РефератыХимияГеГетероциклы с конденсированной системой ядер. Нуклеозиды и их производные

Гетероциклы с конденсированной системой ядер. Нуклеозиды и их производные

Содержание


Гетероциклы с конденсированной системой ядер


Пуриновые основания:


Нуклеозиды


Нуклеотиды


Нуклеиновые кислоты


Структура РНК:


Структура ДНК:


Биологическая роль ДНК и РНК


Список использованной литературы


Гетероциклы с конденсированной системой ядер


Сюда относятся следующие соединения:


1. Индол


СН Ядро индола состоит из ароматического ядра, сконденсированного с пиррольным ядром.


СН


НС С СН


НС С СН


СН NH


2. Скатол
- производная индола


СН Скатол и индол содержатся в организме животных. Образуются при гниении , при пищеварении и обладают неприятным запахом, при их окислении образуется индоксил и скатоксил:


СН


НС С С – СН3


НС С СН


СН NH


СН


НС С С – ОН


- Индоксил


НС С СН


СН NH


СН


НС С С – СН3


- Скатоксил


НС С С – ОН


СН NH


Ядро индоксила входит в состав красителей типа индиго.


Пурин
– состоит из конденсированных гетероциклов: пиримидина и имидазола. Пурин это слабое основание, устойчивое к действию окислителей, хорошо растворимое в воде.


Сам пурин биологического значения не имеет, имеют окси и аминопроизводные урина, так называемые пуриновые основания. Они входят в состав нуклеотидов и нуклеиновых кислот.


СН


N С N


НС С СН


NNH


Пуриновые основания:


1. Аденин – 6 –аминопурин


2. Гуанин – 2 – амино- 6- оксипурин


3. Гипоксантин – 6 – оксипурин – проводит окисление аденина


4. Ксантин – 2,6 –диоксипурин – проводит окисление гуанина.


5. Мочевая кислота – 2,6,8 –триоксипурин


Мочевая кислота является конечным продуктом обмена пуриновых оснований в живых организмах и выводится из организма с мочой. В почве мочевая кислота разлагается с образованием NH3
. У животных и человека при нарушении обмена веществ мочевая кислота откладывается в суставах и возникает болезнь подагра. Пуриновые основания также существуют в двух формах: енольная и кетонная, то есть обладают кето-енольной таутомерией.


Аденин


Аденин


С – NH2
C = NH


N С NHNCN



НС С СН HCCCH


NNHNNH


Енольная форма Кетонная форма


Гуанин


С – ОHC = O


N С NHNCN



NH2
– C С СН NH2
– CCCH


NNHNNH


Енольная форма Кетонная форма


Гипоксантин


С – OHC = O


N С NHNCN



НС С СН HCCCH


NNHNNH


Енольная форма Кетонная форма


Ксантин


С – ОHC = O


N С NHNCN



HO– C С СН O = CCCH


NNHNHNH


Енольная форма Кетонная форма


Мочевая кислота


С – ОHC = O


N С NHNCNН



HO– C С С – ОН O = CCC = О


NNHNHNH


Енольная форма Кетонная форма


Нуклеозиды


Это соединения, состоящие из пуриновых или пиримидиновых оснований (основания берутся в кетонной форме), связанных с рибозой или дезоксирибозой ( форма β,d- фурановая). Азотистые основания связаны с гликозидным гидроксилом рибозы или дезоксирибозы через атом азота в положении 9 пуринового кольца и а положении 3 пиримидинового кольца. Эти соединения в дальнейшем образуют нуклеотиды. Название нуклеозида складывается из названия соответствующего основания, с окончание «зин». Нуклеозид, в который входит аденин, называется аденозином, гуанин - гуанозином. Если нуклеозид содержит цитозин, он называется – цитидином, урацил – уридином, если тимин – тимидином. Если в нуклеозид входит дезоксирибоза, то к названию добавляется приставка «дезокси», например, дезоксиаденозин и тд. Напишем реакцию образования нуклеозида из аденина и рибозы:


С – NH2
C – NH2


N С NNCN


НС С СН - НОН HCCCH


NNHNN


+


СН2
ОН О ОН CH2
OHO


С Н Н С CHHC


Н С С Н HCCH


ОН ОН OHOH


β-d-рибофураноза аденозин


Образование нуклеозида из цитозина и дезоксирибозы:


