Днп биология: НУКЛЕОПРОТЕИДЫ | это… Что такое НУКЛЕОПРОТЕИДЫ?

Нуклеопротеины

Нуклеопротеины – это сложные белки, содержащие в качестве небольшой части нуклеиновые кислоты (до 65%).

НП состоят из 2-х частей: белковой (содержит гистоны и протамины, которые являясь основными белками, придают основные свойства) и простетической, представленной НК, сообщающими кислотные свойства. Взаимодействие между этими частями по ион-ионному механизму.

Все НП по составу НК можно разделить на 2 группы: рибонуклеопротеины (РНП) и дезоксирибонуклеопротеины (ДНП).

НК – высокомолекулярные органические вещества, полинуклеотиды. Мономерами являются мононуклеотиды. Каждый мононуклеотид состоит из: углевода, азотистого основания и фосфорной кислоты. Так, РНК содержит -D-рибофуранозу (рибозу), одно из 4-х возможных азотистых оснований (А, Г, Ц или У) и остаток фосфорной кислоты. ДНК содержит -D-дезоксирибофуранозу (дезоксирибозу), одно из 4-х возможных азотистых оснований (А, Г, Ц или Т) и остаток фосфорной кислоты.

Строение азотистых оснований:

К группе пуриновых относятся аденин (6-аминопурин) и гуанин (2-амино-6-оксипурин). К группе пиримидиновых – урацил (2,4-диоксипиримидин), тимин (5-метилурацил) и цитозин (2-окси-4-аминопиримидин).

Схема образования нуклеотидов: [рис. схемы: аденин присоединяет рибозу и фосфорную к-ту, при этом выделяются 2 молекулы воды и образуется АМФ]. В клетке имеются нуклеотидфосфаты, дезоксинуклеотидфосфаты, трифосфаты (АТФ).

Структура нуклеиновых кислот:

Имеют несколько уровней структурной организации.

1. первичная структура. РНК и ДНК построены однотипно – представлены полинуклеотидной цепью, состоящей из отдельных мононуклеотодов, соединённых между собой 3’→5’-фосфодиэфирными связями. Эта связь образуется между фосфорным остатком одного мононуклеотида и 3’-ОН-группой пентозного остатка другого мононуклеотида. [рис. образования такой связи] Разные НК отличаются числом, порядком чередования и составом НК.

2. вторичная структура. По рентгеноструктурному анализу ДНК в 1953г Уотсон и Крик предложили модель строения ДНК, которая объясняла самовоспроизведение организмов, наследственную изменчивость. Вторичная структура представляет собой двойную спираль, состоящую из 2 полинуклеотидных цепей, закрученных вокруг одной общей оси. Эти цепи антипараллельны, т.е. одна идет в направлении 5’→3’, а другая 3’→5’. Пуриновому основанию одной цепи соответствует пиримидиновое основание другой цепи – эти основания комплиментарны друг другу, т.е. дополняют одно другое до целого. Между А и Т две водородные связи (А=Т), а между Г и Ц – 3 (ГЦ).

Молекула спирализована на всем протяжении, гидрофобные участки внутри спирали, их плоскости перпендикулярны основаниям и параллельны друг другу. В вертикальном направлении возникают гидрофобные взаимодействия. Вторичная структура стабилизируется водородными связями и гидрофобными взаимодействиями.

Вторичная структура РНК более простая, представляет собой одну полинуклеотидную цепь, в которой спирализованы лишь некоторые участки. Вторичная структура РНК представлена в виде клеверного листа. Для тРНК известна третичная структура в форме буквы Г. [рис. РНК в виде клеверного листа]

Биологическая роль НК:

ДНК – основная часть её локализуется в ядре в виде ДНП в составе хроматина или хромосом делящихся клеток. Главная роль – хранение генетической информации, участие в процессе транскрипции в качестве матрицы для построения молекулы РНК.

Все РНК по функции делятся на:

— рРНК (рибосомальные), составляют до 80% в составе рибосом. Играют роль каркаса для объединения рибосом белков;

— мРНК (иРНК) – образуется в ядре (ядрышке). Переносит информацию из ядра в цитоплазму, является матрицей в процессе трансляции белка. последний кодон иРНК соответствует последней АК в белке;

— тРНК по своей форме напоминает форму клеверного листа и представляет собой полинуклеотидную цепь, которая составляет 3 петли и отдельные участки могут быть спирализованы.

тРНК активирует аминокислоты и транспортирует их к месту биосинтеза белков, также участвует в трансляции. Имеет антикодоновый триплет – место, с помощью которого тРНК связывается с комплиментарным кодоном мРНК.

