KWASY NUKLEINOWE

KWASY NUKLEINOWE

I ICH ROLA BIOLOGICZNA

I ICH ROLA BIOLOGICZNA

Kwasy nukleinowe są makromolekułami o

Kwasy nukleinowe są makromolekułami o

masie cząsteczkowej od około 10.000 do

masie cząsteczkowej od około 10.000 do

kilkuset milionów daltonów (atomowa

kilkuset milionów daltonów (atomowa

jednostka masy, jest równa 1/12 masy

jednostka masy, jest równa 1/12 masy

atomu C = 1,66 ∙10

atomu C = 1,66 ∙10

-27

-27

kg).

kg).

Znane są

Znane są

dwa typy

dwa typy

tych kwasów

tych kwasów

występujących w materiale

występujących w materiale

biologicznym:

biologicznym:

1)

1)

kwas deoksyrybonukleinowy – DNA

kwas deoksyrybonukleinowy – DNA

2) kwas rybonukleinowy – RNA.

2) kwas rybonukleinowy – RNA.

DNA

DNA

stanowi

stanowi

materiał genetyczny

materiał genetyczny

i znajduje

i znajduje

się w:

się w:

-

jądrze komórkowym

jądrze komórkowym

-

w mitochondriach.

w mitochondriach.

Strukturę przestrzenną DNA przedstawia

Strukturę przestrzenną DNA przedstawia

model podwójnej spirali wg Watsona i

model podwójnej spirali wg Watsona i

Cricka.

Cricka.

W podwójnej cząsteczce, zasady są ułożone

W podwójnej cząsteczce, zasady są ułożone

komplementarnie parami (T=A, C=G).

komplementarnie parami (T=A, C=G).

Dwie nici są skręcone śrubowo ze sobą.

Dwie nici są skręcone śrubowo ze sobą.

Strukturę przestrzenną

Strukturę przestrzenną

RNA

RNA

stanowi

stanowi

pojedyncza nić, różnie ułożona przestrzennie

pojedyncza nić, różnie ułożona przestrzennie

w zależności od rodzaju kwasu

w zależności od rodzaju kwasu

rybonukleinowego.

rybonukleinowego.

RNA

RNA

bierze udział w procesie

bierze udział w procesie

biosyntezy białek

biosyntezy białek

w

w

cytoplazmie.

cytoplazmie.

Występuje w:

Występuje w:

-

jądrze komórkowym,

jądrze komórkowym,

-

jąderkach (szczególnie bogate w RNA).

jąderkach (szczególnie bogate w RNA).

Na podstawie

Na podstawie

funkcji

funkcji

można wyróżnić

można wyróżnić

trzy typy RNA

trzy typy RNA

:

:

1) tRNA - transportujący RNA

1) tRNA - transportujący RNA

– funkcja polega na

– funkcja polega na

wiązaniu i przenoszeniu zaktywowanych

wiązaniu i przenoszeniu zaktywowanych

aminokwasów do miejsc syntezy białka, czyli do

aminokwasów do miejsc syntezy białka, czyli do

rybosomów.

rybosomów.

2) rRNA - rybosomalny RNA

2) rRNA - rybosomalny RNA

– występuje w

– występuje w

rybosomach, gdzie pełni funkcje

rybosomach, gdzie pełni funkcje

strukturalne; w połączeniu z określonymi

strukturalne; w połączeniu z określonymi

białkami i mRNA stanowi matrycę, na której

białkami i mRNA stanowi matrycę, na której

wytwarza się łańcuchy polipeptydowe.

wytwarza się łańcuchy polipeptydowe.

3) mRNA - informacyjny RNA

3) mRNA - informacyjny RNA

– funkcja

– funkcja

polega na przenoszeniu do miejsc syntezy

polega na przenoszeniu do miejsc syntezy

białka, informacji zawartych w DNA; dotyczą

białka, informacji zawartych w DNA; dotyczą

one kolejności dołączanych aminokwasów.

one kolejności dołączanych aminokwasów.

Organizm dorosłego człowieka zawiera

Organizm dorosłego człowieka zawiera

około 30 g DNA i 90 g RNA.

około 30 g DNA i 90 g RNA.

ZNACZENIE BIOMEDYCZNE

ZNACZENIE BIOMEDYCZNE

1.

1.

Chemiczna podstawa dziedziczności i

Chemiczna podstawa dziedziczności i

chorób genetycznych jest zawarta w

chorób genetycznych jest zawarta w

strukturze DNA.

strukturze DNA.

