Loeng nr 19
NUKLEOSIIDID. NUKLEOTIIDID. NUKLEIINHAPPED
Plaan
Loeng nr 19
NUKLEOSIIDID. NUKLEOTIIDID. NULEIC
HAPE
Plaan
Nukleiinhapped esinevad
kõigi elusorganismide rakud biopolümeerid, mis täidavad kõige olulisemaid funktsioone
geneetilise teabe säilitamine ja edastamine ning osalemine selle mehhanismides
rakendamine rakuliste valkude sünteesi protsessis.
Kompositsiooni loomine nukleiinhapped nende järjestikuste kaudu
hüdrolüütiline lõhustamine võimaldab eristada järgmisi struktuurseid
Komponendid.
Mõelge nukleiini struktuurikomponentidele
happed nende struktuuri keerukuse järjekorras.
1. Nukleiinalused.
Heterotsüklilised alused, mis on osa
nukleiinhapped ( nukleiinalused), on hüdroksü- ja
pürimidiini ja puriini aminoderivaadid. Nukleiinhapped sisaldavad kolme
pürimidiinitsükliga heterotsüklilised alused ( pürimidiin
põhjustel) ja kaks - puriinitsükliga (puriini alused).
Nukleiinalused
neil on triviaalsed nimed ja vastavad ühetähelised tähised.
Nukleiinhapetes heterotsükliline
alused on termodünaamiliselt stabiilses oksovormis.
Lisaks nendele nukleiinsete aluste rühmadele
helistas peamine, nukleiinhapetes väikestes kogustes
kohtuda alaealine alused: 6-oksopuriin (hüpoksantiin),
3-N-metüüluratsiil, 1-N-metüülguaniin jne.
Nukleiinhapped hõlmavad jääke
monosahhariidid - D-riboos ja 2-desoksü-D-riboos. Mõlemad monosahhariidid esinevad
nukleiinhapped sisse b - furanoosi vorm.
2. Nukleosiidid.
Nukleosiidid on N-glükosiidid, mis moodustuvad nukleiinalustest ja riboosist.
või desoksüriboos.
Monosahhariidi anomeerse süsinikuaatomi ja asendis 1 oleva lämmastikuaatomi vahel
moodustub pürimidiinitsükkel või puriinitsükli asendis 9 olev lämmastikuaatom b - glükosiidsed
ühendus.
Olenevalt monosahhariidijäägi olemusest
nukleosiidid jagunevad ribonukleosiidid(sisaldavad riboosijääki) ja desoksüribonukleosiidid(sisaldavad desoksüriboosi jääki). Pealkirjad
nukleosiidid on ehitatud nukleiinsete aluste triviaalsete nimede alusel,
lõpu lisamine -idin pürimidiini derivaatide jaoks ja -osiin jaoks
puriini derivaadid. Desoksüribonukleosiidide nimedele lisatakse eesliide desoksü-. Erandiks on nukleosiid, mille moodustavad tümiin ja
desoksüriboos, mille eesliide desoksü- pole lisatud, sest
tümiin moodustab riboosiga nukleosiide ainult väga harvadel juhtudel.
kasutatakse nukleosiidide tähistamiseks.
nende koostises sisalduvate nukleiinsete aluste ühetähelised nimetused. To
desoksüribonukleosiidide puhul (välja arvatud tümidiin) lisatakse täht
"d".
Koos põhilisega
nukleosiidid nukleiinhapete koostises on väiksemaid nukleosiide,
mis sisaldavad modifitseeritud nukleiinaluseid (vt eespool).
Looduses leidub nukleosiide ka
vaba olek, peamiselt nukleosiidantibiootikumide kujul, mis
avaldavad kasvajavastast toimet. Antibiootikumide nukleosiididel on mõned
erinevused tavalistest nukleosiididest kas süsivesiku osa struktuuris või
heterotsükliline alus, mis võimaldab neil toimida kui
antimetaboliidid, mis selgitab nende antibiootilist aktiivsust.
Nagu N-glükosiidid, on nukleosiidid resistentsed
leelised, kuid lagunevad hapete toimel vabade moodustumisega
monosahhariid ja nukleiinalus. Puriini nukleosiidid hüdrolüüsitakse
palju kergem kui pürimidiinid.
3. Nukleotiidid
Nukleotiidid on nukleosiidide ja fosfaatide estrid
happed (nukleosiidfosfaadid). Estersideme fosforhappega moodustab OH
rühm positsioonil 5/ või
3
/ monosahhariid. Sõltuvalt sellest,
monosahhariidijäägi olemus nukleotiidid jagunevad ribonukleotiidid(RNA struktuurielemendid) ja desoksüribonukleotiidid(struktuurielemendid
DNA). Nukleotiidide nimed sisaldavad nukleosiidi nime, millele järgneb positsioon
selles on fosforhappe jääk. Nukleosiidide lühendatud nimetused sisaldavad
nukleosiidi, mono-, di- või trifosforhappe jäägi nimetus,
3
/ - on näidatud ka tuletised
fosfaatrühma asukoht.
Nukleotiidid on monomeersed üksused, alates
millised nukleiinhapete polümeerahelad on üles ehitatud. Mõned nukleotiidid
toimivad koensüümidena ja osalevad ainevahetuses.
4. Nukleotiid
koensüümid
Koensüümid- See orgaanilised ühendid
mittevalguline olemus, mis on vajalikud katalüütilise rakendamiseks
ensüümide toime. Koensüümid on erinevad klassid orgaaniline
ühendused. Oluline koensüümide rühm on nukleosiidpolüfosfaadid
.
Adenosiinfosfaadid -
derivaadid
adenosiini sisaldav mono-, di- ja trifosforhappe jääke. Eriline koht
hõivavad adenosiin-5 / -mono-, di- ja
trifosfaadid - AMP, ADP ja ATP - makroergiline ained, millel on
suured vaba energia varud mobiilsel kujul. ATP molekul sisaldab
makroergiline P-O side, mis on hüdrolüüsi teel kergesti lõhustuvad.
Sel juhul vabanev vaba energia tagab konjugeeritud voolu
Termodünaamiliselt ebasoodsate anaboolsete protsesside ATP hüdrolüüs, näiteks
valkude biosüntees.
Koensüüm A. Selle molekul
koensüüm koosneb kolmest struktuurikomponendist: pantoteenhape,
2-aminoetaantiool ja ADP.
Koensüüm A osaleb protsessides
ensümaatiline atsüülimine, aktiveeriv karboksüülhapped neid keerates
reaktiivseteks tioolestriteks.
Nkoensüümid.
Nikotiinamiidadeniindinukleotiid (ÜLE+)ja selle fosfaat ( NADP
+ ) sisaldavad oma koostises püridiiniumi katiooni kujul
nikotiinamiidi fragment. Püridiiniumi katioon nende koensüümide osana
on võimeline pöörduvalt lisama hüdriidianiooni, moodustades redutseeritud vormi
koensüüm – LÄBI N.
Seega
koensüümid osalevad redoksprotsessides, mis on seotud
hüdriidianioonide ülekanne, näiteks alkoholirühmade oksüdeerimine aldehüüdiks
(retinooli muundamine võrkkestaks), ketohapete redutseeriv amiinimine,
ketohapete redutseerimine hüdroksühapeteks. Nende protsesside käigus substraat
kaotab (oksüdatsioon) või lisab (redutseerimine) vormis kaks vesinikuaatomit
H+ ja H — . Koensüüm toimib aktseptorina
(ÜLAL + ) või doonor
(ÜLAL .
H) hüdriidioon. Kõik protsessid alates
Koensüümide osalemine on stereoselektiivsed. Jah, taastudes
püroviinamarihape, tekib ainult L-piimhape.
5. Nukleiinhapped.
Esmane struktuur
nukleiinhapped on lineaarne polümeerahel
monomeerid – omavahel seotud nukleotiidid
3 / -5 / -fosfodiester
ühendused. Polünukleotiidahelal on 5' ots ja 3' ots. 5' lõpus on
fosforhappe jääk ja 3'-otsas on vaba hüdroksüülrühm.
