Лекция: Аминосахара и их значение

АМИНОСАХАРА (аминодезоксисахара), моносахариды, в молекулах к-рых вместо одной или неск. гидроксильных групп (кроме полуацетальной в альдозах или полукетальной в кетозах) содержатся незамещенные и замещенные аминогруппы. К аминосахарам относят также моносахариды, содержащие иминогруппу вместо атомакислорода в пятичленном (пирролидинозы) или шестичленном (пиперидинозы) углеводных циклах. По номенклатуре ИЮПАК названия аминосахаров образуют прибавлением к названию «исходного» моносахарида в алфавитном порядке названия аминогруппы, замещающей гидроксил (с указанием ее положения), и префикса «дезокси», указывающего на замещение, напр.: 2-амино-2-дезокси-D-глюкопираноза (тривиальное название — D-глюкозамин, GlcNH2); 2-ацетамидо(ацетиламино)-2-дезокси-D-галактопираноза (N-ацетил-D-галактозамин, GalNAc).

Аминосахара входят в состав мн. углеводсодержащих биополимеров (олиго- и полисахаридов, липополисахаридов, гликолипидов, гликопептидов, гликопротеинов и др.), а также антибиотиков. Важнейшие представители — глюкозамин и галактозамин. Необычные аминосахара содержатся в антибиотиках, напр. дезозамин и микаминоза. Важнейшие превращения аминосахаров-избират. ацилированиегруппы NH2, этерификацияОН-групп, используемая, в частности, для их защиты в синтезах и структурном анализе углеводсодержащих биополимеров (метилирование), а также превращение М-ацилированных аминосахаров в оксазолиновые производные.

Для препаративного получения аминосахаров используют методы деградации подходящих биополимеров.

Хим. синтез аминосахаров основан на р-циях замещения групп ОН на амино- или аминогенную ф-цию, на присоединении таких ф-ций к эпоксипроизводным или ненасыщ. производным Сахаров, а также на взаимных превращениях самих аминосахаров.

Анализ аминосахаров основан на их хроматографич. или электрофоретич. разделении и послед.детекции разл. способами.

Для количеств.определения 2-амино-2-дезоксисахаров широко применяются колориметрич. методы Элсона-Моргана и Дише.

Биосинтез аминосахаров основан на ферментативных превращениях нейтральныхмоносахаридов в аминосахара в составе нуклеозиддифосфатсахаров. В биосинтезе глюкозамина из глюкозы источником NH2 является группа CONH2аспарагина.

Играют роль промежуточных продуктов в процессах дыхания и фотосинтеза, участвуют в синтезе нуклеиновых кислот, коферментов, АТФ и полисахаридов, служат источниками энергии, высвобождаемой при окислении в процессе дыхания.

3.ДНК и РНК

В зависимости от того, какой моносахарид содержится в структурном звене полинуклеотида — рибоза или 2-дезоксирибоза, различают

· рибонуклеиновые кислоты (РНК)

· дезоксирибонуклеиновые кислоты (ДНК).

В главную (сахарофосфатную) цепь РНК входят остатки рибозы, а в ДНК – 2-дезоксирибозы.
Нуклеотидные звенья макромолекул ДНК могут содержать аденин, гуанин, цитозин и тимин. Состав РНК отличается тем, что вместо тимина присутствует урацил. Молекулярная масса ДНК достигает десятков миллионов а.е.м. Это самые длинные из известных макромолекул. Значительно меньше молекулярная масса РНК (от нескольких сотен до десятков тысяч). ДНК содержатся в основном в ядрах клеток, РНК – в рибосомах и протоплазме клеток.При описании строения нуклеиновых кислот учитывают различные уровни организации макромолекул: первичную и вторичную структуру.

· Первичная структура нуклеиновых кислот – это нуклеотидный состав и определенная последовательность нуклеотидных звеньев в полимерной цепи.В сокращённом однобуквенном обозначении эта структура записывается как ...– А – Г – Ц –...

· Под вторичной структурой нуклеиновых кислот понимают пространственно упорядоченные формы полинуклеотидных цепей.Вторичная структура ДНК представляет собой две параллельные неразветвленные полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг общей оси в двойную спираль. Такая пространственная структура удерживается множеством водородных связей, образуемых азотистыми основаниями, направленными внутрь спирали. Водородные связи возникают между пуриновым основанием одной цепи и пиримидиновым основанием другой цепи. Эти основания составляют комплементарные пары.

· ТИМИН (Т) комплементарен АДЕНИНУ (А),

· ЦИТОЗИН (Ц) комплементарен ГУАНИНУ (Г).

Комплементарность оснований определяет комплементарность цепей в молекулах ДНК. Она характер. Следующими свойствами:

· хранения и передачи наследственных признаков.

· молекулы ДНК способны к репликации (удвоению)

· молекулы ДНК могут направлять совершенно точным и определенным образом синтез белков, специфичных для организмов данного вида.

В отличие от ДНК, молекулы РНК состоят из одной полинуклеотидной цепи и не имеют строго определенной пространственной формы (вторичная структура РНК зависит от их биологических функций).
Основная роль РНК – непосредственное участие в биосинтезе белка. Известны три вида клеточных РНК, которые отличаются по местоположению в клетке, составу, размерам и свойствам, определяющим их специфическую роль в образовании белковых макромолекул:

· информационные (матричные) РНК передают закодированную в ДНК информацию о структуре белка от ядра клетки к рибосомам, где и осуществляется синтез белка;

· транспортные РНК собирают аминокислоты в цитоплазме клетки и переносят их в рибосому; молекулы РНК этого типа «узнают» по соответствующим участкам цепи информационной РНК, какие аминокислоты должны участвовать в синтезе белка;

· рибосомные РНК обеспечивают синтез белка определенного строения, считывая информацию с информационной (матричной) РНК.