1). Skład kwasów nukleinowych

Purynowe zasady-związki heterocykliczne, aminowe i hydroksylowe pochodne puryny. Wchodzą w skład nukleozydów, nukleotydów i kwasów nukleinowych. Do najważniejszych zasad purynowych należą: adenina, guanina, 1-metyloadenina, 2-metyloadenina. W kwasach nukleinowych występują dwie główne puryny:

Pirymidynowe zasady-związki heterocykliczne, aminowe i hydroksylowe pochodne pirymidyny. Wchodzą w skład nukleozydów, nukleotydów i kwasów nukleinowych. W skład DNA wchodzą zasady: cytozyna (C) i tymina (T), natomiast w RNA tymina zastąpiona jest przez uracyl (U). Mogą tworzyć formy tautomeryczne, dzięki czemu tworzą nukleozydy. Nazwa nukleotydu uwzględnia rodzaj zasady nukleinowej (nukleotyd zawierający uracyl: urydynomonofosforanu UMP).

●Metylowane puryny roślinne o właściwościach farmakologicznych zawierają również: kawa (kofeina), herbata ( teofilina) oraz kakao (teobromina). Końcowym produktem katabolizmu puryn jest wydalana przez człowieka utleniona puryna – kwas moczowy.

●Do pentoz występujących w kwasach nukleinowych należą:

Nukleozydy-naturalne N-glikozydy, których aglikonami są zasady purynowe i zasady pirymidynowe a część cukrową stanowi D-ryboza lub 2-deoksy-D-ryboza (np. adenozyna-rybonukleozyd powstający z rybozy i adeniny, inne nukleozydy: guanozyna, urydyna, cytydyna, deoksyadenozyna, deoksyguanozyna, deoksytymidyna, deoksycytydyna). W nukleozydzie atom C-1’ pentozy tworzy wiązanie glikozydowe z N-1 zasady pirymidynowej lub N-9 purynowej. Gdy nukleozyd zostanie zestryfikowany kwasem fosforowym przy C-5’ albo C-3’ pentozy, wówczas otrzymamy odpowiedni nukleotyd (3’- lub 5’-fosforan nukleozydu).

Nukleotydy-estry nukleozydów i kwasu fosforowego(V). Typowym miejscem estryfikacji jest grupa hydroksylowa przy atomie węgla C-5 pentozy, występująca zarówno w rybozie, jak i w uboższej od niej o jeden atom tlenu deoksyrybozie. Produkty estryfikacji nazywa się nukleozydo-5'-fosforanami, np. adenozyno-5'-fosforan, czyli kwas adenylowy, inaczej adenozynomonofosforan (AMP). Połączenie adenozyny z grupą dwufosforanową prowadzi do adenozyno-5'-dwufosforanu (ADP), przyłączenie zaś grupy trójfosforanowej daje adenozyno-5'-trójfosforan (ATP)

3). Rodzaje, rola i występowanie kwasów nukleinowych->

DNA – stanowi magazyn informacji genetycznej, bierze udział w:

- przekazywaniu cech dziedzicznych

- syntezie substancji białkowych

- podziale komórek

4). Rodzaje RNA.

Kwas RNA znajduje się w cytoplazmie, rybosomach i w jąderku, kieruje on bezpośrednio syntezą białek. Cząsteczka RNA składa się zwykle z pojedynczego łańcucha polinukleotydowego, a syntetyzowana jest, z wykorzystaniem komplementarności zasad, na bazie jednej z nici dwuniciowego DNA (transkrypcja).

mRNA informacyjny (matrycowy) – powstaje na matrycy jądrowego DNA (reguła komplementarności) w procesie transkrypcji, przenosi informację genetyczną do cytoplazmy, gdzie bierze udział w biosyntezie białek (służy jako matryca do ich syntezy). Są to proste, jednoniciowe łańcuchy o różnej długości (<-długość kodowanego łańcucha), nietrwałe i szybko ulegające degradacji.

rRNA rybosomowy (80% całego RNA komórki) – różnej długości łańcuchy (od 100 do 4000 nukleotydów) o skomplikowanej strukturze przestrzennej, wchodzi w skład rybosomów i uczestniczy wraz z białkami rybosomalnymi w odczytywaniu informacji genetycznej zapisanej w cząsteczkach mRNA.

tRNA transportujący – krótkie łańcuchy o skomplikowanej strukturze przestrzennej. Na schemacie dwuwymiarowym „rozpłaszczona” cząsteczka tRNA przypomina liść koniczyny, gdyż posiada 4 ramiona o lokalnie dwuniciowej strukturze, przy czym 3 z nich zakończone są pętlami niesparowanych nukleotydów. Najważniejszą pętlą jest pętla antykodonowa, na której mieści się trójka nukleotydów zwana antykodonem. Koniec 3’ cząsteczki tRNA, gdzie znajduje się stała sekwencja CCA, jest miejscem, w którym tRNA łączy się z aminokwasem (aminoacylo-tRNA). tRNA pełni funkcję transportową podczas translacji: łączy się z aminokwasami i dostarcza je do rybosomów, w których zachodzi synteza łańcuchów polipeptydowych.

