STRUKTURA I FUNKCJA
KWASÓW
NUKLEINOWYCH
STRUKTURA I FUNKCJA
KWASÓW
NUKLEINOWYCH
B-cukier, C-reszta fosforanowa, D-
zasada azotowa
adenina
guanina
cytozyna
tymina
uracyl
OH
RYBOZA
H
2-
DEZOKSYRYBOZA
ADENOZYNA
(NUKLEOZYD)
O =P
O
OH
OH
NUKLEOTYD
zasada
dezoksyryboz
a
Nukleotydy, estry nukleozydów i kwasu fosforowego.
Typowym
miejscem
estryfikacji
jest
grupa
hydroksylowa przy atomie węgla C-5 pentozy, tj.
ugrupowanie
HO-CH
2
-
występujące
zarówno
w rybozie rybozie, jak i w uboższej od niej o jeden
atom tlenu deoksyrybozie (inaczej dezoksyrybozie).
Produkty estryfikacji nazywa się 5'-fosforanami
danego nukleozydu (nukleozydo-5'-fosforanami), np.
adenozyno-5'-fosforan (czyli kwas adenylowy, inaczej
adenozynomonofosforan, skrót AMP).
Połączenie adenozyny z grupą dwufosforanową
prowadzi do adenozyno-5'-dwufosforanu (skrót ADP),
przyłączenie
zaś grupy trójfosforanowej
daje
adenozyno-5'-trójfosforan
DWUNICIOWA BUDOWA HELISY
DNA wg Watsona i Cricka 1953r
1. Dwa helikalne łańcuchy polinukleotydowe
zwijają się dookoła wspólnej osi. Łańcuchy
są antyrównoległe – biegną w
przeciwnych kierunkach.
2. Zasady purynowe i pirymidynowe
znajdują się wewnątrz, a fosforany i
dezoksyrybozy na zewnątrz helisy.
Płaszczyzny zasad są prostopadłe do osi
helisy, a płaszczyzny pierścieni cukrów są
prawie prostopadle ułożone względem
zasad
3. Średnica helisy wynosi 2.0 nm.Odległość
miedzy
sąsiednimi zasadami mierzona wzdłuż osi
wynosi 0.34 nm. Zasady są skręcone względem
siebie pod kątem 36º. Na całkowity skręt spirali
przypada po 10 nukleotydów w każdym
łańcuchu, co daje okres powtarzalności 3,4 nm.
4. Dwa łańcuchy łącza się między sobą wiązaniami
wodorowymi między parami zasad (A/T, G/C)
5. Kolejność zasad w łańcuchu polinukleotydowym
nie jest w żaden sposób ograniczona. Ściśle
określona sekwencja zasad niesie informacja
genetyczną.
ALTERNATYWNE STRUKTURY
PODWÓJNEJ HELISY DNA
Model zaproponowany przez Watsona i
Cricka znany jest jako helisa B-DNA.
Na powierzchni helisy B-DNA występuje
duży rowek o średnicy 2,2 nm i mały
rowek o średnicy 1,2 nm. W warunkach
fizjologicznych lizba par zasad wynosząca
10,4 na skręt helisy uznana została za
charakterystyczną dla formy B-DNA.
Forma A-DNA jest dwuniciową
prawoskrętną helisą, która staje się
szersza i krótsza niż helisa B-DNA. Na
całkowity skręt helisy A przypada 11 par
zasad. Duży rowek jest głęboki i wąski.
Mniejszy rowek ulega prawie całkowitemu
zanikowi.Ma kształt bardzo szeroki i
płytki.
ALTERNATYWNE STRUKTURY
PODWÓJNEJ HELISY
Forma Z-DNA jest lewoskrętna, ma
więcej par zasad przypadających na
jeden skręt, staje się długa i wąska.
Strukturę nazwano Z ze względu na
szkielet cukrowo-fosforanowy, który
kształtem przypomina literę Z. Nie
stwierdzono występowania formy Z
in vivo.
WŁAŚCIWOŚCI DNA wg Chargraffa(1950r)
1
. Stosunki ilościowe adeniny do tyminy i guaniny do
cytozyny sa bliskie 1.0 dla wszystkich badanych
cząsteczek DNA. Ilość reszt purynowych równa jest
ilości reszt pirymidynowych.
2. Stosunek A/T i G/C jest typowy i stały dla DNA danego
organizmu.
