Л2. Нуклеинови киселини Flashcards
Структура на НК (нуклеозидмонофосфат)
- Фосфорна к-на(Н3РО4), свързана с пентозата
- Пентоза (рибоза или дезоксирибоза)
- Азотна база
азотна база и пентоза образуват нуклеозид, заедно с фосфорна к-на образуват нуклеозидмонофосфат
В състава на нуклеотида базата е свързана с първия С атом, а фосфорната к-на с петия С атом
В зависимост от пентозата биват
- Рибонуклеотиди – съдържат рибоза
- Дезоксирибонуклеотиди – съдържат дезоксирибоза
В зависимост от базите
- Пиримидинови (малки; с единичен пръстен): цитозин, тимин, урацил
- Пуринови (големи; с двоен пръстен): аденин и гуанин
Връзки между нуклеотиди
свързват чрез здрави ковалентни фосфодиестерни връзки в линейна (неразклонена) полинуклеотидна верга (нуклеинова киселина)
При свързването на нуклеотидите с допълнителни молекули фосфорна к-на се образуват
нуклеозиддифосфати и нуклеозидтрифосфати
- Връзките между фосфатните остатъци са макроергични (по-богати на енергия от обикновената ковалентна връзка) => Аденинтрифосфат (АТФ) – вид нуклеозид (нуклеозидтрифосфат) = рибоза + аденин
Някои нуклеотиди се използват като сигнални молекули
Цикличен АМФ (цАМФ) – единия О на фосфатния остатък е свързан с третия С атом на пентозата (рибоза)
Ацетил СоА
– ензим, пренасящ ацетилни групи
Какво са нуклеиновите киселини?
Основни информационни молекули на клетката
Химичен характер на НК
киселинен, защото една хидроксилна група от фосфорната к-на остава свободна и при физиологични условия се дисоциира, при което се освобождава Н+ и молекулата става киселинна
Химичен характер на НК
киселинен, защото една хидроксилна група от фосфорната к-на остава свободна и при физиологични условия се дисоциира, при което се освобождава Н+ и молекулата става киселинна
Мономер на ДНК
дезоксирибуноклеотид = пентоза рибоза + база + фосфорна к-на
Бази при ДНК
- Големи (пуринови; с двоен пръстен): аденин и гуанин
- Малки (пиримидинова; с един пръстен): цитозин и тимин
С тези 4 бази се формират четири различни нуклеотида
Връзки в ДНК
Нуклеотидите са свързани чрез фосфатни „мостове”: 5’ хидроксилната група на пентозата на единия нуклеотид е свързана с 3’ хидроксилната група на пентозата на съседния нуклеотид чрез ковалентна връзка–> 5’-3’ мост
Така се формира захарофосфатен скелет на полинуклеотидната верига, съставен от редуващи се дезоксиробоза и фосфорна к-на
Структура на ДНК
- Изградена от две полинуклеотидни вериги, които са извити в спирална стълба с две бразди – малка и голяма
- А=Т Г-/-Ц
- Базите са разположени във вътрешността на веригата, а захарофосфатния скелет към външността
- Двете вериги са антипаралелни: всеки свободен край на веригата съдържа 5’ край на едната веригата и 3’ на другата верига
Първична структура на ДНК
- Имат значение за разпознаване от белтъци като днк полимераза и др.
- Записване (секвениране) : 5’САТТ…AGT3’
- Възможни комбинации 4n ; n=брой нуклеотиди
Вторична структура на ДНК
- широчина 2,37 nm = 23,7А
- Голяма бразда: 2.2 nm; -
- малка бразда: 1.2 nm
1 завъртане ≈ 10 нуклеотда = 3.4nm = 34A
- Между горна и долна база има 0,34nm = 3.4A
- Двете полинуклеотидни вериги са антипаралелни и комплементарни
Бразди ДНК
Разстоянията между съседните обороти на
спиралата образуват две различни по големина
бразди – по-широка – голяма бразда и по-тясна
– малка бразда. Протеините, които се свързват с
ДНК, съдържат домейни, които могат да се
събират (вместват) в тези бразди
Сили, които поддържат вторичната структура на ДНК
– Водородни връзки:
Между А и Т има 2 водородни връзки
Между G и C има 3 водородни връзки
– Хидрофобни взаимодействия
Понеже базите са хидрофобни, те се стремят да се свържат (свързано с полярност)
и да са от вътрешната страна на молекулата, докато захарофосфатния скелет е хидрофилен.
- “base stacking”
Самите връзки в ДНК могат да се въртят ротационно, което прави така, че базите да са перпендикулярни на оста на молекулата и да са разположени едни върху други.
Разположени една върху друга на тях им действат pi връзки, които ги отблъскват една от друга ( + -) - Заради РО(3-)¦(4 ) захарофосфатния скелет придобива отрицателен заряд
- Двата скелета се отблъскват един от друг, но положителните сили са достатъчно силни, за да преодолеят това отблъскване
Двойната спирала на ДНК има три основни форми
- А - при ниска влажност, ДНК/РНК хибриди (11 н.дв - 1 завъртане е 11 нуклеотида)
- В - най-често срещана форма в клетката (10.н.дв.)
