Нуклеиновые кислоты в каких продуктах
Мы знаем, что весь живой мир, человек, растения, животные, состоят из органических веществ.
Это белки (основное структурное вещество клетки), жиры (из них строятся мембраны клеток, это долгосрочный запас энергии), углеводы (главный источник энергии).
Но самая важная органическая группа — это нуклеиновые кислоты, они содержат информацию, как работать клетке, как строить программу жизни.
НАШ ОРГАНИЗМ СОСТОИТ ИЗ КЛЕТОК
Тело человека содержит примерно десять в тринадцатой степени клеток. У всех клеток принципиально одинаковое строение. Это очень маленькая живая частица, видна только в микроскоп. Каждая клетка имеет ядро и органоиды. Но все клетки работают по-разному, у всех клеток свои функции. Из клеток одного вида формируются определенные ткани, например, клетки мышц формируют мышечную ткань, клетки костей — костную ткань.
Основным веществом каждой клетки являются белки. Они выполняют массу функций в клетках и, главное, обеспечивают структуру клетки. Разновидностей белков очень много, например, ферменты, гормоны, транспортные, регуляторные, защитные белки и т.д. Белки — это крупные молекулы, их называют еще пептиды или полипептиды. Они строятся из аминокислот.
В природе известно всего 20 аминокислот, в живых организмах они соединяются в различной последовательности и из них можно построить 2 432 902 008 176 640 000 видов белков. Подсчитано, в теле человека 100 000 различных видов белковых молекул. Белки имеют очень сложную структуру, несколько уровней, могут образовать цепь или спираль. Примеры белков — инсулин (гормон) имеет в составе 51 аминокислоту, сложнее строение гемоглобина -140-160 аминокислотных остатков, сложный белок коллаген, из которого состоит хрящевая и костная ткань. Белки входят в состав мембран клеток.
Жизнь — это способ существования белковых молекул. Белки непрерывно синтезируются в клетках, но в каждом виде клеток синтезируются свои белки, потому что каждая клетка выполняет свою функцию. Нервная клетка знает какие белки синтезировать ей, у клетки печени совсем другие функции и другие белки.
Становится вопрос, как же клетка узнает «кто она» и «какие белки» ей синтезировать, какие функции ей выполнять? Как раз, информация о строении белков и какие функции выполнять клетке, закодирована с помощью органического соединения -полимера, которое называется нуклеиновой кислотой.
В каждой клеточке есть ядро, оно содержит набор хромосом, основу которых составляют огромные молекулы дезоксирибонуклеиновой кислоты ДНК. Если одну хромосому вытянуть в длину, она составит 5 сантиметров. ДНК отвечает за хранение, перенос и передачу по наследству информации о строении белков. Благодаря ДНК, каждая клетка знает «кто она» и какие белки ей синтезировать.
ОТКРЫТИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Нуклеиновые кислоты были открыты в середине Х1Х века Фридериком Мишером (1844-1895гг). Ф.Мишер исследовал лейкоциты гноя и получил вещество с необычными свойствами, которое не растворяется в спирте (значит не жир) и не разлагается под действием протеолитических ферментов (значит не белки). Мишер открыл новое вещество, которое назвал нуклеином, потому что оно содержится в ядре (нуклеос- ядро). Позже Мишер исследовал молоки Рейнского лосося, потому что клетки молок лосося содержат огромные ядра, на 90% состоящие из ДНК. Что такое молоки? Это сперматозоиды и они почти полностью состоят из клеток ДНК, потому что они должны донести информацию до потомства.
Это самый благоприятный материал для производства ДНК, именно поэтому в состав биомодуля «Диэнай» входят нуклеиновые кислоты, выделенные из молок лосоевых рыб.
После открытия нуклеиновых кислот в 1868 году прошло почти 100 лет, и только в 1953 году было полностью исследовано строение ДНК, из чего она состоит и как она помещается в маленькое ядро клетки.
СТРОЕНИЕ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ
Нуклеиновая кислота — это биологический полимер, состоит из мономеров, повторяющихся «кирпичиков»- нуклеотидов. Позже выяснилось, что нуклеотид имеет сложное строение и состоит из азотистого основания, пятиуглеродного сахара и фосфорной кислоты. В природе существует только 4 вида нуклеотидов. Нуклеотиды связываются между собой химическими связями и формируют нуклеотидную нить. Потом 2 нити соединяются между собой в определенном порядке и получается огромная молекула дезоксирибонуклеиновой кислоты (ДНК).
