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