2. Główny szlak informacyjny (tj. kierowanie

2. Główny szlak informacyjny (tj. kierowanie

przez DNA syntezą RNA, który z kolei

przez DNA syntezą RNA, który z kolei

kieruje syntezą białek) został wyjaśniony,

kieruje syntezą białek) został wyjaśniony,

a wiedza ta została użyta dla

a wiedza ta została użyta dla

sprecyzowania fizjologii komórkowej i

sprecyzowania fizjologii komórkowej i

patofizjologii chorób na poziomie

patofizjologii chorób na poziomie

molekularnym.

molekularnym.

BUDOWA I RÓŻNICE W SKŁADZIE

BUDOWA I RÓŻNICE W SKŁADZIE

DNA I RNA

DNA I RNA

Kwasy nukleinowe

Kwasy nukleinowe

są polimerami

są polimerami

mononukleotydów, które można rozłożyć na

mononukleotydów, które można rozłożyć na

nukleozydy

nukleozydy

i

i

reszty kwasu ortofosforowego.

reszty kwasu ortofosforowego.

Nukleozyd

Nukleozyd

to połączenie cukru (rybozy lub

to połączenie cukru (rybozy lub

deoksyrybozy) z

deoksyrybozy) z

zasadą purynową

zasadą purynową

lub

lub

pirymidynową

pirymidynową

, bez reszty fosforanowej.

, bez reszty fosforanowej.

Nukleotyd

Nukleotyd

to połączenie

to połączenie

nukleozydu

nukleozydu

z resztą

z resztą

fosforanową.

fosforanową.

Uważa się, że w

Uważa się, że w

skład DNA wchodzi

skład DNA wchodzi

tymina

tymina

, a nie

, a nie

uracyl

uracyl

dlatego, że

dlatego, że

zwiększa

zwiększa

stabilność

stabilność

materiału

materiału

genetycznego.

genetycznego.

Segment jednego pasma

Segment jednego pasma

cząsteczki DNA

cząsteczki DNA

Segment cząsteczki RNA

Segment cząsteczki RNA

RNA

RNA

spełnia

spełnia

inne

inne

funkcje.

funkcje.

Nie

Nie

podlega

podlega

reperacjo

reperacjo

m i

m i

zawiera

zawiera

uracyl

uracyl

jako

jako

materiał

materiał

budulcow

budulcow

y

y

ekonomic

ekonomic

zniejszy

zniejszy

od

od

tyminy

tyminy

.

.

DNA SŁUŻY JAKO

DNA SŁUŻY JAKO

MATRYCA DO

MATRYCA DO

REPLIKACJI I

REPLIKACJI I

TRANSKRYPCJI

TRANSKRYPCJI

Dwupasmowa struktura DNA i funkcja

Dwupasmowa struktura DNA i funkcja

matrycowa każdego starego pasma, na

matrycowa każdego starego pasma, na

której jest syntetyzowane nowe

której jest syntetyzowane nowe

komplementarne pasmo (zaciemnione).

komplementarne pasmo (zaciemnione).

Replikacja DNA.

Replikacja DNA.

W czasie

W czasie

cyklu replikacji każde z

cyklu replikacji każde z

dwóch pasm DNA służy

dwóch pasm DNA służy

jako matryca nowego,

jako matryca nowego,

komplementarnego

komplementarnego

pasma.

pasma.

Mechanizm transkrypcji RNA na

Mechanizm transkrypcji RNA na

dwuniciowej matrycy DNA

dwuniciowej matrycy DNA

Biosynteza RNA, czyli transkrypcja

Biosynteza RNA, czyli transkrypcja

związana jest z przepisaniem informacji

związana jest z przepisaniem informacji

zawartych w strukturze pierwszorzędowej

zawartych w strukturze pierwszorzędowej

DNA.

DNA.

DNA

DNA

jest obecne w komórce głównie w połączeniach

jest obecne w komórce głównie w połączeniach

z białkami o charakterze zasadowym zwanych

z białkami o charakterze zasadowym zwanych

histonami (przewaga aminokwasów zasadowych:

histonami (przewaga aminokwasów zasadowych:

argininy i lizyny).

argininy i lizyny).

DNA łatwo ulega denaturacji

DNA łatwo ulega denaturacji

, polegającej na

, polegającej na

rozerwaniu wiązań wodorowych między

rozerwaniu wiązań wodorowych między

komplementarnymi zasadami łańcucha

komplementarnymi zasadami łańcucha

polinukleotydowego.

polinukleotydowego.

Denaturacje kwasów nukleinowych wywołuje:

Denaturacje kwasów nukleinowych wywołuje:

- podwyższona temperatura

- podwyższona temperatura

- wysokie stężenie jonów wodorowych

- wysokie stężenie jonów wodorowych

- alkohole

- alkohole

- fenole.

- fenole.