В природе существует другой вид нуклеиновой кислоты- это РНК рибонуклеиновоая кислота, состоит из одной нити нуклеотидов. Она служит для переноса информации в места сборки белков. И еще есть мононуклеотид АТФ- важнейший аккумулятор энергии в клетке.
Теперь мы поняли, насколько важна роль нуклеиновых кислот в нашей жизни. Нуклеотиды универсальны, ДНК и РНК -разные. В различных сочетаниях четырех нуклеотидов- «кирпичиков» зашифрована информация о строении всех растений, животных и человека. У каждого вида растений, животных своя последовательность нуклеотидов, свой набор хромосом. У человека 46 хромосом. У шимпанзе 48 хромосом.
КАК РАБОТАЮТ ДНК И РНК?
В определенной клетке определенный участок ДНК как бы расплетается из двойной спирали, происходит синтез информационной РНК копии, РНК переходит в клеточку и осуществляется синтез белка.
Молекулярная масса молекулы ДНК — всего полинуклеотида составляет более 600 тыс. Дальтон, и именно такая масса несет генетическую информацию. В нашей композиции «Диэнай» содержатся олигонуклеотиды, это очень короткие участки ДНК до 30 единиц нуклеотидов. Моно- и олигонуклеотиды не несут генетическую информацию, т.к. имеют молекулярную массу всего 500-1000 Дальтон. Генетическая информация сохраняется при молекулярной массе более 600 тыс.Дальтон.
Для получения биомодуля «Диэнай С» используются молоки лососевых рыб, очень богатые ДНК. Сначала они очищаются от каркасного белка с помощью специальных ферментов протеаз, затем они «нарезаются» на короткие фрагменты олигонуклеотиды. Получается фрагментированная ДНК.
ЗАЧЕМ НУЖНА ФРАГМЕНТИРОВАННАЯ ДНК?
Оказывается, короткие цепочки ДНК очень необходимы, чтобы клетки вовремя обновлялись, ткани хорошо работали. Из науки генетики известен клеточный цикл. Когда клеточка зародилась, прежде чем начать работать, она удваивает свой набор хромосом, и тогда живет дальше, выполняя свои функции для чего она предназначена, и ждет сигнала к обновлению. Когда поступает такой сигнал, клеточка делится без проблем.
А как ДНК удвоится, если нет строительного материала- нуклеотидов? Деление клетки не произойдет.
Свободные нуклеотиды — не только необходимое условие для обновления клеток, но и стимулирующий фактор, помогающий клеткам созревать. Таким образом, новые клетки образуются только в присутствии свободных нуклеотидов, а т.к. клетки обновляются постоянно, то и нуклеотиды нам нужны постоянно.
Конечно, все клетки обновляются с разной скоростью, но такие как клетки крови, клетки иммунной системы слизистых оболочек, клетки печени обновляются чаще других. Для поддержания здоровья требуется своевременное обновление клеток, и потребность в нуклеотидах особенно возрастает при хронических заболениях. Дефицит нуклеиновых кислот начинает формироваться с 30-40 лет (при болезнях раньше).
С 1892 года нуклеиновые кислоты стали использовать для лечения тяжелых заболеваний: системной волчанки, туберкулеза, холеры, сибирской язвы. Врачи не имели тогда антибиотиков, поэтому использовали нуклеиновую кислоту, чтобы организм сам справлялся с болезнью, тогда можно было уповать только на силы собственного организма.
В настоящее время на основе нуклеиновых кислот создано много лекарств, но они имеют низкую биодоступность, их можно использовать только внутримышечно или внутривенно.
ОТКУДА НАШ ОРГАНИЗМ ПОЛУЧАЕТ НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ?
Конечно, источником нуклеотидов является пища: молоко, яйцо, икра красная. Но нуклеиновые кислоты перевариваются в ЖКТ пищеварительными ферментами до простых веществ. Эти простые вещества поступают в кровь, а клеточкам опять приходится собирать простой нуклеотид, а затем из них — цепочки олигонуклеотидов. В детстве эти процессы протекают достаточно быстро, но с возрастом обменные процессы угасают, и собирать нуклеотиды все труднее.
