Нуклеиновые кислоты ДНК,строение и роль в синтезе белков

Биохимия 

Нуклеиновые кислоты ДНК,строение и роль в синтезе белков 
 

1. Строение  нуклеиновых кислот

Нуклеиновые кислоты – ДНК (DNA) и РНК (RNA) , это полимеры, состоящие из нуклеотидов.  Нуклеотиды построены из трех компонентов: пиримидинового или пуринового основания, пентозы(сахара) и остатка фосфорной кислоты. Нуклеотиды связаны между собой в цепь фосфодиэфирной связью.

      Нуклеозиды  состоят из азотистого основания  и остатка фосфорной кислоты.

      У эукариот ДНК локализована в ядре, у прокариот 1 хромосома, замкнутая в кольцо – в цитоплазме. У прокариот и низших эукариот обнаружены внехромосомные ДНК – плазмиды.

        У всех организмов рибонуклеиновые  кислоты: информационные (mRNA), транспортные (tRNA),  рибосомальные  (rRNA) и малые ядерные (snRNA) находятся в цитоплазме клеток.

  2)ДНК,строение и роль в синтезе белков 

Комплементарное соединение (взаимное соответствие)

 азотистых  оснований двух цепей в молекуле  ДНК

А-Т,  Г-Ц

   
 
 
 
 
 

Липиды

1. Переваривание липидов в пищеварительном тракте

 

   Липиды  образуют группу органических соединений, которые широко представлены во всех живых системах.

 Липиды  включают огромное число органических веществ, которые практически  не растворимы в воде (гидрофобны), но растворяются в неполярных растворителях, таких как ацетон, эфиры, хлороформ, бензол и жидкий СО₂ . Большая часть липидов с химической точки зрения относится к сложным эфирам жирных кислот или обладают способностью образовывать такие эфиры. Молекулы липидов состоят из атомов углерода, водорода и кислорода, некоторые из них дополнительно содержат атомы фосфора и азота.

 В организме  липиды являются энергоносителями, играют роль топлива, поскольку их теплотворная способность существенно превышает калорийность белков и углеводов.

 Липиды  могут откладываться про запас  практически в неограниченном количестве, благодаря наиболее компактной упаковке гибких молекул жирных кислот. Иными  словами, липиды – это наиболее совершенная  форма запасания энергии в  живых системах.

 Поскольку липиды нерастворимы в воде, их  транспорт  (перемещение) к местам отложения (депонирования) осуществляется специализированными  белками, растворимыми в водной среде  плазмы.

 В животных и растительных тканях депонированные липиды хранятся в виде сложных эфиров глицерола и жирных кислот (триацилглицеролов или нейтральных жиров). В специализированных клетках животных триацилглицерины находятся в форме конденсированной жировой фазы.

 При необходимости жировые энергоресурсы  мобилизуются с участием ферментов, гидролизующих резервные жиры до свободных жирных кислот и глицерола.

 Поскольку неполярные эфиры плохо проводят тепло, жиры являются уникальным теплоизолирующим материалом, защищающим организм от холода.

 Умеренные жировые отложения предохраняют жизненно важные органы от резких сотрясений и травмирующих ударов.

 Если  принять во внимание, что нервная ткань, головной и костный мозг состоят преимущественно из липидов, можно в полной мере оценить, какую важную роль они играют в нашей жизни.

 Некоторые производные липидов являются строительными блоками многих жизненно важных биологически активных соединений, например, эфиров холестерола, гормонов и липопротеинов. Будучи водонерастворимыми, липиды  служат идеальными биохимическими барьерами, препятствующими смешению внутриклеточных и межклеточных жидкостей. 

2)Холестерол , строение и биологическая  роль

8)Обмен  стеринов( на примере  холестирола)

. Стероиды

     Общей структурной базой стероидов  является циклопентанпергидрофенантрен.  Наиболее часто в растительных и животных жирах можно встретить представителей трех производных циклопентанпергидрофенантрена: холестана, эргостана и стигмастана: 
Наиболее известный из стероидов – холестерин.

     Холестерин  является одним из необходимых компонентов  мембран клеток и органелл, из него в организме синтезируется гормон прогестерон и желчные кислоты, например, холевая кислота. Желчные кислоты участвуют в процессе пищеварения липидов.

