Нуклеин кислоталар. Нуклеозидлар ва нуклеотидлар

Пиримидиновые основания

• 1

• 6

• 5

• 4

• 3

• 2

• 4

• 1

• 2

• 3

• 5

• 6

Пиримидиновые основания

• NH

• O

• N

• H

• N

• H

• Иминная форма цитозина Аминная форма цитозина

• 2

• 1

• 3

• 4

• 5

• 6

Пуриновые основания

• 1

• 2

• 3

• 4

• 5

• 6

• 7

• 8

• 9

Минорные основания

• СН3

• СН3

• 6-N-метиладенин 5-Метилцитозин

• СН3

• Дигидроурацил 1-N-метилгуанин

Антиметаболиты нуклеиновых оснований

• F

• 5-фторурацил

• SH

• 6-Меркаптопурин

Пентозы в составе нуклеозидов

• Н

• ОН

• α-

• α-

• Н

• ОН

• 5’

• 5’

• 5’

• 5’

Состав и структура нуклеозидов

• Цитидин

• N-гликозидная связь

Состав и структура нуклеозидов

• Аденозин

Редко встречающиеся нуклеозиды

• С

• NH

• Псевдоуридин Инозин

• НОСН2

• НОСН2

Гидролиз нуклеозидов

• N-гликозидная связи связывающая нуклеиновое основание и пентозу гидролизуется в кислой среде с образованием гетероциклического соединения и пентозы.

• Нуклеозид + Н2О
• Гетероциклическое основание + Пентоза

• Н+

Структура и свойства нуклеотидов

• Азотистое основание

• Цитидин-3`фосфат

• Моносахарид: рибоза (R=OH) или дезоксирибоза (R=H)

• Фосфорная кислота

Структура и совйства нуклеотидов

• Азотистое основание

• Моносахарид: рибоза (R=OH) илии дезоксирибоза (R=H)

• Фосфорная кислота

• Аденозин-3`-фосфат

Аденозин-5`-фосфат

• ОН

• Н

• НО – Р – О - Н 2С

• ОН

• О

• Н

• Нуклеотид + Н2О Нуклеозид + фосфорная кислота

• ОН-

• 5`

Нуклеозидциклофосфаты

• О

• Н

• О - Н 2С

• ОН

• О =

• Аденозин-3`,5`-циклофосфат

• Н

• Р

Нуклеозидполифосфаты

• НО–Р–О–Н2С

• О

• ОН

• ОН

• N

• N

• N

• N

• NH2

• O

• HO

• Аденозинмонофосфат АМФ

• -Н3РО4

• +Н3РО4

Нуклеозидполифосфаты

• О

• N

• N

• N

• N

• NH2

• НО–Р–О–Р–О–Н2С

• ОН

• ОН

• O

• HO

• O

• HO

• Ангидридная связь

• Аденозиндифосфат АДФ

• +Н3РО4

• Н3РО4

• -Н3РО4

• +Н3РО4

Нуклеозидполифосфаты

• N

• N

• N

• N

• NH2

• ОН

• ОН

• O

• НО–Р–О–Р–О–Р–О–Н2С

• O

• O

• HO

• HO

• O

• HO

• Ангидридные группы

• Аденозинтрифосфат АТФ

• -Н3РО4

• +Н3РО4

Коферменты нуклеотидной природы

• R=H Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+) R=РО3Н2 Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ+)

• О–Р–О–Н2С

• О

• ОR

• ОН

• N

• N

• N

• N

• NH2

• O

• HO

• СН2–Р–

• О

• НО

• ОН НО

• N

• СО-NН2

• О

• +

Коферменты нуклеотидной природы

• O

• O

• Флавинадениндинуклеотид ФАД

• Нуклеотид

• Изоаллоксазин

• N

• N

• N

• H

• CH3

• CH3

• O

• N

• О–Р–О–Н2С

• О

• ОН

• ОН

• N

• N

• N

• N

• NH2

• O

• HO

• CH2O–P–

• HO

• H

• H

• H

• H

• H

• HO

• HO

• HO

• Рибитол

• Рибофлавин, витамин В2

Коферменты окисления-восстановления

• N

• CONH2

• +

• R

• + H – Cубстрат – Н восстановленная форма

• CONH2

• N

• R

• Н

• Н

• + Н+ + Субстрат окисленная форма

• N

• N

• N

• N

• N

• N

• N

• N

• R

• R

• H

• H

• H

• H

• CH3

• CH3

• CH3

• CH3

• O

• O

• O

• O

• НАД+

• НАДН

• ФАД ФАДН2

• +2Н

• - 2Н

Образование и структура динуклеотидов

• 1

• Нуклеотид 2

• Нуклеотид 1

Фрагмент макромолекулы ДНК

• Фосфодиэфирные связи

Гидролиз ДНК и РНК

• В щелочной среде:
• ДНК не гидролизуется
• РНК Рибонуклеотид Рибонуклеозид + фосфорная кислота
• В кислой среде:
• РНК Гетероциклическое основание + D-Рибоза + фосфорная кислота

Вторичная структура ДНК

Образование комплементарных пар

• Тимин образует с аденином две водородные связи
• Цитозин образует с гуанином три водородные связи

• Н3С

• Н3С

Нарушение комплементарности в результате смещения таутомерного равновесия

• Н3С

• Н3С

• О

• Тимин (лактим)

• (лактам)

Комплементарность

• Правило Чаргаффа:
• Число пуриновых оснований равно числу пиримидиновых оснований
• Число аденина равно числу тимина
• Число гуанина равно числу цитозина
• А + Ц = Г + Т

Коэффициент специфичности в нуклеиновых кислотах

• Коэффициентом специфичности нуклеиновых кислот называется отношение числа пар гуанин-цитозинов к числу пар аденин-тиминов:

Третичная структура ДНК

• На некоторых участках клеточной ДНК двойная спираль ДНК образует суперспирали. В результате суперспирализации молекула ДНК приобретает компактную структуру. Её длина сокращается 100000 раз, т.е. ДНК с длиной в 8 см упаковывается в 5ти нанометровую хромосому. Третичная структура ДНК формируется за счёт взаимодействия белков с ДНК в основном за счёт аминокислот лизина и аргинина, и на определённом этапе клеточного цикла проибретает форму хромосомы.