Тем не менее, существует еще один источник нуклеотидов- это рядом разрушенные клетки.Здесь опять возникает опасность, потому что могут попасть дефектные клетки нуклеотидов — мутированные. Поэтому дефицит нуклеиновых кислот может стать риском развития онкологии.
Поэтому препараты линейки ДИЭНАЙ являются лучшим фармакологическим источником нуклеиновых кислот, поскольку олигонуклеотиды обработаны с помощью AXIS-технологии , таким образом спрятаны от ферментов ЖКТ, от внутренней иммунной системы, и фрагменты нуклеиновых кислот непосредственно попадают в кровь. И используются всеми клетками для обновления.
Почему происходит дефицит нуклеиновых кислот?
1) Недостаточное поступление с пищей;
2) имеются частые хронические заболевания ЖКТ;
3) воздействие на генетический материал токсинов, свободных радикалов.
С возрастом — еще уменьшается содержание низкомолекулярной ДНК.
ДИЭНАЙ — ЛУЧШИЙ ИСТОЧНИК НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ!
Применяя одновременно с Тромбовазимом в профилактической дозировке, вы быстрее восстанавливаете свое здоровье и возвращаетесь к активной жизни.
Универсальные эффекты действия Диэная:
1) обновление клеток и тканей;
2) восстановление обмена веществ;
3) оживление энергетических процессов;
4) противовоспалительный;
5) мощная поддержка клеток иммунитета.
Посмотреть видео «Роль нуклеиновых кислот для организма»
Нуклеиновые кислоты РНК (слева) и ДНК (справа).
Нуклеи́новая кислота (от лат. nucleus — ядро) — высокомолекулярное органическое соединение, биополимер (полинуклеотид), образованный остатками нуклеотидов. Нуклеиновые кислоты ДНК и РНК присутствуют в клетках всех живых организмов и выполняют важнейшие функции по хранению, передаче и реализации наследственной информации.
История исследования[править | править код]
- В 1847 из экстракта мышц быка было выделено[1] вещество, которое получило название «инозиновая кислота». Это соединение стало первым изученным нуклеотидом. В течение последующих десятилетий были установлены детали его химического строения. В частности, было показано, что инозиновая кислота является рибозид-5′-фосфатом, и содержит N-гликозидную связь.
- В 1868 году швейцарским химиком Фридрихом Мишером при изучении некоторых биологических субстанций было открыто неизвестное ранее вещество. Вещество содержало фосфор и не разлагалось под действием протеолитических ферментов. Также оно обладало выраженными кислотными свойствами. Вещество было названо «нуклеином». Соединению была приписана брутто-формула C29H49N9O22P3.
- Уилсон обратил внимание на практическую идентичность химического состава «нуклеина» и открытого незадолго до этого «хроматина» — главного компонента хромосом[2]. Было выдвинуто предположение об особой роли «нуклеина» в передаче наследственной информации.
- В 1889 г Рихард Альтман ввел термин «нуклеиновая кислота», а также разработал удобный способ получения нуклеиновых кислот, не содержащих белковых примесей.
- Левин и Жакоб, изучая продукты щелочного гидролиза нуклеиновых кислот, выделили их основные составляющие — нуклеотиды и нуклеозиды, а также предложили структурные формулы, верно описывающие их химические свойства.
- В 1921 году Левин выдвинул гипотезу «тетрануклеотидной структуры ДНК»[3], оказавшуюся впоследствии ошибочной[4].
- В 1935 году Клейн и Танхаузер с помощью фермента фосфатазы провели мягкое фрагментирование ДНК, в результате чего были получены в кристаллическом состоянии четыре ДНК-образующих нуклеотида[5]. Это открыло новые возможности для установления структуры этих соединений.
- В 1940-е годы научная группа в Кембридже под руководством Александера Тодда проводит широкие синтетические исследования в области химии нуклеотидов и нуклеозидов. В результате их работы были установлены все детали химического строения и стереохимии нуклеотидов. За цикл работ в этой области Александер Тодд был награждён Нобелевской премией в области химии в 1957 году.
- В 1951 году Чаргаффом была установлена закономерность содержания в нуклеиновых кислотах нуклеотидов разных типов, получившая впоследствии название Правило Чаргаффа.
