BIOSYNTEZA BIAŁEK
KWASY NUKLEINOWE
BIOSYNTEZA BIAŁEK
KWASY NUKLEINOWE
Struktura i sekwencja białka zakodowane są w „informacji genetycznej”, której
nośnikami są kwasy nukleinowe
Elementy struktury kwasów nukleinowych
1. Zasady purynowe i pirymidynowe (zasady nukleinowe)
N
N
N
H
N
NH
2
NH
N
N
H
N
O
NH
2
Adenina
Guanina
purynowe
N
N
H
NH
2
O
Cytozyna
NH
N
H
O
O
Tymina
NH
N
H
O
O
Uracyl
pirymidynowe
2. Cukry
O
H
OH
H
H
H
H
HO
OH
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
OH
Ryboza
Deoksyryboza
3. Kwas ortofosforowy
O
P
OH
OH
OH
Mamy dwa rodzaje kwasów nukleinowych: kwas rybonukleinowy
(RNA) i kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)
RNA
N
N
N
H
N
NH
2
NH
N
N
H
N
O
NH
2
Adenina
Guanina
N
N
H
NH
2
O
Cytozyna
NH
N
H
O
O
Uracyl
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
OH
Ryboza
O
P
OH
OH
OH
N
N
H
NH
2
O
Cytozyna
NH
N
H
O
O
Tymina
N
N
N
H
N
NH
2
NH
N
N
H
N
O
NH
2
Adenina
Guanina
DNA
O
H
OH
H
H
H
H
HO
OH
Deoksyryboza
O
P
OH
OH
OH
Nukleozydy powstają w wyniku reakcji zasady nukleinowej z pentozą (rybozą lub
deoksyrybozą). Wiązanie łączącę zasadę i cukier to wiązanie N-glikozylowe i jest
zawsze βw naturalnych nukleozydach. Wiązanie N-glikozylowe tworzy się pomiędzy
węglem C-1` cukru i N-1 zasady pirymidynowej i N-9 zasady purynowej, z
wydzieleniem cząsteczki wody.
N
N
N
H
N
NH
2
Adenina
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
OH
Ryboza
N
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
Adenozyna
NUKLEOZYDY
N
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
NH
N
N
O
NH
2
N
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
Adenozyna
Guanozyna
N
NH
2
O
N
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
Cytydyna
NH
O
O
N
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
Urydyna
Nukleozydy RNA
N
N
N
N
NH
2
O
H
OH
H
H
H
H
HO
2`-Deoksyadenozyna
NH
N
N
O
NH
2
N
O
H
OH
H
H
H
H
HO
2`-Deoksyguanozyna
O
H
OH
H
H
H
H
HO
N
N
NH
2
O
2`-Deoksycytydyna
O
H
OH
H
H
H
H
HO
N
NH
O
O
2`-Deoksytymidyna
Nukleozydy DNA
Nukleotydy są fosforanowymi estrami nukleozydów. Są to monomery
kwasów nukleinowych.
O
P
HO
OH
OH
N
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
H
H
H
H
HO
+
N
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
H
H
H
H
O
P
-
O
O
-
O
AMP
Adenozyno monofosforan
(kwas adenylowy)
NUKLEOTYDY
RNA
NH
N
N
O
NH
2
N
O
OH
H
H
H
H
OH
O
P
-
O
O
O
-
Guanozyno monofosforan
GMP
(kwas guanylowy)
N
NH
2
O
N
O
OH
OH
H
H
H
H
O
P
-
O
O
-
O
CMP
Cytydyno monofosforan
(kwas cytydylowy)
N
N
N
N
NH
2
O
OH
OH
H
H
H
H
O
P
-
O
O
-
O
AMP
Adenozyno monofosforan
(kwas adenylowy)
NH
O
O
N
O
OH
OH
H
H
H
H
O
P
-
O
O
-
O
UMP
Urydyno monofosforan
(kwas urydylowy)
DNA
N
N
N
N
NH
2
O
H
OH
H
H
H
H
O
P
-
O
O
-
O
dAMP
deoksyadenozyno monofosforan
(kwas deoksyadenylowy)
NH
N
N
O
NH
2
N
O
H
H
H
H
H
OH
O
P
-
O
O
O
-
dGMP
deoksyguanozylo monofosforan
(kwas deoksyguanylowy)
Nukleotydy łączą się ze sobą przez
grupy fosforanowe tworząc kwasy
nukleinowe RNA (kwas rybonukleinowy)
i DNA (kwas deoksyrybonukleinowy).