     Из-за структурного и функционального  сродства со стероидными гормонами  витамин D относят к стероидам. . В мембране, кроме того, широко представлены белки, как интегральные (пронизывающие бислой липидов насквозь), так и периферические (прикрепленные к мембране и частично в нее погруженные). Непременным участником мембран является холестерол. Количество холестерола в мембране регулирует ее консистенцию, иными словами - подвижность и проницаемость. Холестерол в мембранах находится в свободном, не этерифицированном виде. Все углеводы в мембранах, напротив, являются связанными (в основном, с белками). В минимальных количествах в мембранах содержатся также триацилглицерины. По консистенции мембрана напоминает растительное масло. Состав липидов мембран весьма различен. Так, содержание всех липидов может колебаться от 50% (остальное- белок) во внешней митохондриальной мембране, до 24% (остальное- белок) во внутренней митохондриальной мембране. В результате физико-химических, биохимических исследований и по результатам электронной микроскопии на сегодняшний день установлено следующее строение клеточных мембран:

     С повышением содержания холестерина  бислой липидов становится менее  подвижным на внешних поверхностях и более подвижным во внутреннем, гидрофобном слое. В результате некоторых  патологий печени, в частности, алкогольного цирроза, наблюдается повышение  содержания холестерина в мембранах эритроцитов. Эритроциты очень чувствительны к подвижности своей мембраны, поскольку это является их важной функциональной особенностью. Эритроциты с малоподвижной мембраной плохо переносят кровь по капиллярам. Такие эритроциты преждевременно разрушаются в селезенке. Целый ряд патологий связан с нарушением транспорта через клеточные мембраны. С другой стороны, нарушение клеточных мембран бактерий используется в терапии некоторых заболеваний (грамицидин А- создает в мембранах поры, проницаемые для целого ряда ионов). 

3)синтез  фосфолипидов в тканях

4)Синтез  жиров и продуктов  углеводного обмена

            Наиболее богаты простыми липидами (жирами и маслами) жировые депо животных и растительных клеток. Часть простых липидов в растительных и животных организмах содержится в цитозоле в виде дисперсной фазы, но основная масса сосредоточена в специализированных клетках (адипоцитах).

У человека массой 70 кг на долю нейтральных жиов приходится примерно 11 кг. Учитывая калорический коэффициент для липидов, равный 9,3 ккал/г, общий запас энергии в резервных триглицеридах составляет величину порядка 100 000 ккал. Для сравнения можно привести следующий пример: запас энергии в гликогене печени не превышает 600 - 800 ккал.

 В обширной группе жиров и масел преобладают глицероловые эфиры длинноцепочечных жирных кислот, главным образом пальмитиновой, стеариновой, олеиновой, линолевой и линоленовой.

 Жиры  и масла отличаются друг от друга  физическими свойствами, например, температурами «плавления», вернее, температурными интервалами размягчения или затвердевания. При комнатной температуре масла имеют жидкую консистенцию, а жиры представляют собой твердые, полутвердые или мазеобразные тела.

 Деление нейтральных жиров на жиры и масла  с научной точки зрения весьма условно, так как некоторые растительные масла имеют твердую косистенцию, например, шоколадное и пальмовое, а некоторые животные жиры являются жидкостями, например, гусиный и рыбий жиры. Кроме того товарные качества липидов существенно зависят от температуры окружающей среды и технологии переработки сырья.

 Жиры, в молекулах которых содержание насыщенных жирных кислот больше, «плавятся» при более высоких температурах, а масла, содержащие больший процент  ненасыщенных жирных кислот, плавятся при более низких температурах. Животные жиры отличаются большим разнообразием жирнокислотного состава, чем растительные масла, но последние богаче ненасыщенными длинноцепочечными кислотами, относящимся к так называемым полиненасыщенным жирным кислотам (ПНЖК).  

5) Классификация липидов

. Простые эфиры  глицерина

В этих соединениях длинноцепочечный спирт  и глицерин связаны простой эфирной  связью

  Гликозилглицериды 

фосфоглицирин

Фосфатиды

Широко  распространены  врастениях и животных и представляют собой производные  L-фосфатидной кислоты. Фосфатидовая кислота (остаток фосфатидил-) служит исходным веществом для синтеза других фосфолипидов.

