Transcript лекција 11-нуклеотиди и нуклеински киселини

НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИпоради нив сме такви
какви што сме!!!
ЦЕЛОКУПНИОТ ЖИВОТ и ИЗГЛЕДОТ
на живите суштества
на Земјата се врти
околу ДНК и РНК
Нуклеотиди, нуклеозиди и
нуклеински киселини
Нуклеотидите
се
градивни единки на
нуклеинските киселини
RNA
1
нуклеотид
DNA
Нуклеотиди
Нуклеинските киселини се полимери изградени од нуклеотиди
НУКЛЕОТИДИТЕ се циклични јаглеродни структури што
содржат АЗОТНИ АТОМИ поврзани со 5то члени јаглехидрати (рибози)
5-то члените јаглехидрати што влегуваат во составот на нуклеотидите
се рибоза или деоксирибоза. Притоа, нуклеотидите што содржат
рибоза во својот состав се наречени РИБОНУКЛЕОТИДИ, додека тие
нуклеотиди
што
содржат
деоксирибоза
се
ДЕОКСИРИБОНУКЛЕОТИДИ
ТАКА, ВО ЕУКАРИТОСКИТЕ КЛЕТКИ НУКЛЕИНСКИТЕ КИСЕЛИНИ СЕ:
ДЕОКСИРИБОНУКЛЕИНКСА КИСЕЛИНА (DNA)
РИБОНУКЛЕИНСКА КИСЕЛИНА (RNA)
Messenger RNA (mRNA)
Transfer RNA (tRNA)
Ribosomal RNA (tRNA)
Функции на нуклеотидите
• ГРАДИВНИ ЕДИНКИ НА НУКЛЕИНСКИТЕ
КИСЕЛИНИ (RNA, DNA)
•Аналогна улога како амино киселините во
протеините
• Енергетски материи во метаболизмот (ATP:
adenosine triphosphate)
• Структурни компоненти во многу ензими и
кофактори (NAD: nicotinamide adenine
dinucleotide)
2
Функции на нуклеинските киселини
• DNA содржи гени, а тие се информација што е
неопходни за да се синтетизираат протеини или РНК
• DNA содржи сегменти што играат улога во
регулацијата на гените (промотори)
• Рибосмоланите RNAs (rRNAs) се компоненти на
рибозомите, играат главна улога во синтезата на
протеините. (рибозомите се „фабриките„ каде се
синтетизираат протеините)
• Месинџерските RNAs (mRNAs) ја носат генетската
информација од генот до рибозомот
• Трансферна RNAs (tRNAs) ја транслира
информацијата од mRNA во секвенца на амино
киселини
• RNAs има и други функции, делува и како
3
катализатор
Структура на нуклеотидите
Нуклеотидите имаат три различни компоненти
во својот состав:
Фосфатна група
Азотна база
(pyrimidines or purine)
Пентозен шеќер
4
Структура на нуклеотидите- 1
Шеќери
HOCH2
Структура на
шеќерот РИБОЗА
OH
O
Рибоза
5’
HOCH2
O
OH
4’
OH
1’
3’
2’
HOCH2
OH
O
С-атомите се означени со „прим„
деоксирибоза
OH
H
Структура на нуклеотидите - 2
АЗОТНИ БАЗИ- Пурински
NH2
N
Aденин
N
A
N
N
6
7
5
9
4
8
N
3
N
H
1N
2
O
N
N
Гванин
NH
G
N
H
N
NH2
Структура на нуклеотидите - 3
АЗОТНИ БАЗИ- Пиримидински
O
Tимин
H3C
NH
T
N
4
3
5
2
6
1
N
O
H
NH2
N
N
Цитозин
C
N
H
O
Структура на нуклеотидите - 4
АЗОТНИ БАЗИ- Pyrimidines
ТИМИН е присутен САМО кај DNA.
