ΝΟΥΚΛΕΪΝΙΚΑ ΟΞΕΑ.

Παρουσίαση με θέμα: "ΝΟΥΚΛΕΪΝΙΚΑ ΟΞΕΑ."— Μεταγράφημα παρουσίασης:

1 ΝΟΥΚΛΕΪΝΙΚΑ ΟΞΕΑ

2 Είναι τα βιοπολυμερή που η δομική τους μονάδα είναι τα νουκλεοτίδια.
ΟΡΙΣΜΟΣ Είναι τα βιοπολυμερή που η δομική τους μονάδα είναι τα νουκλεοτίδια. Διακρίνονται στο DNA (δεσοξυριβονουκλεϊκό οξύ), στο RNA (ριβονουκλεϊκό οξύ) και στο ATP (αδενινοτριφωσφορικό οξύ)

3 Ρόλος Η αποθήκευση των πληροφοριών που αφορούν τα χαρακτηριστικά γνωρίσματα των οργανισμών μέσω των γονιδίων (DNA) Η διατήρηση και η μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό (DNA). Η σύνθεση πρωτεϊνών (RNA) H παραγωγή ενέργειας (ATP)

4 Το γενετικό υλικό Παρ' όλο που το DNA εντοπίστηκε στον πυρήνα των κυττάρων το 1869, έως και το 1944 δεν ήταν γνωστό ότι αποτελεί το γενετικό υλικό των οργανισμών. Οι επιστήμονες πίστευαν ότι τα μόρια που μεταφέρουν τη γενετική πληροφορία είναι οι πρωτεΐνες, που παρουσιάζουν μεγαλύτερη ποικιλομορφία, επειδή είναι αποτέλεσμα συνδυασμού 20 διαφορετικών αμινοξέων, ενώ το DNA είναι συνδυασμός 4 μόνο νουκλεοτιδίων.

5 Νουκλεοτίδια To DNA, όπως και το RNA, είναι ένα μακρομόριο, που αποτελείται από νουκλεοτίδια. Κάθε νουκλεοτίδιο του DNA αποτελείται από μία πεντόζη, τη δεοξυριβόζη, ενωμένη με μία φωσφορική ομάδα και μία αζωτούχο βάση. DNA RNA

6 µια αζωτούχα οργανική βάση (πουρίνη ή πυριµιδίνη)
ΔΟΜΗ ΝΟΥΚΛΕΟΤΙΔΙΩΝ Κάθε νουκλεοτίδιο αποτελείται από µια αζωτούχα οργανική βάση (πουρίνη ή πυριµιδίνη) 2. µια πεντόζη (ριβόζη ή δεσοξυριβόζη) 3. µια φωσφορική οµάδα

7 Νουκλεοτίδια του DNA Στα νουκλεοτίδια του DNA η αζωτούχος βάση μπορεί να είναι μία από τις: αδενίνη (Α), γουανίνη (G), κυτοσίνη (C) και θυμίνη (Τ).

8 Πρωτοταγής Δομή DNA Στο DNA, τα συνδεδεμένα νουκλεοτίδια σχηματίζουν µια πολυνουκλεοτιδική «ραχοκοκαλιά» (λέγεται και αλυσίδα ή κλώνος) από την οποία προβάλλουν οι αζωτούχες βάσεις.

9 Νουκλεοτίδια του DNA Σε κάθε νουκλεοτίδιο η αζωτούχος βάση συνδέεται με τον 1’ της δεοξυρυβόζης και η φωσφορική ομάδα με τον 5' άνθρακα. Μια πολυνουκλεοτιδικη αλυσίδα σχηματίζεται από την ένωση πολλών νουκλεοτιδίων με ομοιοπολικό δεσμό. Ο δεσμός αυτός δημιουργείται μεταξύ του υδροξυλίου του 3' άνθρακα της πεντόζης του πρώτου νουκλεοτιδίου και της φωσφορικής ομάδας που είναι συνδεδεμένη στον 5‘ άνθρακα της πεντόζης του επόμενου νουκλεοτιδίου. Ο δεσμός αυτός ονομάζεται 3’-5’ φωσφοδιεστερικός δεσμός.