НУКЛЕОПРОТЕИНЫ. «БИОЛОГИЧЕСКАЯ ХИМИЯ», Березов Т.Т., Коровкин Б.Ф.

Нуклеопротеины состоят из белков и нуклеиновых кислот. Последние рассматриваются как простетические группы. В природе обнаружено 2 типа нуклеопротеинов, отличающихся друг от друга по составу, размерам и физико-химическим свойствам,– дезоксирибонуклеопротеины (ДНП) и рибонуклеопротеины (РНП). Названия нуклеопротеинов отражают только природу углеводного компонента (пентозы), входящего в состав нуклеиновых кислот. У РНП углевод представлен рибозой, у ДНП – дезоксирибозой. Термин «нуклеопротеины» связан с названием ядра клетки, однако ДНП и РНП содержатся и в других субклеточных структурах. Следовательно, речь идет о химически индивидуальном классе органических веществ, имеющих своеобразные состав, структуру и функции независимо от локализации в клетке.

Доказано, что ДНП преимущественно локализованы в ядре, а РНП – в цитоплазме. В то же время ДНП открыты в митохондриях, а в ядрах и ядрышках обнаружены также высокомолекулярные РНП.

Пристальное внимание исследователей привлечено к структуре и функции макромолекул, включающих комплексы белков и нуклеиновых кислот. Этот особый интерес вызван тем, что многообразие проявлений жизни непосредственно связано с этими полимерными молекулами. Биохимики имеют достаточно оснований для утверждения, что природа синтезированных в клетках белков зависит в первую очередь от природы ДНП, точнее ДНК, а свойства живых организмов, как и структурная организация субклеточных органелл, клеток и целостного организма, определяются свойствами синтезированных белков.

ДНК хранит наследственную информацию. Подтверждением этого служит явление трансформации, наблюдаемое у бактерий и открытое также в культуре клеток человека. Сущность явления заключается в превращении одного генетического типа клеток в другой путем изменения природы ДНК. Так, удалось получить штамм капсулированных и вирулентных пневмококков из исходного штамма, не обладающего этими признаками, путем внесения в среду ДНК, выделенной из капсулированного (и вирулентного) штамма. С нуклеопротеинами и соответственно нуклеиновыми кислотами непосредственно связаны, кроме того, такие биологические процессы, как митоз, мейоз, эмбриональный и злокачественный рост и др.

У большинства клеток эукариот, когда ядро находится в интерфазе, из ДНК и белковых молекул образуются так называемые филаменты – нити, имеющие меняющуюся толщину (в среднем около 10 нм, реже 2 нм). Оказывается, что толщина филаментов определяется наличием или отсутствием белков, окружающих двухспиральную структуру ДНК, а длина их – молекулярной массой ДНК. Известно, что одна хромосома содержит одну молекулу ДНК, имеющую длину несколько сантиметров. Вообще ДНП входит в состав мононуклеосом, являющихся составной частью хромосомы. Таким образом, в состав хроматина входят молекула ДНК, пять различных классов белков – гистонов и так называемые негистоновые белки.

Количество ДНК в ядре составляет до 6 пг (10^–12 г) на одну клетку у животных. У E.coli содержание ДНК равно 0,01 пг.

Рис. 2.3. Модель вируса мозаичной болезни табака, а — спираль РНК; б — субъединицы белка.

Относительно белкового состава ДНП известно, что все 5 классов гистонов различаются по размерам, аминокислотному составу и величине заряда (всегда положительный). Так, выделяют гистоны, богатые лизином (h2), молекулярная масса которых составляет в среднем 20000, и богатые аргинином с мол. массой до 15000. Они обозначаются следующими символами:

h2 – богатые лизином,

Н2А – богатые аргинином и лизином,

Н2В – умеренно богатые аргинином и лизином,

Н3 – богатые аргинином,

Н4 – богатые глицином и аргинином.

Природа негистоновых белков пока не достаточно выяснена. Негисто-новые белки в настоящее время интенсивно изучаются. В их состав входят сложные белки, ферменты, а также регуляторные белки. По своим свойствам последние отличаются от гистонов и представлены кислыми белками.

