К.И. Грандберг - Органическая химия (1125789), страница 70
Текст из файла (страница 70)
гл. 26). Строение большинства антибиотиков доволъно сложно: в большинстве случаев они относятся к классам гидрированиых гетероциклов, хотя встречаются и «углеводвые» антибиотики, например стрептомицин. Мы рассмотрим только несколько отдельных важнейших антибиотиков. Пини~нллины. Все пенициллины содержат гидрировзиное ядро тиазола, сочлененное с колъцом четырехчленного лактвма: В зависвмости от вида В пенициллины носят разные названия, хотя остзлъная часть молекулы и не изменяется.
Например, если  — феноксиметил С Н вЂ” Π— СН, то препарат называется феноксиметилпенициллни. Пенициллины применяются для лечения многих болезней самого различного происхождения как человека, так и животных. ~Л (*~»» «»» « производным фенилзтиламина. Он дает прекрасные результаты при лечении бруцеллеза и разных видов тифа, паратифов, дизентерии и многих других болезней: ЧФТяяй(ЛИЛИНЫ. Все антибиотики этого класса (тетрациклин, ауреомицин, тэррамицик) имеют структуру четырех линейно сконденснрованвых шестичлениых карбоциклоэ. Они обладают очень широким спектром антимикробиого действия и удачно используются даже при вирусных заболеваниях: НО СН ~(СН») Терраяицин (5-окситетрациклии)и биомицин (ауреомиции, 7-хлортетрациклин)широко используются как микродобавки в кориа нежвачных сельскохозяйственных животных и птицы: Антибиотики широко применяются в качестве консервантов молока, сыра, соков, пива, фруктов и овощей.
Гетероцикл Гетероцикл Гетероцикл 1. Нуклеопротеиды Н тимин (т) Н цитоаин (и) гуанин (Г) аделин (А) урацил (У) СН ОН Н ОН ОН б-П-рнб фурааоаа 2-деаокси-б-Ю-рибофураиоаа 552 553 „„„,. 25 Нуклеиновые кислоты и коферменты Нуклеопротеиды — белки, являющиеся важнейшими составными злементами ядер живых клеток и вирусов.
Связь белка, обладающего основными свойствами, с молекулой нуклеиновой кислоты (НК) в них осуществляется за счет солеобразных и водородных связей и легко разрушается путем простой солевой коагуляции белка. В результате такого процесса нуклеиновые кислоты могут быть выделены в свободном состоянии. Строение нуклеиновых кислот, выделенных впервые еще в 1868 г. Ф. Мишером, современником великого Менделя, в течение длительного периода времени оставалось неясным. Начиная с 30-х годов ХХ столетия все больше подтверждений находила гипотеза, что этот класс соединений каким-то образом связан с передачей наследственных свойств при размножении организмов. Интерес к нуклеопротеидам постоянно возрастал. К 40-м годам ХХ столетия работами группы А.
Тодда было показано, что в основе молекулы нуклеиновой кислоты лежат длинные цепи пентоз: р-Р.рибофуранозы и 2-дезокси-'))-Р-рибофурзиозы: н молекул фосфорной кислоты, соединенных посредством зфир- ных связей: --О О-Р-О О-Р-ΠΠ— . Входящие же в состав НК пурнновые (аденин и гуанин) и пиримидиновые основания (цитознн, урацил, тимин) соединены с остатками пентоз. Эти наиболее общие представления о строении НК обычно обобщаются понятием «первичная структура НК» точно так же, как и в случае белковых молекул.
Важнейшую роль в выяснении строения нуклеиновых кислот сыграла реакция гидролиза. Гидролиз нуклеопротеида можно осуществить ступенчато по нижеприведенной схеме и в принципе он может быть остановлен на любой стадии: Нуклеопротид — а Нуклеииозал кислота (+ Белок) — е н.