5). Budowa DNA.

Cząsteczka DNA zbudowana jest z dwóch łańcuchów wijących się linią śrubową i splecionych wzajemnie (podwójna helisa). Każdy z tych łańcuchów zbudowany jest z fosforanowych reszt powiązanych estrowymi wiązaniami z cząsteczkami deoksyryboz poprzez atom trzeciego węgla jednego nukleotydu i atom piątego węgla następnego. Zewnętrzna część cząsteczki splecionej z dwóch łańcuchów stanowią fosforany powiązane z cukrami, zaś zasady znajdują się wewnątrz łańcucha. Nici ułożone są względem siebie antyrównolegle-naprzeciw końca 5’ jednej nici znajduje się konie 3’ drugiego łańcucha polinukleotydowego;

9). Biosynteza białka.

replikacja – proces w wyniku, którego z jednej cząsteczki DNA powstają dwie potomne, identyczne z macierzystą. Proces polega na rozdzieleniu dwóch nici macierzystej cząsteczki DNA i dobudowaniu do każdej z nich – nici komplementarnej. Jest semikonserwatywna- cząsteczki potomne są w połowie nowe, a w połowie zbudowane ze starej nici cząsteczki macierzystej. Zachodzi w jądrze komórkowym.

transkrypcja – jest pierwszym etapem ekspresji informacji genetycznej i oznacza przepisanie tej informacji z DNA na RNA. Istota procesu jest synteza cząsteczki RNA komplementarnej do fragmentu jednej z dwóch nici DNA. Substratami do syntezy RNA są trifosforany nukleozydów, a enzymami katalizującymi ten proces-polimerazy. (eukariota t. zachodzi w organellach zaw. DNA-jądrze komórkowym, mitochondriach i plastydach, prokariota-w cytoplazmie).

obróbka posttranskrypcyjna – wycięcie niepotrzebnych fragmentów. DNA jądrowe zawiera wiele niekodujących odcinków zwanych intronami, które podczas transkrypcji zostają przepisane na RNA. Podczas obróbki wycinane są introny, a właściwa cząsteczka mRNA składana jest z fragmentów kodujących zwanych egzonami.

translacja – to tłumaczenie sekwencji nukleotydów w RNA na sekwencję aminokwasów w białku. Istota procesu jest synteza łańcucha polipeptydowego z aminokwasów, dostarczanych przez cząsteczki tRNA w kolejności zapisanej na mRNA. T. odbywa się na rybosomach.

10). Wyjaśnij pojęcia.

Reguła parowania się zasad(komplementarność)–polega na tym, że wiązania wodorowe wytwarzają się tylko pomiędzy zasadami azotowymi nukleotydów komplementarnych, a więc między A i T oraz między C i G;

Kod genetyczny–zależność między sekwencją nukleotydów w mRNA i sekwencją aminokwasów w polipeptydzie;

Kodon–sekwencja mRNA czytana grupami po 3 nukleotydy, kodon specyfikuje określony aminokwas;

Antykodon-trzy kolejne nukleotydy tRNA, posiadające zdolność rozpoznawania kodonów w RNA matrycowym (mRNA) w procesie biosyntezy białka;

Tryplet–trzy sąsiadujące ze sobą zasady, z których składa się kodon;

Chromosomy-najważniejsze składniki jąder komórkowych, będące siedliskiem czynników dziedzicznych, czyli genów. Chromosomy zbudowane są głównie z silnie barwiącej się chromatyny, w której skład wchodzą długie cząsteczki kwasu DNA oraz białka (głównie histonowe) i kwas rybonukleinowy (RNA).

11). Cechy kodu genetycznego.

a). jest trójkowy, ponieważ jeden aminokwas kodowany jest przez trzy nukleotydy.

b). jest zdegenerowany (4³=64 trójki kodują tylko 20 aminokwasów). Oznacza to, że jeden aminokwas może być kodowany przez kilka trójek.

c). jest jednoznaczny, gdyż jedna trójka może kodować tylko jeden aminokwas.

d). jest bezprzecinkowy, ponieważ rybosom odczytuje kolejne kodony bez opuszczania żadnego nukleotydu.

e). jest niezachodzący, gdyż rybosom przesuwający się po nici mRNA nie cofa się do już odczytanych nukleotydów, przez co jeden nukleotyd nie może należeć jednocześnie do dwóch kodonów.

f). jest uniwersalny, gdyż u wszystkich organizmów oparty jest na tych samych zasadach, a poszczególne kodony maja to samo znaczenie.

Barwniki

Karotenoidy-żółte polienowe barwniki roślinne rozpuszczalne w tłuszczach.