- C (Z) - ляво въртяща се, неизвестни функции
Структура на ДНК /В форма/
- две полинуклеотидни вериги се завиват в дясновъртяща спирала
- веригите са антипаралелни
- диаметър - 20Å
- ход на спиралата – 34 nm
- в една витка има 10 бази
- разстоянието между базите е 3,4Å
- въглехидратните остатъци са разположени външно на спиралата
- базите са разположени във вътрешността на спиралата
- базите са перпендикулярни на оста на спиралата
- срещу А се разполага Т
- срещу G се разполага С
- между А и Т има 2 водородни
връзки - между G и С има 3 водородни
връзки
Третична структура на ДНК
- циклична (бактерии, митохондрии и пластиди)
- линейна (ядро на еукариотни клетки, като броят на молекулите зависи от кариотипа)
Денатурация и Ренатурация на ДНК
в условия на силна киселинност или температура водородните връзки се разкъсват, при специални условия двете полинуклеотидни вериги се ренатурират спазвайки матричния принцип
Ген
участък от ДНК който носи информацията за синтеза на една полипептидна верига и определя нейната синтеза
Полуконсервативност
всяка от дъщерните клетки носи една нова и една стара полинуклеотидна верига
Репарация на ДНК
под влияние на неблагоприятни фактори структурата (последователността на ДНК) може да се увреди. Клетката разполага с механизъм, способен да разпознае, изреже и възстанови увредение частък. Когато това не може да се случи се допуска промяна в структурата на ДНК –> мутация
Генетичен код
- Триплетен: тройка нуклеотиди -> кодон ->1 кодон отговаря на 1АК
- Изроден:
+ за да могат да се синтезират всички 20 АК и старт и стоп са необходими поне 22 комбинации;
+ разполагаме с 4 азотни бази;
+ 4^n ; 4^2 = 16, които не стигат; 4^3 = 64, стигат но са повече и затова някои аминокиселини могат да се кодират по такъв начин, че за една АК да отговарят различни кодони (различни бази)
+ Изроден е защото 1 от базите не участва в синтеза на белтъци -> тимин
Понеже eдната верига е комплементарна на другата
всяка една верига носи една и съща информация
Локализация на ДНК
- еукариотни клетки - клетъчно ядро, където са свързани с ядрени белтъци в сложен комплекс
- в нуклеотида на прокариотните клетки се съдържа по-малка и по-просто устроена молекула ДНК, с пръстеновидна форма, но също и двойноспирална ; такава е и ДНК в митохондрии и хлоропласти, където е носител на извъхнхромозомна наследственост
Функции на ДНК
- съхраняване на генетична информация
- възпроизвеждане на генетична информация (синтеза на ДНК, репликация)
- участие в реализация на генетична информация (транскрипция)
- репарация на ДНК
Какво е РНК
- копия, съдържащи информацията от ДНК за синтеза на белтъци
Химичен състав на РНК
- Съдържат пентозата рибоза вместо десоксирибоза
- За разлика от дезоксирибозата рибозата има хидроксилна група (ОН) на 2’ въглероден атом, което прави молекулата на РНК нестабилна. Това е така, защото РНК се синтезира и разпада постоянно. При ДНК е нужна изключителна стабилност, защото носи наследствената информация и затова О атом липсва.
- РНК съдържа 4 азотни бази, но една от тях е специфична
- А=У (вместо Т) Г -/- Ц
Структура на РНК
- Едноверижна молекула
- Между комплементарните бази могат да се образуват водородни връзки, но само между несъседни нуклеотиди на една и съща полинуклеотидна верига като се получават къси двойноспорални участъци
Локализация на РНК
- Намира се както в клетъчното ядро, така и в цитоплазмата
- Малки количества се среща в митохондриите и хлоропластите
- Намира се и в цитоплазмата на прокариотните клетки
- Синтезира се на матричен принцип в ядрото чрез транскрипция от РНК-полимераза
Първична, вторична и третична структура на РНК
Първична структура
Секвенция комплементарна на определен участък на ДНК
Вторична структура
Къси двойноверижни участъци; възможно е да има неточни сдвоявания
Образуват се hairpin и stem loop
Третична структура
Stem loop и hairpin могат да се свържат допълнително
иРНК
2-3% от колетъчната РНК
С най-висока молекулна маса
Представлява копие на определен участък от ДНК, получено чрез транскрипция
След като се получи чрез транскрипция, тятрябва да премине през процес на зреене
Зреене: snRNP(small nuclear ribonucleo proteins) , което представлява комплекс от РНК и белтъци, който се свързва с първичния РНК транскриптат. Той съдържа участъци наречени интрони и екзони. Екзоните са участъци, които кодират, а интроните не интроните трябва да се премахнат. Интроните се премахват в процес, наречен сплайсинг. Освен, че се премахват интроните, се одбавят участъци в началото и края. Възможно е от една незряла РНК да се получат 2 РНК, което противоречи на твърдението, че един ген отговаря за една полипептидна верига.
тРНК
10-15% от клетъчната РНК
Има най-малките молекули – около 80 нуклеотида
Има специфична пространствена функция, която се поддръжа от комплементарно свързване не несъседни нуклеотиди. Така в молекулата се образуват четири участъка с двойноспирална структура, което придава форма на детелинов лист. Тази структура се нагъва допълнително и придобива структурата на буквата L.
В двата срещуположни края на молекулата се намират участъците, обуславящи функциите на на тРНК. Единият уастък представлява последователност от три нуклеотида, които да комплементарни на участък от иРНК и се нарича антикодон, който се свързва чрез водородни връзки с кодона. А другият край може да се свърже с аминокиселина чрез ковалентна връзка.
рРНК
80-82% от клетъчната РНК
Свързана със специфични белтъци, изгражда рибозомите
В еукариотната рибозома се съдържат четири молеукули рРНК
Уствановено е че някои молекули РНК могат да изпълняват функции на ензими.
Това води на мисълта, че РНК се е появила преди ДНК в еволюцията и била пъвични модел на генетичната информация, способна да катализира собствената си репликация
Синтезата на белтъците започа когато
всички компоненти се съберат във функционална система
