Struktura a funkce nukleových kyselin

Struktura a funkce nukleových kyselin

Nukleové kyseliny 

Deoxyribonukleová kyselina - DNA

-

uchovává genetickou informaci



Ribonukleová kyselina – RNA

-

genová exprese a biosyntéza proteinů

Složení NA 

stavební jednotkou NA jsou nukleotidy



NUKLEOTID dusíkatá báze - báze purinové a pyrimidinové cukr N N zbytek kyseliny fosforečné N N H O H3PO4

-

-

O

P O-

O

purin

N N

pyrimidin

Nukleotid - dusíkaté báze O

NH2 N

N



adenin N



guanin

N

HN

N H

H2N

adenin

N

N H

guanin

NH2 N



cytosin

O

O

N H

HN

cytosin



thymin – jen v DNA

O

O N H

CH3

HN

uracil O



uracil – jen v RNA

N H

thymin

Cukerná složka 5' CH2OH 4'

Ribosa – v RNA

H

OH O

H

H

3' OH

2' H OH

1'

ribosa

5' CH2OH 4' H

OH O

H

H

3' OH

2' H H

2'-deoxyribosa

1'

2´- deoxyribosa – v DNA

Nukleosid (deoxynukleosid) 

spojená cukerná složka a dusíkatá báze NH2 N N CH2OH O H H H H OH H nukleosid - deoxyadenosin

N N

Nukleotid (deoxynukleotid) NH2 N N

O -

O

P O-

O

N N

CH2 O H H H H OH H

nukleotid - deoxyadenosin-5'-monofosfát

Vazby v NA 

-

 -

N-glykosidová vazba mezi N dusíkaté báze a uhlíkem C1´ ribosy (deoxyribosy)

fosfodiesterová vazba mezi kyselinou fosforečnou a uhlíkem C5´ ribosy (deoxyribosy)

Převzato: Koolman, J., Roehm, K. H.; Color Atlas of Biochemistry, 2005

Párování bází -

-

DNA - shodné množství

A=T C=G Watson, Crick – 1953 – DNA je dvoušroubovice 2 řetězce jsou spojeny vodíkovými můstky mezi purinovými a pyrimidinovými bázemi do pravotočivé dvoušroubovice párování bází – velmi specifické, dáno H-vazbami mezi A a T; C a G

C a G … 3 H-vazby

A a T … 2 H-vazby

pyrimidinová b.

purinová b.

Převzato: R. Murray, Harper´s Biochemistry, 26th edition

Dvoušroubovice DNA 6 forem DNA: A, B, C, D, E, Z - za fyziologických podmínek: obvykle B

Převzato: prof. K. Bezouška, Molekulární biologie a genetika 2005

DNA 

dvoušroubovice



jedno vlákno – templátové – uchovává se genetická informace



druhé vlákno – kódující řetězec – obdobný transkriptu kódující protein

DNA 

DNA je začlěněna do chromozomů


RNA 

spojení nukleotidů stejné jako v DNA – také 3´,5´-fosfodiesterovými vazbami



ribosa místo 2´-deoxyribosy



není T, ale U



jednořetězcová (někdy se jedno vlákno svine do vlásenky,



množství A a U; C a G se nemusí rovnat

která má dvouřetězcový charakter)

Druhy RNA 

mRNA – informační, messengerové, mediatorové – přenáší



rRNA – ribozomální – strukturní úloha, přispívají k vytvoření



tRNA – transferová, adapterové molekuly pro překlad



snRNA – malé jaderné RNA, při úpravách RNA, v buněčné

genetickou info z DNA do proteosyntetických pochodů, slouží jako templát pro syntézu proteinů

ribozomu (buněčná organela, kde se odehrává syntéza proteinů)

informace z RNA do specifické sekvence polymerovaných aminokyselin

architektuře

tRNA 

75 nukleotidů



překlad informace uložené v sekvenci nukleotidů mRNA do sekvence aminokyselin



v buňce vždy aspoň 20 tRNA



jetelový trojlístek



akceptorové a antikodonové rameno


rRNA 



ribozomy – cytoplazmatické nukleoproteiny, probíhá v nich syntéza proteinů řízená podle templátu mRNA prokaryotické a eukaryotické se liší