10 Πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα
Με τον τρόπο αυτό η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα που δημιουργείται έχει ένα σκελετό, που αποτελείται από επανάληψη μορίων φωσφορική ομάδα- πεντόζη- φωσφορική ομάδα- πεντόζη. Ανεξάρτητα από τον αριθμό των νουκλεοτιδίων από τα οποία αποτελείται η πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, το πρώτο της νουκλεοτίδιο έχει πάντα μια ελεύθερη φωσφορική ομάδα συνδεδεμένη στον 5’ άνθρακα της πεντόζης του και το τελευταίο νουκλεοτίδιο της έχει ελεύθερο το υδροξύλιο του 3’ άνθρακα της πεντόζης του. Για το λόγο αυτό αναφέρεται ότι ο προσανατολισμός της πολυνουκλεοτιδικής αλυσίδας είναι 5’ 3’

11 Τα τέσσερα νουκλεοτίδια µπορούν να συνδυαστούν µε πολλούς και διάφορους τρόπους
Έτσι δημιουργείται ένας άπειρος αριθµός διαφορετικών αλληλουχιών νουκλεοτιδίων σε κάθε πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα. Η γραµµική σειρά των βάσεων σε κάθε γονίδιο καθορίζει την αλληλουχία των αµινοξέων, δηλαδή, την πρωτοταγή δοµή των πρωτεϊνών.

12 Πρωτοταγής Δομή DNA Η αλληλουχία των μονονουκλεοτιδίων (των βάσεων) στα νουκλεϊνικά οξέα δεν είναι τυχαία, αλλά, όπως και στην περίπτωση της αλληλουχίας των αμινοξέων στις πρωτεΐνες είναι σαφώς καθορισμένη και αποτελεί την πρωτοταγή δομή των νουκλεϊνικών οξέων. Η πρωτοταγής δομή του DNA κάθε οργανισμού παραμένει αναλλοίωτη σε όλη τη διάρκεια της ζωής του και μεταβιβάζεται ως έχει στους απογόνους

13 Δίκλωνη έλικα του DNA

14 Φωσφοδιεστερικός σκελετός

15 Δευτεροταγής Δομή DNA Από το 1953 είναι γνωστή η δοµή του DNA. Οι James Watson και Francis Crick (ο τελευταίος πέθανε στις 28 Ιουλίου 2004) οι οποίοι εργάζονταν στο Πανεπιστήµιο του Cambridge, διατύπωσαν τότε την άποψη ότι το DNA έχει δομή διπλής έλικας.

16

17 Δομή DNA Αποδεκτή πρόταση για τη δομή DNA στο χώρο.
Σε κάθε μόριο DNA ο αριθμός των νουκλεοτιδίων που έχουν ως βάση την αδενίνη είναι ίσος με τον αριθμό των νουκλεοτιδίων που έχουν θυμίνη, το ίδιο ισχύει και για τη γουανίνη με την κυτοσίνη (Α=Τ & G=C). Η αναλογία των βάσεων [(Α+Τ)/ (G+C)] διαφέρει από είδος σε είδος και σχετίζεται με το είδος του οργανισμού. Τα αποτελέσματα αυτά σε συνδυασμό με αποτελέσματα που αφορούσαν την απεικόνιση του μορίου του DNA με χρήση ακτινών-Χ βοήθησαν στην ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA.

18 Το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA
Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό: Το DNA αποτελείται από 2 πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες που σχηματίζουν στο χώρο μια δεξιόστροφη διπλή έλικα. Η διπλή έλικα έχει ένα σταθερό σκελετό, που αποτελείται από επαναλαμβανόμενα μόρια φωσφορικής ομάδας- δεοξυριβόζης ενωμένων με φωσφοδιεστερικό δεσμό. Ο σκελετός αυτός είναι υδρόφιλος και βρίσκεται στο εξωτερικό του μορίου. Προς το εσωτερικό του σταθερού αυτού σκελετού βρίσκονται οι αζωτούχες βάσεις που είναι υδρόφοβες.

19 Το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA
Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό: Οι αζωτούχες βάσεις της μιας αλυσίδας συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου με τις αζωτούχες βάσεις της απέναντι αλυσίδας με βάση τον κανόνα της συμπληρωματικότητας. Η αδενίνη συνδέεται μόνο θυμίνη και αντίστροφα, ενώ η κυτοσίνη μόνο με γουανίνη και αντίστροφα. Οι δεσμοί υδρογόνου που αναπτύσσονται μεταξύ των βάσεων σταθεροποιούν τη δευτεροταγή του μορίου. Κάθε στροφή της έλικας περιλαμβάνει δέκα ζεύγη νουκλεοτιδίων. Ανάμεσα στη αδενίνη και τη θυμίνη σχηματίζονται 2 δεσμοί υδρογόνου, ενώ ανάμεσα στη γουανίνη και την κυτοσίνη σχηματίζονται 3 δεσμοί υδρογόνου.

