Нуклеотиды

Нуклеотиды – это сложные эфиры нуклеозидов и фосфорной кислоты (фосфаты нуклеозидов). В зависимости от природы нуклеозидов выделяют рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.

Фосфатная группа связана с пентозным циклом обычно в положениях 3’ или 5’.

 

Нуклеотиды называют как сложные эфиры фосфорной кислоты – фосфаты, например, уридин-5’-фосфат, дезоксигуанозин-3’-фосфат. С другой стороны, нуклеотиды можно рассматривать как двухосновные кислоты. Тогда их называют 5’-уридиловая кислота, 3’-дезоксигуаниловая кислота и т.д.

 

Фосфорная кислота может этерифицировать одновременно две гидроксильных группы углеводного остатка, образуя циклофосфаты. Практически во всех клетках присутствуют аденозин-3’,5’-циклофосфат (3’,5’-циклоадениловая кислота) и гуанозин-3’,5’-циклофосфат (3’,5’-циклогуаниловая кислота):

 

Циклические нуклеотиды играют в клетке важную роль: они являются посредниками между некоторыми гормонами (например, адреналин) и клеточными процессами.

Т.к. в молекулах нуклеотидов присутствуют и N-гликозидные, и сложноэфирные связи в зависимости от условий гидролиза образуются различные продукты. N-гликозидная связь гидролизуется только в кислой среде, а сложноэфирная – и в кислой, и в щелочной:

 

Нуклеотиды имеют большое значение не только как мономеры для строительства нуклеиновых кислот. Они участвуют в биохимических процессах, и особенно важны в роли коферментов, т.е. веществ, необходимых для проявления активности ферментов.

Во всех тканях организма содержатся моно-, ди- и трифосфаты нуклеотидов. Особенно широко известны аденозинмонофосфат (АМФ), аденозиндифосфат (АДФ) и аденозинтрифосфат (АТФ). Нуклеотиды, фосфорилированные в разной степени, способны к взаимным преврашениям путем отщепления остатка фосфорной кислоты или наращиванием его:

 

Ангидридные связи между остатками фосфорной кислоты обладают большим запасом энергии (~32 кДж/моль), поэтому их называют макроэргическими. При гидролизе АТФ до АДФ и АМФ эта энергия выделяется. Важнейшая роль АТФ – поставщик энергии во всех живых клетках.

С участием АТФ и АДФ в организме осуществляется важнейший биохимический процесс – перенос фосфатных групп. Образование фосфатов – типичная реакция в метаболизме углеводов:

 

АТФ активирует α-аминокислоты в биосинтезе белков:

 

 

При взаимодействии α-аминокислоты с молекулой АТФ образуется смешанный ангидрид аминокислоты и АМФ – аминоациладенилат. Ангидриды кислот являются более активными ацилирующими средствами, чем сами кислоты. Активированная аминокислота затем взаимодействует с аминогруппой следующей аминокислоты в синтезе пептидов.

Нуклеотидную природу имеет никотинамидадениндинуклеотид (НАД⁺) – кофермент дегидрогеназ, который является участником окислительно-восстановительных реакций. С участием НАД⁺ протекают реакции оксиления спиртов в альдегиды (ретинол – ретиналь и др.).