Replikace a transkripce DNA 

genetická informace v DNA: 





zdroj informace pro syntézu všech proteinů buňky a organismu poskytuje informace děděné dceřinou buňkou nebo potomkem

musí být templátem:  

pro přepis (transkripci) informace do RNA pro replikaci informace do dceřiné molekuly DNA

Funkce nukleových kyselin


Replikace DNA 

komplementarita Watson a Crick (A…T, C…G)



probíhá semikonzervativně – po rozdělení mateřské molekuly DNA slouží každý řetězec jako matrice, kde se syntetizuje nový komplementární řetězec


Replikace DNA  



Iniciace – narušení DNA v replikačním počátku, vznik replikační vidličky Elongace – RNA primer – začíná syntézu nového vlákna, DNA polymeráza – syntetizuje nové vlákno DNA, vedoucí řetězec směr 5´ 3´konec,; otálející řetězec směr 3´ 5´konec, vznik Okazakiho fragmentů, fragmenty jsou spojeny DNA-ligasou Terminace – dokončení, opravy, dosyntetizování konců

Enzymy podílející se na replikaci 

DNA helikáza - využívá energie z hydrolýzy ATP ke svému pohybu a současně odděluje mateřské řetězce DNA



primáza (RNA polymeráza) – syntetizuje RNA primery



DNA-polymeráza – polymerázová aktivita (syntéza), nukleázová aktivita (opravy)

 

DNA-ligáza – spojuje 2 části vlákna DNA nukleáza – odstraňuje RNA primery

Transkripce -

-

 



transkripce – přepis části nukleotidové sekvence DNA (genu) do nukleotidové sekvence RNA vzniká RNA komplementární k jednomu řetězci DNA Iniciace – RNA polymeráza – rozvinutí DNA v místě promotoru Elongace – rozplétání DNA řetězce, RNA polymeráza – syntéza RNA ve směru 5´ 3´ Terminace – zastavení RNA polymerázy, uvolnění hotové RNA


Transkripce 

RNA-polymeráza – přepisuje DNA do RNA, rozvíjí dvoušroubovici DNA a přidává jednotlivé nukleotidy k rostoucímu řetězci RNA

 

sigma faktor – rozpoznává promotor promotor – nukleotidová sekvence, kam se naváže RNA polymeráza a aktivuje tak transkripci

Translace -

pořadí nukleotidů v RNA se překládá do pořadí aminokyselin v proteinu probíhá na ribozomech

-

iniciace – vznik iniciačního komplexu

-

-

-

elongace – elongační faktory, prodlužování polypeptidového řetězce na základě mRNA terminace – zakončení sysntézy polypeptidového řetězce na základě terminačních kodonů, terminační faktory

Translace


Genetický kód


Genetický kód 

 

 



tripletový – každá amk kódována trojicí nukleotidů sestaven z 64 kodonů (kódují 21 amk) degenerovaný – 1 amk několika kodony celkem 61 kodonů 3 terminační kodony – UAA, UAG, UGA (někdy pro SeCys) 1 iniciační AUG (nebo pro Met)

Příklady 

Jak bude vypadat proteinová sekvence? AGA-GGA-GAU



Jaká bude komplementární sekvence pro tuto DNA? A jak bude vypadat sekvence RNA podle této DNA? GGA-TTT-TTG-TCC-CGA



Řešení: Agrinin-glycin-aspartát DNA: CCT-AAA-AAC-AGG-GCT RNA: CCU-AAA-AAC-UGG-GCU

Struktura a funkce nukleových kyselin

Recommend Documents