Nukleotidi i nukleinske kiseline

• Nukleinske kiseline (NK) su polimerni molekuli sastavljeni iz nukleotida (polinukleotidi)

• Nukleotid kao osnovna jedinica građe sadrži tri komponente: azotnu bazu, pentozni šećer i fosfatnu kiselinu

• Azotne baze mogu biti purinske (adenin i guanin) ili pirimidinske (citozin, timin i uracil)

• čine oko 0,5-1% suve težine ćelije• dezoksiribonukleinska i

ribonukleinska kiselina• monomerne jedince-nukleotidi• nukleotid: purinske (A i G) i

pirimidinske (U, C i T) baze, fosfat, dezoksiriboza ili riboza

• DNK - adenin, guanin, citozin i timin -šećer dezoksiribiza -dezoksiribonukleotidi -dvolančani molekul• RNK-adenin, guanin, citozin i uracil -riboza -ribonuklotidi -je obično jednolančani molekul

(mada se mogu, intralančano, formirati dvostruke regione)

Derivati purina

baze

nukleozidi

adenin guanin hipoksantin

adenozin guanozin inozin

azotna baza je N-glikozidnom vezom povezana sa pentozom, odnosno N-9 atom purinske baze povezuje sa hidroksilnom grupom C-1 atoma pentoznog šećera

Derivati pirimidina

baze

nukleozidi

citozin uracil timin

citidin uridin timidin

N-1 atom pirimidinske baze povezuje sa hidroksilnom grupom C-1 atoma pentoznog šećera

Fosfatna kiselina je povezana estarskom vezom sa OH grupom na C-5 atomu pentoze, gradeći fosfatni estar nukleozida, tj. nukleotid

Strukturne formule adenozin-monofosfata (AMP) i dezoksiadenozin-monofosfata (dAMP)

Polinukleotidni lanci nastaju povezivanjem nukleotida tzv. 5,3-fosfoidestarskim vezama koje nastaju esterifikacijom fosfatne kiseline sa OH grupom na 5 C atomu jednog nukleozida i OH grupom na 3 C atomu susednog nukleozida

SEKUNDARNA STRUKTURA DNK

• Votson i Krik su objavili rad u časopisu Nature 1953. godine u kome su formulisali model sekundarne strukture DNK

• 1962. su dobili Nobelovu nagradu za ovo otkriće

James Watson i Francis Crick pred modelom sekundarne strukture DNK

DNK (Votson i Krik)- desnogira,dvolančana zavojnica, dva polinukleotidna lanca,antiparalelna, veliki i mali žljeb.-Prečnik zavojnice 2 nm, udaljenost susednih baznih parova-0.34 nm, hod zavojnice ili 1 pun krug ima dužinu 3.4 nm i 10.4 bp-bazni parovi su postavljeni pod pravim uglom na osu molek-dva lanca su povezana H vezamaA-T 2 H veze, a C-G 3 H veze

• Bazni parovi se naslojavaju jedni iznad drugih I međusobno su udaljeni 0,34 nm

• Deset baznih parova pravi pun okret (360) u dvostrukom heliksu• Nasuprot baznim parovima koji se nalaze unutar molekula DNK, prema

periferiji postoji fosfodiestarska okosnica (izgrađena od šećera i fosfata koji se naizmenično smenjuju)

• Fosfatne grupe su pri fiziološkim pH jonizovane, tako da je DNK negativno naelektrisana

• DNK lanci su međusobno antiparalelni, imaju suprotnu hemijsku polarnost (5 kraj jednog lanca nalazi se naspram 3 kraja drugog, i obratno).

Konformacija DNK menja se zavisno od fizičko-hemijskih uslova i interakcije sa molekulima u njenom okruženju

Konformaciona fleksibilnost molekula DNK

Z-DNK B-DNK A-DNK

konformacija DNK se menja u zavisnosti od fizičko hemijskih usolva i interakcijama sa molekulima u njenom okruženju

u dehidratisanom stanju ili pri visokim konc soli DNK-RNK heterodupleks RNK-RNK

• B DNK, Votson Krikov model. Najstabilnija i najzastupljenija forma, desnogira, jedan krug 10.4 bp, prečnik 2 nm, hod zavojnice 3.4 nm, veliki i mali žljeb

• A DNK, šira i kraća od B forme, desnogira, 11 bp po jednom krugu, žljeb je plitak, fosfatne grupe vezuju manje vode i u uslovima dehidratacije B forma prelazi u A formu

• Z DNK, okosnica molekula ima cik-cak oblik, levogira, 12 bp po jednom krugu, ima samo jedan duboki žljeb. Uzastopni nizovi G-C parova dovode do pojave Z konformacije.

