HO
HO
НАД+ + 4
НАД+ + 4
НАДН + O
C-4 D-глюкопиранозы
C-4 D-галактопиранозы
Hа
Hб
H
H
CONH2
H
N
Рис. Энантиотопные атомы Hа (про-R)
и Нб (про-S) в молекуле НАДН
R
D
CONH2
+
N
H
D
C
O
CONH2
CH3
HO
R
НАД+
H
+ CH3
N
R
R-1-дейтероэтанол
НАДD
+
C
H
H+
19
H
CONH2
H
D
H
+
N
O
CONH2
C
CH3
+ CH3
HO
H+
H
N
R
+
C
R
НАД+
S-1-дейтероэтанол
НАДН
Активный центр фермента
CONH2
CH3
H
H
C
H
O
CONH2
N
CH3
R
H
D
N
C
H
O
R
H
НАДD
НАД+
R-конфигурация
Рис.13.9. Стереоспецифичность окислительно-восстановительной реакции с
участием кофермента.
H
H
CONH2
CH3
+
N
R
НАДН
CONH2
COOH
C
O
2-оксопропановая
(пировиноградная)
кислота
N
R
НАД+
COOH
+
CH3
C
HO
H
2S-гидроксипропановая
(L-молочная)
кислота
20
NH2
OH
CH2O
Фрагмент
рибитола
P
HO
H O
HO
H
HO
H
H
H
CH3
P
O
N
N
OCH2
N
O
N
O
N
N
OH
O
OH
Нуклеотидный фрагмент
NH
N
CH3
OH
O
Фрагмент изоаллоксазина
Флавинадениндинуклеотид (ФАД)
R
CH3
N
O
N
CH3
R
H
N
N
O
+2H
CH3
NH
N
O
ФАД
(оксиленная форма)
-2H
CH3
NH
N
H
O
ФАДН2
(восстановленная форма)