- Towarzyszą chlorofilowi w chloroplastach nadają barwę owocu i kwiatom są także w nasionach niektórych roślin.

- Zwierzęta nie mają zdolności syntetyzowania karotenoidów, ale mogą wchłaniać i gromadzić barwniki dostarczane z paszą. Niektóre barwniki dlatego zawierają karotenoidy- mleko, masło, żółtko jaj.

- Są to związki polienowe zbudowane z 8 jednostek izoprenowych (2-metylo,1,3,butadienowe)

- Stosuje się do barwienia margaryny serów zup sosów napojów i deserów w przemyśle spożywczym.

- Są wrażliwe na światło i czynniki utleniające.

Dzieli się na :

Karoteny – węglowodory nie zawierające innych pierwiastków , dobrze rozpuszczalne w tłuszczach słabo w alkoholu np. barwnik pomidorów -likopen a-karoten, b-karoten itp. Barwi masło, margarynę i sery (b-karoten)

Ksanofile – zawierają tlen w postaci grup hydroksylowych karbonylowych lub karboksylowych, dobrze rozpuszczają się w tłuszczach rozpuszczalnikach lipofilowych i w alkoholach np.zeaksantyna (nasiona kukurydzy) luteina (barwnik żółtka jaja) kapsantyna (papryka) kantaksyna (barwnik spożywczy)

Chlorofile zielone porfirowe barwniki roślinne rozpuszczalne w tłuszczach

- Biorą udział w procesie absorpcji energii świetlnej i zmianie jej na cheninę

- Są magnezoporfirynami (cztery pierścienie pirolowe połączone poprzez grupy metionowe) W centrum pierścienia wbudowane dwuwartościowe jony magnezu żelaza miedzi lub kobaltu połączone z atomami azotu.

- Chlorofil a (niebieskozielony) i chlorofil b (żółtozielony) występuje w roślinach wyższych a u glonów występuje chlorofil a, c i d.

- Chlorofil c –brak fitolu chlorofil d różni się od a że w pozycji 2 ma grupę formylową.

- Chlorofile najmniej trwałe barwniki roślinne.

- Czynniki przyspieszające ich przemiany to: wysoka temp. kwaśne środ. enzymy tlen i światło.

- Łatwo ulegają rozpadowi pod wpływem kwasów i zasad:

-słabe kwasy magnez wymienia się na 2 wodory

-silne kwasy usunięcie jonu magnezowego i fitolu

-środ. zasadowe hydroliza obu wiązań estrowych bez usunięcia magnezu.

- Przemiana (degradacja) chlorofili w zależności od pH środ.

- chlorofil-hydroliza zasadowa-(fitol, metanol)-chlorofilid-chlorofilina-kwas-chloryny, puryny

-chlorofil-słabe kwasy-Mg²⁺-feofityna-zasada O₂-chloryny, puryny

-chlorofil-silne kwasy- Mg²⁺ fitol-feofityna- zasada O₂-chloryny, puryny

- Właściwości chlorofili: możliwość łatwej wymiany jonów Mg²⁺ na inne dwuwartościowe Sn²⁺ lub Fe²⁺(barwa szarobrunatna) Cu²⁺ lub Zn²⁺ (zielona)

Mioglobina i Hemoglobina –czerwone barwniki porfirynowe mięsa rozpuszczalne w wodzie

90% żelaza –hemoglobina w czerwonych ciałkach krwi 10% mioglobina barwnik mięśni.

Zdolność wiązania tlenu: hemoglobina przenosi tlen do organów i tkanek. Mioglobina bufor utrzymujący poziom tlenu w mięśniach.

Reakcje mioglobiny z tlenem mają wpływ na barwę mięsa, w obecności powietrza przy wysokim ciśnieniu cząsteczkowy tlenu mioglobina przyłącza tlen i powstaje oksymioglobina.(jasno czerwona) niskie ciśnienie i nadtlenki metmiglobina,

NO, CO, CN łączą się z żelazem tworząc nitrozomiglobinę (jasnoczerwoną) NO reagując z hemoglobiną powoduje tworzenie się methemoglobiny niezdolna do przenoszenia tlenu (niedotlenienie organizmu)

Autocyjaniany: czerwone rozpuszczalne w wodzie barwniki owoców i kwiatów zaliczane do flawonoidów

- Związki nie trwałe w środ. wodnym ulegają nie odwracalnym i odwracalnym przemianą powodujące barwy zależy od struktury cząsteczki barwnika oraz pH środ.

- Pochodne sacharydów czyli glikolizydy (połączenie sacharydu z resztą niecukrową za pomocą wiązania glikozydowego)

- Na zróżnicowanie ich barwy ma wpływ : zmiana pH, zmiana liczby grup OH przy pierścieniu B, jony metali.

- Ogólne wzory autocyjanianów A-kation flawinowy(2-fenylobenzopiryliowy) B-sole karboniowe lub oksoniowe (bardzo dominujące)