С – NH2
C – NH2


N CH N CH


O = C CH - HOH O = C CH


N N


+


CH2
OH O OH CH2
OH O


C H H C C H H C


H C C H H C C H


OH H OH H


дезоксицитидин


Нуклеотиды


Это соединения нуклеозида с фосфорной кислотой. В состав нуклеотида может входить один, два и три остатка фосфорной кислоты. Нуклеотид, содержащий рибозу, называется рибонуклеотид, а содержащий дезоксирибозу – дезоксирибонуклеотид. Если нуклеотид имеет один остаток фосфорной кислоты, то есть является мононуклеотидом, то такие соединения называются кислотами и называют их в зависимости от названия основания. Если в их состав входит основание:


Аденин – адениловая кислота,


Гуанин – гуаниловая кислота,


Урацил – уридиловая кислота,


Тимин – тимидиловая кислота,


Цитозин – цитидиловая кислота.


Если в нуклеотид входит дезоксирибоза, то к этим названиям добавляется приставка «дезокси», например, дезоксиадениловая кислота, дезоксигуаниловая кислота и тд.


Нуклеотиды с двумя и тремя остатками фосфорной кислоты называется тремя заглавными буквами: первая буква – название основания, вторая буква – число остатков фосфорной кислоты, третья буква – фосфорная кислота. Например, АДФ: А- аденозин, Д – ди(два), Ф – фосфат, то есть аденозиндифосфат; АТф – А- аденозин, Т – три, Ф – фосфат , то есть аденозинтрифосфат. Ди и три нуклеотиды являются аккумуляторами химической энергии в организме. В молекулах этих нуклеотидов остатки фосфорной кислоты вязаны между собой макроэргическими связями. Обозначаются макроэргические связи так – ~. При отщеплении остатка фосфорной кислоты от этих нуклеотидов выделяется большое количество энергии, за сет расщепления макроэргических связей 34-46кДж/моль (обычная связь дает 8-12 кДж/моль). Важнейшими источниками энергии в организме являются АДФ и АТФ.


Строение АТФ:





C – NH2


N C N



HC C CH


N N


O O O


HO – P ~ O – P ~ O – P ~ O – H2
C O


OH OH OH C H H C


H C C H


OHOH


Аденозин


Адениловая кислота


АДФ


АТФ


При дефосфорилировании АТФ образуется АДФ (и АМФ). Дефосфорилирование АТФ сопровождается освобождением энергии, которая используется в клетках для различных процессов синтеза и других видов работ. В свою очередь АДФ за счет энергии, освобождающейся при окислении органических веществ, фосфорилириуется в АТФ. В клетках организма постоянно происходит процесс фосфорилирования АТФ и фосфорилирования АДФ и АМФ. Подобным образом происходит фосфорилирование и других нуклеотидов. Все эти соединения в организме играют важную роль в обмене веществ и энергии, и, в частности, в биосинтезе липидов и углеводов.


Нуклеиновые кислоты


Это высокомолекулярные полимеры, мономерами которых являются мононуклеотиды, то есть в состав нуклеиновых кислот в виде отельных звеньев входят нуклеотиды с одним остатком фосфорной кислоты. Число нуклеотидных звеньев достигает у них десятков и сотен тысяч. Нуклеиновые кислоты делятся на два вида: рибонуклеиновые кислоты – РНК (в их состав входит рибоза); дезоксирибонуклеиновые кислоты – ДНК (в их состав входит дезоксирибоза). Отличаются они и по содержанию азотистых оснований. В состав РНК входят: аденин, гуанин, цитозин и урацил. В состав ДНК входят: аденин, гуанин, цитозин и тимин. Все нуклеиновые кислоты построены однотипно, а именно: первое нуклеотидное звено связано с вторым, второе с третьим, третье с четвертым и так далее; через кислород от фосфорной кислоты, то есть через фосфорноэфирную связь между 3 углеродным атомом пентозы одного мононуклеотида и пятым углеродным атомом пентозы соседнего нуклеотида. ДНК является носителем генетической информации. РНК - является переносчиком информации между синтезирующимися белками.