В различных нуклеопротеинах количество нуклеиновой кислоты колеблется от 40 до 65% (например, в рибосомах про- и эукариот). В вирусных нуклеопротеинах количество нуклеиновых кислот не превышает 2–5% от общей массы. Так, у вируса табачной мозаики (ВТМ) на долю РНК , правда, с огромной молекулярной массой – около 2000000, приходится всего около 2%. Остальная часть этой гигантской вирусной частицы приходится на долю однотипных белковых субъединиц (рис. 2.3). Ионная связь между РНК и белковыми молекулами ВТМ весьма непрочная и легко разрывается даже в «мягких» условиях, что позволяет отделить РНК от белка. Интересно, что после удаления разрывающего ионную связь агента при смешивании этих продуктов происходят полная регенерация исходного ВТМ, восстановление всех его физических параметров и биологических свойств, включая способность поражать зеленый лист. Это явление самосборки, впервые открытое у ВТМ, в дальнейшем было обнаружено также у бактериофагов, представленных нуклеопротеинами. Акад. А.С. Спирин и одновременно М. Номура разделили 70S рибосомы (рибонуклеопротеины) на их составляющие и разработали условия для самосборки полноценных функционирующих рибосом. В основе этого удивительного явления самосборки лежит, по-видимому, программа, содержащаяся в первичной структуре как белка, так и нуклеиновой кислоты и определяющая, какое количество белковых молекул и в какой последовательности должно присоединиться к единственной молекуле РНК (в случае ВТМ) или к 3 молекулам РНК (в рибосомах), чтобы обеспечить высокую точность реконструкции надмолекулярных структур.

В настоящее время и ядерный хроматин (ДНП), и рибосомы, и вирусные нуклеопротеиды обычно рассматривают именно как надмолекулярные комплексы или структуры, а отнесение этих образований в раздел «Сложные белки» – в значительной степени дань традиции.

Предыдущая страница | Следующая страница

СОДЕРЖАНИЕ

Применение малых молекул в биологии dnp

Применение DNP-NMR для биологических образцов

DNP-NMR используется для изучения и характеристики белков каналов, включая калиевый канал KcsA и протонный канал M2. В частности, его можно использовать для характеристики структурной биологии в средах высокой сложности.

Другие области применения включают следующее:

• Амилоидные фибриллы
• Мембранные белки: Бактериородопсин, Фотородопсин
• Пептиды: вакцины, самособирающиеся пептиды
• Клеточные стенки: бактерии, растения

Исследователям может потребоваться изучить и идентифицировать анатомическую структуру белковых фибрилл с помощью твердотельного ЯМР. В этой ситуации для улучшения чувствительности ЯМР можно использовать ДНФ. DNP также может улучшить изучение полимеров клеточной стенки, содержащихся в интактных клетках, таких как бактериальные клетки.

В одном исследовании исследователи использовали ЯМР с усилением ДНФ на спектрометре Bruker для изучения внутрицепочечной структуры амилоидных фибрилл. Был сделан вывод о том, что усиление DNP создало дополнительный коэффициент поляризации Больцмана в три раза, улучшая обнаружение межмолекулярных корреляций и не вызывая значительного ослабления спектрального разрешения.

В другом исследовании использовали ДНФ для усиления ЯМР при изучении статических образцов биологических мембран. По сравнению с образцами при комнатной температуре применение ДНФ привело к 40-кратному увеличению ЯМР, что впоследствии привело к 1600-кратной экономии времени по сравнению с ЯМР без ДНФ.

ДНФ и малые органические молекулы

Новая развивающаяся область применения ДНФ – характеристика фармацевтических соединений. Спектрометры DNP-NMR могут помочь исследователям быстро различать компоненты лекарственных форм, потенциально способствуя повышению скорости разработки и доставки лекарств без ущерба для безопасности или эффективности.

Для коммерческих фармацевтических составов DNP также может обеспечить быстрый и точный сбор данных двухмерных корреляционных спектров 1H-15N и может исследовать взаимодействие между матрицей лекарственного средства и молекулой лекарственного средства.

Спектрометр Bruker DNP-NMR широко используется для анализа фармацевтических соединений. При 9,4 Тл усиление ДНФ ЯМР-спектроскопии твердого тела с использованием спектрометра Bruker особенно полезно для получения подробной характеристики фармацевтических составов на анатомическом уровне.

Фармацевтические таблетки обычно измельчают и вводят бирадикальные поляризующие агенты, чтобы предотвратить значительное изменение состава в ходе эксперимента. Эксперименты с DNP позволяют быстро собирать изотопные содержания как одно-, так и двумерных твердотельных ЯМР-спектров фармацевтических препаратов.

Спектрометр DNP-NMR от Bruker

Спектрометр Bruker предназначен для повышения чувствительности в экспериментах с ЯМР в твердом теле, позволяя использовать более короткую продолжительность сигнала и проводить эксперименты дольше. Они передают поляризацию через мощные гиротронные системы, усиливая сигналы от 20 до 200 раз за счет микроволнового излучения на частоте 263 ГГц, 395 ГГц и 527 ГГц.