Nukleotiidahelat kirjutatakse tavaliselt alates 5'-otsast.
Olenevalt monosahhariidijääkide olemusest
nukleotiidis eristatakse desoksüribonukleiinhappeid (DNA) ja ribonukleiinhappeid
happed (RNA). DNA ja RNA erinevad ka oma koostisosade olemuse poolest.
nukleiinalused: uratsiil on ainult osa RNA-st, tümiin on ainult osa
DNA koostis.
sekundaarne struktuur DNA
on kompleks kahest paremale keeratud polünukleotiidahelast
ümber ühine telg et süsivesikute-fosfaadi ahelad oleksid väljaspool, ja
nukleiinalused on suunatud sissepoole ( Watson-Cricki topeltspiraal).
Heeliksi samm on 3,4 nm, 10 aluspaari pöörde kohta. Polünukleotiid
ketid on paralleelsed, need.
ühe ahela 3' otsa vastas on teise ahela 5' ots. Kaks DNA ahelat
koostis on erinev, kuid nad täiendavad. Seda väljendatakse keeles
asjaolu, et adeniini (A) vastas on ühes ahelas alati tümiin (T).
guaniini (G) vastas on alati tsütosiin (C). Täiendav
A sidumine T-ga ja G sidumine C-ga toimub vesiniksidemetega. A ja T vahel
moodustub kaks vesiniksidet, G ja C vahel - kolm.
DNA ahelate komplementaarsus on
keemiline alus oluline funktsioon DNA - geneetilise säilitamine ja edastamine
teavet.
RNA tüübid.
Peamisi on kolm
rakulise RNA tüübid: ülekande-RNA (tRNA), messenger-RNA (mRNA) ja ribosomaalne
RNA (rRNA). Need erinevad raku asukoha, koostise ja suuruse poolest,
samuti funktsioonid. RNA koosneb tavaliselt ühest polünukleotiidahelast
mis ruumis areneb nii, et selle üksikud lõigud
muutuvad üksteist täiendavaks (“kleepuvad kokku”) ja moodustavad lühikesed
molekuli kaksikheeliksi lõigud, samas kui teised osad jäävad alles
üheahelaline.
Messenger RNA täidavad maatriksi funktsiooni
Valkude süntees ribosoomides.
Ribosomaalne RNA mängivad struktuurse rolli
ribosoomi komponendid.
RNA-de ülekandmine osalema
transport a -aminohapped tsütoplasmast ribosoomidesse ja nukleotiidide informatsiooni translatsioonis
mRNA järjestused valkude aminohappejärjestusteks.
Geneetilise teabe edastamise mehhanism.
Nukleotiidjärjestuses kodeeritud geneetiline teave
DNA. Selle teabe edastamise mehhanism sisaldab kolme põhietappi.
Esimene aste - replikatsioon- koopia
ema DNA moodustamaks kaks tütar-DNA molekuli, nukleotiid
mille järjestus on komplementaarne ema DNA järjestusega ja
on sellega üheselt määratletud. Replikatsioon toimub uue sünteesimise teel
DNA molekulid emal, mis täidab malli rolli. kaksikheeliks
ema DNA rullub lahti ja mõlemal ahelal sünteesitakse uus
(tütar) DNA ahel, võttes arvesse komplementaarsuse põhimõtet. Protsess viiakse läbi
ensüümi DNA polümeraasi toimel. Nii et ühest ema DNA-st
moodustatakse kaks tütarettevõtet, millest igaüks sisaldab ühte
vanem ja üks äsja sünteesitud polünukleotiidahel.
Teine etapp - transkriptsioon- protsess sees
mille käigus osa geneetilisest informatsioonist kopeeritakse DNA-st mRNA kujul.
Messenger RNA sünteesitakse despiraliseeritud DNA ahela piirkonnas nagu matriitsis
RNA polümeraasi ensüümi toimel. mRNA polünukleotiidahelas
ribonukleotiidid, mis kannavad teatud
nukleiinalused on paigutatud järjestusse, mille määrab
komplementaarsed interaktsioonid DNA ahela nukleiinalustega. Kus adeniin DNA alus ühtib uratsiil alus RNA-s. Valkude sünteesi geneetiline informatsioon on kodeeritud DNA-s
abi kolmik kood. Üks aminohape on kodeeritud
nimetatakse kolme nukleotiidi järjestust koodon.
DNA osa, mis kodeerib ühte polüpeptiidahelat, nimetatakse genoom.
Iga DNA koodon vastab mRNA komplementaarsele koodonile. Üldiselt molekul
mRNA on komplementaarne DNA ahela kindla osaga – geeniga.
Replikatsiooni ja transkriptsiooni protsessid toimuvad
raku tuum. Valkude süntees toimub ribosoomides. Sünteesitud mRNA
migreerub tuumast tsütoplasmasse ribosoomidesse, kandes edasi geneetilist informatsiooni
valkude sünteesi koht.
Kolmas etapp - saade- protsess
mRNA poolt kantud geneetilise teabe rakendamine järjestuse kujul
nukleotiidid sünteesitud valgu aminohapete järjestusse. a - Vajalikud aminohapped
valgusüntees transporditakse ribosoomidesse tRNA abil, millega nad
seotakse atsüülimisega 3 / -OH rühmad tRNA ahela lõpus.
tRNA-l on antikoodoni haru, mis sisaldab
trinukleotiid - antikoodon, mis vastab
aminohappe. Ribosoomil kinnituvad tRNA-d antikoodoni saitidesse
vastavad mRNA koodonid. Koodoni ja antikoodoni dokkimise spetsiifilisus
nende vastastikune täiendavus. Lähedaselt seotud aminohapete vahel
moodustub peptiidside. Seega rangelt määratletud
aminohapete järjestus, millest koosnevad valgud, kodeeritud
geenid.
Nukleotiid
Nukleotiidid- looduslikud ühendid, millest, nagu telliskividest, ehitatakse ketid. Samuti on nukleotiidid osa olulisematest koensüümidest (mittevalgulise iseloomuga orgaanilised ühendid – mõne ensüümi komponendid) ja muudest bioloogiliselt. toimeaineid toimivad rakkudes energiakandjatena.
Iga nukleotiidi molekul (mononukleotiid) koosneb kolmest keemiliselt erinevast osast.
1. See on viie süsinikusisaldusega suhkur (pentoos):
Riboos (antud juhul nimetatakse nukleotiide ribonukleotiidideks ja need on osa ribonukleiinhapetest või)
Või desoksüriboos (nukleotiide nimetatakse desoksüribonukleotiidideks ja need on osa desoksüribonukleiinhappest või).
2. Puriini või pürimidiini lämmastiku alus Seotud suhkru süsinikuaatomiga, moodustab ühendi, mida nimetatakse nukleosiidiks.
3. Üks, kaks või kolm fosforhappe jääki
, mis on seotud eetersidemetega suhkru süsinikuga, moodustavad nukleotiidmolekuli (DNA või RNA molekulides on üks fosforhappe jääk).
DNA nukleotiidide lämmastiku alused on puriinid (adeniin ja guaniin) ja pürimidiinid (tsütosiin ja tümiin). RNA nukleotiidid sisaldavad samu aluseid nagu DNA, kuid tümiin on neis asendatud uratsiiliga, mis on keemiliselt sarnase struktuuriga.
Lämmastikaluseid ja vastavalt neid sisaldavad nukleotiidid tähistatakse bioloogilises kirjanduses tavaliselt algustähtedega (ladina või ukraina / vene keeles) vastavalt nende nimedele:
- - A (A);
- - G (G);
- - C (C);
- tümiin - T (T);
- uratsiil - U (U).
Kahe nukleotiidi kombinatsiooni nimetatakse dinukleotiidiks, mitme - oligonukleotiidiks, komplekti - polünukleotiidiks või nukleiinhappeks.
Lisaks sellele, et nukleotiidid moodustavad DNA ja RNA ahelaid, on need koensüümid ja kolme fosforhappejääki (nukleosiidtrifosfaat) sisaldavad nukleotiidid on keemilise energia allikad, mis sisalduvad fosfaatsidemetes. Sellise universaalse energiakandja nagu adenosiintrifosaat (ATP) roll on äärmiselt oluline kõigis eluprotsessides.
