Тема № 22. Біохімічні функції нуклеотидів та нуклеїнових кислот. Біологічні мембрани.

Актуальність теми

Нуклеїнові кислоти становлять істотну небілкову частина нуклеопротеїнів. Нуклеопротеїни – це складні білки, в яких небілкова частина представлена нуклеїновими кислотами (ДНК і РНК). ДНК, що локалізується в ядрі, зберігає генетичну інформацію про особливості будови всього організму. Різні види РНК відіграють важливу роль у біосинтезі білка. Крім важливої ​​ролі нуклеїнових кислот у зберіганні та реалізації спадкової інформації, проміжні продукти їх обміну - нуклеотиди, виконують регуляторні функції, контролюючи біоенергетику і швидкість метаболічних процесів.

Мембрани - найбільш розповсюджені клітинні органели. Основними мембранними структурами клітини є плазматична мембрана, ендоплазматичний ретикулум, апарат Гольджи, мітохондріальна і ядерна мембрани. Кожна з них має свої структурні особливості і виконує специфічні функції, але усі вони побудовані по єдиному типу. Вивчення біологічних мембран необхідно для розуміння таких процесів, як взаємодія клітин при утворенні тканин, харчування тканин, фагоцитозу, секреції, трансформації енергії в клітині. Структура і функція мембран порушуються при ряді захворювань і нерідко складають істотний етап патогенезу хвороби.

Мета заняття.

• Знати хімічну будову складових частин нуклеопротеїнів, будову і функціонування нуклеїнових кислот, їх роль у матричних синтезах.

• Уміти провести якісні реакції на складові частини нуклеопротеїнів.

• Уміти на підставі аналізу хімічного складу ліпідів клітинних мембран трактувати їхні фізико-хімічні властивості, необхідні для виконання їх функцій і оцінювати порушення цих функцій при зміні ліпідного складу мембран.

Конкретні завдання.

• Знати хімічну будову складових частин нуклеопротеїнів, будову і функціонування нуклеїнових кислот, їх роль в процесах біосинтезу білка.

• Вміти виділити нуклеопротеїни з тканин і провести якісні реакції на їх складові компоненти: а) біуретова проба на поліпептиди; б) реакція Тромера на пентози; в) срібна проба на пуринові основи; г) молібденова проба на фосфатну кислоту.

• Трактувати амфіфільність ліпідів клітинних мембран як основу їхньої виборчої проникності.

• Інтерпретувати фізико-хімічні властивості складних ліпідів мембран, що визначають їх взаємодію з білковими компонентами.

---

Теоретичні питання

1. Компоненти нуклеотидів та нуклеозидів. Мінорні азотисті основи та нуклеотиди. Роль нуклеотидів в утворенні молекул нуклеїнових кислот.

2. Нуклеїнові кислоти: структура, властивості, історичні етапи вивчення.

• Первинна структура нуклеїнових кислот, полярність полінуклеотидів, особливості первинної структури ДНК та РНК.

• Вторинна структура ДНК, роль водневих зв’язків у її утворенні (правила Чаргафа, модель Уотсона-Кріка), антипаралельність ланцюгів.

• Третинна структура ДНК. Фізико-хімічні властивості ДНК: взаємодія з катіонними лігандами; гіпохромний ефект; денатурація та ренатурація ДНК.

• Будова, властивості й біологічні функції РНК. Типи РНК: мРНК, тРНК, рРНК; особливості структурної організацїї (вторинної та третинної) різних типів РНК.

3. Перетворення ДНК і РНК в шлунково-кишковому тракті.

4. Вільні біологічно активні нуклеотиди та їх біохімічні функції: участь у метаболічних реакціях (АТФ, НАД, НАДФ, ФАД, ФМН, ЦТФ, УТФ) та їх регуляції (циклічні нуклеотиди – 3’,5’-АМФ, 3’,5’-ГМФ).

5. Біохімічний склад біологічних мембран.

• Ліпіди

• Білки

• Вуглеводи

• Гліколіпіди

• Глікопротеїни

6. Рідинно-мозаїчна модель біомембран, їх морфо-функціональна асиметрія.

7. Функції біологічних мембран

Практична робота

Якісні реакції на складові частини нуклеопротеїнів

Принцип методу. Для вивчення хімічного складу нуклеопротеїнів зручно користуватися дріжджовими клітинами. Продукти гідролізу можна виявити в гідролізаті реакціями, специфічними для кожної речовини.

Хід роботи: У велику широку пробірку (15 x 1,5 см) кладуть 500 мг пекарських дріжджів або 100 мг сухих дріжджів, заливають 4 мл 10 % розчину H₂SO₄. Пробірку закривають корком, у який вставлена трубка довжиною 25-30 см, яка служить холодильником, збовтують і ставлять у киплячу водяну баню.