N
N
N
N
NH
2
O
OH
O
H
H
H
H
P
O
HO
O
-
NH
N
N
O
NH
2
N
O
OH
H
H
H
H
O
P
O
O
-
O
O
-
N
NH
2
O
N
O
OH
O
H
H
H
H
P
O
O
-
O
-
Pierwszorzędowa struktura
RNA
N
N
N
N
NH
2
O
H
O
H
H
H
H
P
O
O
-
HO
O
-
NH
N
N
O
NH
2
N
O
H
H
H
H
H
O
P
O
O
-
O
-
N
NH
2
O
N
O
H
O
H
H
H
H
P
O
O
-
O
-
Pierwszorzędowa struktura
DNA
Drugorzędowa struktura kwasów
nukleinowych
Struktura DNA była przez
długi czas zagadką. W roku
1950 Erwin Chargaff zauważył
że ilość adeniny odpowiada w
DNA ilości tyminy, a guaniny
cytozynie.
Strukturę DNA zaproponowali
James. D. Watson i Francis
Crick. Zbudowali model
podwójnej helisy.
N
N
H
N
N
N
N
N
H
O
O
H
H
H
Adenina
Tymina
N
N
NH
N
O
N
N
N
H
N
O
H
H
Cytozyna
H
H
H
Guanina
Komplementarność
zasad
Wiązanie C-G jest o 50%
mocniejsze niż A-T, regiony DNA o
większej liczbie wiązań C-G są
bardziej odporne na denaturację.
N
N
N
H
N
N
N
H
N
O
O
H
H
H
Adenina
Uracyl
N
N
NH
N
O
N
N
N
H
N
O
H
H
Cytozyna
H
H
H
Guanina
RNA
Komplementarność
zasad
Rodzaje RNA
m-RNA informacyjny RNA- wszystkie cząsteczki funkcjonują jako nośniki
informacji z genu do ośrodków syntetyzujących białko, gdzie każda z nich
służy jako matryca, na której polimeryzują aminokwasy w swoistej sekwencji
r-RNA rybosomalny RNA
t-RNA transferowy RNA – złożony z około 75 nukleotydów, które służą
jako nośniki do translacji informacji zawartej w sekwencji nukleotydów
m-RNA
BIOSYNTEZA BIAŁEK
m-RNA
t-RNA
Kodon - sekwencja trzech nukleotydów w m-RNA kodująca jeden aminokwas.
Aminokwasów mamy 20 a zasad nukleinowych 4 (ACGU). Gdyby kod był dwójkowy dałoby
to 16 kombinacji, dlatego kod jest trójkowy co daje 64 kombinacje. 18 aminokwasów jest
kodowanych więcej niż jedną trójką zasad, tylko tryptofan i metionina kodowane są
jednym kodonem.
KODON – BIAŁKO
Rozplecienie nici DNA- dobudowanie komplementarnego m-RNA zawierajacego
kodony – do nici m-RNA zbliża się t-RNA z antykodonem – narastanie białka
Biosynteza - replikacja
SYNTEZA DNA
SYNTEZA
LABORATORYJNA
PCR – The Polymeraze
Chain Reaction
Reakcja pozwalająca na namnażanie
DNA w oparciu o jedną pojedynczą
cząstkę. Rozplecenie nici pod
wpływem temperatury, dobudowanie
nici, itd……
N
N
N
N
NH
2
O
H
H
H
H
H
H
O
O
P
O
O
O
P
O
O
-
OH
P
O
OH
ddATP
Reakcja Sangera
NH
N
N
O
NH
2
N
O
H
H
H
H
H
H
O
O
P
O
O
O
P
O
O
-
OH
P
O
OH
ddGTP
N
NH
2
O
N
O
H
H
H
H
H
H
O
O
P
O
O
O
P
O
O
-
OH
P
O
OH
ddCTP
NH
O
O
N
O
H
H
H
H
H
H
O
O
P
O
O
O
P
O
O
-
OH
P
O
OH
ddTTP
SEKWENCJONOWANIE DNA
Wirusy są specyficzną grupą czynników infekujących, posiadają własne DNA lub RNA, ale
nigdy oba jednocześnie. DNA wirusa wnika do komórki gdzie jest replikowane, namnaża
się białko wirusa. Białko i DNA wiralne prowadzą do powstania kolejnych wirusów w
bardzo szybkim tempie. Nowe wirusy atakują kolejne komórki itd…
WIRUSY