Nukleotiidid on: nukleiinhapped (polünukleotiidid), olulisemad koensüümid (NAD, NADP, FAD, CoA) ja teised bioloogiliselt aktiivsed ühendid. Rakkudes leidub märkimisväärses koguses vabu nukleotiide nukleosiidmono-, di- ja trifosfaadi kujul. Nukleosiidtrifosfaat - 3 fosforhappejääki sisaldavad nukleotiidid, millel on energiarikas akumulatsioon makroergilistes sidemetes. ATP-l on eriline roll – universaalne energiaakumulaator. Nukleotiidtrifosfaatide kõrge energiasisaldusega fosfaatsidemeid kasutatakse polüsahhariidide sünteesil ( uridiintrifosfaat, ATP), valgud (GTP, ATP), lipiidid ( tsütidiintrifosfaat, ATP). Nukleosiidtrifosfaadid on ka nukleiinhapete sünteesi substraadid. Uridiindifosfaat osaleb süsivesikute ainevahetuses monosahhariidijääkide kandjana, tsütidiindifosfaat (koliini ja etanoolamiini jääkide kandja) lipiidide metabolismis.
mängivad organismis olulist reguleerivat rolli tsüklilised nukleotiidid. Vabad nukleosiidmonofosfaadid moodustuvad nukleiinhapete sünteesil või hüdrolüüsil nukleaaside toimel. Nukleosiidmonofosfaatide järjestikune fosforüülimine viib vastavate nukleotiidtrifosfaatide moodustumiseni. Nukleotiidide lagunemine toimub nukleotidaasi (koos nukleosiidide moodustumisega), aga ka nukleotiidpürofosforülaasi toimel, mis katalüüsivad nukleotiidide lõhustumise pöörduvat reaktsiooni vabadeks alusteks ja fosforibosüülpürofosfaadiks.
Nukleotiidid.
Nukleiinhapped
Nukleotiidid
Nukleotiidid on looduslikud ühendid, mis koosnevad 1) lämmastikku sisaldava nukleiinaluse jääkidest, 2) süsivesikute jäägist ja 3) fosfaatrühmast.
lämmastikku sisaldavad nukleiinalused
Lämmastikalused on kahe heterotsükli – pürimidiini ja puriini – derivaadid.
Pürimidiini alused
Puriini alused
Lämmastikaluste tautomeeria
a) laktaam-laktiim
Sarnane tautomeeria on võimalik tümiini, tsütosiini ja guaniini puhul.
b) amino-imiin
Sarnane tautomeeria on võimalik guaniini ja tsütosiini puhul.
Laktaamid on stabiilsemad kui laktimid ja amiinid on stabiilsemad kui imiinid. Kõik põhjused sisse vitro ja sisse vivo eksisteerivad ja osalevad ainevahetuses laktaami- ja aminovormides.
Nukleiinsete aluste derivaate ja analooge kasutatakse meditsiinis kasvajavastaste ravimitena:
Nukleosiidid
Nukleosiidid on ühendid, mis koosnevad nukleiinalustest ja süsivesikute jääkidest, mis on seotud β-N- glükosiidside.
Nukleosiidi moodustumise reaktsioon sisse vivo läheb ensüümide toime alla.
Happelises keskkonnas (kuid mitte neutraalses või aluselises keskkonnas) nukleosiidid hüdrolüüsitakse, lagunedes algseks aluseks ja süsivesikuteks. Pürimidiini nukleosiide on raskem hüdrolüüsida, puriinnukleosiide aga kergem.
Nukleosiidide nomenklatuur
|
Alus |
Nimi |
|
|
2"-desoksüuridiin |
||
|
2"-desoksütümidiin |
||
|
2"-desoksütsütidiin |
||
|
adenosiin |
||
|
2"-desoksüadenosiin |
||
|
Guanosiin |
||
|
2"-desoksüguanosiin |
Nukleotiidid
Nukleotiidid on nukleosiidid, mis sisaldavad 5'-positsioonis fosfaatrühma (5'-fosforüülitud nukleosiidid).
Nukleotiidid moodustuvad in vivo nukleosiidide ensümaatilise fosforüülimise tulemusena:
Nukleotiidid hüdrolüüsitakse happelises ja leeliselises keskkonnas: happelisel hüdrolüüsil saadakse alus, süsivesikud ja fosforhape ning aluseline hüdrolüüs tekitab nukleosiid ja naatriumfosfaat:
Nukleotiidide nomenklatuur
|
Alus |
Nimi |
|
|
Uridiin-5"-monofosfaat (UMP), uridüülhape |
||
|
2"-desoksüuridiin-5"-monofosfaat |
||
|
tümidiin-5"-monofosfaat (TMF), tümidüülhape |
||
|
2"-desoksütümidiin-5"-monofosfaat |
||
|
Tsütidiin-5"-monofosfaat (CMP), tsütidüülhape |
||
|
2"-desoksütsütidiin-5"-monofosfaat |
||
|
Adenosiin-5"-monofosfaat (AMP), adenüülhape |
||
|
2"-desoksüadenosiin-5"-monofosfaat |
||
|
Gaunosiin-5"-monofosfaat (GMF), guaniilhape |
||
|
2"-desoksüguanosiin-5"-monofosfaat |
Dinukleotiidid
NAD ja FAD on koensüümid, mis osalevad vesiniku ülekande OB reaktsioonides kehas:
Adenosiintrifosfaat (ATP)
ATP on energia akumulaator ja kandja biokeemilistes reaktsioonides.
ATP bioloogilised reaktsioonid
1. Fosforüülimine– fosfaatrühmade ülekandmine ATP-st teistele substraatidele:
2. Hüdrolüüs süntetaasi reaktsioonides kasutatava energia vabastamisega:
Nukleiinhapped
Nukleiinne happed on polünukleotiidid – polümeerid, mis koosnevad nukleotiidijääkidest, mis on seotud suhkru-fosfaatestersidemetega.
Polünukleotiidahela struktuuri skeem:
NK tüübid: DNA - sisaldavad 2 -desoksüriboosi jääke, ei sisalda uratsiili;
D N K
DNA esmane struktuur
DNA esmane struktuur on ahela nukleotiidide järjestus:
Tuuma DNA esmane struktuur sisaldab geneetilist koodi. Transkriptsiooni käigus "kirjutatakse" see ümber messenger-RNA-ks ja seejärel toimub translatsioon: valgu polüpeptiidahel sünteesitakse ribosoomis messenger-RNA maatriksil. Võti geneetiline kood on see, et sünteesitud polüpeptiidahela ühte aminohappejääki kodeerivad NA-s kolm nukleotiidijääki (tripletti) ja seega kodeeritakse 4 tüüpi nukleotiide kasutades 20 aminohapet.
Nukleiinhapete keemilised omadused
Polünukleotiidahelaid ühendavad estersidemed on happelises ja aluselises keskkonnas ebastabiilsed ning NA-d hüdrolüüsivad järgmistel tingimustel:
LÄMMAALUSTE TÄIENDAVUS
Komplementaarsus on kahe keeruka joone kuju vastavus, mis sobivad kokku "nagu luku võti".
Täiendavad aluspaarid:
AT paar A-T tümiini saab (DNA → RNA ülemineku ajal) asendada uratsiiliga ja paarist saab A-U (tümiini ja uratsiili "vahetatavus").
Komplementaarsete interaktsioonide bioloogiline tähtsus seisneb selles, et need tagavad teabe edastamise täpsuse ühest NC-st teise.
DNA sekundaarne struktuur
See on spiraal, mis koosneb kahest komplementaarsest ja antiparalleelsest polünukleotiidahelast ("topeltheeliks"):
"Topeltspiraali" bioloogiline roll:
1) See tagab geneetilise teabe ohutuse (tuuma nukleoproteiinide kompleks "DNA-histoonid");
2) Pakub info taastamist DNA kahjustuse korral (parandus peale mutatsioone).
