Нуклеотиды, в молекулах которых остаток фосфорной кислоты, связываясь с углеродными атомами рибозы в 5' и 3' положениях, образует кольцо; универсальные регуляторы биохимических процессов в живых клетках.

Циклический 3',5'-аденозинмонофосфат (цАМФ)

Наиболее изучен циклический 3', 5'-аденозинмонофосфат (цАМФ) - белый порошок, хорошо растворимый в воде. цАМФ открыт в 1957 американским биохимиком Э. Сазерлендом с сотрудниками при исследовании механизма активации фермента фосфорилазы печени гормонами глюкагоном и адреналином. В тканях животных и человека цАМФ служит посредником в осуществлении многообразных функций различных гормонов и др. биологически активных соединений (некоторых медиаторов, токсинов, лактинов). У бактерий при недостатке в среде легкоусвояемых соединений, например глюкозы, увеличивается содержание цАМФ в клетке, что приводит к биосинтезу адаптивных (индуцируемых) ферментов, необходимых для усвоения др. источников питания. Уровень цАМФ в клетках сальмонеллы Salmonella thyphimurium определяет будущее попавшего в неё фага (при высокой концентрации цАМФ происходит Лизогенизация культуры бактерий, при низкой - фаг вызывает её Лизис). У миксоамёбы Dictyostelium discoideum цАМФ играет роль аттрактанта (См. Аттрактанты), привлекающего клетки друг к другу. У высших растений цАМФ опосредует влияние Фитохрома на синтез пигментов бетационинов (у Amaranthus paniculatus).

Концентрация цАМФ в тканях млекопитающих очень мала и составляет десятые доли микромоля на 1 кг сырой ткани (10^-7-10^-6 моль). При активации аденилатциклазы, катализирующей биосинтез цАМФ, или блокировании фосфодиэстеразы, осуществляющей гидролиз этого нуклеотида, концентрация цАМФ в клетке быстро увеличивается. Т. о., содержание цАМФ в клетке определяется соотношением активностей этих двух ферментов. Связь между гормоном или др. химическим сигналом (первый "посредник") и цАМФ (второй "посредник") осуществляет т. н. аденилатциклазный комплекс, включающий рецептор, настроенный на определённый гормон (или др. биологически активное вещество) и расположенный на внешней стороне клеточной мембраны, и аденилатциклазу, расположенную на внутренней стороне мембраны. Гормон, взаимодействуя с рецептором, во многих случаях активизирует аденилатциклазу, которая катализирует биосинтез цАМФ. Концентрация цАМФ, образующегося т. о. в клетке, превышает концентрацию действующего на клетку гормона в 100 раз. В основе механизма действия цАМФ в тканях животных и человека лежит его взаимодействие с протеинкиназами - ферментами, активность которых проявляется в присутствии этого нуклеотида (см. схему). Связывание цАМФ с регуляторной субъединицей протеинкиназы приводит к диссоциации фермента и активации его каталитической субъединицы, которая, освободившись от регуляторной субъединицы, способна фосфорилировать определённые белки (в т. ч. ферменты). Изменение свойств этих макромолекул путём фосфорилирования меняет и соответствующие функции клеток. Например, при действии адреналина на клетки печени происходит фосфорилирование двух ферментов - фосфорилазы и гликогенсинтетазы. Фосфорилаза при этом активируется, что приводит к быстрому гидролизу гликогена - запасного вещества печени. Одновременно с началом гидролиза гликогена прекращается его новый синтез, т.к. фермент, участвующий в его образовании, - гликогенсинтетаза при фосфорилировании его протеинкиназами теряет свою активность. Один и тот же гормон, действуя через посредство цАМФ, в разных тканях вызывает различные функциональные ответы, зависящие от особенностей данной ткани. При стрессе, когда потребность в энергии очень велика, мозговой слой надпочечников в повышенном количестве образует гормон адреналин. В печени адреналин обусловливает активное расщепление (фосфоролиз) гликогена, образование фосфорных эфиров глюкозы и выброс в кровь большого количества глюкозы, в жировой ткани - приводит к гидролизу липидов, достигнув сердца, - увеличивает силу сокращения сердечной мышцы, усиливает кровообращение и улучшает питание тканей, осуществляя мобилизацию всех сил организма. цАМФ играет определённую роль в морфологии, подвижности, пигментации клеток, в кроветворении, клеточном иммунитете, вирусной инфекции и др. Некоторые медиаторы, например ацетилхолин, могут ускорять образование др. Ц. н. - 3',5'-гуанозинмонофосфата (цГМФ), который синтезируется в клетке из гуанозинтрифосфата при активации фермента гуанилатциклазы, входящей в гуанилатциклазный комплекс, расположенный в клеточной мембране. Характерно, что многие эффекты цГМФ прямо противоположны эффектам цАМФ. Антагонистические отношения Ц. н. проявляются чаще всего в сложных системах, когда для регуляции клеточной функции требуется разновременная модификация многих белков, осуществляемая согласованным действием попеременно активируемых цАМФ- и цГМФ-зависимых протеинкиназ. У бактерий цАМФ, соединившись с неферментным рецепторным белком, присоединяется к ДНК и позволяет ферменту РНК-полимеразе начать транскрипцию (См. Транскрипция) гена, ответственного за синтез индуцируемого фермента (см. Оперон). Т. о., механизм действия цАМФ у бактерий и в тканях животных и человека принципиально различен. Исследования роли Ц. н. в живых клетках - одно из наиболее быстро развивающихся направлений в биохимии, уже внёсшее существенный вклад в понимание механизмов биологической регуляции на молекулярном уровне.

