BUDOWA I FUNKCJE KWASÓW

NUKLEINOWYCH

KWASY NUKLEINOWE

Kwasy nukleinowe odgrywają główną rolę w przechowywaniu i ekspresji

informacji genetycznej

KWAS DEOKSYRYBONUKLEINOWY (DNA)

Przechowuje informację genetyczną

KWAS RYBONUKLEINOWY (RNA)

Uczestniczy w procesie ekspresji genów i

biosyntezy białek

PODSTAWOWE SKŁADNIKI

CUKIER

ZASADA AZOTOWA

RESZTA FOSFORANOWA

O

CH

2

OH

OH

OH

O

H

Ryboza

2

O

CH

2

OH

OH

O

H

Deoksyryboza

Cytozyna

Tymina

Uracyl

PIRYMIDYNY

N

N

H

O

NH

2

N

H

N

H

O

O

CH

3

N

H

N

H

O

O

Adenina

Guanina

PURYNY

N

N

N

H

N

NH

2

N

H

N

N

H

N

O

N

H

2

P

O

O

O

O

KWASY NUKLEINOWE

NUKLEOZYD

zasada + cukier

NUKLEOTYD

zasada + cukier + fosforan

POLINUKLEOTYD

(nukleotyd)

n

wiązanie
N-glikozydowe

3

2

1

O

4

CH

2

OH

O

H

5

zasada

N

wiązanie estrowe

3

2

1

O

4

CH

2

OH

P

O

O

O

O

5

zasada

N

P

O

O

O

O

3

2

1

O

4

CH

2

O

P

O

O

O

O

3

2

1

O

4

CH

2

P

O

O

O

O

3

2

1

O

4

CH

2

5

5

5

zasada

N

zasada

N

zasada

N

wiązanie

fosfoestrowe

5’

wiązanie

fosfoestrowe

3’

Sekwencję
nukleotydów podaje
się od końca 5’ do 3’

koniec 5’

koniec 3’

wolna reszta
fosforanowa

wolna grupa OH

3

2

1

O

4

CH

2

OH

O

H

OH

5

zasada

N

wiązanie
N-glikozydowe

3

2

1

O

4

CH

2

OH

OH

P

O

O

O

O

5

zasada

N

wiązanie estrowe

RYBO

NUKLEOZYD

DEOKSYRYBO

NUKLEOZYD

RYBO

NUKLEOTYD

DEOKSYRYBO

NUKLEOTYD

KWASY NUKLEINOWE

ADENINA

GUANINA

CYTOZYNA

URACYL

TYMINA

Adenozyna

A

Guanozyna

G

Cytydyna

C

Urydyna

U

–

Adenozyno-5’-

monofosforan

AMP

Guanozyno-5’-

monofosforan

GMP

Cytydyno-5’-

monofosforan

CMP

Urydyno-5’-

monofosforan

UMP

–

Deoksyadenozyna

dA

Deoksyguanozyna

dG

Deoksycytydyna

dC

–

Deoksytymidyna

dT

Deoksyadenozyno-

5’-monofosforan

dAMP

Deoksyguanozyno-

5’-monofosforan

dGMP

Deoksycytydyno-

5’-monofosforan

dCMP

–

Deoksytymidyno-

5’-monofosforan

dTMP

RYBONUKLEOZYD

RYBONUKLEOTYD

DEOKSYRYBONUKLEOZYD

DEOKSYRYBONUKLEOTYD

ZASADA

KWASY NUKLEINOWE

DNA

DNA zbudowany jest z dwóch nici polinukleotydowych połączonych wiązaniami wodorowymi

TYMINA

ADENINA

Zewnętrzny

szkielet

fosforanowo-

deoksyrybozowy

koniec 5’

koniec 5’

koniec 3’

GUANINA

CYTOZYNA

koniec 3’

Komplementarność zasad

Guanina

Cytozyna

Adenina

Tymina

PURYNA

PIRYMIDYNA

Grupa

3’-hydroksylowa

cukrowej części jednej jednostki tworzy

wiązanie estrowe z grupą

5’-fosforanową

drugiej jednostki

KWASY NUKLEINOWE

DNA

W

IĘK

SZ

Y

R

O

W

EK

M

NI

EJSZ

Y

R

O

W

EK

Łańcuchy polinukleotydowe w DNA są:



całkowicie komplementarne

, tzn. każdej zasadzie jednego

łańcucha odpowiada komplementarna zasada w drugim łańcuchu;



przeciwbieżne

, tzn. „mostki” 3’-5’-fosfodiestrowe są w obu

łańcuchach ułożone w przeciwnych kierunkach;

 na całej długości owinięte wokół siebie

w postaci podwójnej

prawoskrętnej helisy

.