RN K
RNA tüübid: ribosomaalne, informatiivne, transport.
Ribosomaalne RNA (r-RNA) - struktuurne materjal ribosoomid (ribosomaalne nukleoproteiini kompleks).
Info (maatriks) RNA (i-RNA) on vaheetapp teabe transformatsiooni protsessis "DNA - valk". See sünteesitakse DNA matriitsil ja ise toimib ribosoomi valgusünteesi mallina. mRNA on suhteliselt väikese molekulmassiga ja sellel puudub arenenud sekundaarne struktuur.
Transfer RNA (t-RNA) on madala molekulmassiga RNA, mis täidab järgmisi funktsioone: 1) "oma" aminohappe määramine (igal AA-l on oma t-RNA); 2) seondumine AA-ga ja selle transport ribosoomi; 3) AA koha määramine kasvavas polüpeptiidahelas.
Transfer RNA-del on ristikulehe sekundaarne struktuur:
CCA-3 OH väljaulatuv ots on AA karboksüülrühmaga seondumise koht.
Nukleotiidide kolmik madalaimas punktis on mRNA vastava antikoodoniga komplementaarne koodon.
KIRJANDUS:
Peamine
1. Tyukavkina N.A., Zurabyan S.E., Beloborodov V.L. jne - Orgaaniline keemia (erikursus), v. 2 - Bustard, M., 2008, lk. 157-178.
2. N.A. Tyukavkina, Yu.I. Baukov - Bioorgaaniline keemia - DROFA, M., 2007, lk. 420-444.
1944. aastaks avastasid O. Avery ja tema kolleegid K. McLeod ja M. McCarthy DNA transformeeriva aktiivsuse pneumokokkides. Need autorid jätkasid Griffithi tööd, kes kirjeldas transformatsiooni (pärilike tunnuste ülekandumise) fenomeni bakterites. O. Avery, K. McLeod, M. McCarthy näitasid, et valkude, polüsahhariidide ja RNA eemaldamisel ei häirita bakterite transformatsiooni ning kui indutseeriv aine puutub kokku ensüümi desoksüribonukleaasiga, siis transformeeriv aktiivsus kaob.
Nendes katsetes demonstreeriti esimest korda DNA molekuli geneetilist rolli. 1952. aastal kinnitasid A. Hershey ja M. Chase DNA molekuli geneetilist rolli T2 bakteriofaagiga tehtud katsetes. Märgistades selle valgu radioaktiivse väävliga ja selle DNA radioaktiivse fosforiga, nakatasid nad selle bakteriaalse viirusega E. coli. Faagi järglastest leiti suur kogus radioaktiivset fosforit ja ainult jälgi S. Sellest järeldub, et DNA, mitte faagi valk tungis bakterisse ja kandus seejärel pärast replikatsiooni faagi järglastele. .
DNA nukleotiidi struktuur. Nukleotiidide tüübid.
Nukleotiid DNA koosneb
Lämmastikalus (4 tüüpi DNA-s: adeniin, tümiin, tsütosiin, guaniin)
Monosuhkru desoksüriboos
Fosforhappe
nukleotiidi molekul koosneb kolmest osast - viie süsinikusisaldusega suhkrust, lämmastikalusest ja fosforhappest.
Suhkur sisaldub nukleotiidide koostis, sisaldab viit süsinikuaatomit, see tähendab, et see on pentoos. Sõltuvalt nukleotiidis sisalduva pentoosi tüübist on kahte tüüpi nukleiinhappeid - ribonukleiinhapped (RNA), mis sisaldavad riboosi, ja desoksüribonukleiinhapped (DNA), mis sisaldavad desoksüriboosi. Deoksüriboosis asendatakse OH-rühm 2. süsinikuaatomi juures H-aatomiga, see tähendab, et selles on üks hapnikuaatom vähem kui riboosis.
Mõlemas nukleiinhapete tüübid sisaldab nelja alust erinevad tüübid: kaks neist kuuluvad puriinide klassi ja kaks pürimidiinide klassi. Rõngas sisalduv lämmastik annab nendele ühenditele peategelase. Puriinide hulka kuuluvad adeniin (A) ja guaniin (G) ning pürimidiinid tsütosiin (C) ja tümiin (T) või uratsiil (U) (vastavalt DNA-s või RNA-s). Tümiin on keemiliselt väga lähedane uratsiilile (see on 5-metüüluratsiil, st uratsiil, milles 5. süsinikuaatomi juures on metüülrühm). Puriini molekulil on kaks tsüklit, pürimidiini molekulil aga üks.
Nukleotiidid on omavahel seotud tugeva kovalentse sidemega läbi ühe nukleotiidi suhkru ja fosforhappe teine. Selgub polünukleotiidahelat. Ühes otsas on vaba fosforhape (5'-ots), teises on vaba suhkur (3'-ots). (DNA polümeraas saab lisada uusi nukleotiide ainult 3'-otsa.)
Kaks polünukleotiidahelat on omavahel ühendatud nõrkade vesiniksidemetega lämmastikualuste vahel. Seal on 2 reeglit:
komplementaarsuse printsiip: tümiin on alati vastand adeniinile, guaniin alati vastupidine tsütosiinile (nad ühtivad üksteisega vesiniksidemete kujul ja arvult - A ja G vahel on kaks sidet ning C ja G vahel 3).
antiparallelismi põhimõte: kus ühel polünukleotiidahelal on 5'-ots, teisel 3'-ots ja vastupidi.
Selgub kahekordne kett DNA.
Ta keerdub sisse kaksikheeliks, ühe spiraali pöörde pikkus on 3,4 nm, sisaldab 10 paari nukleotiide. Lämmastikalused (geneetilise informatsiooni hoidjad) on spiraali sees, kaitstud.
DNA molekuli struktuurne korraldus. J. Watsoni ja F. Cricki mudel
1950. aastal sai inglise füüsik M. Wilkins kristalliliste DNA kiudude röntgenpildi. Ta näitas, et DNA molekulil on teatud struktuur, mille dekodeerimine aitaks mõista DNA toimimismehhanismi. Röntgenikiirte mustrid, mis saadi mitte kristalsetel DNA kiududel, vaid kõrgemal niiskusel moodustuvatel vähem järjestatud agregaatidel, võimaldasid M. Wilkinsi kolleegil Rosalind Franklinil näha selget ristikujulist mustrit – kaksikheeliksi tunnusmärki. Samuti sai teatavaks, et nukleotiidid asuvad üksteisest 0,34 nm kaugusel ja neid on spiraali pöörde kohta 10. DNA molekuli läbimõõt on umbes 2 nm. Röntgendifraktsiooni andmetest ei selgunud aga, kuidas ahelaid DNA molekulides koos hoitakse.
Pilt sai täiesti selgeks 1953. aastal, kui Ameerika biokeemik J. Watson ja inglise füüsik F. Crick jõudsid DNA molekuli ehitust uurides järeldusele, et suhkru-fosfaadi karkass asub DNA molekuli perifeerias, s.o. ja puriin- ja pürimidiini alused on keskel. Veelgi enam, viimased on orienteeritud nii, et vastasahelatest aluste vahel võivad tekkida vesiniksidemed. Nende ehitatud mudelist selgus, et mis tahes puriin ühes ahelas on alati vesinikuga seotud ühe teise ahela pürimidiiniga. Sellised paarid on kogu molekuli pikkuses ühesuurused. Sama oluline on see, et adeniin saab paarituda ainult tümiiniga ja guaniin saab siduda ainult tsütosiiniga. Sel juhul moodustub adeniini ja tümiini vahel kaks vesiniksidet ning guaniini ja tsütosiini vahel kolm.
DNA omadused ja funktsioonid.
Päriliku teabe salvestamine (geneetiline kood - viis, kuidas salvestada nukleotiide kasutades geneetilist teavet valgu aminohapete järjestuse kohta (Gamow)
Teisaldamine (paljundamine/duubeldamine)
Rakendamine (transkriptsioon)
DNA autoreproduktsioon. Replikon ja selle toimimine.