н нон нон — е Нуклеотиды — ~ Нуклеозиды (+ НаРО4) — е н н нон нон — е Пурины (аденин, гуании) + Пиримидины (цитозин, урацил, тимин) + Пентозы (рибоза, дезоксирибоза) Нуклеиновые кислоты делятся на два больших класса: 1) дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК), которые при полном гидролизе дают аденин, гуанин, цитозин, тимин, дезоксирибозу и фосфорную кислоту; 2) рибонуклеиновые кислоты (РНК), гидролизующиеся до аденина, гуанина, цитозина, урацила, рибозы и фосфорной кислоты. Следовательно, ДНК отличается от РНК тем, что в состав ее молекул входит другая пентоза (дезоксирибоза вме- сто рибозы) и другое пиримидиновое основание (тимин вместо урацила).
рииового кольца. Из РНК, таким образом, можно выделить че- тыре следующих нуклеозида: 2. Нуклеотиды Если гидролиз НК проводить в более мягких условиях, то можно остановить его на стадии образования нуклеотидов, представляющих собой соединения, образованные молекулой пентозы, гетероциклическим основанием и молекулой фосфорной кислоты за счет зфирной связи по атому углерода Сз или С пентозы, например нуклеотиды РНК: аданоаин О н цятяднн уриднн гуаноаин Эти соединения представляют собой азотсодержащие Х-гликозиды. Аналогично из ДНК выделяются дезоксирибонуклеозиды, содержащие остаток 2-дезоксирибозы и одно из нижеперечисленных оснований аданилоаая кислота или З-адсноаилмонофсмфат (АМФ) уридилоаая кисла та или 3-уридилмонофосфат СН ОН Два других нуклеотида РНК называются соответственно цитидиловой и гуаниловой кислотами.
Все четыре нуклеотида ДНК вЂ” аденозин-, гуанозин-, тимидин- и цитидиндезоксирибозофосфорные кислоты — также могут бьгть выделены при мягком гидролизе любой ДНК. (здесь Х вЂ” зто аденин, гуанин, цитозин, тимин). 4. Строение нуклеиновых кислот 3. Нуклеозиды Вторичная структура НК была установлена окончательно в 1953 г. Правда, несколько ранее Чаргафф нашел одну закономерность, сыгравшую впоследствии важную роль в установлении вторичных структур цепей НК. Он обнаружил, что для любой ДНК соотношение аденин: тимин и гуанин: цитозин При исследовании строения продуктов более жесткого, но неполного гидролиза НК были выделены фрагменты, в которых рибоза или дезоксирибоза соединены атомом С с первым атомом азота пиримидинового или с девятым атомом азота пу- 554 555 О НΠ— Р— О ! ОН 1 НΠ— Р О ! ОН а~ни ХН «4 равно 1.
В 1951 г. М. Уилкинс выполнила рентгеноструктурный анализ молекулы ДНК, который, однако, ей не удалось полностью расшифровать. В 1953 г. Д. Уотсон и Ф. Крик на основании работ Уилкинс, Чаргаффа, Тодда и Полинга расшифровали вторичную структуру молекулы ДНК, за что были отмечены вместе с Уилкинс в 1962 г. Нобелевской премией. Итак, первичная структура молекулы ДНК представляет собой линейную цепь нуклеозидов, связанных молекулами фосфорной кислоты в положениях 3 и 5 остатков пентозы, т. е.
представляет собой полинуклеотид, молекулярная масса которого колеблется от 200 000 до 20 000 000. На рис. 91 представ- о ...ОН О ~ ~ ХН ~„Х Л '"" ""' СН,, ~-Х ХН Хна О нхн" о Х" НХ ' ХН Х вЂ” ( )=Х О" НХН СН О "" НХН )-'( )-1' ) Х вЂ” ( '=Х О Н цитоанн гуанип аленин Таким образом, получило свое объяснение и правило Чаргаффа, так как, согласно атой концепции вторичной структуры, соотношение А/Т = Цг'Г = 1: ! пентоза — А...'à — пентоза ! ! — Р— — Р— пентоза — Т...А — пентоза — Р— — Р— понтона — Г...Ц вЂ” пентоза — Р— — Р— ! ! пентоза — Ц...à — пентоза ! фрагмент цепи молекулы ДНК Молекулы НК упакованы довольно плотно, часть их существует в виде кольцевых двунитчатых молекул типа катенанов1.