3. Jeżeli DNA zawiera większy procent par A/T to organizm
jest bardziej wrażliwy na działanie promieni UV
4. Promieniowanie jonizujące wywiera efekt na DNA
bogate w pary G/C
5. Zasób informacji zakodowany w DNA jest największy
przy 41% par G/C. Zwiększenie i zmniejszenie
procentowe zawartości tych par obniża możliwość
kodowania przez DNA informacji.
Gen, podstawowa jednostka dziedziczenia,
zlokalizowana w chromosomach, decydująca
o przekazywaniu cech potomstwu.
Gen jest odcinkiem łańcucha DNA, zawierającym
pewną liczbę nukleotydów, których sekwencja
stanowi informację genetyczną, warunkującą
syntezę określonych białek (biosynteza białka)
lub cząstek kwasu RNA, co w dalszej
konsekwencji w toku skomplikowanych ciągów
reakcji
prowadzi
do
wykształcenia
się
określonej cechy organizmu. Geny występują
także u bakterii i wirusów nie posiadających
chromosomów.
W zależności od efektów działania, np. wpływu na
wykształcenie się cech morfologicznych organizmu,
wyróżnia się różne kategorie genów, np.:
1) geny dominujące i recesywne,
2) geny plejotropowe - wpływające na wykształcenie kilku
różnych cech,
3) geny kumulatywne (poligeny, polimeryczne) - których
działanie sumuje się z działaniem innych genów,
4) geny dopełniające - współdziałające z innym genem
w wykształceniu danej cechy,
5) subletalne - obniżające żywotność organizmu lub letalne
- prowadzące do jego śmierci (np. gen powodujący
wystąpienie braku krzepliwości krwi u zwierząt lub gen
uniemożliwiający wytwarzanie chlorofilu u roślin),
Ze względu na mechanizm działania
wyróżniamy:
1) strukturalne - zawierają informację
dotyczącą biosyntezy białka,
2) regulatorowe (regulatory) - regulują
aktywność genów strukturalnych.
Zespół genów we wszystkich
chromosomach danego organizmu
określa się jako genotyp.
U Prokariota geny zawierają ciągłą
sekwencję nukleotydów w DNA,
natomiast u Eukariota geny niosące
informację genetyczną (egzony) są
przedzielone intronami. Tak więc
informacja u Eukariota jest
nieciągła i w procesie biosyntezy
białka introny muszą zostać
usunięte, a powstałe w ten sposób
fragmenty DNA połączone w całość.
Termin gen wprowadził W.L.
Johansen.
Poziomy organizacji
chromatyny
1) podwójna helisa DNA
2) nić DNA nawinięta na
histony tworzy
nukleosomy
3) włókno chromatynowe
(włókno 10 nm) -
zbudowane z
upakowanych
nukleosomów
4) soleniod (włókno 30 nm)
- spiralnie skręcone
włókno 10 nm
5) splątane domeny (pętle)
6) chromatyna
skondensowana
(chromosom)
Poziomy
organiza
cji
chromaty
ny
chromosomy politeniczne,
olbrzymie powstają na drodze
endoreplikacji. spotykane w
jądrach komórek gruczołów
ślinowych Drosophila
melanogaster
Chromosomy szczoteczkowe można
zaobserwować w profazie mejozy w
oocytach ryb, płazów, gadów i ptaków
Replikacja
Replikacja polega na rozwinięciu helisy
DNA na krótkim odcinku i syntezie na
matrycy obu nici, nici komplementarnych.
Jest
to
proces
semikonserwatywny
(półzachowawczy) co oznacza, że powstała
cząsteczka zawiera jedną nić matczyną, a
drugą potomną.
Powstają dwie identyczne dwuniciowe kopie
pierwotnej cząsteczki wyjściowej DNA.
