Jsme tak odlišní. Co nás spojuje..? Nukleové kyseliny

Transkript

1 Jsme tak odlišní Co nás spojuje..? ukleové kyseliny 1

2 UKLEVÉ KYSELIY = K anj = A ositelky genetických informací Základní význam pro všechny organismy V buňkách a virech Identifikace v buněčném jádře (nucleos) 2

3 istorie objevu Friedrich Miescher Jádra leukocytů z hnisu chirurgických obvazů tetranukleotidová teorie swald Avery, Colin Mac Leod, McCarty DA je nositelem genetické informace a je biologicky specifická James Watson, Francis Crick Určení struktury DA= obelova cena 3

4 Složení K Cukr + báze + fosfát Cukr (aldopentóza) β-d- ribóza β-d-2- deoxyribóza 4

5 Složení K Zbytek kys. fosforečné P Fosfát - P - 5

6 Dusíkatá baze Složení K - odvozeny od heterocyklických látek: purin a pyrimididn 2 Adenin = A 2 Guanin = G 2 3 C pyrimidin Cytosin = C Uracyl = U Thymin = T 6

7 Složení K ukleosid monosacharid - báze nukleosid 7

8 ukleosidy A G T C adenin guanin tymin cytozin (adenozin) (guanozin) (tymidin) (cytidin) puriny pyrimidiny uridin 8

9 UKLETID ESTERIFIKACÍ na C5 cukru C + C fosfát deoxyribóza - báze nukleotid - P P 2 9

10 ukleotid AMP adenosinmonofosfát 10

11 Jaký je rozdíl mezi nukleotidem a nukleosidem? ukleosid se skládá pouze z dusíkaté báze a pentosy.(sacarid) ukleosid (pentosa + báze) 2 ukleotid (pentosa + báze + kyselina fosforečná) 2 P -glykosidová vazba Dusíkatá báze je -glykosidicky vázána na příslušné sacharidy.!!!!!!!!! 11

12 Fosfodiesterová vazba VZIK LIGU- 5'-konec 2 - P 5 KLETIDU - 1 a jednom konci DA je hydroxylová skupina pentosy (3'-konec). a druhém konci DA je fosfátová skupina od zbytku kyseliny fosforečné (5'-konec). 4 3 P P Mezi fosfátovou skupinou a hydroxylovou skupinou na 3. uhlíku na pentose vzniká tzv. fosfodiesterová vazba. C P - a povrchu je A velmi silně záporně nabitá. 12 3'-konec

13 5 -konec oligonukleotidu A ligonukleotid fosfodiesterová vazba C G glykosidová vazba: mezi cukrem a bazí 3 -konec oligonukleotidu T 13

14 Řetězec K Je tvořen nukleotidy, které jsou spojené fosfodiesterovými vazbami. 5 3 C A G 14

15 1) PRIMÁRÍ STRUKTURA K EVYSTIUJE SKUTEČU STRUKTURU Udává, z čeho jsou K složeny. CUKR + P CUKR + P + CUKR+P BÁZE BÁZE BÁZE 15

16 Rozdíly mezi RA a DA (polynukleotidy = makromolekuly) RA Cukerná složka β-d-ribóza Bazické složky A, U, C, G Více typů mra: mediátorová tra: transferová rra: ribozomální DA Cukerná složka β-d-2-deoxyribóza Bazické složky A, T, C, G bě zbytek kyseliny fosforečné 16

17 Primární struktura nukleových kyselin Cukr β-d-ribóza (RA) β-d-2-deoxyribóza (DA) Báze Kyselina fosforečná A adenin G guanin C cytozin T tymin U uracil ukleosid ukleotid (báze + cukr) (nukleosid + fosfát) (báze + cukr + fosfát) 17

18 2) SEKUDÁRÍ STRUKTURA K PRSTRVÉ USPŘÁDÁÍ Př) DVJŠRUBVICE (DA): Dva polynukleotidovéřetězce se spojí prostřednictvím můstků komplementaritou bázemi bráceně proti sobě 18

