Biološke makromolekule Nukleinske kisline

Nukleinske kisline vloga pri shranjevanju, prenašanju in izražanju genetske informacije: DNARNAproteinizgradba in delovanje celice 2 osnovni vrsti nukleinskih kislin: deoksiribonukleinska kislina (DNA) v kromosomih v celičnem jedru, pa tudi v mitohondrijih in kloroplastih ribonukleinska kislina (RNA); 3 vrste: ribosomska informacijska prenašalna

Nukleotidi Osnovna strukturna formula nukleotida – 3 enote: dušikova baza (purinska ali pirimidinska) aldopentoza (riboza ali 2-deoksiriboza) 1, 2 ali 3 fosfatne skupine

Sestava nukleotidov aldopentozi v RNA in DNA: vse dušikove baze v DNA in RNA izhajajo iz purina in pirimidina purin pirimidin

Osnovne baze v RNA in DNA adenin (A) gvanin (G) citozin (C) uracil (U) Baze v DNA: timin (T) purini pirimidini

Manj pogoste baze

Nukleozidi iz purinske ali pirimidinske baze, ki je povezana z ogljikovim hidratom z N-glikozidno vezjo (kovalentna vez)

Poimenovanje nukleozidov in nukleotidov v DNA in RNA Nukleotidi: v molekuli še fosfatna skupina, esterska vez na ribozo oz. deoksiribozo

Nukleozidi mnoge sintetične nukleozide uporabljajo za zdravljenje raka, AIDSa itd.

Najpomembnejši mononukleotidi adenozin-5’-monofosfat (AMP) adenozin-5’-difosfat (ADP) adenozin-5’-trifosfat (ATP) Prenos energije: ATP + H2O ADP + Pi + energija Pi ... (HPO4)2-

Nukleotidi Številne različne biološke vloge: Biosinteza proteinov, NK uridintrifosfat (UTP) citidintrifosfat (CTP) Regulacijska kaskada Celično signaliziranje: gvanozintrifosfat (GTP) ciklični AMP ciklični GMP UTP CTP

Številni koencimi in povezane spojine so derivati AMP NAD... nikotinamidadenindinukleotid FAD...flavinadenindinukleotid CoA...koencim A

Nukleinske kisline povezava nukleotidov s fosfodiestersko povezavo: med 3’ C enega in 5’ C drugega nukleotida

Zapisovanje nukleinskih kislin navpična črta = sladkor črka = baza

DNA približno 1 % suhe mase celice naravna DNA: veliko število nukleotidov

Dvojna vijačnica DNA sekundarna struktura dvojna vijačnica prevladujoča in vivo antiparalelni verigi Watson in Crick, 1953

Vodikove vezi med pari komplementarnih baz adenin-timin (A-T), gvanin-citozin (G-C)

Struktura DNA β - veriga  - veriga

Poenostavljena shema podvojevanja dvojne vijačnice DNA vsaka veriga služi kot matrica za izdelavo komplementarne hčerinske verige

Terciarna struktura DNA linearna DNA krožna DNA sproščena dodatno zvita (ni tako stabilna, a zavzame manj prostora v celici) možna denaturacija (segrevanje na 85-90 ˚C, kisline, baze, organska topila) in renaturacija DNA

RNA približno 5-10 % suhe mase celice 1. informacijska RNA (mRNA) – prenos sporočila za sintezo proteina od jedrne DNA do ribosomov, sinteza v jedru 2. prenašalna RNA (tRNA) – poveže se z AK in jo prinese na mesto sinteze proteina, majhne molekule 3. ribosomska RNA (rRNA) - v ribosomih, sinteza proteinov S...Svedberg, sedimentacijski količnik, ki je običajno sorazmeren z velikostjo molekule

Struktura RNA Razlike z DNA v primarni strukturi: riboza  bolj občutljiva na hidrolizo uracil (ni timina) Razlike v sekundarni in terciarni strukturi: enoverižna več različnih strukturnih elementov

Struktura tRNA najmanjše vsaka AK ima najmanj eno ustrezno tRNA tRNA za prenos Phe najmanjše vsaka AK ima najmanj eno ustrezno tRNA 74-93 nukleotidov več nenavadnih baz (kemijsko modificirane) sekundarna struktura oblika deteljice m1G...metilgvanozin m2G...dimetilgvanozin I...inozin m1I metilinozin ...psevdouridin

Struktura rRNA več vrst strukturnih elementov veliko obsežnih področij dvojne vijačnice 3 prokariontske rRNA: 5 S, 16 S in 23 S

Ribocimi katalitična RNA (odkrita 1981, 1989 Nobelova nagrada) ribonukleaza P (RNaza P): iz neaktivne pekurzorske molekule tRNA s hidrolitičnim razcepom fosfodiestrske vezi nastane običajna tRNA

Ribocimi samoizrezujoči introni RNA vloga: zorenje RNA

Ribocimi reakcije, ki jih lahko katalizira RNA: cepitev in spajanje oligonukleotidnih substratov cepitev fosfodiestrskih vezi v DNA cepitev RNA na določenih mestih v sekvenci hidroliza estrov nastanek peptidnih vezi med AK kinetične značilnosti podobne kot pri proteinskih katalizatorjih vedno večja vloga v biokemiji, medicini

Kompleksi med NK in proteini nadmolekulski kompleksi kompleksna struktura, določena biokemijska vloga virusi: iz NK (DNA ali RNA) in beljakovinskih podenot povprečna velikost: 100 nm bakteriofagi (fagi): specifični za bakterije, običajno DNA-virusi rastlinski virusi: npr. TMV (virus mozaika tobakovca) je RNA-virus živalski virusi: lahko zelo patogeni; retrovirusi: v gostitelju svojo RNA prepišejo v DNA

Virusi HIV (virus človeške imunske pomanjkljivosti), povzroča AIDS (sindrom pridobljene imunske pomanjkljivosti)

Kromosomi funkcionalne enote v jedru evkariontskih celic, kjer je spravljena DNA; različno število (človek 46) zvitki DNA in proteinov (histoni in nehistonski kromosomski proteini): npr. človek 2 m DNA v jedru premera 5 µm kromatin: nukleoproteinski kompleks nukleosomi: histoni oviti z DNA (človek: vsak kromosom cca 106 nukleosomov) nukleosomi zviti v kromatinska vlakna, ta pa naprej v kromatide