Риг. 92. Схематиче- ское изображение двойной спирали ДНК лена повторяющаяся структурная единица молекулы ДНК, содержащая четыре нуклеотидпых звена. Вторичная структура молекулы ДНК, по Уотсону и Крику, представляет собой а-спираль, состоящую из двух полинуклеотидных цепей, закрученных одна вокруг другой и вокруг общей для обеих цепей оси (рис.
92). Эти цепи связаны водородными связями между молекулами пиримидиновых и пуриновых оснований. Причем было установлено, что такого рода прочные связи образуются лишь между, специфическими парами: аденин — тимин, гуанин — цитозин: ' Смл Шилл Г. Катенаны, ротаксаны и узлы. М., Мир, 1973. Рис. 01. Структурная единица молекулы ДНК 557 556 5. Биологическое значение нуклеиновых кислот К настоящему времени основные механизмы синтеза белка в организме уже не являются белым пятном молекулярной биологии. ДНК и РНК, которые (по крайней мере, одна из них) входят в состав любого живого организма, играют в этих процессах решающую роль.
ДНК содержит информацию наследственности. Отдельные участки длинной цепи ДНК содержат азотистые основания в определенной последовательности. Эти участки и являются носителями определенных наследственных признаков. В длинной цепи ДНК возможно очень большое число вариантов сочетания различных азотистых оснований, и поэтому одна молекула ДНК может нести громадное количество самой разнообразной информации.
Эти отдельные участки цепи ДНК, собственно, и являются «генами», ответственными за тот или иной наследственный признак. В клетке существует также три вида РНК: 1) информационные (матричные) РНК (и-РНК), несущие информацию о том, какой именно белок должен синтезироваться в конкретной клетке; 2) рибосомальные РНК (р-РНК), осуществляющие в рибосомах синтез белка; 3) транспортные РНК (т-РНК), осуществляющие перенос отдельных аминокислот в рибосомы для использования их в синтезе белка (их около 20, по числу имеющихся в организме аминокислот).
Выяснение детальной роли ДНК и всех трех типов РНК является задачей биохимии. Мы же коротко остановимся на том, каким образом происходит воспроизведение (репликация) молекул ДНК или похожий процесс «считывания» информации с молекулы ДНК молекулой и-РНК в развивающейся клетке. В простейшем случае в развивающемся зародыше имеется всего одна молекула ДНК, и информация, заключающаяся в ней, определяет весь дальнейший ход развития организма. В самых общих чертах репликация молекулы ДНК происходит следующим образом. Двойная цепь ДНК под действием ферментов деспирализуется.
На деспирализованном участке строятся новые цепи молекул ДНК, последовательность азотистых оснований которых точно соответствует последовательности оснований в цепи исходной ДНК (комплементарность), но в обратном порядке. ДНК как бы играет роль матрицы, с которой печатаются тождественные отпечатки. По оконча- 558 Старая Старая цепь цеиь 4-й кодоны Рис.
94. Схема неперекрывающегося кода 559 нии процесса деспирализации по лучаются уже две абсолютно тождественные исходной и друг другу молекулы ДНК. Аналогично на деспирализующейся молекуле ДНК происходит репликация молекул и-РНК, последовательность нуклеотидов в которой определяет всю информацию о синтезе белков в организме (рис. 93). Генетическим кодом в и-РНК называется соответствие определенной последовательности нуклеотидов различным аминокислотам. Общие свойства генетического кода в и-РНК к настоящему времени уже расшифрованы: он является троичным, вырожденным и неперекрывающимся. Понятие троичный означает, что число оснований, кодирующнх одну аминокислоту, равно трем.
![](https://s.studizba.com/z.php?f=/templates/si/i/noavatar.png&w=100&h=100&t=1"){kind=avatar}