Nukleiinhappemolekulide isepaljunemise protsess, millega kaasneb geneetilise teabe täpsete koopiate edastamine pärimise teel (rakust rakku); viiakse läbi spetsiifiliste ensüümide komplekti (helikaas, mis kontrollib DNA molekuli lahtikerimist, DNA polümeraas, DNA ligaas) osalusel, läbib poolkonservatiivset tüüpi koos replikatsioonikahvli moodustumisega; ühel ahelal on komplementaarse ahela süntees pidev, teisel aga Dkazaki fragmentide moodustumise tõttu. ülitäpne protsess, mille veamäär ei ületa 10–9; eukarüootides võib see esineda korraga mitmes ühe DNA molekuli punktis; kiirus eukarüootides on umbes 100 ja bakterites - umbes 1000 nukleotiidi sekundis.
Replikon on genoomi piirkonna replikatsiooniprotsessi üksus, mis on replikatsiooni ühe initsiatsioonipunkti (alguse) kontrolli all. Termini pakkusid välja F. Jacob ja S. Brenner 1963. aastal. Prokarüootide genoom on tavaliselt üks replikon. Alguspunktist lähtudes toimub replikatsioon mõlemas suunas, mõnel juhul ebavõrdse kiirusega. Eukarüootidel koosneb genoom paljudest (sageli kuni mitmekümnest tuhandest) replikonitest.
Geneetiline kood, selle omadused.
Geneetiline kood on viis, kuidas salvestada nukleotiide kasutades geneetilist teavet valgu aminohapete järjestuse kohta. Geeni avastamine Kood kuulub Georgi Gamowile. 1954. aastal
Kolmilisus- koodi oluline ühik on kolme nukleotiidi kombinatsioon (triplet või koodon).
Järjepidevus- kolmikute vahel ei ole kirjavahemärke, see tähendab, et teavet loetakse pidevalt.
mittekattuvad- sama nukleotiid ei saa olla samaaegselt kahe või enama kolmiku osa (seda ei täheldatud viiruste, mitokondrite ja bakterite kattuvate geenide puhul, mis kodeerivad mitut kaadrinihke valku).
Ühemõttelisus (spetsiifilisus)- teatud koodon vastab ainult ühele aminohappele (samas on UGA koodon Euplotes crassus kodeerib kahte aminohapet - tsüsteiini ja selenotsüsteiini)
Degeneratsioon (liignemine) Samale aminohappele võib vastata mitu koodonit.
Mitmekülgsus- geneetiline kood toimib erineva keerukusastmega organismides ühtemoodi – viirustest inimeseni (sellel põhinevad geenitehnoloogia meetodid; on mitmeid erandeid, mis on toodud tabelis "Standardse geneetilise koodi variatsioonid" " allolevat jaotist).
Mürakindlus- nimetatakse nukleotiidide asenduste mutatsioone, mis ei too kaasa muutust kodeeritud aminohappe klassis. konservatiivne; nimetatakse nukleotiidasendusmutatsioone, mis viivad kodeeritud aminohappe klassi muutumiseni radikaalne.
Geeni mõiste. Geeni omadused.
Gene- elusorganismide pärilikkuse struktuurne ja funktsionaalne üksus. Geen on DNA järjestus, mis määrab konkreetse polüpeptiidi või funktsionaalse RNA järjestuse. Geenid määravad ära organismide pärilikud tunnused, mis kanduvad vanematelt järglastele edasi sigimise käigus. Samas on osadel organellidel (mitokondrid, plastiidid) oma DNA, mis ei kuulu organismi genoomi, mis määrab nende omadused.
(Selle mõiste võttis kasutusele 1909. aastal Taani botaanik Wilhelm Johansen)
diskreetsus – geenide segunematus;
stabiilsus - võime säilitada struktuuri;
labiilsus - võime korduvalt muteeruda;
mitmekordne alleelism – populatsioonis eksisteerib palju geene mitmesugustes molekulaarsetes vormides;
alleelism - diploidsete organismide genotüübis ainult kaks geenivormi;
spetsiifilisus – iga geen kodeerib oma tunnust;
pleiotroopia - geeni mitmekordne toime;
ekspressiivsus - geeni ekspressiooniaste tunnuses;
penetrance - geeni avaldumise sagedus fenotüübis;
amplifikatsioon - geeni koopiate arvu suurenemine.
Eukarüootse genoomi korralduse tunnused.
eukarüootne genoom:
suur hulk geene
rohkem DNA-d,
Kromosoomid sisaldavad väga keerulist süsteemi geenide aktiivsuse ajas ja ruumis juhtimiseks, mis on seotud rakkude ja kudede diferentseerumisega organismi ontogeneesis.
DNA hulk kromosoomides on suur ja suureneb organismide keerukamaks muutudes. Ka eukarüootidel on geenide redundantsus. Seega sisaldab genoom nukleotiidipaaride arvu, millest piisab enam kui 2 miljoni struktuurigeeni moodustamiseks, inimesel aga 2000. aasta andmetel 31 tuhat kõigist geenidest.
Rohkem kui pool eukarüootse genoomi haploidsest komplektist on unikaalsed geenid, esitatakse ainult üks kord. Inimestel on selliseid unikaalseid geene 64%, vasikal - 55%, Drosophilas - 70%.
Nukleotiidjärjestuste klassid eukarüootses DNA-s, nende omadused, omadused ja bioloogiline tähtsus.
Nukleotiidjärjestused eukarüootses genoomis
60. aastate lõpus avastasid Ameerika teadlaste R. Britteni, E. Davidsoni jt tööd eukarüootse genoomi molekulaarstruktuuri fundamentaalne tunnus – erineva kordusastmega nukleotiidjärjestused. See avastus tehti molekulaarbioloogilise meetodi abil, et uurida denatureeritud DNA denaturatsioonikineetikat. Eukarüootses genoomis eristatakse järgmisi fraktsioone.
1. Unikaalne, s.o. järjestused, mis on esitatud ühes eksemplaris või mõnes eksemplaris. Reeglina on need tsistronid - valke kodeerivad struktuurgeenid.
2. Madala sagedusega kordused – kümneid kordi korratud jadad.
3. Vahe- ehk keskmise sagedusega kordused – sadu ja tuhandeid kordi korduvad jadad. Nende hulka kuuluvad rRNA geenid (inimestel, 200 haploidse komplekti kohta, hiirtel - 100, kassidel - 1000, kaladel ja õistaimedel - tuhandeid), tRNA, ribosomaalsete valkude ja histooni valkude geenid.
4. Kõrgsageduslikud kordused, mille arv ulatub 10 miljonini (genoomi kohta). Need on lühikesed (~ 10 bp) mittekodeerivad järjestused, mis on osa peritsentromeersest heterokromatiinist.
Eukarüootse genoomi organiseerituse tasemed.
Kromosoomide keemiline ja struktuurne koostis.
