Дальнейшая пространственная упаковка полипептидной цепи определяет внешнюю форму белка, или его третичную структуру.

Третичная структура стабилизируется в результате многочисленных взаимодействий между группировками боковых радикалов АК, близко расположенных участков полипептидной цепи.

Это могут быть водородные связи, дисульфидные мостики между остатками цистеина, а также ионные связи между заряженными группировками радикалов аргинина или лизина и ионизированными группировками радикалов аспарагиновой и глутаминовой кислот.

Кроме перечисленных связей в стабилизации третичной структуры участвует ещё целый ряд взаимодействий типа Ван-дер-Ваальса и гидрофобного взаимодействия.  -СН₃)------(СН₃-

По форме белковые молекулы могут быть фибриллярные или глобулярные.

Фибриллярную, или нитевидную форму, имеют белки опорных тканей, таких как коллаген или эластин.

Глобулярную, или шарообразную форму, часто имеют белки- ферменты.

Фибриллярные белки обычно не растворимы в воде, а глобулярные часто хорошо растворяются в воде или слабых солевых растворах.

Белки могут состоять только из АК остатков и называются простыми белками или протеинами. В состав других белков кроме аминокислотных остатков может входить ещё какой-либо компонент.

Такие белки получили название сложных белков или протеидов.

Протеиды имеют четвертичную структуру, которая определяется характером связи белковой и небелковой части.

59.

Нуклеиновые кислоты являются высокомолекулярными органическими соединениями. Существует два типа НК: рибонуклеиновые кислоты (РНК) и дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК). Эти соединения играют важную роль в биологических системах, начиная с вирусов и заканчивая клетками высших животных, участвуя в хранении (ДНК) и реализации (РНК) генетической информации.

Следует иметь ввиду, что одни НК не могут быть достаточно стабильными хранителями генетической информации, и тем более, одни они не в состоянии обеспечить перевод этой информации в конкретные биологические структуры: клетки, ткани, органы. Даже вирусы представляют собой комплекс НК и белков, т.е. нуклеопротеидный комплекс.

Молекулы НК являются самыми большими биологическими полимерами. Так молекулярная масса РНК может достигать 10 – 14 *10⁶ ,а молекулярная масса ДНК – 10¹⁰- 10¹¹.

Длина такой молекулы ДНК может доходить до 8см при диаметре всего в 2 нм (соотношение длины молекулы и её диаметра приближается к 10⁷⁾.

Такая молекула крайне нестабильна и в отсутствии стабилизирующих её белков легко разламывается.

При всех своих гигантских размерах молекулы НК устроены сравнительно просто: они, подобно белкам, состоят из весьма ограниченного числа мономерных единиц, соединённых в длинные неразветвлённые полимерные цепи.

При полном гидролизе НК в гидролизате могут быть обнаружены соединения трёх типов:

 фосфорная кислота; углевод ( рибоза или дезоксирибоза) органические соединения, представляющие собой различные производные гетероциклов пурина или пиримидина.

На долю аденина (А), гуанина (Г), цитозина (Ц) и тимина (Т) приходится 99 -98% от общего их количества.

Эти основания получили название главных азотистых оснований ДНК

Минорные азотистые основания –это редко встречающиеся азотистые основания. Они составляют 1 -2% в составе ДНК и до 15% в составе РНК.

По своей химической природе они обычно являются метилированными или гидроксиметилированными производными главных азотистых оснований.

Азотистые основания пиримидинового или пуринового ряда, имеющие в своём составе кислород, могут существовать в двух формах: лактамной (оксо-форма) и лактимной (гидрокси-форма).

В составе НК азотистые основания всегда присутствуют в лактамной форме.

Нуклеозидами называются N-гликозиды, образованные нуклеиновыми основаниями и рибозой (или дезоксирибозой).

Нуклеозиды, будучи N-гликозидами, устойчивы к гидролизу в слабощелочной среде, но расщепляются в кислой.

Пуриновые нуклеозиды гидролизуются очень легко, пиримидиновые труднее (только в сильнокислой среде и при сильном нагревании).