Przebieg replikacji u
Prokaryota
• INICJACJA – rozpoczyna się w miejscu
origin (ori) gdzie syntetyzowany jest
odcinek RNA - starter o długości około
10 do 60 nukleotydów
• ELONGACJA – na nici o polarności 3`
do 5` nowo syntetyzowany łańcuch
może wydłużać się w sposób ciągły, a
na nici o przeciwnej polarności w
postaci fragmentów Okazaki (około
1000 – 2000 nukleotydów)
• TERMINACJA – replikacja kończy się
po przejściu widełek replikacyjnych
wzdłuż całej kolistej cząsteczki
chromosomu przy udziale sekwencji
terminacyjnych Ter E, D, A, C, B i F
J. Carins w roku
1963 stosując
technikę
autoradiografii
jako pierwszy
zaobserwował i
opisał replikację
DNA u E. coli
Przebieg replikacji u
Eukaryota
• INICJACJA - rozpoczyna się w w kilku
miejscach chromosomu jednocześnie
(wiele miejsc ori), w każdym z nich
syntetyzowany jest odcinek RNA tzw.
starter o długości około 10 nukleotydów
• ELONGACJA – synteza DNA przy
udziale polimerazy zachodzi na obu
niciach w sposób nieciągły ( ze względu
na wiele miejsc inicjacji)
• TERMINACJA – zakończenie replikacji
ma miejsce w momencie fizycznego
zetknięcia się widełek podążających ku
sobie z przeciwnych kierunków
Enzymy replikacji
• Helikazy – rozdzielają nić DNA,
rozcinają wiązania wodorowe
• Białka SSB – zapobiegają zwijaniu
się pojedynczych nici DNA
• Topoizomerazy – rozluźniają
superskręty w cząsteczce DNA,
przecinają wiązania fosfodiestrowe w
łańcuchu polinukleotydowym
• Ligazy – łączą fragmenty DNA
(fragmenty Okazaki, fragmenty po
wycięciu
starterów)
• Polimerazy – przeprowadzają
syntezę DNA
Bakteryjne polimerazy DNA
Polimeraza DNA 1
Polimeraza DNA II
Polimeraza DNA III
Eukariotyczne polimerazy
DNA
Polimerazy α
Polimerazy β
Polimerazy γ
Polimerazy δ
Polimerazy ε
• W RNA zamiast dezoksyrybozy
występuje ryboza (posiadająca
dodatkowy atom tlenu przy drugim
atomie węgla)
• W RNA zamiast tyminy występuje
uracyl (tworzy komplementarna
parę z adeniną)
• RNA jest cząsteczką jednoniciową
• W RNA mogą występować
zmodyfikowane zasady (np.
dihydrourydyna, inozyna itp.)
DNA a RNA
KWAS RYBONUKLEINOWY
(RNA)
• mRNA - matrycowy
(informacyjny) RNA
• tRNA – transportujący RNA
• rRNA – rybosomalny RNA
• snRNA – mały jądrowy RNA
• hnRNA – heterogenny RNA
EKSPRESJA GENÓW U
PRO- I EUKARYOTA.
ZNACZENIE KWASÓW
NUKLEINOWYCH W
MEDYCYNIE.
Ekspresja genów - wytwarzanie
produktu genu w postaci białka
zakodowanego w określonej sekwencji
nukleotydów
Transkrypcja - przepisywanie informacji
genetycznej z DNA na mRNA
Translacja - tłumaczenie informacji
genetycznej z mRNA na białko
KOD GENETYCZNY
Kod genetyczny - współzależność między
sekwencją zasad w DNA (lub mRNA
stanowiącym jego transkrypt), a
sekwencją aminokwasów w białku.
Cechy kodu genetycznego:
1.
Trójkowy
- jeden aminokwas koduje grupa trzech
zasad (kodon)
2.
Niezachodzący
–nukleotyd wchodzący w skład
danego kodonu, nie zachodzi na kolejną trójkę.
Każdy z nukleotydów wchodzi w skład tylko
jednego kodonu
3.
Bezprzecinkowy
- sekwencja zasad jest
odczytywana kolejno od określonego punktu
startowego
4.
Uniwersalny
– taki sam in vivo i in vitro i dla
wszystkich żywych organizmów
5.
Zdegenerowany (wieloznaczny)
– większość
aminokwasów kodowana jest przez więcej niż
jeden triplet
KOD GENETYCZNY
Kodony określające ten sam aminokwas
nazywamy synonimami. Większość synonimów
różni się tylko trzecią zasadą tripletu. 61
kodonów określa aminokwasy, 3 nie kodują
aminokwasów, lecz są rozpoznawane jako
miejsca zakończenia syntezy łańcucha
polipeptydowego.