Molekulaarbioloogilised uuringud on võimaldanud saada aimu mitte ainult kromosoomide keemilisest struktuurist, vaid ka nende supramolekulaarsest korraldusest ja funktsioneerimise iseärasustest. Nüüdseks on teada, et kromosoomid on DNA-st ja valgust koosnevad nukleoproteiinide moodustised. Lisaks sisaldavad kromosoomid teatud koguses transkriptsiooni käigus tekkinud RNA-d ning Ca + ja Mg + ioone. Iga kromatiid ja ajavahemikus interfaasi ja kromosoomi anafaas-S-periood sisaldab ühte DNA molekuli, mis määrab kõik päriliku teabe salvestamise, selle edastamise ja rakendamisega seotud kromosoomi funktsioonid. Kromosoomides olev DNA molekul on tihedalt seotud kahe valkude klassiga – histoonidega (baasvalgud) ja mittehistoonidega (happelised valgud). Histoonid on väikesed valgud, milles on palju laetud aminohappeid (lüsiin ja arginiin). Positiivne netolaeng võimaldab histoonidel seostuda DNA-ga sõltumata nukleotiidide koostisest. Need kuuluvad peamiselt struktuurifunktsiooni. Need on väga stabiilsed valgud, mille molekulid võivad püsida kogu raku eluea jooksul. Eukarüootses rakus on 5 tüüpi histoone, mis jagunevad kahte põhirühma: esimene rühm (neid tähistatakse kui H2A, H2B, H3, H4) vastutab spetsiifiliste desoksüribonukleoproteiinikomplekside - nukleosoomide - moodustumise eest. Teine histoonide rühm (HI) paikneb nukleosoomide vahel ja fikseerib nukleosomaalse ahela voltimise rohkem kõrge tase struktuurne organisatsioon (supernukleosoomi niit). Histooni valkude hulgas on lisaks struktuursetele valkudele selliseid, mis on võimelised piirama DNA kättesaadavust DNA-d siduvate regulaatorvalkude jaoks ja osalema seeläbi geenide aktiivsuse reguleerimises. Mittehistoonvalgud on väga mitmekesised. Nende fraktsioonide arv ületab 100. Neid on kromosoomides histoonidega võrreldes väiksemates kogustes ja nad täidavad peamiselt reguleerivat funktsiooni. Nad osalevad geenide transkriptsioonilise aktiivsuse reguleerimises, DNA replikatsiooni ja parandamise tagamises. Enamik mittehistoonilisi kromatiini valke esineb rakkudes vähesel määral (väikeses koguses) – need on regulatoorsed valgud, mis tunnevad ära spetsiifilised DNA järjestused ja seonduvad nendega. Nad osalevad paljudes geneetilistes protsessides, kuid nende kohta on vähe teada. Kvantitatiivselt domineerivad mittehistoonvalgud (peamised), väga liikuvad, suhteliselt väikese suurusega, suure elektrilaenguga - need kombineeruvad alati aktiivseid geene sisaldavate nukleosoomidega. Lisaks kuuluvad paljud ensüümid mittehistoonvalkude rühma.
Päriliku materjali pakkimistasemed eukarüootides.
Seega on DNA pakendamise tasemed järgmised:
1) Nukleosomaalne (kaheahelalise DNA 2,5 pööret kaheksa histoonivalgu molekuli ümber).
2) Supernukleosomaalne - kromatiini heeliks (kromoneem).
3) Kromatiid – spiraalne kromoneem.
4) Kromosoom – DNA spermastumise neljas aste.
Interfaasilises tuumas on kromosoomid dekondenseerunud ja neid esindab kromatiin. Geene sisaldavat despiraliseeritud piirkonda nimetatakse eukromatiiniks (lahtine, kiuline kromatiin). See on vajalik tingimus transkriptsiooni jaoks. Jagunemistevahelise puhkuse ajal jäävad teatud kromosoomilõigud ja terved kromosoomid kompaktseks.
Neid spiraalseid, tugevalt määrdunud alasid nimetatakse heterokromatiiniks. Need on transkriptsiooniks passiivsed. On olemas fakultatiivne ja konstitutiivne heterokromatiin.
Fakultatiivne heterokromatiin on informatiivne, sest sisaldab geene ja võib üle minna eukromatiiniks. Kahest homoloogsest kromosoomist võib üks olla heterokromaatiline. Konstitutiivne heterokromatiin on alati heterokromaatiline, mitteinformatiivne (ei sisalda geene) ja seetõttu on transkriptsiooni suhtes alati passiivne.
Kromosomaalne DNA koosneb enam kui 10 8 aluspaarist, millest moodustuvad informatiivsed plokid – lineaarselt paiknevad geenid. Nad moodustavad kuni 25% DNA-st. Geen on DNA funktsionaalne üksus, mis sisaldab teavet polüpeptiidide või kogu RNA sünteesiks. Geenide vahel on vahetükid - erineva pikkusega DNA mitteinformatiivsed segmendid. Esindatud on üleliigsed geenid suur hulk- 10 4 identset eksemplari. Näiteks on t-RNA, r-RNA, histoonide geenid. DNA-s on samade nukleotiidide järjestused. Need võivad olla mõõdukalt korduvad ja väga korduvad jadad. Mõõdukalt korduvad järjestused ulatuvad 300 aluspaarini kordustega 10 2 - 10 4 ja esindavad enamasti speissereid, üleliigseid geene.
Väga korduvad järjestused (10 5 - 10 6) moodustavad konstitutiivse heterokromatiini. Umbes 75% kogu kromatiinist ei osale transkriptsioonis, see langeb väga korduvatele järjestustele ja transkribeerimata speisseridele.
Metafaasi kromosoomi morfoloogilised tunnused.
Kromatiini mitootiline supertihendamine võimaldab uurida kromosoomide välimust valgusmikroskoopia abil. Mitoosi esimesel poolel koosnevad need kahest kromatiidist, mis on omavahel ühendatud primaarse ahenemise piirkonnas ( tsentromeerid või kinetokoor) kromosoomi spetsiaalselt organiseeritud osa, mis on ühine mõlemale õdekromatiidile. Mitoosi teisel poolel eralduvad kromatiidid üksteisest. Need moodustavad üksikud kiud. tütarkromosoomid, jaguneb tütarrakkude vahel.
Sõltuvalt tsentromeeri asukohast ja selle mõlemal küljel paiknevate käte pikkusest eristatakse mitut kromosoomi vormi: võrdse käega või metatsentrilised (keskel paiknev tsentromeer), ebavõrdse käega või submetatsentrilised (koos ühte otsa nihkunud tsentromeer, vardakujuline või akrotsentriline (tsentromeer asub peaaegu kromosoomi lõpus) ja täpiline – väga väike, mille kuju on raske määrata (joon. 3.52). Tavaliste kromosoomide värvimismeetodite korral erinevad need kuju ja suhtelise suuruse poolest. Diferentsiaalvärvimistehnikate kasutamisel tuvastatakse kromosoomi pikkuses ebavõrdne fluorestsentsi või värvijaotus, mis on rangelt spetsiifiline iga üksiku kromosoomi ja selle homoloogi jaoks (joonis 3.53).
Seega on iga kromosoom individuaalne mitte ainult selles sisalduvate geenide komplekti, vaid ka morfoloogia ja diferentsiaalvärvimise olemuse poolest.
Eu- ja heterokromatiin, nende bioloogiline tähtsus.
Mõned kromosoomid on rakkude jagunemise ajal kondenseerunud ja intensiivselt värvitud. Selliseid erinevusi nimetati heteropüknoosiks. Mõistet "heterokromatiin" pakuti välja nende kromosoomide piirkondade tähistamiseks, mis näitavad positiivset heteropüknoosi mitootilise tsükli kõigil etappidel. Seal on eukromatiin - mitootiliste kromosoomide põhiosa, mis läbib tavapärase tihendamise tsükli, mitoosi ajal dekompakteeritakse, ja heterokromatiin - kromosoomide lõigud, mis on pidevalt kompaktses olekus.
Enamiku eukarüootsete liikide kromosoomid sisaldavad nii eu- kui ka heterokromatiini piirkondi, millest viimane moodustab olulise osa genoomist. Heterokromatiin paikneb tsentromeersetes, mõnikord telomeersetes piirkondades. Heterokromaatilised piirkonnad leiti kromosoomide eukromaatilistes harudes. Need näevad välja nagu heterokromatiini interkalatsioonid (interkalatsioonid) eukromatiiniks. Sellist heterokromatiini nimetatakse interkalaarseks. Kromatiini tihendamine. Eukromatiin ja heterokromatiin erinevad tihendustsüklite poolest. Euhr. läbib täieliku tihendamise-dekompakteerimise tsükli interfaasist interfaasi, hetero. säilitab suhtelise kompaktsuse. Diferentsiaalne värvimine. Erinevad heterokromatiini lõigud värvitakse erinevate värvainetega, mõned alad - ühega, teised - mitmega. Kasutades erinevaid värvaineid ja kasutades kromosoomide ümberkorraldusi, mis lõhuvad heterokromaatilisi piirkondi, on Drosophilas iseloomustatud paljusid väikeseid piirkondi, kus värviafiinsus erineb naaberpiirkondadest.
