BUDOWA I FUNKCJE KWASÓW
NUKLEINOWYCH
BUDOWA I FUNKCJE KWASÓW
NUKLEINOWYCH
KWASY NUKLEINOWE
Kwasy nukleinowe odgrywają główną rolę w przechowywaniu i ekspresji
informacji genetycznej
KWAS DEOKSYRYBONUKLEINOWY (DNA)
Przechowuje informację genetyczną
KWAS RYBONUKLEINOWY (RNA)
Uczestniczy w procesie ekspresji genów i
biosyntezy białek
PODSTAWOWE SKŁADNIKI
CUKIER
ZASADA AZOTOWA
RESZTA FOSFORANOWA
O
CH
2
OH
OH
OH
O
H
Ryboza
2
O
CH
2
OH
OH
O
H
Deoksyryboza
Cytozyna
Tymina
Uracyl
PIRYMIDYNY
N
N
H
O
NH
2
N
H
N
H
O
O
CH
3
N
H
N
H
O
O
Adenina
Guanina
PURYNY
N
N
N
H
N
NH
2
N
H
N
N
H
N
O
N
H
2
P
O
O
O
O
KWASY NUKLEINOWE
NUKLEOZYD
zasada + cukier
NUKLEOTYD
zasada + cukier + fosforan
POLINUKLEOTYD
(nukleotyd)
n
wiązanie
N-glikozydowe
3
2
1
O
4
CH
2
OH
O
H
5
zasada
N
wiązanie estrowe
3
2
1
O
4
CH
2
OH
P
O
O
O
O
5
zasada
N
P
O
O
O
O
3
2
1
O
4
CH
2
O
P
O
O
O
O
3
2
1
O
4
CH
2
P
O
O
O
O
3
2
1
O
4
CH
2
5
5
5
zasada
N
zasada
N
zasada
N
wiązanie
fosfoestrowe
5’
wiązanie
fosfoestrowe
3’
Sekwencję
nukleotydów podaje
się od końca 5’ do 3’
koniec 5’
koniec 3’
wolna reszta
fosforanowa
wolna grupa OH
3
2
1
O
4
CH
2
OH
O
H
OH
5
zasada
N
wiązanie
N-glikozydowe
3
2
1
O
4
CH
2
OH
OH
P
O
O
O
O
5
zasada
N
wiązanie estrowe
RYBO
NUKLEOZYD
DEOKSYRYBO
NUKLEOZYD
RYBO
NUKLEOTYD
DEOKSYRYBO
NUKLEOTYD
KWASY NUKLEINOWE
ADENINA
GUANINA
CYTOZYNA
URACYL
TYMINA
Adenozyna
A
Guanozyna
G
Cytydyna
C
Urydyna
U
–
Adenozyno-5’-
monofosforan
AMP
Guanozyno-5’-
monofosforan
GMP
Cytydyno-5’-
monofosforan
CMP
Urydyno-5’-
monofosforan
UMP
–
Deoksyadenozyna
dA
Deoksyguanozyna
dG
Deoksycytydyna
dC
–
Deoksytymidyna
dT
Deoksyadenozyno-
5’-monofosforan
dAMP
Deoksyguanozyno-
5’-monofosforan
dGMP
Deoksycytydyno-
5’-monofosforan
dCMP
–
Deoksytymidyno-
5’-monofosforan
dTMP
RYBONUKLEOZYD
RYBONUKLEOTYD
DEOKSYRYBONUKLEOZYD
DEOKSYRYBONUKLEOTYD
ZASADA
KWASY NUKLEINOWE
DNA
DNA zbudowany jest z dwóch nici polinukleotydowych połączonych wiązaniami wodorowymi
Komplementarność zasad
Adenina
Tymina
PURYNA
PIRYMIDYNA
Grupa
3’-hydroksylowa
cukrowej części jednej jednostki tworzy
wiązanie estrowe z grupą
5’-fosforanową
drugiej jednostki
KWASY NUKLEINOWE
DNA
W
IĘK
SZ
Y
R
O
W
EK
M
NI
EJSZ
Y
R
O
W
EK
Łańcuchy polinukleotydowe w DNA są:
całkowicie komplementarne
, tzn. każdej zasadzie jednego
łańcucha odpowiada komplementarna zasada w drugim łańcuchu;
przeciwbieżne
, tzn. „mostki” 3’-5’-fosfodiestrowe są w obu
łańcuchach ułożone w przeciwnych kierunkach;
na całej długości owinięte wokół siebie
w postaci podwójnej
prawoskrętnej helisy
.
