Upload
others
View
26
Download
1
Embed Size (px)
Citation preview
28.03.2020.
Prvi put izolovane 1869. iz jedra semene tečnosti lososa (švajcarski
fiziolog Friedrich Miescher) usled čega su dobile ime nukleinske (jedro-
nukleus)
Uloga u prenošenju naslednih informacija otkrivena je 1928.
godine Frederik Grift
Nukleinske kiseline čine prostetičnu grupu nukleoproteina
Nukleoproteini se nalaze pre svega u jedru ćelije (hromozomi), a
zatim u citosolu, ribozomima i mitohondrijama
Nukleinske kiseline su makromolekule – izgrađene od velikog
broja gradivnih jedinica – nukleotida
Nukleinske kiseline = polinukleotidi
Složena jedinjenja izgrađena od:
Heterociklične azotne baze – derivat purina i pirimidina
Šećerne komponente - pentoza
Fosforne kiseline
U osnovi strukture nalaze se heterociklični prstenovi – purin i
pirimidin
Purinske azotne baze
Adenin
Guanin
Pirimidinske azotne baze
Citozin
Timin
Uracil
Sastavni delovi nukleinskih kiselina (DNK i RNK) – uloga u ćelijskom rastu,
deobi, sintezi proteina
Sastavni delovi biološki aktivnih formi vitamina tzv. koenzima (NAD, FAD,
CoA) koji učestvuju u brojnim biohemijskim reakcijama
Grade aktivna intermedijerna jedinjenja u mnogim biosintetskim reakcijama
Sastavni deo visokoenergetskih jedinjenja (ATP, CTP, UTP, GTP)
Regulisanje metaboličkih puteva – omogućuju delovanje mnogih hormona,
faktora rasta i citokina
Mogu vršiti kovalentnu modifikaciju proteina
Mogu vršiti funkciju koenzima
Citostatici iz klase antimetabolita
Dve vrste monosaharida sa 5 ugljenikovih atoma – pentoze
D-riboza
D-deoksiriboza
U zavisnosti od vrste šećera nastaju dve vrste nukleotida
Ribonukleotidi (sadrže D-ribozu)
Deoksiribonukleotidi (sadrže 2’-deokis-D-ribozu)
Dve vrste nukleinskih kiselina
Ribonukleinska kiselina – RNK (eng RNA)
Deoksiribonukleinska kiselina – DNK (eng DNA)
Reakcijom azotne baze sa pentozom nastaju nukleozidi
Purinski nukleozidi – na koren imena baze dodaje se nastavak –ozin
Adenin – Adenozin (Deoksiadenozin)
Guanin – Guanozin (Deoksiguanozin)
Pirimidinski nukleozidi – na koren imena baze dodaje se nastavak –idin
Citozin – Citidin
Timin – deoksitimidin (samo u DNK)
Uracil – Uridin (samo u RNK)
Nastaju kada se fosforna kiselina estarskom vezom veže za slobodnu
hidroksilnu grupu (OH) na 5’ položaju pentoze (nukleozida)
Esterifikacija je moguća sa 1, 2 ili 3 fosforne kiseline pri čemu nastaju
mono, di ili trifosfati nukeozida
Npr. AMP, ADP, ATP
ATP – visokoenergetsko jedinjenje
a) Adrenalin
b) Guanin
c) Arginin
d) Cimetidin
e) Timin
a) Mitohondrijama
b) Jedru
c) Ribozomima
d) Lizozomima
e) Citosolu
a) Azotne baze
b) Azotne baze i pentoze (šećera)
c) Azotne baze, pentoze (šećera) i fosfata
d) RNK ili DNK
Polinukleotidi – sastavljene od velikog broja nukleotida
Deoksiribonukleinska kiselina – DNK
Ribonukleinska kiselina – RNK
Razlikuju se po pitanju šećerne komponente (pentoze)
DNK – deoksiriboza
RNK – riboza
Razlikuju se po sastavu baza
DNK – adenin, guanin, citozin i timin
RNK – adenin, guanin, citozin i uracil
Nukleotidi se međusobno
povezuju kovalentnom 3’→5’
fosfodiestarskom vezom –
ova veza nastaje reakcijom –
OH grupe fosforne kiseline
vezane za 5’ C pentoze 1
nukelotida i –OH grupe na 3’
