Некоторые жирные кислоты

Конспект лекции № 2.

Тема. Молекулярный уровень организации живого (нуклеиновые кислоты, липиды, углеводы) и энергетика клетки.

Нуклеиновые кислоты - это биологические гетерополимеры нуклеотидов.

Они имеют сложную первичную (цепочка нуклеотидов), вторичную (первичная спираль) и третичную структуру (вторичную спираль, кольцо, глобулу).

Первичная структура нуклеиновых кислот представляет собой цепочку из нуклеотидов.

Выделяют 8 разновидностей нуклеотидов. Четыре разновидности нуклеотидов для дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК)-и четыре для рибонуклеиновой кислоты (РНК).

Каждый нуклеотид этих гетерополимеров состоит из 3 компонентов: азотистого основания, пятиуглеродного сахара (пентозы) и остатка фосфорной кислоты.

1. Фосфорная кислота (Ф) одинакова у ДНК и РНК.

2. Пентоза - это пятиуглеродный моносахарид.

Пентоза РНК - рибоза. Пентоза ДНК- дезоксирибоза

3. Азотистых оснований нуклеиновых кислот пять видов. Их разделяют на большие- производные пурина (два гетероциклических кольца) и маленькие- производные пиримидина (один гетероцикл).

 

Пурин пиримидин

 

Пуриновых азотистых оснований два - аденин и гуанин (А и Г).

Аденин гуанин

 

Пиримидиновых азотистых оснований три- тимин, цитозин и урацил (Т, Ц и У).

Тимин цитозин урацил

Название нуклеотида определяется его азотистым основанием и часто сокращается до одной буквы.

В молекуле ДНК 4 вида нуклеотидов: А, Г, Т, Ц.

Аденин (аденин + фосфорная кислота + рибоза или АФД) = А. Гуанин (ГФД)- Г. Тимин (ТФД) =У.Цитозин (ЦФД) =Ц.

 

В молекуле РНК тоже 4 вида нуклеотидов. А, Г, У, Ц.

Аденин (аденин + фосфорная кислота + рибоза или АФР) = А. Гуанин (ГФР)- Г. Урацил (ТФР) =У.Цитозин (ЦФР) =Ц.

 

Пример нуклеотидаРНК -АФР.Пример нуклеотида ДНК - АФД

Таким образом, на этом уровне ДНК и РНК отличаются по виду остатка сахара (рибоза и дезоксирибоза) и по одному виду азотистого основания. В ДНК это тимин, в РНК урацил.

Молекулы нуклеиновых кислот представляют собой цепочки, соединенные посредством прочных ковалентных связей между фосфорной кислотой одного нуклеотида и пентозой следующего нуклеотида.

Пример соединения аденина и цитозина в одной цепочке молекулы ДНК:

 

Вторичная структура ДНК имеет форму скрученной лестницы или двойной спирали. Две отдельные цепочки молекулы ДНК соединяются друг с другом посредством относительно слабых водородных связей между азотистыми основаниями нуклеотидов. Такие связи лежат в основе принципа комплементарного спаривания нуклеотидов. При комплементарном спаривании нуклеотидов соблюдаются строгие правила.

Большие (пуриновые) азотистые основания спариваются только с маленькими (пиримидиновыми).

Гуанин в любой молекуле (ДНК и РНК) может спариваться только с цитозином, образуя три водородные связи.

Аденин в молекуле может спариваться с тимином или с урацилом, образуя по две водородные связи. Если аденин спаривается с тимином, то синтезируется или работает молекула ДНК. Если аденин спаривается с урацилом, то синтезируется или работает молекула РНК.

 

Другие варианты спаривания нуклеотидов невозможны. Кратко принцип комплементарного спаривания азотистых оснований нуклеотидов записывают так:

Пример соединения двух пар нуклеотидов в молекуле ДНК

Этот принцип является не только способом связи параллельных цепочек ДНК. Он основа для репликации ДНК и реализации генетической информации (транскрипция при биосинтезе белка).

У некоторых вирусов двухцепочечной может быть РНК.

Связи между параллельными цепочками слабые (водородные), но многочисленные, что делает систему достаточно надежной.

Конкретная последовательность нуклеотидов в цепочках нуклеиновых кислот не случайная. Она передается из поколения в поколение по наследству и определяет генетический код.