Фосфатидилхолин (лецитин) — широко распространенный фосфолипид клеточных мембран.

В фосфатидилэтаноламине (кефалине) вместо остатка холина содержится этанол амин, в фосфатидилсерине — остаток серина.

Плазмогены 

Содержат  этаноламин или холин, или серин

   Дифосфатидил глицериды

   Фосфоинозитиды

  Липиды, несодержащие глицерол 
Сфинголипиды

Сфинголипиды в большом количестве присутствуют в мембранах клеток нервной ткани и мозге. По строению эти соединения несколько отличаются от обычных фосфолипидов (глицерофосфолипидов). Функции глицерина в них выполняет аминоспирт с длинной алифатической цепью — сфингозин.

  Церамиды

 N-ацильные производные сфингозинов, в которых аминогруппа основания ацилирована жирной кислотой.

  Сфингомиелины 

Это фосфохолиновые производные церамидов

   Гликосфинголипиды

Сфинголипиды  не содержащие фосфора и дополнительных  азотистых оснований. К ним относятся цереброзиды, цереброзидсульфаты, церамидолигосахара.

Цереброзиды содержат остатки глюкозы или галактозы, связанные гликозидной связью с третьим гидроксилом сфингозина (без участия фосфорной кислоты). Ганглиозиды содержат остатки олигосахаридов (цепочки из молекул углеводов) в этих положениях.

 Липопротеины

  Протеолипиды 

  Фосфатидопептиды 

  Липоаминокислоты

  Липосахариды

6)Строение  и роль желчных  кислот и переваривание  липидов

Синонимы желчных кислот: холевые кислоты, холиевые кислоты, холеновые кислоты – монокарбоновые гидроксикислоты из класса стероидов.

7) Окисление глицерина  и жирных кислот  в тканях 

9) Обмен фосфатидов

Широко  распространены  врастениях и животных и представляют собой производные L-фосфатидной кислоты. Фосфатидовая кислота (остаток фосфатидил-) служит исходным веществом для синтеза других фосфолипидов.

Фосфатидилхолин (лецитин) — широко распространенный фосфолипид клеточных мембран.

В фосфатидилэтаноламине (кефалине) вместо остатка холина содержится этанол амин, в фосфатидилсерине — остаток серина. 

10 ) Характеристика жирных  кислот

 Жирные  кислоты

Жирные  кислоты - это алифатические карбоновые кислоты, число атомов углерода в  них может достигать 22 - 24.

Основная  масса жирных кислот, входящих в организм человека и животных, имеют четное число атомов углерода, что обусловлено особенностями их синтеза. Жирные кислоты, как правило, имеют неразветвленную углеродную цепь. Они подразделяются на насыщенные жирные кислоты, не имеющие в своей структуре кратных углерод-углеродных связей, и ненасыщенные - имеющие в своей структуре двойные углерод-углеродные связи. Ненасыщенные жирные кислоты, в свою очередь, делятся на моноеновые, т.е. содержащие 1 кратную связь, и полиеновые содержащие несколько кратных связей (диеновые, триеновые и т.д.). Все природные ненасыщенные жирные кислоты (табл.1, рис.1) имеют стереохимическую цис-конфигурацию. Природные ненасыщенные жирные кислоты обычно имеют тривиальные названия: олеиновая, пальмитоолеиновая, линолевая, линоленовая, арахидоновая и др. кислоты.

Жирные кислоты  в организме выполняют несколько функций. Прежде всего, это энергетическая функция, так как именно при их окислении выделяется основная масса энергии, заключенная в химических связях большей части липидов. Так, при окислении до конечных продуктов 1 моля стеариновой кислоты (1М - 284 г) выделяется 2632 ккал энергии. Жирные кислоты выполняют также структурную функцию, поскольку они входят в состав разнообразных более сложных по химическому строению липидов, таких как триацилглицерины или сфинголипиды. Кроме того, жирные кислоты выполняют в организме пластическую функцию, поскольку промежуточные продукты их окислительного распада используются в организме для синтеза других соединений. Следует отметить, что ряд полиненасыщенных высших жирных кислот относятся к незаменимым компонентам пищи, поскольку они не синтезируются в организме. Обычно к эссенциальным высшим жирным кислотам относят линолевую, линоленовую и арахидоновую кислоты