Są to:
UAG
- amber (N-1 rozpoznawany przez
czynnik RF-1
UAA
- ochre (N-2) rozpoznawany przez RF-
1 i RF-2
UGA
– opal (N-3) rozpoznawany przez RF-
2
W mitochondriach niektórych organizmów
UGA koduje tryptofan
Kodony w DNA dla poszczególnych
aminokwasów
HIPOTEZA TOLERANCJI CRICKA
Przy parowaniu miedzy kodonem
w mRNA, a antykodonem w tRNA dwa
pierwsze nukleotydy kodonu łączą się w
sposób regularny z dwoma ostatnimi
nukleotydami antykodonu.
Dozwolone
jest
jednak
„nieprecyzyjne”
oddziaływanie
pomiędzy trzecią zasadą kodonu i
pierwszą zasadą antykodonu.
HIPOTEZA TOLERANCJI CRICKA
Pierwsza zasada antykodonu Trzecia
zasada kodonu
C
G
A
U
U
A lubG
G U lub
C
I
U, C lub A
ANTYKODON ANTYKODON
ANTYKODON
3
’
5
’
3
’
5
’
3
’
5
’
C – G – I
C – G – I
C
– G – I
G – C – U G – C – C
G – C
–
A
5
’
3
’
5
’
3
’
5
’
3
’
TRANSKRYPCJA
ENZYMATYCZNA
POLIMERYZACJA
ZAKTYWOWANYCH
MONORYBONUKLEOTYDÓW,
PRZEBIEGAJĄCA W
UPORZĄDKOWANEJ
KOLEJNOŚCI, OKREŚLONEJ
PRZEZ PEŁNIĄCY ROLĘ
MATRYCY DNA
TRANSKRYPCJA
*
inicjacja
*elongacja
*terminacja
Do przeprowadzenia
transkrypcji konieczne są:
1. Matryca - dwuniciowy lub
jednoniciowy DNA
2. Aktywowane prekursory: ATP,
GTP, UTP, CTP
3. Dwuwartościowe jony metali
Mg
+2
i Mn
+2
4. Polimeraza RNA zależna od
DNA
Cechy charakterystyczne
transkrypcji
• Transkrypcja przebiega w kierunku 5
’
3
’
• Polega na ataku grupy 3
’
OH rosnącego
łańcucha na fosforan nadchodzącego
trójfosforanu nukleozydu
• Polimeraza nie wymaga startera
• Synteza RNA na matrycy DNA jest
konserwatywna
• Polimerazy RNA nie maja właściwości
nukleolitycznych
• Wszystkie rodzaje RNA są syntetyzowane
przez jedną polimerazę u Prokaryota i trzy
polimerazy u Eukaryota
• Nowo powstałe RNA jest komplementarne i
antyrównoległe do DNA matrycowego
• Transkrypcja zachodzi tylko na jednej nici w
określonym regionie genomu
ENZYMY TRANSKRYPCJI U
PROKARYOTA
Proces transkrypcji zachodzi
w cytoplazmie i uczestniczy w
nim tylko jeden typ
polimerazy RNA
Polimeraza RNA u Procaryota
•Podjednostka σ odszukuje miejsca
promotorowe
•Podjednostka α wiąże białka
regulatorowe
•Podjednostka β wiąże trifosforany
rybonukleozydów
•Podjednostka ß
’
wiąże matrycę DNA
•Jednostka pomocnicza Rho uczestniczy w
oddzieleniu polimerazy od DNA pod koniec
procesu transkrypcji
-35 -10
+1
TTGACA
matryca
DNA
TATAAT
Rejon - 35
Kaseta Pribnowa start
RNA
Prokariotyczne miejsca promotorowe
ENZYMY TRANSKRYPCJI U EUKARYOTA
•Polimeraza RNA I - w jąderku, transkrypcja
rDNA (genów kodujących rRNA)
•Polimeraza RNA II - w nukleoplazmie,
transkrypcja
mRNA (pre – mRNA), sn RNA
•Polimeraza RNA III – nukleoplazma,
transkrypcja
pre-tRNA,5S rRNA, sn RNA
- 100 -75 -25 +1
GGNCAATC
T
matryca
DNA
TATAAA
Kaseta
CAAT
(czasami
występuje)
Kaseta TATA start
RNA (kaseta Hognesa)
Eukariotyczne miejsca promotorowe
Budowa kompleksu w
obrębie kasety TATA
inicjującego transkrypcje
prowadzoną przez RNA
pol II
Transkrypcja średniej wielkości genu
(około 1500 par zasad) przez 1
cząsteczkę polimerazy RNA trwa około 50
sek. Na tym samym odcinku DNA może
jednak pracować równolegle 15
polimeraz przesuwających się jedna za
drugą co umożliwia transkrypcję ponad
tysiąca transkryptów z 1 genu w ciągu
godziny
Miejsce terminacji
jest ściśle określonym
miejscem w DNA, gdzie kompleks polimeraza
RNA – DNA - RNA ulega dysocjacji.