19 Sekundární struktura nukleových kyselin 5 -konec 3 -konec Párování bazí A T (dva můstky) C G (tři můstky) nukleotid Sekvence bazí CpGpCpGpApTp 3 -konec 5 -konec 19

20 Dvouřetězová DA 3 5 G A C T Páry bází jsou vázány vodíkovými můstky C G A T T A

21 Komplementarita bází Dusíkaté báze se mohou mezi sebou pomocí vodíkových vazeb párovat. To, které báze se budou mezi sebou párovat, není dáno náhodně. Je to dáno jejich komplementaritou: C 3 adenin thymin guanin cytosin Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice. 21

22 Komplementarita bází Dusíkaté báze se mohou mezi sebou pomocí vodíkových vazeb párovat. To, které báze se budou mezi sebou párovat, není dáno náhodně. Je to dáno jejich komplementaritou: ADEI TYMI 2 můstky, v DA CYTSI GUAI 3 můstky, v DA ADEI URACIL 2 můstky, v RA tj. adenin se páruje buď s thyminem (v DA) nebo s uracilem (v RA), guanin s cytosinem a naopak. CYTSI GUAI 3 můstky, v RA Toto komplementární párování bází umožňuje párům bází zaujmout 22 energeticky nejvýhodnější konformaci v rámci dvoušroubovice.

23 Sekundární struktura DA: Rysy dvojšroubovice (double helix): Dva řetězce Pravotočivá Stabilizace Van der Waalsovy síly Vodíkové můstky Komplementarita bazí A T (2 vazby) G C (3 vazby) Vlákna antiparalelní (3-5, 5-3 ) (protisměrně) 23

24 Sekundární struktura DA: Fosfátové zbytky dodávají molekule záporný náboj Podtypy: může se natahovat, ohýbat Výskyt: jen v jádře (ven jde jen kopie) Součást chromozomů 24

25 Pravotočivá šroubovice 3' G C 5' DA je stočena do pravotočivé šroubovice, která je stočena ze dvou komplementárních vláken DA. T A Řetězce v DA jsou vůči sobě antiparalelní (tzn., že polarita jednoho řetězce je opačná k polaritě druhého řetězce DA). A T T A G C C G C G A C T G br. 2. Struktura DA br. 1. Model pravotočivé dvoušroubovice 5' A T 25 3'

26 Dvojšroubovice DA 26 Espero Publishing, s.r.o.

27 Sekundární struktura : RA JED VLÁK DVĚ VLÁKA = viry 27

28 Sekundární struktura nukleových kyselin A A U G C T G C báze pár bazí páteř cukr-fosfát RA ribonukleová kyselina DA deoxyribonukleová kyselina 28

29 Ribosa, A,G,C,U Funkce: Rysy RA: Primární struktura: dána pořadím nukleotidů v řetězci Sekundární: jednoduchý stočený řetězec účastí se procesu přenosu genetické informace z jádra na buňky na místo proteosyntézy bílkovin 29

30 Typy RA mra (informační)(mediátorová) (messenger) obsahuje přepis info. z DA o primární struktuře bílkovin jednovláknová struktura, kopíruje sled nukleotidů rra (ribozomální) stavební složka ribozomů, v nichž probíhá syntéza bílkovin tra (transferová) (v cytoplazmě) přenášejí aktivované AMK (při tvorbě bílkovin ) při proteosyntéze z cytoplazmy do místa proteosyntézy na ribozom každá tra přenáší jen jeden druh AMK 30

31 Typy RA tra (transferová) má strukturu jetelového listu: tzn: 4 smyčky,1 z nich = ATIKD- AVAZUJE A PŘÍSLUŠÝ KD PŘI PRTESYTÉZE trojice bází komplementární ke kodonu 31

32 ebezpečnost K Součástí virů Řídí vlastní reprodukci v živé buňce A) onkoviry vyvolávají rakovinu B) lentiviry vyvolávají IV 32