Kariotüübi mõiste (definitsioon).Inimese karüotüübi üldtunnused.
Karüotüüp - antud liigi organismide somaatilistele rakkudele iseloomulik diploidne kromosoomide kogum, mis on liigispetsiifiline tunnus ja mida iseloomustab kromosoomide teatud arv, struktuur ja geneetiline koostis.
Kui tähistada kromosoomide arvu haploidses sugurakkude komplektis P, siis näeb välja üldine karüotüübi valem 2p, kus väärtus P eri liikidel erinevad. Kuna kariotüüp on organismidele iseloomulik liik, võib see üksikisikute puhul erineda teatud tunnuste poolest. Näiteks eri soo esindajatel on põhimõtteliselt samad kromosoomipaarid ( autosoomid), kuid nende karüotüübid erinevad ühe kromosoomipaari poolest ( heterokromosoomid, või sugukromosoomid). Mõnikord seisnevad need erinevused naiste ja meeste heterokromosoomide erinevas arvus (XX või XO). Sagedamini on erinevused seotud sugukromosoomide struktuuriga, mida tähistatakse erinevate tähtedega -X ja Y (XX või XY).
Kariotüübi igat tüüpi kromosoomi, mis sisaldavad teatud geenide kompleksi, esindavad kaks homoloogi, mis on päritud vanematelt koos nende sugurakkudega. Kariotüübis sisalduv kahekordne geenide komplekt - genotüüp - on genoomi paarisalleelide ainulaadne kombinatsioon. Genotüüp sisaldab konkreetse indiviidi arenguprogrammi.
Denveri (1960) ja Pariisi (1971) inimese kromosoomide klassifikatsioon: põhiprintsiibid ja olemus.
Denveri ja Pariisi kromosoomide klassifikatsioon Kromosoomid jagunevad autosoomideks (somaatilised rakud) ja heterokromosoomideks (sugurakud). Levitsky (1924) ettepanekul hakati raku somaatiliste kromosoomide diploidset komplekti nimetama. karüotüüp. Seda iseloomustab kromosoomide arv, kuju, suurus. Kariotüübi kromosoomide kirjeldamiseks vastavalt S.G. Navashina need on paigutatud kujul idiogrammid - süstemaatiline karüotüüp. 1960. aastal pakuti välja Denveri rahvusvaheline kromosoomide klassifikatsioon, kus kromosoomid klassifitseeritakse tsentromeeri suuruse ja asukoha järgi. Inimese somaatilise raku kariotüübis eristatakse 22 paari autosoome ja paari sugukromosoome. Somaatiliste rakkude kromosoomide komplekti nimetatakse diploidne , ja sugurakkudes - haploidne (kas ta võrdne poolega autosoomide komplektist). Inimese karüotüübi idiogrammis on kromosoomid jagatud 7 rühma, olenevalt nende suurusest ja kujust. 1 - 1-3 suurt metatsentrilist. 2 - 4-5 suurt submetatsentrilist. 3 - 6-12 ja X-kromosoomi keskmine metatsentriline. 4 - 13-15 keskmine akrotsentriline. 5 - 16-18 suhteliselt väike meta-submetatsentriline. 6 - 19-20 väike metatsentriline. 7 - 21-22 ja Y-kromosoom on väikseimad akrotsentrilised. Vastavalt Pariisi klassifikatsioon kromosoomid jagunevad rühmadesse vastavalt nende suurusele ja kujule, samuti lineaarsele diferentseerumisele.
Nukleotiidid on keerulised bioloogilised ained, mis mängivad võtmerolli paljudes bioloogilistes protsessides. Need on aluseks DNA ja RNA ehitamisele ning lisaks vastutavad valkude ja valkude sünteesi eest. geneetiline mälu, mis on universaalsed energiaallikad. Nukleotiidid on osa koensüümidest, osalevad süsivesikute ainevahetuses ja lipiidide sünteesis. Lisaks on nukleotiidid vitamiinide, peamiselt rühma B (riboflaviin, niatsiin) aktiivsete vormide komponendid. Nukleotiidid aitavad kaasa loodusliku mikrobiotsenoosi tekkele, annavad vajaliku energia soolestiku regeneratiivseteks protsessideks, mõjutavad hepatotsüütide küpsemist ja funktsioneerimise normaliseerumist.
Nukleotiidid on madala molekulmassiga ühendid, mis koosnevad lämmastiku alustest (puriinid, pürimidiinid), pentoossuhkrust (riboos või desoksüriboos) ja 1-3 fosfaatrühmast.
Ainevahetusprotsessides osalevad enamlevinud monofosfaadid: puriinid - adenosiinmonofosfaat (AMP), guanosiinmonofosfaat (GMP), pürimidiinid - tsütidiinmonofosfaat (CMP), uridiinmonofosfaat (UMP).
Mis põhjustas huvi imikutoidu nukleotiidide sisalduse probleemi vastu?
Kuni viimase ajani usuti, et kõik vajalikud nukleotiidid sünteesitakse keha sees ja neid ei peetud asendamatuteks. toitaineid. Eeldati, et toiduga saadavatel nukleotiididel on peamiselt "lokaalne toime", mis määrab peensoole kasvu ja arengu, lipiidide metabolismi ja maksafunktsiooni. Hiljutised uuringud (ESPGANi seansi materjalid, 1997) on aga näidanud, et need nukleotiidid muutuvad vajalikuks siis, kui endogeenne varu on ebapiisav: näiteks haiguste puhul, millega kaasneb energiapuudus – rasked infektsioonid, tarbimishaigused, aga ka vastsündinutel. perioodil, lapse kiire kasvu ajal, immuunpuudulikkuse seisundite ja hüpoksiliste vigastuste korral. Samal ajal väheneb endogeense sünteesi kogumaht ja see muutub keha vajaduste rahuldamiseks ebapiisavaks. Sellistes tingimustes "säästab" nukleotiidide tarbimine koos toiduga organismi energiakulusid nende ainete sünteesiks ja võib optimeerida kudede funktsiooni. Niisiis on arstid juba pikka aega soovitanud pärast pikaajalisi haigusi toiduna kasutada maksa, piima, liha, puljongeid, st nukleotiidirikkaid toite.
Imikute toitmisel on oluline täiendav toidulisand nukleotiididega. Nukleotiidid eraldati inimese piimast umbes 30 aastat tagasi. Praeguseks on inimese rinnapiimas tuvastatud 13 happes lahustuvat nukleotiidi. Ammu on teada, et inimese piima ja piima koostis mitmesugused loomad ei ole identsed. Kuid aastaid oli tavaks pöörata tähelepanu ainult põhilistele toidukomponentidele: valgud, süsivesikud, lipiidid, mineraalid, vitamiinid. Samal ajal erinevad rinnapiimas olevad nukleotiidid oluliselt, mitte ainult koguse, vaid ka koostise poolest, lehmapiima nukleotiididest. Nii näiteks ei leidu rinnapiimas orotaati, lehmapiima peamist nukleotiidi, mida leidub märkimisväärses koguses isegi kohandatud piimasegudes.
Nukleotiidid on rinnapiima mittevalgulise lämmastiku fraktsiooni komponent. Mittevalguline lämmastik moodustab ligikaudu 25% kogu rinnapiima lämmastikust ning sisaldab aminosuhkruid ja karnitiini, millel on vastsündinute arengus eriline roll. Nukleotiidlämmastik võib soodustada kõige tõhusamat valgu tarbimist rinnaga toidetavatel imikutel, kes saavad suhteliselt vähem valku kui piimaseguga toidetavad imikud.
Leiti, et nukleotiidide kontsentratsioon naiste piimas ületab nende sisalduse vereseerumis. See viitab sellele, et naise piimanäärmed sünteesivad täiendava koguse nukleotiide, mis sisenevad rinnapiima. Erinevusi on ka nukleotiidide sisalduses laktatsioonifaaside lõikes. Niisiis, suurim arv nukleotiidid piimas määratakse 2.-4. kuul ja seejärel hakkab nende sisaldus pärast 6.-7. kuud järk-järgult vähenema.