C atomu odgovarajuće
pentoze drugog nukleotida
Kod polinukleotida postoji 5’
kraj (prvi nukleotid) i 3’ kraj
(poslednji nukelotid)
Molekula se sastoji iz 2 polinukleotidna lanca
Uvijeni su udesno oko iste ose
Ova dva lanca su antiparalelna – njihovi 3’-5’ internukleotidni
fosfodiestarski mostovi teku u suprotnim smerovima
Lanci nisu identični već su komplementarni – naspram
adenina iz lanca I nalazi se timin u lancu II (dvostruka veza),
odnosno naspram guanina nalazi se citozin (trostruka veza)
DNK čini osnovu nasleđa svih prokariotskih i eukariotskih
ćelija
Sastavljena iz velikog broja deoksiribonukleotida – pri čemu
purinske i pirimidinske baze nose genetsku informaciju, a
šećerna i fosfatna rezidua imaju strukturnu ulogu
Vrsta i redosled nukleotida čini primarnu strukturu i specifičan je za
svaku vrstu
Različitost primarne strukture DNK je ogromna
Linerano raspoređeni delovi DNK su geni – struktura gena je tačno
određeni redosled nukleotida u delu DNK
Sekundarna struktura – osnov sekundarne strukture je dvolančana
zavojnica (heliks) – Watson i Crick
Dva lanca su antiparalelna
Unutar spirale su hidrofobne purinske i pirimidinske baze, a
spoljašnjoj strani okrenute su fosfatne grupe koje zajedno sa
pentozama čine skelet zavojnice i hidrofilni su deo u kontaktu sa
vodenom sredinom
Princip komplementarnosti – redosled
baza u jednom lancu automatski određuje
redosled u drugom lancu – isti je broj A i
T, odnosno G i C; isto tako isti je broj
purinskih i pirimidinskih baza –
Čargafova pravila (Erwin Chargaff)
Sekundarna struktura je podložna
denaturaciji – razdvajanje
polinukleotidnih lanaca, a pod određenim
uslovima dolazi do renaturacije –
ponovnog spajanja komplementarnih
lanaca DNK – NEOPHODNO ZA
SVAKODNEVNO FUNKCIONISANJE DNK
DNK je nosilac naslednih informacija u ćeliji, a RNK molekule
učestvuju u prenošenju tih informacija i njihovom prevođenju u
proteine
Struktura RNK je analogna strukturi DNK
Primarnu strukturu čini niz purinskih i pirimidinskih ribonukleotida
koji su povezani 3’-5’ fosfodiestarskim vezama
U strukturi RNK nalaze se
Purinske baze – adenin i guanin
Pirimidinske baze – citozin i uracil (uracil karakterističan samo za RNK)
Šećerna komponenta je D-riboza
Molekula RNK je jednolančana
U pojedinim delovima moguć je kraći, ili duži dvostruki heliks
Dvolančani delovi čine sekundarnu strukturu RNK
RNK se nalazi u jedru (11%); mitohondrijama (15%); citosolu
(24%) i ribozomima (50%)
U ćelijama prokariotskih i eukariotskih ćelija postoje tri vrste
RNK
Ribozomalna RNK (rRNK)
Transportna RNK (tRNK)
Informaciona RNK (iRNK) – mesendžer RNK (mRNK)
Tri glavne vrste RNK razlikuju se među sobom po sastavu
baza, sekundarnoj strukturi, veličini i biološkoj funkciji
Grade ribozome
Ribozomi – subćelijske strukture na
kojima se sintetišu proteini
Čine najveću grupu RNK (oko 80%)
Ribozomi se sastoje iz dve
pojedinice
Prokariote – 30S i 50S – spojene 70S
Eukariote – 40S i 60S – spojene 80S
Relativno male u poređenju sa drugim nukleinskim
kiselinama – sačinjene od 75 do 90 nukleotida
U ćelijama se može naći oko 60 različitih vrsta tRNK
Pored 4 standardne baze sadrži i oko 10% retkih
(neuobičajenih) baza – tiouracil, acetilcitozin i dr.