Лит.: Боннер Дж., Гормоны миксомицетов и млекопитающих, в кн.: Молекулы и клетки, пер. с англ., в. 5, М., 1970; Васильев В. Ю., Гуляев Н. Н., Северин Е. С., Циклический аденозинмонофосфат - биологическая роль и механизм действия, "Журнал Всесоюзного химического общества им. Д. И. Менделеева", 1975, т. 20, № 3; Доман Н. Г., Феденко Е. П., Биологическая роль циклического АМФ, "Успехи биологической химии", 1976, т. 17; Федоров Н. А., Циклический гуанозинмонофосфат (цГМФ): метаболизм и его биологическая роль, "Успехи современной биологии", 1976, т. 82, в. 1 (4); Sutherland Е. W., Roil Т. W., The properties of an adenine ribonucleotide produced with cellular particles, ATP, Mg⁺⁺ and epinephrine or glucagon, "Journal of the American Chemical Society", 1957, v. 79, № 13; Advances in cyclic nucleotide research, v 1-6 N. Y. Amst., 1972-75.

Е. П. Феденко.

Схема механизма действия цАМФ в клетках животных и растений. АТФ - аденозинтрифосфат; АДФ - аденозиндифосфат; ф_н - фосфат; фф - пирофосфат.

музыкальные формы, состоящие из нескольких относительно самостоятельных частей, в совокупности раскрывающих единый художественный замысел. Наиболее распространённые инструментальные Ц. ф. - Сюита и сонатная циклическая форма (см. Симфония, Соната и др.). В числе вокальных Ц. ф. - Кантата и Оратория.

минимальный участок хромосомы, неделимый при рекомбинации.

Нуклеотиды, моно-, ди- и трифосфорные эфиры аденозина, содержащие Аденин, углевод рибозу (См. Рибоза) и один (АМФ), два (АДФ) или три (АТФ) остатка фосфорной кислоты. А. к. имеются во всех организмах (от микроба и растения до человека) и играют важнейшую роль в обмене веществ и энергий, т. к. присоединение фосфатных групп к АМФ сопровождается аккумуляцией энергии (АДФ, АТФ - Макроэргические соединения), а их отщепление - выделением энергии, используемой для различных процессов жизнедеятельности (см. Биоэнергетика). В клетках постоянно происходят взаимопревращения АТФ, АДФ и АМФ. Аденозинмонофосфорные кислоты (АМФ, адениловые кислоты) имеют один остаток фосфорной кислоты. Молекулярная масса 347,23. В зависимости от места присоединения остатка фосфорной кислоты к рибозе различают 5'-АМФ ("мышечная" АМФ), 3'-АМФ ("дрожжевая" АМФ) и 2'-АМФ. АМФ - составная часть нуклеиновых кислот (См. Нуклеиновые кислоты), входит в состав многих ферментов (См. Ферменты). Основные производные АМФ: циклическая АМФ, активирующая фермент фосфорилазу, и АТФ. Аденозиндифосфорная кислота (АДФ) имеет 2 остатка фосфорной кислоты. Молекулярная масса 427,22. Получается из АТФ при ферментативном отщеплении остатка фосфорной кислоты. Играет большую роль в энергетическом обмене и окислительном фосфорилировании (См. Фосфорилирование). Аденозинтрифосфорная кислота (АТФ, аденилпирофосфорная кислота) имеет 3 остатка фосфорной кислоты. Молекулярная масса 507,21. Является субстратом для биосинтеза нуклеиновых кислот. Одна или две концевые фосфатные группы легко отщепляются от АТФ под действием ферментов аденозинтрифосфатаз (См. Аденозинтрифосфатазы); при этом образуются АДФ или АМФ и освобождается энергия (30-40 кдж, или 7-10 ккал, в расчёте на один фосфат). Присоединение остатков фосфорной кислоты к АМФ или АДФ сопровождается накоплением энергии в образующейся АТФ. При переносе легко отщепляющихся богатых энергией (макроэргических) фосфатных групп с АТФ на др. вещества эта энергия передаётся последним или расходуется на мышечное сокращение, нервное возбуждение, секрецию желёз, биосинтез белков и иных веществ и др. Ресинтез АТФ происходит в процессе окислительного, фотосинтетического или сопряжённого с гликолизом фосфорилирования или связан с др. энергетическими процессами.