Нуклеотиды- это фосфаты нуклеозидов.

Важнейшим веществом в клетках живых организмов является аденозинтрифосфорная кислота или аденозинтрифосфат (АТФ). Это вещество относится к группе нуклеозидтрифосфатов и играет ведущую роль в процессах метаболизма в живых клетках, являясь для них незаменимым источником энергии.

Такая роль обусловлена тем, что благодаря наличию двух высокоэнергетических связей, АТФ выступает источником энергии для многих физиологических и биохимических процессов, требующих больших энергозатрат. Такими процессами являются все реакции синтеза сложных веществ в организме. Это, прежде всего, активный перенос молекул через клеточные мембраны, включая участие в создании межмембранного электрического потенциала, и осуществление сокращения мышц.

Никотинамидадениндинуклеотд (НАД⁺). Участвует в процессах окисления-восстановления. Пример участия в биохимических реакциях- реакция окисления спиртовых групп в альдегидные (окисление ретинола в ретиналь).

60.

Первичная структура НК

В процессе образования полинуклеотида 2 мононуклеотида соединяются друг с другом за счёт взаимодействия остатка фосфорной кислоты одного мононуклеотида у С₅ с гидроксильной группой у С₃ –рибозы (или дезоксирибозы) второго мононуклеотида:

После выделения молекулы воды 2 мононуклеотида оказываются соединёнными сложноэфирной связью между остатком фосфорной кислоты одного мононуклеотида и С₃-рибозы другого. Такая связь часто называется фосфодиэфирной связью, поскольку остаток фосфорной кислоты образует 2 сложноэфирные связи-с остатком углевода своего мононуклеотида и остатком пентозы другого.

Образовавшийся нуклеотид имеет на одном конце остаток фосфорной кислоты, а на другом - свободный гидроксил у С₃- рибозы.

За счёт их может идти присоединение следующих мононуклеотидов, т.е. существует принципиальная основа для образования полимера – полинуклеотида.

Количество мономерных звеньев в полимерной цепи может достигать 10⁸ -10⁹ единиц.

Мононуклеотиды связаны в полинуклеотид последовательно так, что разветвлённых структур не образуется.

 Последовательность соединения мононуклеотидов в полинуклеотид носит название первичной структуры НК.

Полинуклеотидная цепь имеет начало и окончание.

Началом считается тот конец полинуклеотида, на котором находится или свободная гидроксильная группа С₅-рибозы, или же остаток фосфорной кислоты, связанный с этим гидроксилом.

Окончанием полинуклеотида считается его конец, содержащий или свободный гидроксил у С₃- пентозы или же остаток фосфорной кислоты, связанный с этим гидроксилом.

5^,           3^,- прямое направление

3^,           5^, - обратное направление

Полинуклеотидную цепь принято изображать в виде последовательности сокращённых названий азотистых оснований, входящих в её состав нуклеотидов:

Изучение нуклеотидного состава ДНК показало, что:

- количество пиримидинов в молекуле эквивалентно количеству пуринов ( Т+Ц=А+Г );

- А = Т;

- Г = Ц ;

- А + Ц = Г + Т.

Тем не менее ДНК каждого отдельного вида животного, растения или микроорганизма обладает характерным для данного вида составом, который не зависит от возраста, условий роста, различных факторов развития и т.д.

В то же время ДНК, выделенная из различных клеток или органов животного, имеет одинаковый состав, характерный для данного вида.

Вторичная структура ДНК

Согласно современным представлениям молекула ДНК представляет собой не одиночную, а двойную полинуклеотидную цепь, спиралеобразно скрученную в пространстве. Углеводно-фосфатные основы цепей расположены по периферии структуры, а азотистые основания упакованы внутри неё.

Азотистые основания одной цепи взаимодействуют с азотистыми основаниями другой цепи за счёт образования водородных связей между ними. Азотистое основание тимин одной цепи всегда взаимодействует с аденином другой, а цитозин одной цепи взаимодействует с гуанином в другой цепи.