Poseduju karakterističnu trodimenzionalnu strukturu u kojoj
je oko 70% u obliku heliksa, i pojavljuju se tri isturene petlje
od kojih jedna sadrži specifičan triplet baza označen kao
antikodon koji je komplementaran odgovarajućem kodonu
na mRNK
Sve molekule tRNK na 3’ kraju imaju isti triplet baza – CCA;
adenilna kiselina koja se nalazi na samom kraju ima slobodnu
3’ hidroksilnu grupu na koju će se vezati aminokiselina
5’ kraj koji obično čini guanilna kiselina fosforilisan je
Šematski se izgled molekula tRNK može prikazati u obliku
trolista
Ove nukleinske kiseline učestvuju u procesu aktivacije i
prenošenja aminokiselina do ribozoma gde se odvija
sinteza proteina – posredovano sparivanjem tri baze
aminoacil-tRNK (antikodon) sa tri baze kodona u kodirajućem
regionu mRNK po principu komplementarnosti
Specifičnost građe mRNK kod eukariota je prisustvo dugačke
sekvence adenilne kiseline na 3’ kraju tzv. poli A rep i cap
(kape) na 5’ kraju koja se sastoji od 7-metilguanozina
vezanog preko tri molekule fosforne kiseline
Molekule mRNK se sintetišu u jedru kao komplementarne
kopije DNK (prepisivanjem, transkripcijom strukturnih gena),
a zatim se transportuju do ribozoma gde služe kao matrica za
sintezu različitih proteina
mRNK služi kao prenosilac poruka (eng. messenger) sa DNK na
proteine što znači da je sinteza proteina genetski kontrolisana
Dužinu mRNK određuje veličina proteina (broj aminokiselina) –
npr za sintezu proteina(polipeptida) od 100 aminokiselina
potrebno je bar 300 ribonukleotida jer se svaka aminokiselina
određuje sa tripletom baza u DNK, odnosno RNK
U prokariotskim ćelijama jedna mRNK može da kodira
1(minocistronska) ili više (policistronska) polipeptidskih
lanaca i odmah je zrela mRNK – odmah može da se koristi za
sintezu proteina
U eukariotskim ćelijama mRNK je uvek monocistronska (1
mRNK 1 polipeptid) i nije zrela mRNK
Sintetisane molekule mRNK predstavljaju primarne produkte
treanskripcije i nazivaju se heterogene nuklearne RNK
(hnRNK)
Ona nije fukncionalna pošto sadrži kodirajuće (eksoni) i
nekodirajuće delove (introni)
Da bi jedna hnRNK sazrela potrebno je isecanje introna –
splajsing (eng. splicing) uz dodavanje „kape“ na 5’kraju i
poli A „repa“ na 3’ kraju
Prevođenje informacije sa zrele mRNK naziva se translacija
i započinje uvek start kodonom (AUG), a završava se nekim od
stop-kodona (UAA, UAG ili UGA)
Informacija sa DNK transkripcijom prenosi se na mRNK na
osnovu koje će procesom translacije doći do sinteze
polipeptida (proteina)
Odnos između sekvenci baza u DNK ili mRNK i sekvenci
aminokiselina naziva se genetski kod
Svaka aminokiselina kodirana je kodonom od 3
ribonukelotida
Sa mRNK informacija se translacijom prenosi dalje – tRNK
svojim antikodonom prepoznaje kodone mRNK i vezuje
odgovarajuće aminokiseline
RNK
a) Adenin
b) Guanin
c) Citozin
d) Timin
e) Uracil
DNK
a) Adenin
b) Guanin
c) Citozin
d) Timin
e) Uracil
a) 1 nukleotida
b) 2 nukleotida
c) 3 nukleotida
d) 4 nukleotida
e) 5 nukleotida