Нуклеиновая кислота

Углеводы

Углеводы с общей
формулой
это полиспирты,
содержащие
альдегидную
или кетонную
группировку.
В молекуле моносахарида для указания числа
углеродных атомов к корню
соответствующего греческого числительного
прибавляют окончание
«-оза».
 Например: тетроза, триоза, глюкоза,
фруктоза.
 В зависимости от длинны углеводородной
цепи моносахариды делят на: триозы,
тетрозы, пентозы, гексозы и гептозы.

Строение моносахаридов и их
стереоизомерия.

Моносахариды изображаются в виде
проекционных формул Фишера.
Углеродная цепь в них записывается
вертикально. У альдоз наверху
помещают альдегидную группу, у
кетоз – соседнюю с карбонильной
первичноспиртовую группу. Атом
водорода и гидроксильную группу
при асимметрическом атоме
углерода располагают на
горизонтальной прямой.
Оптические изомеры

оптическими изомерами называются
пространственные изомеры, молекулы
которых относятся между собой как предмет
и несовместимое с ним зеркальное
изображение.
Циклические формы.

Циклические формы моносахаридов по химической
природе есть циклическими полуацеталями.
Хиральный атом карбона, который образуется
называют аномерным, а два соответственных
изомера α- и β-аномерами.
Аналогичные процессы происходят
и в растворе рибозы
Химические свойства
моносахаридов.

1.
I. Реакции по карбонильной группе
)
Окисление (реакция "серебряного зеркала"
b) Реакция моносахаридов с гидроксидом меди
при нагревании так же приводит к альдоновым
кислотам
Реакция Троммера
2. Восстановление.

Восстановление сахаров приводит к
многоатомным спиртам.
II. Реакции по
гидроксильным группам

1. Образование простых эфиров
2. Образование сложных
эфиров
III. Специфические
реакции
a) спиртовое брожение
C6H12O6 →2CH3–CH2OH(этиловый спирт) + 2CO2
b) молочнокислое брожение
c)
маслянокислое брожение
C6H12O6 → CH3–CH2–СН2–СОOH + 2Н2 + 2CO2
(масляная
кислота)
Дисахариды




Дисахариды, углеводы, молекулы которых состоят
из двух остатков моносахаридов.
Дисахариды при гидролизе образуют два
одинаковых или разных моносахарида.
Дисахариды подразделяются на две
группы: восстанавливающие и
невосстанавливающие.

К восстанавливающим
дисахаридам относится,
в часности, мальтоза
(солодовый сахар),
содержащаяся в солоде,
т.е. проросших, а затем
высушенных и
измельченных зернах
хлебных злаков.
Целобиоза 4-О-( -D-глюкопиранозидо)--D-глюкопираноза
CH2OH
O OH
H
H
OH H
H
HO
H
OH
+
CH2OH
O OH
H
H
OH H
H
HO
H OH
-D-глюкопираноза
CH2OH
CH2OH
O
O OH
H
H
H
H
OH H
O
OH H
H
H
HO
H
OH
H
OH
-целобиоза
4-О-(-D-глюкопиранозидо)-D-глюкопираноза
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
Целобиоза растворима в воде, но не расщепляется в организме
человека и потому не может быть использованная как продукт питания
Лактоза 4-О-( -D-галактопиранозидо)--D-глюкопираноза
CH2OH
O OH
HO
H
+
OH H
H
H
H
OH
CH2OH
O H
H
H
OH H
OH
HO
H OH
-D-Галактопираноза-D-глюкопираноза
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
CH2OH
CH2OH
O
O H
H
HO
H
H
OH H O OH H
H
H
OH
H
OH
H
OH
-лактоза
4-О-(-D-галактопиранозидо)-D-глюкопираноза
К невосстанавливающим
дисахаридам относится сахароза
Полисахариды

Полисахариды, высокомолекулярные
соединения из класса углеводов;
состоят из остатков моносахаридов,
связанных гликозиднымы связями.
Молекулярные массы полисахаридов
лежат в пределах от нескольких тыс. до
нескольких млн. и могут быть
определены лишь ориентировочно
Крахмал

Крахмал представляет
собой смесь двух
полисахаридов,
построенных из a, Dглюкопиранозных
звеньев: амилозы (1020%) и амилопектина
(80-90%).
Гидролиз крахмала
Крахмал легко подвергается гидролизу:
при нагревании в присутствии серной
кислоты образуется глюкоза.
(C6H10O5)n + n H2O –H2SO4,t°–→n C6H12O6
(крахмал)
(глюкоза)