- В 1953 году Уотсоном и Криком установлена вторичная структура ДНК, двойная спираль[6].
Способы выделения[править | править код]
Гелеобразный осадок нуклеиновой кислоты
Описаны многочисленные методики выделения нуклеиновых кислот из природных источников. Основными требованиями, предъявляемыми к методу выделения, являются эффективное отделение нуклеиновых кислот от белков, а также минимальная степень фрагментации полученных препаратов. Классический метод выделения ДНК был описан в 1952 году и используется в настоящее время без значительных изменений[7]. Клеточные стенки исследуемого биологического материала разрушаются одним из стандартных методов, а затем обрабатываются анионным детергентом. При этом белки выпадают в осадок, а нуклеиновые кислоты остаются в водном растворе. ДНК может быть осаждена в виде геля осторожным добавлением этанола к её солевому раствору. Концентрацию полученной нуклеиновой кислоты, а также наличие примесей (белки, фенол) обычно определяют спектрофотометрически по поглощению на А260 нм.
Нуклеиновые кислоты легко деградируют под действием особого класса ферментов — нуклеаз. В связи с этим при их выделении важно обработать лабораторное оборудование и материалы соответствующими ингибиторами. Так, например, при выделении РНК широко используется такой ингибитор рибонуклеаз как DEPC.
Физические свойства[править | править код]
Нуклеиновые кислоты хорошо растворимы в воде, практически нерастворимы в органических растворителях. Очень чувствительны к действию температуры и критическим значениям уровня pH. Молекулы ДНК с высокой молекулярной массой, выделенные из природных источников, способны фрагментироваться под действием механических сил, например, при перемешивании раствора. Нуклеиновые кислоты фрагментируются ферментами — нуклеазами.
Строение[править | править код]
Фрагмент полимерной цепочки ДНК
Полимерные формы нуклеиновых кислот называют полинуклеотидами.
Существуют 4 уровня структурной организации нуклеиновых кислот: первичная, вторичная, третичная и четвертичная. Первичная структура представляет собой цепочки из нуклеотидов, соединяющихся через остаток фосфорной кислоты (фосфодиэфирная связь). Вторичная структура — это две цепи нуклеиновых кислот соединённые водородными связями. Стоит отметить, что цепи соединяются по типу «голова-хвост» (3′ к 5′), по принципу комплементарности (азотистые основания находятся внутри этой структуры). Третичная структура, или же спираль, образуется за счет радикалов азотистых оснований (образуются водородные дополнительные связи, которые и сворачивают эту структуру, тем самым обуславливая её прочность). И наконец 4 структура — это комплексы гистонов и нитей хроматина.
Поскольку в нуклеотидах существует только два типа гетероциклических молекул, рибоза и дезоксирибоза, то и имеется лишь два вида нуклеиновых кислот — дезоксирибонуклеиновая (ДНК) и рибонуклеиновая (РНК).
Мономерные формы также встречаются в клетках и играют важную роль в процессах передачи сигналов или запасании энергии. Наиболее известный мономер РНК — АТФ, аденозинтрифосфорная кислота, важнейший аккумулятор энергии в клетке.
ДНК и РНК[править | править код]
- ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота). Сахар — дезоксирибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые — тимин (T) и цитозин (C). ДНК часто состоит из двух полинуклеотидных цепей, направленных антипараллельно.
- РНК (рибонуклеиновая кислота). Сахар — рибоза, азотистые основания: пуриновые — гуанин (G), аденин (A), пиримидиновые урацил (U) и цитозин (C). Структура полинуклеотидной цепочки аналогична таковой в ДНК. Из-за особенностей рибозы молекулы РНК часто имеют различные вторичные и третичные структуры, образуя комплементарные участки между разными цепями.
Типы РНК[править | править код]
Ма́тричная рибонуклеи́новая кислота́ (мРНК, синоним — информацио́нная РНК, иРНК) — РНК, содержащая информацию о первичной структуре (аминокислотной последовательности) белков[8]. мРНК синтезируется на основе ДНК в ходе транскрипции, после чего, в свою очередь, используется в ходе трансляции как матрица для синтеза белков. Тем самым мРНК играет важную роль в «проявлении» (экспрессии) генов.