Структура РНК


С = O


HNCH


O =C CH У


N


–O – H2
C O C – NH2


C H H C N N


H C C H HC CH А


O OH N N


HO – P ~ O – H2
C O C = O


O C H H C HN CH


H C C H C CH У


O OH O N


HO – P ~O – H2
C O C = O


O C H H C N N


H C C H NH2
–C CH Г


O OH N N


HO – P ~ O – H2
C O C – NH2


O C H H C N CH Ц


H C C H O=C CH


O OH N


HO – P ~ O – H2
C O


O C H H C


HCCH


О ОН


Структура ДНК


С = O


HN C – CH3


O =C CH Т


N


–O – H2
C O C – NH2


C H H C N N


H C C H HC CH А


O H N N


HO – P ~ O – H2
C O C = O


O C H H C HN C – CH3


H C C H C CH Т


O H O N


HO – P ~O – H2
C O C = O


O C H H C N N


H C C H NH2
–C CH Г


O H N N


HO – P ~ O – H2
C O C – NH2


O C H H C N CH Ц


H C C H O=C CH


O H N


HO – P ~ O – H2
C O


O C H H C


H C C H


O H


Биологическая роль ДНК и РНК


В состав клеток входит три типа ЗНК:


1. Информационная РНК (и -РНК)
или матричная РНК (м-РНК) . Она синтезируется в ядре и ее нуклеотидный состав близок к нуклеотидному составу ДНК. И-РНК снимает с ДНК информацию и переносит ее к месту синтеза белка в рибосому. Потому она выполняет роль матрицы для синтеза белка. Существуют разнообразные функции и-РНК как по нуклеотидному составу, так и по величине молекул, так как каждый белок для своего синтеза требует своей матрицы, то есть своей РНК.


2. Транспортные РНК (т-РНК)
– выполняют роль переносчика аминокислот к месту синтеза белка. Одна специфическая т-РНК осуществляет транспорт одной аминокислоты.


3. Рибосомальные РНК (р- РНК)
– входят в состав рибосом (субклеточных образований), в которых происходит биосинтез белка. Считается, что р – РНК выполняет структурную роль: в сочетании с соответствующими белками она образует структуру рибосомы.


ДНК содержит информацию наследственности. Отдельные участки длинной цепи ДНК содержат азотистые основания в определенной последовательности. Эти участки и являются носителями определенных наследственных признаков.


Передача наследственных признаков происходит преимущественно с помощью ДНК при делении ядер клеток. При помощи ДНК в клетке идет синтез РНК, который обеспечивает синтез специфических белков.


Молекула РНК представляет собой одноцепочечную спираль, то есть имеет только первичную структуру, которая показывает последовательность нуклеотидных звеньев. Молекула ДНК имеет еще и вторичную и третичную структуру. Вторичная структура ДНК имеет двухцепочечную спираль. Каждая цепь представляет собой полинуклеотид, в котором диэфирной связью связаны друг с другом мононуклеотиды. В цепи мононуклеотиды расположены таким образом, что азотистые основания их находятся внутри, а пентоза и фосфорная кислота – снаружи.


Две параллельно идущие цепи, обвитые вокруг общей оси, связаны друг с другом своими азотистыми основаниями вдоль всей молекулы ДНК с помощью водородных связей.


Последовательность расположения азотистых оснований в какой-либо одной из двух цепей может быть любая, но последовательность расположения азотистых оснований в другой цепи будет находиться в строгой зависимости от последовательности оснований в первой цепи. То есть должно соблюдаться правило Чаргофа, которое заключается в том, «что содержание в ДНК пуринов равно содержанию пиримидинов», а именно содержание аденина равно содержанию тимина (А=Т), содержание гуанина – содержанию цитозина (Г=Ц). Пары аденин-тимин и гуанин - цитозин являются комплементарными (дополняющими) друг другу. Эти пары соединены водородными связями. Из этого следует, что макромолекула ДНК складывается из двух коплементарных друг другу цепей.


Третичная структуру ДНК связана с пространственным расположением двойной спирали, она не может быть закручена в клубок или быть в виде компактной палочки.


Нуклеиновые кислоты – вещества белого цвета, волокнистого строения, плохо растворимы в воде в свободном состоянии, но хорошо растворимы в виде солей металлов, они также хорошо растворимы в солевых растворах.


ДНК находится преимущественно в ядре клетки (в составе хромосом), однако несколько процентов общей клеточной ДНК сосредоточено в митохондриях, хлоропластах растительных клеток. РНК встречается как в ядре, так и в цитоплазме.


Список использованной литературы


1) Биологическая химия./Под ред.Ю.Б.Филипповича,Н.И.Ковалевская,Г.А.Севастьяновой . - М., 2005


2) Биохимия./Под редакцией В.Г.Щербакова. - СПб., 2003


3) Вольхин В.В. Общая химия. Избранные главы. - СПб, М, Краснодар., 2008

Сохранить в соц. сетях:
Обсуждение:
comments powered by Disqus

Название реферата: Гетероциклы с конденсированной системой ядер. Нуклеозиды и их производные

Слов:2024
Символов:14359
Размер:28.04 Кб.