В зависимости от условий проведения
реакции гидролиз может осуществляться
ступенчато с образованием промежуточных
продуктов.
(C6H10O5)n→ m(C6H10O5) →
(крахмал)
(декстрины (m<n))
x C12H22O11→ n C6H12O6
(мальтоза)
(глюкоза)
Качественная реакция на
крахмал
Целлюлоза (клетчатка)
Для целлюлозы характерны реакции
эстерификации (образование сложных
эфиров). Наибольшее практическое
значение имеют реакции с азотной кислотой
и уксусным ангидридом.
При взаимодействии целлюлозы с уксусным ангидридом
в присутствии уксусной и серной кислот образуется
триацетилцеллюлоза.
Гликоген

Гликоген -животный
крахмал (C6H10O5) n,
основной запасной
углевод животных и
человека, встречается
также у некоторых
бактерий, дрожжей и
грибов. Особенно
велико его
содержание в печени
(3—5%) и мышцах
(0,4—2%).
Сахароза - 2-О-( -D-глюкопиранозидо)--D-фруктофуранозид
CH2OH
-D-глюкопираноза
O H
H
H
CH2OH
OH H
O H
H
HO
H
OH
1
H OH
OH H
HO
O
+
H OH
HOH2C O
2
OH
HOH2C O
H H HOCH2OH
1
H H HO CH OH
2
OH H
OH H
-D-фруктофураноза
1,2-гликозидная
связь
сахароза
2-О-(-D-глюкопиранозидо)-D-фруктофуранозид
ХИМИЧЕСКИЕ СВОЙСТВА
CH2OH
O H
H
H
1
OH H
HO
O
H OH
HOH2C O
HOH, H+
2
H H HOCH2OH
CH2OH
O H
H
H
OH H
HO
OH
H OH
-D-глюкопираноза
HOH2C
+
O
H H HO CH OH
2
OH H
-D-фруктофураноза
1
OH H
сахароза
2-О-(-D-глюкопиранозидо)-D-фруктофуранозид
D20 = +66,50
OH
D20 = -39,50
Инвертний сахар



Нуклеиновые кислоты (от лат. nucleus—
«ядро») впервые выявленные в 1968 г.
швейцарским химиком Ф. Мишером в ядрах
клеток. Позднее аналогичные вещества были
найдены также в протоплазме клеток.
Нуклеиновые кислоты обеспечивают
хранение и передачу наследственной
информации, принимая непосредственное
участие в синтезе клеточных белков.
Они входят в структуру сложных белков
нуклеопротеидов , которые содержатся во
всех клетках организма человека, животных,
растений, бактерий и вирусов. Количество
нуклеиновых кислот в разных
нуклеопротеидов , кроме вирусных,
колеблется в пределах от 40 до 65%
Строение нуклеиновые кислоты
Нуклеиные кислоты, подобно к белкам,
представляют собой високомо-лекулярні
органические соединения, тем не менее в
отличие от белков, которые образовывают
при
гидролизе
α-аминокислоты,
мономерними единицами нуклеиновых
кислот
есть
нуклеотиди.
Поэтому
Нуклеиновые кислоты называют еще
полинуклеотидамы.
Мономеры
нуклеиновых кислот — нуклеотиды —
имеют также довольно сложное строение.
При
гидролизе
нуклеотидов
образовываются углевод, ортофосфорная
кислота и гетероциклические основы.
Таким образом, в целом гидролиз нуклеиновые кислоты
можно подать в виде схемы:
Нуклеиновая кислота
Нуклеотиды
Ортофосфорная кислота
Нуклеозиды
Гетероциклические основы
Углевод
Строение нуклеиновых кислот
CH2OH
OH

O
H
H
H
H
H
OH
2-дезокси- D-рибоза
в
CH2OH
H
OH
O
H
H
H
OH
D-рибоза
OH

В зависимости от
природы углевода,
который входит в состав
нуклеотидов,
нуклеиновые кислоты
распределяют на два
вида
дезоксирибонуклеино
вие кислоты (ДНК),
которые содержат
углевод D-рибозу, и
рибонуклеинови
кислоты (РНК), которые
вмещают углевод DРибозу.
D-рибоза и D-Рибоза
находятся в нуклеиновых
кислотах в β- фуранозной
форме:
NH2

