Struktura a funkce nukleových kyselin

Transkript

1 Struktura a funkce nukleových kyselin

2 ukleové kyseliny Deoxyribonukleová kyselina - DA - uchovává genetickou informaci Ribonukleová kyselina RA - genová exprese a biosyntéza proteinů

3 Složení A stavební jednotkou A jsou nukleotidy UKLEOTID - dusíkatá báze - báze purinové a pyrimidinové - cukr - zbytek kyseliny fosforečné H 3 PO 4 - O H O P O purin pyrimidin O -

4 ukleotid - dusíkaté báze H 2 O adenin H H 2 H H guanin adenin H 2 guanin cytosin thymin jen v DA uracil jen v RA O H cytosin O H O H uracil O O H H thymin CH 3

5 Ribosa v RA Cukerná složka 5' CH 2 OH 4' H H 3' OH O OH H 1' 2' H OH 5' CH 2 OH 4' H O H OH 1' ribosa 2 - deoxyribosa v DA H 3' 2' H OH H 2'-deoxyribosa

6 ukleosid (deoxynukleosid) spojená cukerná složka a dusíkatá báze H 2 CH 2 OH O H H H H OH H nukleosid - deoxyadenosin

7 ukleotid (deoxynukleotid) H 2 O - O P O - O CH 2 O H H OH H H H nukleotid - deoxyadenosin-5'-monofosfát

8 Vazby v A -glykosidová vazba - mezi dusíkaté báze a uhlíkem C1 ribosy (deoxyribosy) fosfodiesterová vazba - mezi kyselinou fosforečnou a uhlíkem C5 ribosy (deoxyribosy)

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

10 Párování bází - DA - shodné množství A = T C = G - Watson, Crick 1953 DA 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 pyrimidinová b. C a G 3 H-vazby A a T 2 H-vazby purinová b. Převzato: R. Murray, Harper s Biochemistry, 26th edition

11 Dvoušroubovice DA 6 forem DA: A, B, C, D, E, Z - za fyziologických podmínek: obvykle B Převzato: prof. K. Bezouška, Molekulární biologie a genetika 2005

12 DA dvoušroubovice jedno vlákno templátové uchovává se genetická informace druhé vlákno kódující řetězec obdobný transkriptu kódující protein

13 DA DA je začlěněna do chromozomů Převzato: prof. K. Bezouška, Molekulární biologie a genetika 2005

14 RA spojení nukleotidů stejné jako v DA také 3,5 -fosfodiesterovými vazbami ribosa místo 2 -deoxyribosy není T, ale U jednořetězcová (někdy se jedno vlákno svine do vlásenky, která má dvouřetězcový charakter) množství A a U; C a G se nemusí rovnat

15 Druhy RA mra informační, messengerové, mediatorové přenáší genetickou info z DA do proteosyntetických pochodů, slouží jako templát pro syntézu proteinů rra ribozomální strukturní úloha, přispívají k vytvoření ribozomu (buněčná organela, kde se odehrává syntéza proteinů) tra transferová, adapterové molekuly pro překlad informace z RA do specifické sekvence polymerovaných aminokyselin snra malé jaderné RA, při úpravách RA, v buněčné architektuře

16 tra 75 nukleotidů překlad informace uložené v sekvenci nukleotidů mra do sekvence aminokyselin v buňce vždy aspoň 20 tra jetelový trojlístek akceptorové a antikodonové rameno Převzato: R. Murray, Harper s Biochemistry, 26th edition

17 rra ribozomy cytoplazmatické nukleoproteiny, probíhá v nich syntéza proteinů řízená podle templátu mra prokaryotické a eukaryotické se liší Převzato: prof. K. Bezouška, Molekulární biologie a genetika 2005

18 Replikace a transkripce DA genetická informace v DA: zdroj informace pro syntézu všech proteinů buňky a organismu poskytuje informace děděné dceřinou buňkou nebo potomkem musí být templátem: pro přepis (transkripci) informace do RA pro replikaci informace do dceřiné molekuly DA

19 Funkce nukleových kyselin Převzato: prof. K. Bezouška, Molekulární biologie a genetika 2005

20 Replikace DA komplementarita Watson a Crick (A T, C G) probíhá semikonzervativně po rozdělení mateřské molekuly DA slouží každý řetězec jako matrice, kde se syntetizuje nový komplementární řetězec Převzato: R. Murray, Harper s Biochemistry, 26th edition

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

22 Enzymy podílející se na replikaci DA helikáza - využívá energie z hydrolýzy ATP ke svému pohybu a současně odděluje mateřské řetězce DA primáza (RA polymeráza) syntetizuje RA primery DA-polymeráza polymerázová aktivita (syntéza), nukleázová aktivita (opravy) DA-ligáza spojuje 2 části vlákna DA nukleáza odstraňuje RA primery

23 Transkripce - transkripce přepis části nukleotidové sekvence DA (genu) do nukleotidové sekvence RA - vzniká RA komplementární k jednomu řetězci DA Iniciace RA polymeráza rozvinutí DA v místě promotoru Elongace rozplétání DA řetězce, RA polymeráza syntéza RA ve směru 5 3 Terminace zastavení RA polymerázy, uvolnění hotové RA Převzato: R. Murray, Harper s Biochemistry, 26th edition

24 Transkripce RA-polymeráza přepisuje DA do RA, rozvíjí dvoušroubovici DA a přidává jednotlivé nukleotidy k rostoucímu řetězci RA sigma faktor rozpoznává promotor promotor nukleotidová sekvence, kam se naváže RA polymeráza a aktivuje tak transkripci

25 Translace - pořadí nukleotidů v RA se překládá do pořadí aminokyselin v proteinu - probíhá na ribozomech - iniciace vznik iniciačního komplexu - elongace elongační faktory, prodlužování polypeptidového řetězce na základě mra - terminace zakončení sysntézy polypeptidového řetězce na základě terminačních kodonů, terminační faktory

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

27 Genetický kód Převzato: R. Murray, Harper s Biochemistry, 26th edition

28 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)

29 Příklady Jak bude vypadat proteinová sekvence? AGA-GGA-GAU Jaká bude komplementární sekvence pro tuto DA? A jak bude vypadat sekvence RA podle této DA? GGA-TTT-TTG-TCC-CGA Řešení: Agrinin-glycin-aspartát DA: CCT-AAA-AAC-AGG-GCT RA: CCU-AAA-AAC-UGG-GCU