Sygnał terminacji niesiony przez DNA polega
na pojawieniu się powtarzających się
sekwencji palidromowych rozdzielonych
zasadami wtrąconymi.
W 2 powtórzonych sekwencjach porządek
zasad zostaje odwrócony. Cząsteczka RNA
przybiera kształt „spinki do włosów„ na
skutek transkrypcji tych sekwencji
.
Transkrypcja i
dojrzewanie
genów
kodujących rRNA
Struktura 5
’
kapu eukariotycznych mRNA
3
’
........TTATTT.......................GT......AACACACAAC..
5
’
RNA
5
’
........AAUAAA...(20nt).....
CA
......UUGUGUGUUG..3
’
sygnał poliadenylacji
miejsce dodania poli(A)
miejsce rozcięcia
rejon bogaty w GU
Typowa sekwencja miejsca poliadenylacji
SPLICING
- składanie mRNA = wycinanie intronów i
łączenie eksonów
Na końcach intronów znajdują się
sekwencje dwunukleotydowe zwane
sekwencjami zgodnymi (konsensusu) – GU przy
końcu 5
’
i AG przy końcu 3
’
, które umożliwiają
precyzyjne wycinanie intronów z pre-mRNA.
Sekwencja GU przy końcu 5
’
odpowiada miejscu
donorowemu, a sekwencja AG przy końcu 3
’
miejscu akceptorowemu. Miejsce rozgałęzienia
zawiera A umiejscowioną 20 zasad powyżej
terminalnego końca 3
’
i na tym poziomie
zahacza się koniec 5
’
intronu tworząc lasso.
Modyfikacja
postranskrypcyjna tRNA
:
•
przyłączanie sekwencji CCA do
końca 3
’
•
brak struktury „cap”
• wycinanie intronów
• modyfikacja zasad (pseudourydyna
- Ψ, inozyna - I, dihydrourydyna -
UH
2
, rybotymidyna - T,
metyloguanozyna - mG,
metyloinozyna - mI
Wycinanie
intronów z
pierwotnych
transkryptów
genów tRNA
Tworzenie aminoacylo – tRNA
AMP
aminokwas
ATP PP
1
O O
HOOC- HC - R enzym – adenina - ryboza - O – P –O – C
=CH –R AMP
+enzym
OH NH
2
Aminokwas AA
Syntetaza enzym AMP AA
aminoacylo-tRNA
TRANSLACJA
1. INICJACJA
2. ELONGACJA
3. TERMINACJA
Rybosomy charakteryzują się specyficznymi
stałymi sedymentacji
• Prokaryota - podjednostki 30S i 50S -
rybosom
70S
• Eukaryota - podjednostki 40S i 60S - rybosom
80S
INICJACJA U PROKARYOTA
30S czynniki inicjujące IF1, IF2, IF3
GT P
mRNA i fmet-
tRNA IF3
5
‘
mRNA
kompleks inicjujący 30S
50S
IF1, IF2
fMet H
2
O
sekwencje bogate w
GDP +P 1 puryny
Kompleks
inicjujący 70S
AUG
AUG
Elongacja u Prokaryota
•
GTP
GTP
Tu
Tu
Tu
Tu
Tu
Ts
GTP
GDP
GT
P
Ts
Aminoacy
lo -tRNA
Aminoacylo
tRNA
rybosom
GDP
Ts
Rybosom
z
aminoac
ylo-
tRNA
H
2
O
P
a
a
a
a
Inicjacja
translacji u
Eukaryota
Elongacja
translacji u
Eukaryota
Elongacja
translacji u
Eukaryota
Elongacja
translacji u
Eukaryota
Terminacja
translacji u
Eukaryota
Schemat polirybosomu
Wpływ leków cytostatycznych na
kwasy nukleinowe
POCHODNE ZASAD AZOTOWYCH
•
Antagoniści zasad pirymidynowych
1. Fluorouracyl
2. Cytarabina
•
Antagoniści zasad purynowych
1. Merkaptopuryna
2. Azatiopryna
Fluorouracyl
lek w
różnych postaciach litych
nowotworów (rak żołądka,
trzustki, jelita grubego, rak
sutka). Ulega w komórce
przemianie do postaci
biologicznie czynnej
fosfodeoksyrybonukleotydu 5-
dUMP) oraz trifosforanu
fluorourydyny (FUTP). Blokuje
aktywność syntetazy
tymidylowej, co prowadzi do
zahamowania syntezy DNA i
do śmierci komórki
nowotworowej.