Растворы динатриевой и монокальциевой солей аденозинтрифосфорной кислоты используются с лечебными целями - для инъекций при мышечной дистрофии, спазме сердечных и периферических сосудов. Нельзя принимать препараты АТФ при свежих инфарктах миокарда и воспалительных заболеваниях лёгких.

Лит.: Иванов И. И., Юрьев В. А., Биохимия и патобиохимия мышц Л., 1961; Збарский Б. И., Иванов И. И., Мардашев С. P., Биологич. химия, 4 изд., Л.,1965; Ленинджер А., Митохондрия, пер. с англ., М., 1966; Рэкер Э., Биоэнергетич. механизмы, пер. с англ., М., 1967.

И. Б. Збарский.

нуклеозидфосфаты, соединения, из которых состоят Нуклеиновые кислоты, многие Коферменты и др. биологически активные соединения; каждый Н. построен из азотистого основания (обычно пуринового или пиримидинового), углевода (рибозы или дезоксирибозы) и остатка фосфорной кислоты (см. формулы). Для обозначения дезоксирибонуклеотидов (в отличие от рибонуклеотидов) перед названием Н. обычно ставят букву "д" (например, дАМФ). Соединения, состоящие из остатков двух Н., называются динуклеотидами, из трёх - тринуклеотидами, состоящие из небольшого числа остатков Н. называются олигонуклеотидами, а из многих - полинуклеотидами, или нуклеиновыми кислотами.

Н. называются также соединения, построенные по их типу, но содержащие др. азотистые основания (например, никотинамидмононуклеотид - соединение амида никотиновой кислоты (См. Никотиновая кислота) с остатками рибозы и фосфорной кислоты). В составе коферментов Н. участвуют во многих процессах обмена веществ [например, Никотинамидадениндинуклеотид (НАД) и его фосфорное производное - НАДФ, Флавинадениндинуклеотид (ФАД) и др.]. Н. в виде моно-, ди- и трифосфатов содержатся в органах и тканях в свободном состоянии. Н. с тремя остатками фосфорной кислоты - нуклеозидтрифосфаты - являются макроэргическими соединениями (См. Макроэргические соединения) и непосредственными предшественниками в биосинтезе нуклеиновых кислот. Особенно важное значение имеет аденозинтрифосфорная кислота (АТФ) - универсальный аккумулятор энергии и непосредственный её источник для различных процессов жизнедеятельности (см. Аденозинфосфорные кислоты). Уридиндифосфорная кислота (УДФ) участвует в углеводном обмене, являясь переносчиком остатков моносахаридов; цитидинфосфаты играют аналогичную роль в обмене липидов; гуанозинтрифосфат (ГТФ) участвует в биосинтезе белка. Важную роль играет также циклическая адениловая кислота (цАМФ), выполняющая роль посредника в действии гормонов.

В организме Н. синтезируются из аминокислот (См. Аминокислоты) и других более простых соединений. Дезоксирибонуклеотиды синтезируются из рибонуклеотидов путём восстановления рибозы. Пуриновые производные у человека окисляются до мочевой кислоты (См. Мочевая кислота), а у большинства млекопитающих - до Аллантоина. Пиримидины распадаются до β-аланина и далее до мочевины (См. Мочевина).

Лит.: Микельсон А., Химия нуклеозидов и нуклеотидов, пер. с англ., М., 1966.

И. Б. Збарский.

Важнейшие нуклеотиды, входящие в состав ДНК.

Важнейшие нуклеотиды, входящие в состав ДНК.

фосфорное производное нуклеозида; является коферментом многих ферментативных реакций; структурная единица нуклеиновых. кислот.