Varajane piim sisaldab valdavalt mononukleotiide (AMP, CMP, GMP). Nende arv hilisküpses piimas on suurem kui ternespiimas, kuid väiksem kui esimese laktatsioonikuu piimas.
Nukleotiidide kontsentratsioon rinnapiimas on talvel suurusjärgu võrra suurem kui suvel sarnastel toitumisaegadel.
Need andmed võivad viidata sellele, et piimanäärmete rakkudes toimub täiendav nukleotiidide süntees, kuna esimestel elukuudel säilitavad väljastpoolt sissetulevad ained lapse ainevahetuse ja energia metabolismi vajalikul tasemel. Suurenenud nukleotiidide süntees rinnapiimas talvine periood on kaitsemehhanism: sel aastaajal on laps vastuvõtlikum infektsioonidele ning vitamiinide ja mineraalainete puudus tekib kergemini.
Nagu eespool mainitud, on nukleotiidide koostis ja kontsentratsioon piimas kõigi imetajate liikide puhul erinev, kuid nende arv on alati väiksem kui rinnapiimas. Ilmselt on see tingitud asjaolust, et kaitsetute poegade vajadus eksogeensete nukleotiidide järele on eriti suur.
Rinnapiim ei ole mitte ainult kõige tasakaalustatum toode lapse ratsionaalseks arenguks, vaid ka õrn füsioloogiline süsteem, mis võib muutuda sõltuvalt lapse vajadustest. Rinnapiima uuritakse pikka aega põhjalikult, mitte ainult selle kvantitatiivset ja kvalitatiivset koostist, vaid ka üksikute koostisosade rolli kasvava ja areneva organismi süsteemide toimimises. Ka imikute kunstlikuks toitmiseks mõeldud piimasegusid täiustatakse ja need muutuvad järk-järgult tõelisteks "rinnapiimaasendajateks". Andmed, et rinnapiima nukleotiididel on laiem füsioloogiline tähtsus kasvavale ja arenevale organismile, olid aluseks nende lisamisel segudesse. beebitoit ning läheneb kontsentratsioonilt ja koostiselt rinnapiima omadele.
Uurimise järgmine etapp oli katse kindlaks teha imiku piimasegudesse sisestatud nukleotiidide mõju loote küpsemisele ja imiku arengule.
Kõige ilmekamateks osutusid andmed lapse immuunsüsteemi aktiveerumise kohta . Teatavasti registreeritakse IgG emakas, IgM hakkab sünteesima kohe pärast lapse sündi, IgA sünteesitakse kõige aeglasemalt ja selle aktiivne süntees toimub 2-3. elukuu lõpuks. Nende tootmise efektiivsuse määrab suuresti immuunvastuse küpsus.
Uuringu jaoks moodustati 3 rühma: lapsed, kes said ainult rinnapiima, ainult nukleotiididega piimasegusid ja ilma nukleotiidideta piimasegusid.
Selle tulemusena leiti, et lastel, kes said nukleotiidilisanditega piimasegusid, oli 1. elukuu lõpuks ja 3. elukuuks immunoglobuliini M sünteesi tase, mis on ligikaudu võrdne ravi saavate laste omaga. rinnaga toitmine, kuid oluliselt kõrgem kui lastel, kes said lihtsat segu. Sarnased tulemused saadi ka immunoglobuliini A sünteesi taseme analüüsimisel.
Immuunsüsteemi küpsus määrab vaktsineerimise efektiivsuse, sest võime moodustada vaktsineerimisele immuunvastust on üks immuunsuse kujunemise näitajaid esimesel eluaastal. Näiteks uurisime difteeriavastaste antikehade tootmise taset lastel, kes on "nukleotiidse" valemiga, rinnaga toitvad ja nukleotiidideta segud. Antikehade taset mõõdeti 1 kuu pärast esimest ja pärast viimast vaktsineerimist. Selgus, et isegi esimesed näitajad olid kõrgemad ja teised oluliselt kõrgemad lastel, kes said nukleotiididega segusid.
Uurides nukleotiidide seguga toitmise mõju laste füüsilisele ja psühhomotoorsele arengule, täheldati kalduvust paremale kaalutõusule ning motoorsete ja vaimsete funktsioonide kiiremale arengule.
Lisaks on tõendeid selle kohta, et nukleotiidide lisamine soodustab närvikoe, ajufunktsioonide ja visuaalse analüsaatori kiiremat küpsemist, mis on äärmiselt oluline enneaegsetele ja morfofunktsionaalselt ebaküpsetele lastele, aga ka silmaprobleemidega beebidele.
Kõik teavad probleeme mikrobiotsenoosi tekkega väikelastel, eriti esimestel kuudel. Need on düspepsia, soolekoolikud, suurenenud kõhupuhitus. "Nukleotiidide" segude tarbimine võimaldab teil olukorda kiiresti normaliseerida, ilma et oleks vaja korrigeerida probiootikumidega. Lastel, kes said nukleotiididega segusid, esines harvemini seedetrakti talitlushäireid, väljaheite ebastabiilsust, nad talusid kergemini järgnevate täiendavate toitude sisseviimist.
Nukleotiididega segude kasutamisel tuleb aga arvestada, et need vähendavad väljaheite sagedust, mistõttu tuleks neid kõhukinnisusega lastele soovitada ettevaatusega.
Need segud võivad olla eriti olulised alatoitumise, aneemiaga lastel, samuti neil, kellel on vastsündinu perioodil esinenud hüpoksilisi häireid. Nukleotiididega segud aitavad lahendada mitmeid probleeme, mis tekivad enneaegsete imikute imetamisel. Eriti, me räägime halva isu ja väikese kaalutõusu kohta kogu esimese eluaasta jooksul, lisaks aitab segude kasutamine kaasa imikute täielikumale psühhomotoorsele arengule.
Eelneva põhjal pakub meile, arstidele, suurt huvi nukleotiidlisanditega segude kasutamine. Neid segusid saame soovitada suurele lasteringile, seda enam, et segud ei ole ravivad. Samas peame oluliseks välja tuua väikelaste individuaalsete maitsereaktsioonide võimalikkust, eriti lapse üleviimisel tavalisest segust nukleotiide sisaldavale. Nii et mõnel juhul täheldasime isegi ühe ettevõtte segude kasutamisel lapse negatiivseid reaktsioone kuni pakutud segu keeldumiseni. Siiski kõik kirjanduslikud allikad väidavad, et nukleotiidid mitte ainult ei mõjuta ebasoodsalt maitset, vaid, vastupidi, parandavad neid, muutmata segu organoleptilisi omadusi.
Esitame ülevaate nukleotiidlisandeid sisaldavatest ja meie turul saadaolevatest segudest. Need on vadakusegud firmast Frizland Nutrition (Holland) "Frisolak", "Frisomel", mis sisaldavad 4 nukleotiidi, mis on identsed rinnapiima nukleotiididega; vadaku segu Mamex (Intern Nutrition, Taani), NAN (Nestlé, Šveits), Enfamil (Mead Johnson, USA), Similac valem pluss segu (Abbott Laboratories, Hispaania/USA). Nukleotiidide arv ja koostis nendes segudes on erinevad, mille määrab kindlaks tootja.
Kõik tootjad püüavad valida nukleotiidide vahekorda ja koostist, viies selle tehniliselt ja biokeemiliselt võimalikult lähedale rinnapiima omale. On üsna selge, et mehaaniline lähenemine ei ole füsioloogiline. Kahtlemata on nukleotiidide lisamine imiku piimasegudesse revolutsiooniline samm rinnapiimaasendajate tootmisel, aidates kaasa inimese rinnapiima koostise maksimaalsele lähendamisele. Ühtegi segu ei saa aga veel pidada füsioloogiliselt täiesti identseks selle ainulaadse, universaalse ja lapsele vajaliku tootega.
E. S. Keshishyan, meditsiiniteaduste doktor, professor
E. K. Berdnikova
Moskva pediaatria ja pediaatrilise kirurgia uurimisinstituut, Vene Föderatsiooni tervishoiuministeerium, Moskva