Третичная структура ДНК

•  

• Хромосома

• Хромосома

• Гистонный белок

• ДНК

Денатурация и ренативация ДНК

• Вторичная структура нуклеиновых кислот формируется за счёт слабых сил взаимодействия. В связи с этим под воздействием сил средней силы нуклеиновые кислоты могут подвергаться денатурации. За счёт разрыва водородных и гидрофобных связей цепи ДНК деспирализуются и вытягиваются в цепочку, а затем приобретают форму клубочков.
• При охлаждении раствора разорванные связи восстанавливаются и при определённых условиях возвращают изначальную (до денатурации) структуру, схожую с изначальной двойной спиралью, т.е. происходит ренативация.

Денатурация ДНК

• На денатурации и ренативации основана гибридизация ДНК. Гибридизация ДНК позволяет исследовать структуру нуклеиновых кислот, позволяет производить фракционирование, т.е. разделять нуклеиновые кислоты на структурные составляющие.

Гибридизация ДНК

• ДНК1

• ДНК2

• Денатурированный фрагмент ДНК

• Гибрид ДНК-ДНК

Изучение гибридизации ДНК - РНК позволяет доказывает существование комплементарности между некоторыми фрагментами РНК и ДНК

• ДНК

• РНК

• Денатурированные ДНК и РНК

• Гибрид ДНК-РНК

Синтез ДНК

• Перед делением клетки организм удваивает количество ДНК. В этом процессе из каждого материнского звена ДНК синтезируется две дочерние цепи ДНК, обладающие таким же набором хромосом как материнская цепт ДНК. Удваивание количества хромосом называется репликацияей.

Репликация

• Бунда бошланғич ДНКнинг қўш спиралидан нусха олинади. ДНКнинг ҳар бир янги молекуласидаги занжирлариниг биттаси аввалги молекуланинг нусҳаси, иккинчиси эса янги синтезланган занжир бўлади. Бу жараён иккита янги ДНК ҳосил бўлишига олиб келади. Улар шартли равишда “қиз” ДНКлар дейилиб, бир бирини тузилишини қайтаради ва “она” ДНКнинг аниқ нусхаси ҳисобланади.

Репликация

• Материнская цепь ДНК

• Дочерняя цепь ДНК

• Этапы репликации: Инициация, элонгация, терминация

• Дочерняя цепь ДНК

В клетках наибольшее количество нуклеиновых кислот приходится на рибонуклеиновую кислоту (РНК) кторая считывает информацию с ДНК, выполняет функцию транспорта и участвует в расстановке аминокислот в месте синтеза белка. Как и молекулы ДНК молекулы РНК образуются при поликонденсации мононуклеотидов.

• Структура РНК

Отличие РНК от ДНК

• 1. В составе ДНК присутствует пентоза дезоксирибоза, в составе РНК – рибоза;
• 2. В составе ДНК из четырёх азотистых оснований одним является тимин, в то время как в РНК нв месте тимина урацил;
• 3. Молекулы ДНК в пространстве образуют двойную спираль, в то время как РНК образует одинарную цепь;
• 4. Молекулы РНК в отличие от молекул ДНК имеют более короткую цепь.

Типы РНК

• Существуют 3 типа РНК в клетке: Матричная РНК (осуществляет копирование), рибосомальная РНК (участвует в распределении аминокислот и транспортная РНК. Рибосомальная РНК (рРНК) составляет наибольшую часть от общего количества РНК, соединяется с белком с образованием рибосом и состоит из двух субъединиц (малой и большой).

• Малая субъединица

• Большая субъединица

• Рибосома

Синтез РНК (транскрипция). Транскрипция в свою очередь состоит из трёх стадий: Инициация, элонгация, терминация

• РНК полимераза

• Последовательность нуклеотидов в ДНК-матрице

• Последовательность нуклеотидов м-РНК

• Транскрипция

• Место транскрипции

• Кодированная цепь ДНК

• Шаблонная цепь ДНК

• Синтезированная тРНК

• РНК полимераза

• Сайт транскрипции

• Место отрыва мРНК

Строение тРНК в виде “Клеверного листа”

• Акцепторный остов

• Водородные связи между комплементарными парами

• Антикодон

Две основные функции тРНК

• Акцепторная функция: превращение в еРНК в результате соединения с аминоацильным остатком.
• Адапторная функция –опознание триплета генетического кода, соответствующего транспортируемой аминокислоте и обеспечение её «законного места» в растущей цепи белка.
• В молекуле тРНК имеются три группы, за счёт которых происходит опознание. Это :
• Антикодон
• Нуклеотид предшестующий CCA-концу цепи
• Трио нуклеотидов акцепторного остова имеющий эффект отталкивания.

Схема аминоациллирования

• Аминокислота+ATF+tRNK=Аминоацил-tRNK+AMF+PPi
• Ангидридная группа аминоациладенилата взаимодействует с 3`углеродом tRNK:

Факторы – причины мутации:

• Наручение таутомерного равновесия
• Воздействие химических мутагенных соединений
• Воздействие излучения

• О

• Н

• R

• R

• R-остаток рибозы

• Аденозин

• Инозин

• HNO2