33 PŘES GEETICKÉ IFRMACE GEETIKA = věda o dědičnosti, vývoji a proměnlivosti živých organismů Gen = úsek řetězce DA se zakódovanou info. o jednom určitém polypeptidovémřetězci - uložen v chromozomech Genom = soubor genů (jaderná dědičnost) DA = knihovna 1 chromozom = 1 regál 1 gen = kniha, která popisuje nějakou zásadní užitečnou činnost 33

34 PŘES GEETICKÉ IFRMACE Gen nese: Informace o pořadí AMK v bílkovinách (předat a realizovat) Proteosyntéza: vytváří bílkoviny Dědičná informace se v buňce při přepisu dostává z jádra do cytoplazmy 34

35 S přenosem p a uplatněním m gen. info. spjaty tři t i procesy: 1) REPLIKACE = KPÍRVÁÍ DA biosyntéza DA 2) TRAKRIPCE = PŘEPIS biosyntéza RA - přepis z DA do RA Vznik: tra, mra, rra 3) TRASLACE = PŘEKLAD (aplikace) pořadí nukleotidů se převede na řeč bílkovin (pořadí AMK) biosyntéza bílkovin 35

36 1) Replikace DA (dělení) a) Uvolnění nadšroubovicového vinutí (přerušení vazeb rozplete se DA) Rozevírá se dvojvlákno Předání z mateřské buňky na dvě dceřinné buňky informaci při dělení v cyklech. 36

37 1) Replikace DA (dělení) b) Vznik replikační vidličky Systémem komplementarity bází se připojí odpovídající nukleotidy do vláken. (vytvoření vazeb.) Po rozvolnění DA vznikají dvě replikační vidličky ( Y ), na které se naváží proteiny replikačního aparátu) Enzym : DA polymeráza: Katalyzuje připojování nukleotidů 37

38 1) Replikace DA (dělení) c) Růst nového dvouvlákna DA DA je syntetizována pouze ve směru 5 3!!! Vytvářejí se esterové vazby Enzym: Primáza: Katalyzuje vznik oligonukleotidu RA 38

39 Replikace DA 39 Espero Publishing, s.r.o.

40 Replikace DA 40 Espero Publishing, s.r.o.

41 Replikace DA Ukončení replikace lineárních molekul DA prava chyb 41

42 2) Transkripce Přepis DA do RA = vznik tra, mra, rra a) Rozevírá se DA (ruší se vazby) b) Připojují se nukleotidy RA komplementaritou bazí c) ukleotidy RA se spojují do řetězce d) dpojuje se vlákno RA e) Spojují se zpět vlákna ve dvojšroubovici DA 42

43 2) Transkripce Přepis DA do RA = vznik tra, mra, rra A) Iniciace (katalyzuje) Enzym RA polymeráza, iniciační místo B) Elongace (prodlužování) Směr 5 3 C) Terminace (odpojení hotových řetězců) 43

44 2) Transkripce 44 Espero Publishing, s.r.o.

45 3) Translace Biosyntéza polypeptidůřízená na mra Překlad z jazyka nukleotidů (4-písmenná abeceda) do jazyka AMK (21-písmenná abeceda) mra kodon kod AMK tra antikodon tra řadí AMK dle tripletů 45

46 3) Translace Pořadí AMK je kodováno TRIPLETEM: trojice nukleotidů odpovídá jedné AMK Kodon a antikodon komplementární 46

47 3) Translace Ribosom pomáhá připojovat antikodon tra ke kodonu mra za postupného prodlužovánířetězce peptidu ve směru 5-3. Espero Publishing, s.r.o. 47

48 Genetický kód Kombinace tří nukleotidů kóduje 1 AMK 64 možných variant (61 je využito pro AMK) Triplet nukleotidů v mra = kodon Univerzální u všech organismů 48

49 MUTACE CYBÝ PŘES IFRMACE Vede až k zániku Změna záznamu genetické informace Vlivem: fyzikální (RTG. ) chemické (mutageny) Karcinogenní účinek (z tabákového kouře) 49

50 Konec 50