Pierścienie obu zasad
w każdej parze
układają się na jednej
płaszczyźnie

KWASY NUKLEINOWE

DNA

Całe cząsteczki DNA mogą być koliste, tak jak u większości bakterii i bakteriofagów,

ponadto są pofałdowane i dość ciasno upakowane u eukariontów

W organizmach eukariotycznych o przestrzennym upakowaniu cząsteczek DNA decyduje ich oddziaływanie z
licznymi białkami, głównie zasadowymi histonami. Włókna nukleoproteinowe, budujące chromosomy komórek
eukariotycznych nazywa się

chromatyną

.

Stopnie upakowania DNA

Izolowany

Aktywne geny

Geny mniej aktywne

W czasie interfazy

W czasie podziału komórki

Aktywny chromosom

Chromosom metafazowy

Włókno 30 nm

Nukleosom

Nukleosomowy

łańcuch

DNA

Rdzeń histonowy

Histony H1

Białka wiążące

Białka wiążące

KWASY NUKLEINOWE

RNA

Cząsteczki RNA są bardzo małe w porównaniu z gigantycznymi cząsteczkami DNA

We wszystkich typach komórek (prokariotycznych i eukariotycznych) występują 3

główne typy RNA, które różnią się funkcją oraz strukturą

TRANSPORTUJĄCY RNA

tRNA

INFORMACYJNY RNA

mRNA

RYBOSOMALNY RNA

rRNA

Jego zadaniem jest

przyłączanie

wolnych aminokwasów w
cytoplazmie i transportowanie ich
do rybosomów

, gdzie w trakcie

procesu translacji zostają włączone
do powstającego łańcucha
polipeptydowego

Jego zadaniem jest

przenoszenie

informacji genetycznej o sekwencji
poszczególnych polipeptydów

z

genów do aparatu translacyjnego

Jego zadaniem jest

udział w procesie

biosyntezy polipeptydów

. Jest

rybozymem – tzn. RNA zdolnym do
katalizy.

W RNA zamiast TYMINY jest URACYL

KWASY NUKLEINOWE

RNA

TRANSPORTUJĄCY RNA

tRNA

Kompleks tRNA-aminokwas nosi nazwę

aminoacylo-tRNA

W każdej komórce organizmu znajduje się przynajmniej
20 rodzajów cząsteczek tRNA

Cząsteczka tRNA przyjmuje kształt czterolistnej koniczyny.
Można w niej wyróżnić:

 5 grup nieparujących się zasad

1)

sekwencja CCA na końcu 3’

2)

pętla TΨC

3)

pętla dodatkowa

4)

pętla DHU

5)

pętla antykodonowa

 4 dwuniciowe ramiona

pętla TΨC

pętla DHU

pętla antykodonowa

pętla
dodatkowa

sekwencja CCA

ramię

antykodonowe

ramię

akceptorowe

W skład cząsteczki tRNA wchodzą również
zmodyfikowane zasady azotowe

 pseudourydyna
 dihydrourydyna

KWASY NUKLEINOWE

RNA

INFORMACYJNY RNA

mRNA

jądro

cytoplazma

U eukariotów mRNA po transkrypcji jest modyfikowany

kap

sekwencja kodująca

ogon
poli (A)



do końca 5’

przyłączana jest struktura

„

kap

” (ang. cap)



do końca 3’

przyłączana jest sekwencja

szeregu nukleotydów adeninowych
zwana fragmentem poliadenylowym lub

poli-A

KWASY NUKLEINOWE

RNA

RYBOSOMALNY RNA

rRNA

rRNA nie występuje w stanie wolnym, lecz wchodzi w skład wyspecjalizowanych

cząsteczek nukleoproteinowych, nazywanych

rybosomami

U prokariontów:

 mała podjednostka rybosomu zawiera

16

S rRNA,

 duża podjednostka rybosomu zawiera

5

S i

23

S rRNA

U eukariontów:

 mała podjednostka rybosomu zawiera

18

S rRNA,

 duża podjednostka rybosomu zawiera

5

S,

5.8

S i

28

S rRNA

Rosnący łańcuch

polinukleotydowy

mRNA

tRNA

Aminokwasy

Rybosom

rRNA

Białka

Podjednostki

Rybosom