Рибосо́мные рибонуклеи́новые кисло́ты (рРНК) — несколько молекул РНК, составляющих основу рибосомы. Основной функцией рРНК является осуществление процесса трансляции — считывания информации с мРНК при помощи адапторных молекул тРНК и катализ образования пептидных связей между присоединёнными к тРНК аминокислотами.
Структура транспортной РНК
Транспортная РНК, тРНК — рибонуклеиновая кислота, функцией которой является транспортировка аминокислот к месту синтеза белка. Имеет типичную длину от 73 до 93 нуклеотидов и размеры около 5 нм. тРНК также принимают непосредственное участие в наращивании полипептидной цепи, присоединяясь — будучи в комплексе с аминокислотой — к кодону мРНК и обеспечивая необходимую для образования новой пептидной связи конформацию комплекса.
Для каждой аминокислоты существует своя тРНК.
тРНК является одноцепочечной РНК, однако в функциональной форме имеет конформацию «клеверного листа». Аминокислота ковалентно присоединяется к 3′-концу молекулы с помощью специфичного для каждого типа тРНК фермента аминоацил-тРНК-синтетазы.
На участке C находится антикодон, соответствующий аминокислоте.
Некодирующие РНК (non-coding RNA, ncRNA) — это молекулы РНК, которые не транслируются в белки. Ранее использовавшийся синоним, малые РНК (smRNA, small RNA), в настоящее время не используется, так как некоторые некодирующие РНК могут быть очень большими, например, Xist.
Последовательность ДНК, на которой транскрибируются некодирующие РНК, часто называют РНК-геном.
Некодирующие РНК включают в себя молекулы РНК, которые выполняют очень важные функции в клетке — транспортные РНК (тРНК), рибосомные РНК (рРНК), такие малые РНК, как малые ядрышковые РНК (snoRNA), микроРНК, siRNA, piRNA, а также длинные некодирующие РНК — Xist, Evf, Air, CTN, PINK, TUG1.
Последние транскриптомные технологии (секвенирование РНК) и методы ДНК-микрочипов предполагают наличие более 30000 длинных некодирующих РНК (англ. long ncRNA). Примерно такое же количество малых регуляторных РНК содержится в геноме мыши.
Примечания[править | править код]
- ↑ J. Liebig. ??? (неопр.) // Annalen. — 1847. — Т. 62. — С. 257.
- ↑ Edmund B. Wilson. An Atlas of the Fertilization and Karyokinesis of the Ovum. — N. Y.: Macmillan, 1895. — P. 4.
- ↑ P. A. Levene. ??? (англ.) // J. Biol. Chem. : journal. — 1921. — Vol. 48. — P. 119.
- ↑ Во время выдвижения «тетрануклеотидной структуры» химики критически относились к самой возможности существования макромолекул, вследствие чего ДНК была приписана структура с низкой молекулярной массой
- ↑ W. Klein, S. J. Thannhauser. ??? (неопр.) // Z. physiol. Chem.. — 1935. — Т. 231. — С. 96.
- ↑ J. D. Watson, F. H. C. Crick. Molecular Structure of Nucleic Acids: A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid (англ.) // Nature. — 1953. — Vol. 171. — P. 737—738. — doi:10.1038/171737a0.
- ↑ Ernest R. M. Kay, Norman S. Simmons, Alexander L. An Improved Preparation of Sodium Desoxyribonucleate (англ.) // J. Am. Chem. Soc. (англ.)русск. : journal. — 1952. — Vol. 74, no. 7. — P. 1724—1726. — doi:10.1021/ja01127a034.
- ↑ Bruce Alberts, Alexander Johnson, Julian Lewis, Martin Raff, Keith Roberts, Peter Walter. Molecular Biology of the Cell. — 5. — Garland Science, 2008. — 1392 с. — ISBN 0815341059.
Литература[править | править код]
- Бартон Д., Оллис У. Д. Общая органическая химия. — М.: Химия, 1986. — Т. 10. — С. 32—215. — 704 с.
- Франк-Каменецкий М. Д. Самая главная молекула. — М.: Наука, 1983. — 160 с.
- Аппель Б., Бенеке И., Бенсон Я., под ред. С. Мюллер. Нуклеиновые кислоты от А до Я. — М.: Бином, 2012. — 352 с. — ISBN 978-5-9963-0376-2.