Биосинтез углеводов, липидов и нуклеиновых кислот

Структура углеводов

Биосинтез углеводов процессах биосинтеза углеводов принадлежит важное место среди реакций пластического обмена, происходящие в биосфере. Подавляющее большинство углеводов синтезируют автотрофные организмы, образуя шестиуглеродными моносахариды (гексозы) из углекислого газа и воды. В клетках гетеротрофных организмов углеводы синтезируются в ограниченном количестве из других органических соединений. Полисахариды у всех организмов образуются из моносахаридов в результате ферментативных реакций.

Следовательно, биосинтез моносахаридов происходит двумя путями. Первый присущ автотрофным организмам и ведет к восстановлению CO., К глюкозе. Второй включает ряд реакций, благодаря которым из соединений неуглеводной природы (пировиноградной и молочной кислот, глицерина, некоторых аминокислот) образуется глюкоза.

Биосинтез липидов. Более 90% энергии, которая запасается в жирах, приходится на жирные кислоты. Биосинтез жирных кислот в клетках эукариот начинается в цитоплазме при участии специфических ферментов. Эти процессы могут продолжаться в митохондриях и некоторых других органеллах.

Жиры являются запасной формой липидов в организме. Они синтезируются в клетках кишечного эпителия, а также в печени, подкожной клетчатке. легких и других органах. В некоторых тканях является ферментные системы, обеспечивающие образование жиров из углеводов, в частности глюкозы.

Общие представления о биосинтезе нуклеиновинх кислот. Предшественниками нуклеотидов, входящих в состав нуклеиновых кислот, служат аминокислоты. Почти все живые существа, за исключением некоторых микроорганизмов, способных синтезировать нуклеотиды целом подобно - благодаря ряду последовательных ферментативных реакций.

В состав нуклеиновых кислот входят нуклеотиды с такими азотистыми основаниями, как аденин, гуанин, тимин, урацил и цитозин.

При расщеплении нуклеиновых кислот значительная часть азотистых оснований не распадается, а используется вновь для синтеза нуклеотидов. Дезоксирибонуклеотидов - предшественники ДНК - образуются путем восстановления (изъятия атома кислорода) рибозы до дезоксирибозы без нарушения структуры нуклеотида.

Биосинтез ДНК. В основе процесса биосинтеза ДНК лежит явление репликации - способности молекул ДНК к самоудвоения.

Во репликации цепи материнской молекулы ДНК расплетаются. В этом процессе участвуют ферменты, которые разъединяют двойную спираль ДНК и стабилизируют расплетенные участка. Каждый из созданных цепей становится основой (матрицей) для синтеза новой цепи дочерней молекулы ДНК. Таким образом, процесс репликации полуконсервативный, поскольку каждая из двух дочерних молекул ДНК получает одну цепь от материнской молекулы, а второй-синтезируется на первом. Поэтому каждая из дочерних молекул ДНК является точной копией материнской.

Синтез второй цепи дочерней молекулы ДНК катализирует фермент ДНК-полимераза. Когда через разрушение водородных связей разделяются цепи материнской молекулы ДНК, при участии этого фермента по принципу комплементарности к нуклеотидов каждого материнского цепи присоединяются свободные нуклеотиды. Следовательно, соответствующие единичные нуклеотиды размещаются в определенном порядке вдоль матричного цепи. ДНК эукариот может удваиваться одновременно во многих точках ее молекулы. Новая цепь ДНК синтезируется в виде коротеньких фрагментов из около 100-200 нуклеотидных остатков (у прокариот - почти 1 000), которые затем «сшиваются» ковалентными связями под действием особого фермента.

Для начала репликации двухцепочечная материнская молекула ДНК должна расплестись в определенной точке. Эта зона благодаря своей Y-образной форме получила название репликационной «вилки», который перемещается во время репликации вдоль молекулы ДНК.

Биосинтез РНК. Все виды РНК (иРНК, тРНК, рРНК) синтезируются в соответствии с последовательностью нуклеотидов в молекуле ДНК по принципу комплементарности фермента РНК-полимеразы. В клетках эукариот есть три вида ядерных РНК-полимераз и четвертый - в митохондриях и пластидах.

Как вам уже известно, процесс синтеза молекулы РНК на матрице ДНК называют транскрипцией. Благодаря ей генетическая информация передается с молекулы ДНК на молекулу РНК при синтезе последней.

При синтезе РНК фермент РНК-полимераза движется вдоль определенного участка молекулы ДНК и действует подобно змейке. Фермент разъединяет двойную спираль, и позади него вдоль каждой нити раскрытой спирали синтезируется РНК. Прекращается синтез цепи РНК на специальных участках молекулы ДНК. Сначала образуется недозрелые форма РНК, которая впоследствии превращается в зрелую, функционально активную молекулу.

Транскрипция несколько подобна репликации ДНК, но между этими процессами существуют и принципиальные отличия, а именно:

1. Биосинтез РНК катализирует РНК-полимераза, которая использует только нуклеотиды, содержащие рибозу.

2. Матрицей для синтеза РНК является лишь один из цепей молекулы ДНК.

3. Вместо тимина в цепи РНК присутствует химически близок к нему урацил.

4. Репликация ДНК происходит только между двумя делениями клетки (в интерфазе), тогда как иРНК синтезируется на любом этапе клеточного цикла.

Выводы:

В клетках автотрофных организмов глюкоза и другие гексозы синтезируются из С02та Н20. В гетеротрофных организмов глюкоза и некоторые другие углеводы образуются в результате сложных превращений других соединений (пировиноградной и молочной кислоты, глицерина, некоторых аминокислот и т.д.).

Биосинтез нуклеиновых кислот протекает в несколько этапов. ДНК воспроизводится самоудвоения, в основе которого лежит явление комплементарности. Матрицей для синтеза молекул РНК является определенный участок одной из цепей ДНК.

 


Загрузка...
Яндекс.Метрика Google+