N
N
N
H
N
Аденин (А)
6-аминопурын
O

N
NH
N
H
Гуанин (G)
2-амино-6оксопурын
N
NH
2
Гетероциклические
основы, которые
входят в состав
нуклеиновых кислот,
є производными
пурина и
пиримидина.
К основам группы
пурина относятся
аденин (А)* и гуанин
(G):
O

NH
N
H
O
Основами группы
пиримидана:
урацил (U), тимин
(Т) и цитозин (С):
урацил (U)
2,4- диоксипиримидин
NH2
O
H3C
N
NH
N
H
O
N
H
O
Тимин (Т)
Цитозин (С)
5-метил-2,4- диоксипиримидин
4-амино-2-оксипиримидин

В состав ДНК входят аденин, гуанин, цитозин и
тимин. а в состав РНК аденин, гуанин, цитозин и
урацил. Для гуанина, урацила, тимина и цитозина
свойственна лактам-лактимная таутомерия:
урацил
Лактамная форма
Лактимная форма



В нуклеиновых кислотах органические основы
соединенные N- гликозидной связью с остатком DРибози или 2-дезокси-D-рибози. Гликозидная связь
осуществляется при участии полуацетального
гидроксила моносахариду (С1') .
N-гликозиды , что состоят из остатков нуклеиновых
основ и D-Рибози или 2-дезокси-D-рибози, называют
нуклеозидами
В зависимости от природы углеводного остатка
различают рибонуклеозиди и дезоксирибонуклеозиди.
O
урацил
рибонуклеозид
O
NH
NH
N
H
HO
O
OH
O
H
N
- H2O
HO
H
H
O
H
H
OH
рибоза
O
N-гликозидная
H
OH
H
H
OH
OH
связь
аденин
NH2
N
N
N
H
CH2OH
H
дезоксирибонуклеозид
NH2
N
N
N
OH
N
N
-H2O
O
H
Hдезоксирибоза H
OH
H
CH2OH
H
O
N-гликозидная
связь
H
H
H
OH
H
Чаще применяют названия, которые для рибонуклеозидов
образовывают
из
тривиальных
названий
соответствующих нуклеиновых основ с окончанием -ыдин
(-идин) в пиримидинових и -озин в пуриновых
нуклеозидов, например аденозин, гуанозин, цитидин и
уридин:
NH2
O
N
NH
N
O
H
O
уридин
N
N
аденозин
N
H
O
O
O
H
H
OH
OH
H
H
H
OH
OH
H
H
H
NH2
O
N
N
цитидин
N
NH
N
HO
HO
O
H
H
OH
OH
H
гуанозин
O
O
H
H
H
OH
OH
H
H
N
NH2

В названиях дезоксирибонуклеозидов дополнительно
вводится префикс дезоксы- (дезокси-), например:
дезоксиаденозин, дезоксигуанозин, дезоксицитидин.
Исключением является название нуклеозида, что состоит из
дезоксирибози и тимина тимидина (вместо
дезокситимидина).
NH2
O
тимидин
H3C
N
дезоксицитидин
NH
N
N
O
O
HO
HO
O
O
H
H
H
дезоксигуанозин
H
OH
H
NH2
N
H
H
OH
H
H
H
дезоксиаденозин
O
N
N
NH
N
N
HO
N
O
H
HO
H
O
H
H
OH
H
H
H
OH
H
H
H
N
NH2



В нуклеиновых кислотах гидроксильная группа возле С5' или
С3' пентозного остатка нуклеозиду этерификованая
ортофосфорной кислотой.
Сложный эфир фосфорной кислоты (фосфат) нуклеозиду
называют нуклеотидом.
В зависимости от природы пентози различают
рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.
NH2
N
N
O
-O
P
O
O-
H
H
N
N
O
P
O
OH
рыбонуклеотид
NH
N
O
OH
OH
N
N
-O
O
H
O
H
H
OH
H
H
H
дезоксирибонуклеотид
NH2
Номенклатура нуклеотидов
Названия нуклеотидов как
монофосфатов
Названия нуклеотидов
как кислот
Аденозин-5'-монофосфат (АМФ)
5'-адениловая кислота
Гуанозин-5'-монофосфат (ГМФ)
5'-гуаниловая кислота
Цитидин-5'-монофосфат (ЦМФ)
5'-цитидиловая кислота
Уридин-5'-монофосфат (УМФ)
5'-уридиловая кислота
Дезоксиаденозин-5'-монофосфат (ДАМФ) дезоксиадепиловая кислота
Дезоксигуанозин-5'-моІюфосфат(ДГМФ)
дезоксигуаниловая кислота
Дезоксицитидип-5'-моІюфосфат (ДЦМФ) дезоксицитидилова кислота
Тимидин-5'-монофосфат (ДТМФ)
тимидиловая кислота