Через 1 – 1,5 год після початку кипіння рідину охолоджують і фільтрують. У фільтраті виявляють продукти гідролізу нуклеопротеїнів: поліпептиди, пуринові та піримідинові азотисті основи, рибозу, дезоксирибозу і фосфатну кислоту.

---

Дослід 1. Біуретова проба на поліпептиди.

Принцип методу. Біуретова реакція – характерна на сполуки, що містять у своєму складі не менше двох пептидних зв’язків. Такі речовини у лужному середовищі утворюють з СuSO₄ комплекс рожево-фіолетового забарвлення. В утворенні цього комплексу беруть участь пептидні зв’язки поліпептидів і білків.

Хід роботи: До 5 крапель гідролізату дріжджів додають 10 крапель 10 % розчину NaOH і 1 краплю 1 % розчину CuSO₄. Рідина забарвлюється в рожево-фіолетовий колір.

Зробити висновок.

Дослід 2. Срібна проба на пуринові основи.

Принцип методу. Пуринові основи з аміачним розчином аргентуму нітрату утворюють осад, що забарвлюється у світло-коричневий колір. Реакція відбувається за рівнянням:

Хід роботи: 10 крапель гідролізату дріжджів нейтралізують концентрованим аміаком і додають 5 крапель 1 % розчину AgNO₃. При стоянні через 3-5 хв випадає невеликий пухкий осад світло-коричневого кольору срібних солей пуринових основ (аденіну, гуаніну).

Зробити висновок.

Дослід 3. Проба Тромера на рибозу і дезоксирибозу.

Принцип методу. Моно- і дисахариди, які мають у своєму складі вільний півацетальний гідроксил, здатні у лужному середовищі відновлювати метали (аргентум, купрум, вісмут та інші). Метали у цій реакції відновлюються з одночасним розривом вуглеводневого ланцюга цукрів та полімеризацією.

Хід роботи: До 5 крапель гідролізату дрожей додають 10 крапель 30 % розчину NaOH і 5 – 10 крапель 7 % розчину CuSO₄ до появи муті Cu(OH)₂, яка не зникає. Рідину змішують і верхній її шар нагрівають до кипіння. Випадає червоний осад закису міді (внаслідок окиснення рибози і відновлення гідрату окису міді до закису).

Зробити висновок.

Дослід 4. Молібденова проба на фосфатну кислоту.

Принцип методу. Фосфати у кислому середовищі утворюють з молібдатами забарвлені фосфатно-молібденові комплекси. Молібденова проба на фосфатну кислоту:

H₃PO₄ + 12 (NH₄)₂MoO₄ + 21 HNO₃ (NH₄)₃PO₄MoO₂ + 21 NH₄NO₃ + 12 H₂O

---

Хід роботи: До 10 крапель молібденового реактиву (розчин молібденового амонію в нітратній кислоті) додають 5 крапель гідролізату дріжджів і кип’ятять декілька хвилин на відкритому вогні. В присутності фосфатної кислоти рідина забарвлюється в лимонно-жовтий колір. При охолодженні випадає жовтий кристалічний осад комплексної сполуки амонію фосфатномолібденового.

Зробити висновок.

Результати досліджень оформляють у вигляді таблиці:

Назва реакції	Продукти гідролізу нуклеопротеїнів	Компоненти нуклеопротеїнів

Клініко-діагностичне значення. Аналіз ДНК є стандартним дослідженням для діагностики спадкових захворювань. Він може бути використаний для генотипування фетальної тканини в пренатальній діагностиці, яку застосовують для виявлення потенційних батьків.

Похідні азотистих основ широко застосовуються у практичній медицині. Так, меркаптопурин має антилейкемічну активність, що зумовлена його біологічною активністю як антиметаболіта пуринів. Фторурацил і фторофур як структурні аналоги піримідинів мають протипухлинну активність, що пов’язана з перетворенням їх у 5-фтор-2-дезоксиуридин-5’монофосфат, який є конкурентним інгібітором тимідилатсинтази.

Література

Основна:

1. Губський Ю.І. Біологічна хімія. – Київ-Тернопіль: Укрмедкнига, 2000. – 508 с.

2. Вороніна Л.Н., Десенко В.Ф., Мадієвська Н.Н. та ін. Біологічна хімія.- Харків.: Основа, 2000.-.608с.

3. Гонський Я.І., Максимчук Т.П., Калинський М.І. Біохімія людини. – Тернопіль: Укрмедкнига, 2002. – 744 с.

4. Клінічна біохімія/За ред.. Склярова О.Я. - Київ: Медицина, 2006. – 432 с.

5. Лекції, які читаються на кафедрі.

Додаткова:

1. Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф. Биологическая химия. – М.: Медицина,1990. – 542 с.

2. Строев Е.А., Биологическая химия.М.:Высшая школа,1986. – 479с.

---

Смотрите также файлы

• БХ Тема21.docx

• БХ Тема 8.docx

• БХ Тема 7.docx

• БХ Тема 6.docx

• БХ Тема 5.docx