Во RNA, ТИМИН е заменет со УРАЦИЛ
Урацил и Тимин се слични по структура
Урацил
4
3
5
2
6
1
N
O
N
NH
U
N
H
O
Структура на нуклеотидите - 4
Фосфатни групи
Фосфатните групи се eсенцијални за да дојде до полимеризација
на нуклеотидите (полимеризација е процес при кој повеќе
нуклеотиди се поврзуваат помеѓу себе и формираат поголеми
молекули)
Основна структура на фосфатната група:
O
O
P
O
O
X
Структура на нуклеотидите - 4
Фосфатни групи
Бројот на фосфатните групи го определува именувањето т.е
Монофосфат
Пр. AMP
O
O
P
O
CH2
O
дифосфат
пр. ADP
O
O
O
P
O
O
P
O
O
CH2
Структура на нуклеотидите - 4
Фосфатни групи
трифосфат
пр. ATP
O
O
O
P
O
O
P
O
O
O
P
O
O
CH2
Структура на нуклеотидите - 4
Азотна база-Шеќер-PO424
3
2
O
O
P
O
O
1
N
5’
C
O
4’
1’
3’
2’
OH
Moнoфосфат
5N
6
Структура на нуклеозиди
Отстрани ја фосфатната група од нуклеотидот, и добиваш
нуклеозид.
H
5
ATP е нуклеотид- главен извор на
енергија
Бaза (adenine)
трифосфат
Рибоза
DG = -50 kJ/mol
6
NAD е битен коензимски фактор
nicotinamide
NADH е супстанца што трансферира
Водородни јони (протони),
и претставува редукциско средство.
7
Структура на нуклеотиди
Овде е дадена генералната струкута на
нуклеотидите. Пентозата (јаглехидратот),
азотната база и фосфатните групи покажуваат
варијации кај различните нуклеотиди.
9
1. Јаглехидратот РИБОЗА
10
Рибоза
• Ribose (b-D-фураноза) е
јаглехидрат-пентоза (5то член прстен).
• Забележи го
нумерирањето на Сатомите! Кај
нуклеотидие, “прима“
се лористи за да се
разликува од
нумерирањето на
атомите кај азотните
бази
11
5
1
4
3
2
Рибоза
• Значаен дериват на
рибозата е 2'-deoxyribose,
или само деоксирибоза,
во која 2' OH групата е
заменета со H.
• Деоксирибозата е
јаглехидрат што влегува
во структурата наDNA
(deoxyribonucleic acid)
• Рибозата е во RNA
(ribonucleic acid).
12
Нуклеотидите во состав на
нуклеинските киселини
• Азотните бази се поврзани на C-1' атомот на рибозата или
деоксирибозата
• Пиримидинските бази се поврзуваат за пентозата преку N-1
позицијата на пиримидинскиот прстен
• Пуринските бази се поврзуваат преку N-9 позицијата
• Некои други минорни бази имаат други поврзувања.
20
Деоксирибонуклеотиди
2'-деоксирибозен шеќер
со азотна база (овдека
purine, adenine или
guanine)
поврзани преку C-1'
позицијата е
ДЕОКСИРИБОНУКЛЕОЗИД
Изврши фосфорилација на
позицијата 5' и добиваш
НУКЛЕОТИД
21
Некои поважни
ДЕОКСИРИБОНУКЛЕОТДИ
22
Рибонуклеотиди
• Рибоза + азотна база
поврзана за C-1'
позицијата од рибозата е
РИБОНУКЛЕОЗИД
• Изврши форсофрилацција
на 5' позицијата од
рибозата и добиваш
РИБОНУКЛЕОТИД
23
Некои поважни рибонуклеотиди
24
НУКЛЕИНСКИ КИСЕЛИНИ
Нуклетодините мономери
може меѓу себе да се поврзат
со фосфодиестерски врски
формирани помеѓу 3' -OH
од нуклеотидите
27
и фосфатната група од
соседниот нуклеотид.
Така се дефинираат два
завршетоци на еден poly- или
oлигонуклеотид:
На едниот 5' завршеток му
недостасува нуклеотид кај 5'
позицијата
а на другиот завршеток 3' му
недостасува нуклеотид на 3'
крајната позиција
Шеќерно-фосфатен скелет
• На тој начин, скелетот на Полинуклеотидот или
нуклеинската киселина се состои од фосфатни групи и
пентозни остатоци што се повторуваат, а за С-атомите на
пентозите се поврзани азотните бази.
28
Базите може да бидат поврзани за Сатомите на рибозите во цис или транс
позиција
29
Споредба на полинуклеотидите и
полипептидите
• Како и кај протеините, секвенцата на
страничниот ланец (базите во
нуклеиските киселини) игра важна улога
во функцијата на овие соединенија .
