LABORATORIUM Z BIOCHEMII

Kwasy nukleinowe.

Kwasy nukleinowe

należą do podstawowych składników komórek zwierzęcych, roślinnych i drobnoustrojów. Są wielo-

cząsteczkowymi polimerami nukleotydów.
Rozróżnia się:



Kwas rybonukleinowy (RNA) zawierający β-D- rybofuranozę.



Kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) zawierający 2-deoksy- β- D- rybofuranozę.

β - D- rybofuranoza 2 – detoksy – β - D- rybofuranoza

Funkcję DNA:

- przechowuje i przekazuje informację genetyczną

Funkcję RNA:



mRNA - przekazuję informację genetyczną zapisaną w DNA z jądra komórkowego do rybosomów



tRNA - transportuje aminokwasy do rybosomów, gdzie zostają włączone do powstającego białka



rRNA - wchodzi w skład rybosomów, które biorą udział w wytwarzaniu białek

NUKLEOTYD

– podstawowa jednostka strukturalna kwasów nukleinowych, składa się z zasady azotowej (purynowej

lub pirymidynowej), składnika cukrowego – pentozy (rybozy lub deoksyrybozy) oraz kwasu ortofosforowego.

Do podstawowych zasad azotowych występujących w kwasach nukleinowych należą adenina, guanina, cytozyna, uracyl i

tymina.

Zasady purynowe: Ade, Gua. Zasady pirymidynowe: Cyt, Ura, Thy.

Połączenie zasady azotowej ze składnikiem cukrowym nosi nazwę NUKLEOZYDU.
W nukleozydach wiązanie glikozydowe łączy C-1 pentozy z atomem N-1 zasady pirymidynowej lub atomem N-9 zasady

purynowej.

NUKLEOZYD

- połączony wiązaniem estrowym z resztą kwasu ortofosforowego tworzy nukleotyd.

Kwas rybonukleinowy (RNA) jest skupiony w komórkach głównie w rybosomach, a kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) przede
wszystkim w jądrze komórkowym.

Większość kwasów nukleinowych występuje w kompleksach z białkami, czyli w formie NUKLEOPROTEIN. Łagodne

postępowanie umożliwia izolowanie takich połączeń, jednak już w roztworach stężonych soli, nukleoproteiny dysocjują na kwasy
nukleinowe i białka.

Wolne kwasy nukleinowe dobrze rozpuszczają się w środowisku zasadowym, słabo w wodzie, rozcieńczonych kwasach

i alkoholach. Obecność kwasy fosforowego nadaje tym związkom charakter kwaśny.



Wykazywanie obecności kwasów opiera się na charakterystycznych reakcjach ich składników, uwalnianych w wyniku
hydrolizy.



Uwolnienie zasad purynowych i pirymidynowych, pentoz i kwasu fosforowego następuje pod działaniem mocnych kwa-
sów i podwyższonej temperatury.

DNA można odróżnić od RNA na podstawie analizy składnika cukrowego.

Reakcją ogólną na wykrycie pentoz jest reakcja orcynolowa Biala, do odróżniania obu pentoz stosuję się reakcję DISCHIEGO z
difenyloaminą. Reakcje te są wykorzystywane w analizie ilościowej kwasów nukleinowych.

Zasady purynowe i pirymidynowe tworzą sole zarówno z kwasami, jak i z jonami metali.



Sole zasad purynowych z metalami ciężkimi w środowisku słabo kwaśnym wytrącają się w postaci krystalicznej.



Sole zasad pirymidynowych w tych warunkach nie strącają się, ale można je otrzymać w stanie krystalicznym po alkali-
zacji.



Produkty żywnościowe zawierają na ogół niewielkie ilości kwasów nukleinowych. Do wyjątków należą: ikra i mlecz
ryb, wątroba i biomasa drobnoustrojów. Niezbyt dużo kwasów występuje w mięsie zwierząt rzeźnych i ryb.

Zasady purynowe zawarte w kwasach spożywanych produktów w obecności swoistych enzymów są utleniane poprzez hipoksanty-
nę i ksantynę do kwasu moczowego, który wydalany jest z organizmu z moczem.
Zaburzenia w przemianie puryn odgrywają dużą rolę w powstawaniu takich zmian patologicznych jak dna (podagra), artretyzm,
kamica moczanowa.



Zasady purynowe stanowią składnik wielu surowców roślinnych, stosowanych jako produkty spożywcze, tj. herbata, ka-
wa, kakao.



W tych produktach występują etylowane zasady purynowe: kofeina, teofilina, teobromina.

1. Rozpuszczalność kwasów nukleinowych.

Wytrącanie się osadu po dodaniu do probówek HCl z roztworami DNA i RNA wynika z tego, że kwasy wykazują bardzo

niską rozpuszczalność w środowiskach kwaśnych. Kwasy nukleinowe wykazują odczyn kwaśny.
Rozpuszczanie osadu po dodaniu do próbek z roztworem DNA i RNA NaOH wykazuję na to, że kwasy dobrze rozpuszczają się w
zasadach.

2. Kwaśna hydroliza kwasów nukleinowych.

Kwasy DNA i RNA pod wpływem ogrzewania w H

2

SO

4

ulegają hydrolizie do wolnych zasad purynowych i nukleoty-

dów pirymidynowych.

3. Wykrywanie pentoz w hydrolizach kwasowych.

Reakcja orcynolowa:

Zawarte w nukleozydach pentozy ogrzewane w środowisku kwaśnym ulegają odwodnieniu przechodząc w furfural, który

w wyniku kondensacji z orcyną i jonami żelaza tworzy zielone kompleksy
Reakcja Dischego:

Deoksyryboza wolna i związana w reakcji z odczynnikiem difenylowym ulega odwodnieniu pod wpływem działania

kwasu octowego zawartego w odczynniku, przechodząc w formę aldehydu ω- hydroksylewulinowego, potem tworzy barwny
kompleks z difenyloaminą.
Wykrywanie kwasu fosforowego:

Po podgrzaniu próbek wytrącił się żółty osad, co świadczy o obecności fosforanów. Wytrącenie się osadu świadczy o

utworzeniu trudno rozpuszczalnej soli fosfomolibdenianu amonu oraz o obecności reszt kwasu fosforowego w kwasach nukle-
inowych.

4.Wykrywanie zasad purynowych (adenina, guanina).

Wytrącił się nierozpuszczalny w amoniaku biały osad soli srebrowych puryn. Zasady purynowe zawarte w kwasach nu-

kleinowych tworzą sole z jonami metali.

5. Oznaczenie zawartości zasad purynowych metodą spektrofotometryczną

Najlepsza kostka ta, która zawiera najmniej zasad purynowych.

6.Oznacznie zawartości DNA metodą difenyloaminową.

Deoksyryboza będąca składnikiem DNA z odczynnikiem difenyloaminowym zawierający stężony kwas octowy daje nie-

bieskie zabarwienie, którego natężenie jest proporcjonalne do ilości DNA w próbie.