Системы могут использоваться для изучения широкого спектра биологических материалов и малых молекул, помогая наблюдать за сложными соединениями в фармацевтике, биологических науках и науках о материалах.

Рис. 7.11 Динитрофенол (ДНФ) является «разобщителем», который делает внутреннюю митохондриальную мембрану «непроницаемой» для протонов. Он использовался до 1938 года как препарат для похудения. Какой эффект, по вашему мнению, должен иметь ДНП на изменение pH внутренней митохондриальной мембраны? Почему вы думаете, что это может быть эффективным препаратом для похудения?

Literature guidesConcept explainersWriting guidePopular textbooksPopular high school textbooksPopular Q&ABusinessAccountingEconomicsFinanceLeadershipManagementMarketingOperations ManagementEngineeringBioengineeringChemical EngineeringCivil EngineeringComputer EngineeringComputer ScienceElectrical EngineeringMechanical EngineeringLanguageSpanishMathAdvanced MathAlgebraCalculusGeometryProbabilityStatisticsTrigonometryScienceAdvanced PhysicsAnatomy and PhysiologyBiochemistryBiologyChemistryEarth ScienceHealth & NutritionNursingPhysicsSocial ScienceAnthropologyGeographyHistoryPolitical SciencePsychologySociology

Learn

Написать

плюс

Log In

Biology 2E

2 -е издание

ISBN: 9781947172517

Автор: Matthew Douglas, Jung Choi, Mary Ann Clarc

. См. похожие книги

Биология 2e

Клеточное дыхание. 1VCQ

Глава 7, задача 1VCQ

Рис. 7.11 Динитрофенол (ДНФ) является «разобщителем», который делает внутреннюю митохондриальную мембрану «непроницаемой» для протонов. Использовался до 1938 как препарат для похудения. Какой эффект, по вашему мнению, должен иметь ДНП на изменение pH внутренней митохондриальной мембраны? Почему вы думаете, что это может быть эффективным препаратом для похудения?

Написать:

Влияние ДНФ на рН митохондриальной мембраны и причина того, что это препарат для снижения веса.

Введение:

Динитрофенол (ДНФ) является разобщителем. Поток электронов может разделяться ДНФ вместе с откачкой иона Н+ с целью производства АТФ (аденозинтрифосфата). Это означает, что электрон-транспортная цепь больше не может формировать протонный градиент, а АТФ-синтаза больше не может производить АТФ.

ДНП — препарат, который назначают пациенту для похудения. После использования ДНК в качестве препарата для похудения человек получает меньше энергии из съеденной пищи. Одним из худших побочных эффектов приема ДНП является перегрев тела, энергия переноса электронов теряется в виде тепла.

ДНФ является разобщителем, он нарушает синтез АТФ путем утечки протонов через внутреннюю митохондриальную мембрану. В результате протонный градиент не может формироваться через внутреннюю митохондриальную мембрану, так как прекращается прокачка Н+ (иона водорода). Таким образом, произойдет снижение pH на внутренней мембране митохондрий.

Следовательно, производство АТФ становится менее эффективным. Следовательно, энергия, которая обычно вырабатывается во время клеточного дыхания, расходуется впустую в виде тепла. В таком состоянии большая часть съеденной пищи не может быть использована для синтеза АТФ, и мы теряем вес.

ДНП — эффективный диетический препарат, используемый для похудения. Он действует как разобщитель, который нарушает градиент H+ через митохондриальную мембрану, снижая синтез АТФ. Поскольку АТФ не может образовываться, энергия переноса электронов теряется в виде тепла.

Хотите увидеть больше таких полных решений?

Подпишитесь сейчас, чтобы получить доступ к пошаговым решениям миллионов задач из учебников, написанных экспертами в данной области!

CHEVRON_LEFT

Предыдущий CHEVRON_LEFT

ГЛАВА 6, Задача 24CTQ

CHEVRON_RINGE

Следующая CHEVRON_RING

, GLASE 7, GLASERESARIEL. внутренней митохондриальной мембраны. Какая энергия генерируется при таком градиенте? варианты ответов А.) Мембранная энергия Б.) Потенциальная энергия C.) Протонная энергия Г.) Кинетическая энергия

Цианид — это яд, действие которого основано на ингибировании цитохром-с-оксидазы — белка, использующего кислород для увеличения концентрации ионов водорода через митохондриальную мембрану.