FUTP jest wbudowywany do RNA
blokuje fosfatazę uracylową i zaburza
przekształcanie uracylu
Cytarabina
analog
2-deoksycytydyny. Zamiast
rybozy ma w składzie
arabinozę.
Stosowana w ostrych
białaczkach
limfoblastycznych i
szpikowej, a także jako lek
immunosupresyjny.
Hamuje aktywność
polimerazy DNA oraz
aktywność reduktazy
katalizującej
przekształcenie
difosforanu cytydyny w
difosforan deoksycytydyny.
Cytarabina wbudowuje się
w DNA i RNA
Merkaptopuryna
w odróżnieniu od zasad
purynowych ma w
cząsteczce zamiast grupy
aminowej grupę SH.
Hamuje syntezę DNA.
Stosowana w terapii
białaczek szpikowych i
limfoblastycznych
Azatiopryna
pochodna
meraptopuryny,
wykazująca działanie
cytostatyczne i
immunosupresyjne.
Stosowana po
przeszczepach
narządów i w
niektórych chorobach
autoimmunologicznyc
h
Wpływ leków cytostatycznych na
kwasy nukleinowe
POCHODNE NUKLEOZYDÓW
1. Acyklowir
2. Zidowudyna
3. Izoprinozyna
Acyklowir
analog
nukleozydu guaninowego,
stosowany w leczeniu
opryszczki zwykłej i
półpaśca. Wchodzi w
reakcję z polimerazą DNA
blokując ją.
Zidowudyna (AZT)
stosowane w AIDS.
Inhibitor odwrotnej
transkryptazy wirusa
HIV. Hamuje
namnażanie wirusa,
gdyż jest
wbudowywany
również w RNA
wirusa
Inozyna (składnik
izoprynozyny)
Izoprynozyna działa
przeciwwirusowo
hamując rozwój
wirusów DNA i RNA
oraz
immunostymulująco,
wzmaga proliferację
limfocytów i komórek
NK. Stosowana w
chorobach wirusowych
Cisplatyna
kompleks o działaniu
przeciwnowotworowym, cytotoksycznym,
cytostatycznym i immunosupresyjnym. Tworzy
dodatkowe wiązania poprzeczne w jednej nici DNA
lub miedzy nićmi DNA w komórkach Eukaryota.
Wiązanie się
cisplatyny z
dwuniciowym
DNA. A-addukt,
B-wiązanie
poprzeczne, C-
dodatkowe
wiązanie w nici
miedzy różnymi
zasadami
purynowymi
A B
C
WPŁYW ANTYBIOTYKÓW I LEKÓW
BAKTERIOBÓJCZYCH NA KWASY
NUKLEINOWE
1. Aktynomycyna D
2. Daunomycyna
3. Mitomycyna C
4. Rifamycyny
5. Chinolony
6. Nitrofurany
Aktynomycyna D
•
Antybiotyk
przeciwnowotworowy,
wytwarzany
przez
Streptomyces
antibioticus.
• Gromadzi się wybiórczo w jądrze
komórkowym.
• Wiąże się silnie z dwuniciowym DNA.
• Hamuje replikację i transkrypcję.
• Nie wiąże się z jednoniciowym DNA
ani z RNA.
• Blokuje wzrost szybko dzielących się
komórek
Daunomycyna
• Blokuje matrycową aktywność DNA.
• Hamuje replikację i transkrypcję
• Działa przeciwbakteryjnie i
przeciwnowotworowo
• Stosowana w leczeniu ziarnicy
złośliwej, białaczek i niektórych
postaciach chłoniaków
Rifampycyna
wytwarzana przez
Streptomyces
mediterranei
•Inhibitor polimerazy
RNA w komórkach
bakteryjnych
• Hamuje syntezę
kwasów nukleinowych
• Hamuje
transformacje
blastyczną limfocytów
•Nie działa na
komórki
eukariotyczne
•Skuteczna w
leczeniu zakażeń
Gram +
Chinolony
•inhibitory topoizomerazy II (gyrazy)
odpowiedzialnej za zwijanie nici DNA
•hamują b. silnie replikację i
transkrypcję bakteryjnego DNA
•zapobiegają wiązaniu ATP do gyrazy
•skuteczne w leczeniu bakteryjnych
zapaleń dróg moczowych
Nitrofurany
• Są redukowane w komórce
bakteryjnej przez reduktazy z
wytworzeniem wolnych rodników min.