Pierścienie obu zasad
w każdej parze
układają się na jednej
płaszczyźnie
KWASY NUKLEINOWE
DNA
Całe cząsteczki DNA mogą być koliste, tak jak u większości bakterii i bakteriofagów,
ponadto są pofałdowane i dość ciasno upakowane u eukariontów
W organizmach eukariotycznych o przestrzennym upakowaniu cząsteczek DNA decyduje ich oddziaływanie z
licznymi białkami, głównie zasadowymi histonami. Włókna nukleoproteinowe, budujące chromosomy komórek
eukariotycznych nazywa się
chromatyną
.
Stopnie upakowania DNA
Izolowany
Aktywne geny
Geny mniej aktywne
W czasie interfazy
W czasie podziału komórki
Aktywny chromosom
Chromosom metafazowy
Włókno 30 nm
Nukleosom
Nukleosomowy
łańcuch
DNA
Rdzeń histonowy
Histony H1
Białka wiążące
Białka wiążące
KWASY NUKLEINOWE
RNA
Cząsteczki RNA są bardzo małe w porównaniu z gigantycznymi cząsteczkami DNA
We wszystkich typach komórek (prokariotycznych i eukariotycznych) występują 3
główne typy RNA, które różnią się funkcją oraz strukturą
TRANSPORTUJĄCY RNA
tRNA
INFORMACYJNY RNA
mRNA
RYBOSOMALNY RNA
rRNA
Jego zadaniem jest
przyłączanie
wolnych aminokwasów w
cytoplazmie i transportowanie ich
do rybosomów
, gdzie w trakcie
procesu translacji zostają włączone
do powstającego łańcucha
polipeptydowego
Jego zadaniem jest
przenoszenie
informacji genetycznej o sekwencji
poszczególnych polipeptydów
z
genów do aparatu translacyjnego
Jego zadaniem jest
udział w procesie
biosyntezy polipeptydów
. Jest
rybozymem – tzn. RNA zdolnym do
katalizy.
W RNA zamiast TYMINY jest URACYL
KWASY NUKLEINOWE
RNA
TRANSPORTUJĄCY RNA
tRNA
Kompleks tRNA-aminokwas nosi nazwę
aminoacylo-tRNA
W każdej komórce organizmu znajduje się przynajmniej
20 rodzajów cząsteczek tRNA
Cząsteczka tRNA przyjmuje kształt czterolistnej koniczyny.
Można w niej wyróżnić:
5 grup nieparujących się zasad
1)
sekwencja CCA na końcu 3’
2)
pętla TΨC
3)
pętla dodatkowa
4)
pętla DHU
5)
pętla antykodonowa
4 dwuniciowe ramiona
W skład cząsteczki tRNA wchodzą również
zmodyfikowane zasady azotowe
KWASY NUKLEINOWE
RNA
INFORMACYJNY RNA
mRNA
jądro
cytoplazma
U eukariotów mRNA po transkrypcji jest modyfikowany
kap
sekwencja kodująca
ogon
poli (A)
do końca 5’
przyłączana jest struktura
„
kap
” (ang. cap)
do końca 3’
przyłączana jest sekwencja
szeregu nukleotydów adeninowych
zwana fragmentem poliadenylowym lub
poli-A
KWASY NUKLEINOWE
RNA
RYBOSOMALNY RNA
rRNA
rRNA nie występuje w stanie wolnym, lecz wchodzi w skład wyspecjalizowanych
cząsteczek nukleoproteinowych, nazywanych
rybosomami
U prokariontów:
mała podjednostka rybosomu zawiera
16
S rRNA,
duża podjednostka rybosomu zawiera
5
S i
23
S rRNA
U eukariontów:
mała podjednostka rybosomu zawiera
18
S rRNA,
duża podjednostka rybosomu zawiera
5
S,
5.8
S i
28
S rRNA
Rosnący łańcuch
polinukleotydowy
mRNA
tRNA
Aminokwasy
Rybosom
rRNA
Białka
Podjednostki
Rybosom