20 Το μοντέλο της διπλής έλικας του DNA
Σύμφωνα με το μοντέλο αυτό: Οι 2 αλυσίδες ενός μορίου DNA είναι συμπληρωματικές, και αυτό υποδηλώνει ότι η αλληλουχία της μιας καθορίζει την αλληλουχία της άλλης. (σημασία για τον αυτοδιπλασιασμό του DNA-διατήρηση & μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας. Κάθε αλυσίδα DNA μπορεί να χρησιμεύει ως καλούπι για τη σύνθεση μιας συμπληρωματικής αλυσίδας, ώστε τελικά να σχηματίζονται 2 δίκλωνα μόρια DNA πανομοιότυπα με το μητρικό μόριο.) Οι 2 αλυσίδες είναι αντιπαράλληλες, δηλαδή το 3’ άκρο της μιας είναι απέναντι από το 5’ άκρο της άλλης.

21 Περιγραφή του μοντέλου της διπλής έλικας
Στις αζωτούχες βάσεις έχουμε συγκεκριµένο ζευγάρωµα που περιγράφεται ως κανόνας της συµπληρωµατικότητας των βάσεων. Συγκεκριμένα: Συμπληρωματικές βάσεις: αδενίνη (Α) – θυμίνη (Τ) κυτοσίνη (C)- γουανίνη (G) Αυτή ακριβώς η διάταξη επιτρέπει τον αυτοδιπλασιασµό του DNA και την αντιγραφή των γονιδίων που είναι υπεύθυνα για την κληρονοµικότητα.

22 Το γενετικό υλικό ελέγχει όλες τις λειτουργίες του κυττάρου
Το DNA αποτελεί το γενετικό υλικό όλων των κυττάρων και των περισσότερων ιών. Κάποιοι ιοί έχουν ως γενετικό υλικό RNA (RNA-ιοί). Συνοπτικά οι λειτουργίες του γενετικού υλικού είναι: Η αποθήκευση της γενετικής πληροφορίας. Στο DNA (ή στο RNA των ιών) περιέχονται οι πληροφορίες που καθορίζουν όλα τα χαρακτηριστικά ενός οργανισμού και οι οποίες οργανώνονται σε λειτουργικές μονάδες, τα γονίδια.

23 Το γενετικό υλικό ελέγχει όλες τις λειτουργίες του κυττάρου
Συνοπτικά οι λειτουργίες του γενετικού υλικού είναι: Η διατήρηση και η μεταβίβαση της γενετικής πληροφορίας από κύτταρο σε κύτταρο και από οργανισμό σε οργανισμό, που εξασφαλίζεται με τον αυτοδιπλασιασμό του DNA. Η έκφραση των γενετικών πληροφοριών, που επιτυγχάνεται με τον έλεγχο της σύνθεσης των πρωτεϊνών Το γενετικό υλικό ενός κυττάρου αποτελεί το γονιδίωμά του.

24 Αλληλουχία βάσεων Για την περιγραφή του μήκους ή της αλληλουχίας ενός νουκλεϊκού οξέος χρησιμοποιείται ο όρος αριθμός ή αλληλουχία βάσεων αντίστοιχα. Στην πραγματικότητα εννοούμε τον αριθμό ή την ακολουθία των νουκλεοτιδίων του νουκλεϊκού οξέος. Η απλούστευση αυτή γίνεται γιατί το μόνο τμήμα του νουκλεοτιδίου που αλλάζει είναι η αζωτούχος βάση

25 DNA Ta DNA, που είναι οι φορείς των κληρονομικών καταθέσεων, απαντούν κατά 99% στον πυρήνα των κυττάρων και έχουν μοριακό βάρος που κυμαίνεται από 106 έως 109. Είναι ενωμένα με τις βασικές πρωτεΐνες ιστόνες και ως νουκλεοπρωτεΐνες αποτελούν τη χρωματίνη.

26 Ριβονουκλεονικά οξέα (RNA)
Tα ριβοζονουκλεονικά οξέα (RNA), σε αντίθεση με τα DNΑ, αποτελούνται από μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα της οποίας ορισμένα τμήματα παρουσιάζουν αναδιπλώσεις, που οφείλονται σε δεσμούς υδρογόνου. Αυτοί αναπτύσσονται μεταξύ της αδενίνης (Α) και ουρακίλης (U), καθώς και μεταξύ της γουανίνης (G) και κυτοσίνης (C). Η δευτεροταγής δομή των RNA χαρακτηρίζεται από μια πολυνουκλεοτιδική αλυσίδα, ορισμένα τμήματα της οποίας σχηματίζουν μονή έλικα, ενώ άλλα διπλή.

27 Ριβονουκλεονικά οξέα (RNA)
Η διπλή έλικα σχηματίζεται από αναδίπλωση της ίδιας αλυσίδας. Στα ριβονουκλεονικά οξέα ο αριθμός των αδενίνων δεν είναι ίσος με τον αριθμό των ουρακίλων, ούτε ο αριθμός των γουανίνων είναι ίσος με τον αριθμό των κυτοσίνων. Απαντούν στον πυρήνα και στα ριβοσώματα των κυττάρων και καθορίζουν την ειδική δομή των πρωτεϊνών του οργανισμού. Το μοριακό βάρος τους κυμαίνεται από 104 έως 106.