• Структурата на нуклеинските киселини
зависи од секвенцата на азотните бази и
ОД ТИПОТ на РИБОЗНИОТ ШЕЌЕР
(ribose, или 2'-deoxyribose).
• Водородните врски во структурата на
нуклеинските киселини се од круцијално
значење за нивната структура и нивната
31 функција!.
Структура на нуклеинските киселини
полимеризација
P P P
P P P
N
C
N
C
S
S
Ензим Phosphodiesterase
P
+
P P
(PPi)
P P P
C
N
S
C
N
S
Структура на нуклеинските киселини
полимеризација
Шеќерно фосфатен
“скелет”
нуклеотид
Структура на нуклеинските киселини
полимеризација
3’
5’
Шеќерно фосфатен
“скелет”
Азотни
бази
A
T
5’
C
G
3’
TAGCAC
A
C
Структура на нуклеинските киселини
“спарување на азотните бази”
RNA [обично] постои како полимер составен од еден ланец
DNA е полимер составен од два ланци
DNA постои во форма на двоен хеликс, кој се формира како
резултат на водородни врски помеѓу нуклеотидите од двата ланци
Азотните бази од нуклеотидите од едниот ланец СЕКОГАШ се
поврзуваат со КОМПЛЕМЕНТАРНИ азотни бази од нуклеотидите
од другиот ланец во структурата на ДНК
(2 H-врски)
A
T
G
C
(3 H-врски)
Структура на нуклеинските киселини
“спарување на азотните бази”
Структура на нуклеинските киселини
“спарување на азотните бази”
РНК е [најчесто] составена од
една низа
Спарувањето (поврзувањето) на азотните бази кај РНК е помеѓу
азотните бази во самиот ланец на РНК
СТРУКТУРА НА ДНК
ДВОЕН helix
ИНТРАМОЛЕКЛУРАНИ H(водородни)-врски
помеѓу азотните бази во молекулата на DNA
Watson-Crick поврзување на базите
32
DNA определување на структурата
• Watson и Crick предложиле 3D модел за структурата на ДНК,
Нобелова награда.
33
Структура на DNA
• DNAе изградена од два
хеликсовидни
антипаралелни ланци што
се обвиткани околу иста
оска
• Деоксирибозата и
фосфатните групи од
скелетот на ДНК ја градат
надворешноста на тој
хеликс.
• Планарните ПУРИНСКИ и
ПИРИМИДИНСКИ азотни
бази од двата ланци на ДНК
се поврзани со водородни
врски помеѓу себе.
34
ДНК
• Двата антипаралелни синџири на
ДНК не се идентични, но се
КОМПЛЕМЕНТАРНИ.
• Тоа значи, двата синџири се
ориентирани на тој начин за да
можат комплементарните бази од
двата синџира да се поврзат меѓу
себе: C со G, и A соT.
• На овој начин, ако се знае
секвенцата на азотните бази од
едниот ланец од хеликсот, можеме
да го претопставиме кој ќе биде
комплементарниот ланец на
другиот ланец од хеликсот на ДНК
37
RNA има богата и разновидна
структура
WatsonCrick спарување на
азотните
комплементарни
бази.
Забелешка: A-U
спарување постои
само кај RNA.
DNA може
да формира
и вакви
структури
40
RNA може да постои во неколку терцијарни
структури
Единечно
извиткана
РНК
RNAPhe
Кај квасец
Рибозомална РНК
41
Својства на нуклеинските киселини
1. Репликација-креирање на копии на ДНК
2. ТРАНСКРИПЦИЈА-синтеза на РНК од ДНК со помош на
Транскрипција-препис на кодот од ДНК кон РНКПри овој процес на местата каде што е комплементарната база
Тимин во ДНК, откако ќе се раскине хеликсот во ДНК,
се синтетизирамолекула на РНК во чија структура
се заменува Тиминот (Т) од ДНК азотната база УРАЦИЛ
(која ја има само во РНК!)
3. Транаслација на информацијата што е
Копирана од ДНК до месинџерска молекула на
РНК, на која потоа се синтетизираат протеини
РНК е МАЈКА НА СИТЕ
БИОМОЛЕКУЛИ
(во секој случај
мајка на сите ПРОТЕИНИ)
Приказ на делумна структура
на еден рибозом
-фабрика за протеини
42
Синтеза на Протеини од РНК,
процеси на транслација и транскрипција