OH
*.
• Rodniki są odpowiedzialne za
rozerwanie jednej lub obu nici DNA w
komórkach prokariotycznych.
• Stosowane w zakażeniach dróg
moczowych.
ANTYBIOTYKI I TOKSYNY HAMUJĄCE
SYNTEZĘ BIAŁKA
1. Streptomycyna
2. Tetracykliny
3. Chloramfenikol
4. Erytromycyna
5. Puromycyna
6. Toksyny błonicy
7. Alfa sarcyna
8. Rycyna
9. Alfa-amanityna
10. Penicylina
Streptomycyna
łączy się z podjednostką
(30S) rybosomów
bakteryjnych co prowadzi
do błędnego
odczytywania mRNA.
Hamuje wiązanie się
formylometionylo-tRNA z
rybosomami
Tetracykliny
wiążą się z podjednostką
30S rybosomów prokariotycznych hamując
wiązanie się z nią aminoacylo – tRNA, blokując
syntezę białka.
Chloramfenikol
hamuje aktywność
peptydylotransferazy przez wiązanie się z
centrum aktywnym enzymu
Hamuje syntezę białka w bakteriach Gram+,
Gram-, w riketsjach i niektórych wirusach
Erytromycyna
hamuje przesuwanie
się
aminoacylo –tRNA z
miejsca akceptorowego
(A) na miejsce
peptydylowe (P) na
podjednostce 50S
rybosomu Prokaryota
Puromycyna
przypomina budowę
aminoacylo-tRNA.
Wiąże się z
rybosomami w
miejscu A i kończy
przedwcześnie
syntezę łańcucha
polipeptydowego u
Prokaryota i
Eukaryota.
Toksyna błonicy
• Wytwarzana prze maczugowca błonicy
(Corynebacterium diphteriae) wiąże się z
błoną cytoplazmatyczną komórek chorego
wnika do wnętrz komórek ulegając
fragmentacji (fragment A i B)
• Fragment A katalizuje ADP –rybozylację
czynnika eEF-2 u Eukaryota
• Wystarczy jedna cząsteczka toksyny
błoniczej aby doprowadzić do rybozylacji
wszystkich cząsteczek eEF-2 i całkowitego
zahamowania syntezy białka
Alfa sarcyna
• Toksyna z grzybów, rozbija dużą
podjednostkę rybosomów,
doprowadzając do ich
inaktywacji i do zahamowania
syntezy białka w komórce
Eukaryota
Rycyna
• N-glikozydaza pochodząca z
rośliny Ricinus communis.
Odrywa pojedyncze adeniny z
dużych podjednostek rRNA, co
prowadzi do inaktywacji
rybosomów
Alfa-amanityna
występuje w Amanityna
phalloides (muchomor sromotnikowy) i jest przyczyną
większości śmiertelnych zatruć grzybami w Polsce
Grzyb zawiera szereg toksycznych substancji. Jedna z
nich alfa-amanityna, która tworzy trwałe kompleksy z
polimeraza RNA II i polimerazą RNA III komórek
eukariotycznych hamując etap elongacji mRNA. RNA
polimeraza bakteryjna, mitochondrialna i
chloroplastowa są niewrażliwe na alfa – amanitynę
Penicylina
nie
działa ani na synteza
kwasów
nukleinowych , ani
na syntezę białka.
Łączy się swoiście z
enzymem
bakteryjnym
hamując sieciowanie
peptydoglikanów,
składników ściany
komórek
bakteriiGram+
Powstają bakterie
pozbawione ściany
komórkowej
Choroby uwarunkowane genetycznie
wynikające z zaburzeń zasad purynowych
• Dna moczanowa
• Zespół Lesha - Nyhana
• Ksantynuria
• Ciężki wrodzony zespół niedoboru
immunologicznego SCID
Choroby uwarunkowane genetycznie w
następstwie zaburzeń zasad
pirymidynowych
• Acyduria beta-aminoizomaślanowa
• Dziedziczna orotoacyduria