Функции ДНК - хранение и реализация генетической информации.

РНК делят на 3 группы.

1. Матричная РНК (м-РНК) и близкая к ней информационная (и-РНК)- это комплементарная копия участка одной из цепочек ДНК. Она получена по принципу комплементарного спаривания азотистых оснований и представляет собой одну полинуклеотидную цепочку из разного количества нуклеотидов (от нескольких десятков до нескольких тысяч).

Функция и-РНК - перенос информации от хранилища (ДНК) к месту реализации, например, на рибосомы для сборки белка. Функционально и-РНК можно разделить на триплетные кодоны (тройки нуклеотидов, кодирующих аминокислоты).

2. Рибосомальные р-РНК, образуют большую и малую субъединицу рибосом. Их функция связана с ролью рибосом, как мест сборки белка.

3. Транспортные т-РНК, имеют сложную пространственную конфигурацию, но на плоскости изображаются в форме клеверного листа. По их главной части - триплетному антикодону - можно различить более 60 разновидностей т-РНК.

Функция т-РНК: перенос аминокислот к рибосомам на встречу с и-РНК для сборки белка.

 

Липиды- разнородные по строению вещества, как правило, не растворимые в воде и растворимые в органических растворителях.

Наиболее важными для нашего курса биологии являются 3 группы.

1. Нейтральные жиры- это сложные эфиры глицерина и жирных кислот.

Глицерин

Некоторые жирные кислоты

Насыщенные жирные кислоты

Масляная (С₄) СН₃-(СН₂)₂-СООН

Пальмитиновая (С₁₆) СН₃-(СН₂)₁₄-СООН

Стеариновая (С₁₈) СН₃-(СН₂)₁₆-СООН

Мононенасыщенные жирные кислоты

Пальмитолеиновая (С₁₆) СН₃-(СН₂)₅-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Олеиновая (С₁₈) СН₃-(СН₂)₇-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

Полиненасыщенные жирные кислоты

Линолевая (С₁₈) СН₃-(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

(две двойные связи)

Линоленовая (С₁₈) СН₃-СН₂-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН-СН=СН-(СН₂)₇-СООН

(три двойные связи)

Арахидоновая (С₂₀) СН₃-(СН₂)₄-СН=СН-СН₂-СН=СН-СН₂-СН-СН=СН-СН₂-СН=СН-(СН2)₃-СООН

(четыре двойные связи)

 

Молекула нейтрального жира может состоять из различных комбинаций глицерина и жирных кислот, например, глицерин + линолевая, пальмитиновая, стеариновая

 

2. Фосфолипиды- триглицериды, в которых одна жирная кислота заменена на фосфорную, что придает глицериновой "головке" молекулы большую гидрофильность, но лишает одного из трех длинных жирно-кислотных гидрофобных "хвостов". Такие молекулы условно изображают в форме двухвостого головастика.

 

3. Стероиды - производные циклопентанпергидрофенантрена.

 

Данная группа соединений дает много полезных соединений (стероидные гормоны, жирные кислоты). В их числе холестерин, который при атеросклерозе портит стенки артерий, а от сердечно- сосудистой патологии умирает более 50 % людей.

Функции липидов.

1. Структурная (строительная). Липиды входят в состав клеточных мембран, например, фосфолипиды - главная (базовая) основа всех клеточных мембран.

2. Защитная. Липиды выполняют функцию механической и термической защиты, например, механическая защита жировой клетчаткой нервных стволов, костей, внутренних органов.

3. Энергетическая. При окислении 1 г жира выделяется энергии (около 40 кДж или 9,3 ккал), почти в 2,5 раза больше, чем при окислении 1 г углевода или белка (17,2 кДж или 4,1 ккал).

4. Регуляторная. Производные циклопентанпергидрофенантрена составляют основу половых гормонов.

Углеводы - соединения содержащие углерод, кислород и водород в пропорции близкой к C_m(H₂O)_n. В дальнейшем оказалось, что эта пропорция не всегда верна, (например, дезоксирибоза C₅H₁₀O₄), но название «углеводы» укоренилось.

Три главных класса углеводов: моносахариды, олигосахариды (в т. ч. дисахариды), полисахариды.

1. Моносахариды. Глюкоза, фруктоза, галактоза, сорбит, рибоза, дезоксирибоза