Нуклеиновые кислоты представляют собой продукты полимеризации
мононуклеотидов. Нуклеотиды соединяются в длинные цепи с помощью
фосфодиэфирних связей, которые образовываются при участии
гидроксила при С*' предыдущего нуклеотидного звена и гидроксила,
который принадлежит С ' дальнейшей нуклеотидного звена.
Мононуклеотиды, их производные и динуклеотиды присутствуют в
клетках также в свободном виде и выполняют важную роль в обмене
веществ . Во всех тканях организма, рядом с нуклеозидмонофосфатамы,
содержатся ди- и трифосфаты нуклеозидов.
Особенно широко известные аденозин-5'- фосфат (АМФ), аденозин-5'дифосфат (АДФ) и аденозин-5'-трифосфат (АТФ).
Эти нуклеотиды способные к взаимопревращения путем фосфорилирования (присоединение одного или двух остатков фосфорной кислоты к
АМФ) или же дефосфорилирования (отщепления одного или двух
остатков фосфорной кислоты от АТФ). При дефосфорилировании
выделяется значительное количество энергии, которая используется в
организме для прохождения тех или других биологических процессов,
например, в биосинтезе белка.
Рибонуклеиновые (РНК) и
дезоксирибонуклеиновые (ДНК) кислоты
Схема участка полонуклеотидного цепи молекулы нуклеиновой кислоты

Нуклеиновие кислоты представляют собой
высокомолекулярные гетерополимеры, которые
состоят из остатков ортофосфорной кислоты и рибози
или дезоксирибози, которые чередуются, соединенных
с нуклеиновыми основами, которые выступают в
полимерной цепи как «боковые группы»



Определенная последовательность нуклеотидних
звеньев в поленуклеотидной цепи называется
первичной структурой нуклеиновых кислот.
(Пространственная ориентация поленуклеотидных
цепей в молекуле называется вторичной структурой
нуклеиновых кислот.
Впервые вторичную структуру ДНК в виде модели из
двойной спирали описали американский биохимик Дж.
Уотсон и английский биохимик Ф. Вопль (1953 p.).
Обобщив работы Л. Полінга, А. Тод-Да, Е. Чаргаффа, М.
Уілкінса и других, они приходили к выводу, что
молекула ДНК представляет собой две параллельные
правозакручені спирали (двойная спираль),
фиксированные между собой ван-драл-ваальсовими
силами притягивания, которые действуют вдоль
спирали между ядрами нуклеїнових основ
(міжплощинна вертикальное взаимодействие). Кроме
того, вторичная структура стабилизируется
водородными связями между остатками нуклеїнових
основ двух параллельных спиралей.


За моделью Уотсона и Крика диаметр спирали
1, 8-2,0 нм. Каждый виток спирали содержит
10 пар основ. Шаг спирали составляет 3,4 нм.
Расстояние между плоскостями основ по
вертикалу равняется 0,34 нм. Полінуклеотидні
цепи нм двойной спирали расположенные в
противоположных направлениях. На одной
нити двойной спирали фосфодіефірні связи
образованные за типом 5'-3', а на второй
наоборот, за типом 3'-5'.Между піримідиновими
и пуриновыми нуклеїновими основами
параллельных нитей двойной спирали ДНК
образовываются водородные связи. При этом
аденін образовывает связь с тиміном, а гуанин
с цитозином. Поэтому их называют
комплементарными парами (AT и GC).
РНК представляет собой одинарную спираль.
Вторичная структура РНК имеет относительно
небольшую массу.
Известные три типа РНК: матричная РНК
(мРНК), или информационная РНК,
рибосомальная РНК (рРНК) и транспортная
Схема двойной спирали
РНК (тРНК).
ДНК
Комплементарные пары
нуклеиновых основ в
составе двойной спирали
ДНК
Нить А
Нить В
Спасибо за внимание!!!