28 Διαφορές μεταξύ DNA και RNA
Έχει δεσοξυριβόζη (πεντόζη) Έχει ριβόζη (πεντόζη) Έχει θυμίνη (αζωτούχα βάση) Έχει ουρακίλη αντί θυμίνης Έχει δύο κλώνους Έχει ένα κλώνο

29 Υπάρχουν 4 είδη RNA με διαφορετικό ρόλο:
Το m-RNA (μεταφορικό ή μεταγωγικό) To t-RNA (αγγελιοφόρο) To r-RNA (ριβοσωματικό) Μεταφέρει τη γενετική πληροφορία του DNA από τον πυρήνα στο κυτταρόπλασμα (στα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ) με στόχο την παραγωγή πρωτεϊνών, μέσω της πορείας της μετάφρασης. Είναι το μόριο που «κουβαλάει» τα αμινοξέα στα ΡΙΒΟΣΩΜΑΤΑ για να γίνει η πρωτεϊνοσύνθεση. Είναι το μόριο που μαζί με ειδικές πρωτεΐνες συγκροτούν κάθε ριβόσωμα.

30 Βιοσύνθεση DNA Οι γενετικές πληροφορίες μεταβιβάζονται από τα γονικά κύτταρα στα θυγατρικά με τον αναδιπλασιασμό του DNA και μάλιστα κατά τέτοιο τρόπο, ώστε να σχηματίζεται ένα νέο δίκλωνο ελικοειδές DNA με την ίδια αλληλουχία βάσεων όπως το γονικό. Η διαδικασία αυτή χαρακτηρίζεται ως αντιγραφή του DNA. Κατά τον αναδιπλασιασμό, ξετυλίγεται ο διπλός έλικας του γονικού DNA, ενώ παράλληλα από κάθε αλυσίδα (κλώνο), η οποία ενεργεί σαν εκμαγείο, σχηματίζεται η συμπληρωματική αλυσίδα.

31 Βιοσύνθεση DNA Κάθε νέο μόριο DNA αποτελείται από μια αλυσίδα του αρχικού DNA και μια νέα αλυσίδα. Η διατήρηση της σειράς των βάσεων στο νέο DNA οφείλεται στους πολύ εξειδικευμένους δεσμούς υδρογόνου μεταξύ των διαφόρων ζευγών βάσεων της πουρίνης και πυριμιδίνης. Στην πραγματικότητα δεν συντίθεται νέα αλυσίδα, αλλά επιμηκύνεται η αρχική (γονική)

32 Ο αυτοδιπλασιασµός του DNA

33 Βιοσύνθεση RNA Η σύνθεση του RNA γίνεται με βάση τις πληροφορίες που παρέχονται από το DNA και με τη βοήθεια του ενζύμου της RNA πολυμεράσης. Η διαδικασία της σύνθεσης των μορίων RNA με βάση τις υποδείξεις του μορίου του DNA καλείται μεταγραφή. Δεν μεταγράφονται και οι 2 αλυσίδες του DNA αλλά τμήματα τους, τα οποία περιέχουν συγκεκριμένες πληροφορίες για τη σύνθεση ενός απλού μορίου (RNA ή πρωτεΐνης) και χαρακτηρίζονται σαν γονίδια.

34 Βιοσύνθεση πρωτεϊνών Όλες οι πρωτεΐνες του κυττάρου σχηματίζονται από 20 διαφορετικά αμινοξέα και χαρακτηρίζονται από τον τρόπο διάταξης, καθώς και από την αλληλουχία των αμινοξέων στο μόριό τους. Η αλληλουχία των αμινοξέων στο μόριο μιας πρωτεΐνης είναι προκαθορισμένη από την αλληλουχία των νουκλεοτιδίων στο μόριο του DNA. Συνεπώς, για τη σύνθεση μιας πρωτεΐνης οι γενετικές πληροφορίες μεταφέρονται από το DNA στο m-RNA και στη συνέχεια μεταφράζονται στη γλώσσα των πρωτεϊνών.

35 Βιοσύνθεση πρωτεϊνών Η διαδικασία μεταβίβασης των γενετικών πληροφοριών από τα νουκλεϊνικά οξέα και ειδικότερα από το μόριο του m-RNA στα μόρια των πρωτεϊνών καλείται μετάφραση. Η βιολογική διαδικασία της ροής των γενετικών πληροφοριών που γίνεται από το DNA στο RNA στις πρωτεΐνες, δίνεται σχηματικά παρακάτω: Η σύνθεση μιας πρωτεΐνης γίνεται στην επιφάνεια των ριβοσωμάτων. DNA m-RNA πρωτεΐνες μεταγραφή μετάφραση