• RNK je prva nastala tokom evolucije i posedovala je genetičku i katalitičku funkciju

• Kasnije je DNK preuzela primarnu genetičku funkciju, dok su proteini postali glavni katalizatori

• RNK je postala glavni posrednik između DNK i proteina u realizaciji genetičkih informacija.

između ribonukleozida uspostavljaju se identične veze kao u molekulima DNK-3,5-fosfodiestarske veze

Prema funkciji u ćeliji, RNK su svrstane u tri glavne grupe:

• informacione RNK (iRNK)

• ribozomalne RNK (rRNK)

• transportne RNK (tRNK)

• postoje frakcije tzv. malih jedarnih snRNK uključenih u obradu primarnog transkripta kod eukariota

iRNA

tRNK

Model sekundarne strukture tRNK u obliku trolisne deteline (A) i tercijarna struktura tzv. “L-oblik” (B)

rRNK

Komparativni prikaz ribozomalnih subjedinica i njihovih komponenti kod prokariota i eukariota Ribozomi prokariota i eukariota razlikuju se po veličini i konstanti sedimentacije (S)

Adenozin trifosfat (ATP)

UGLJENI HIDRATI (SAHARIDI)

Ugljeni hidrati predstavljaju klasu jedinjenja prisutnu u svim živim sistemima. Mnoga jedinjenja iz ove grupe imaju opštu formulu (CH2O)n. Obuhvataju mnoga alifatična polihidroksilna jedinjenja i njihove derivate.

Prosti ugljeni hidrati (šećeri) imaju formulu CnH2nOn (n≥3), i predstavljaju polihidroksi-aldehide ili polihidroksi ketone. Zavisno od broja C atoma mogu biti trioze (sa tri), tetroze (sa četiri), pentoze (sa pet) i heksoze sa šest C atoma. Heptoze, oktoze , mogu da se nađu u prirodi, ali znatno ređe.

Ugljeni hidrati, uopšte, sačinjavaju najveći deo organskih materija na Zemlji. Pretežno su biljnog porekla (nastaju uglavnom u fotosintezi), ali su glavni sastavni deo ishrane mnogih životinja i čoveka. Oni nisu samo hrana i rezervna supstanca, već imaju i niz specifičnih funkcija. Nalaze se u sastavu nukleinskih kiselina, služe kao potporne supstance (npr. celuloza, mukopolisaharidi), a stvaraju i specifične grupe glikoproteina i glikolipida koji ulaze u sastav ćelijske membrane.

Prema broju monomernih jedinica dele se na:-Monosaharide -Disaharide 2 monosaharidne jedinice-oligosaharide 2-9 monosaharidnih jedinica-Polisaharide 10-1000 monosaharidnih jedinica

Monosaharidi

Polisaharidi

Disaharidi

Trioza Pentoze

Gliceraldehid Riboza Dezoksiriboza

Najpoznatiji heksoze su fruktoza, glukoza i galaktoza

Glavni izvor energije kod coveka, osnovni transportnioblik šećera

glukoza

galaktoza

Disaharidilaktoza

(galaktoza + glukoza)

β(1→4)

Saharoza

α(1→2)

Maltoza

α(1→4)

Skrob

Celuloza

POLISAHARIDI

Skrob

α 1-4

β 1-4

Celuloza

glikogen

α 1-4 α1-6 glikozidne veze

Glikogen i skrob su polisaharidi sastavljeni od stotina molekula glukoze, imaju istu strukturu samo što je grananje češće kod glikogena

• Glikogen je polimer glukoze koji se sintetiše i deponuje u animalnim ćelijam

• jetra, poprečno-prugaste, srčane mišićne ćelije

• Glikogen jetre održava stalni nivo glukoze u krvi. Ako se pojavi višak glukoze u krvi ona se deponuje u ćelijama jetra u vidu glikogena.

skrob

Vlakna celuloze u hartiji (scanning elektronska mikrografija)

MASNE KISELINE

Masne kiseline:-palmitinska (16 C atoma)-zasićena-stearinska (18 C atoma)-zasićena-oleinska (18 C atoma)- nezasićena –dvoguba veza između 9. i 10. C atoma

ugljovodonični lanac

Oleinska kiselina (primer nezasićene masne kiseline)

dupla veza pravi zavoj na lancu i menja se tačka topljenja

stearinska kiselina ostaje u čvrstom stanju do 69°C a oleinska do 13 °C

hidrofilne “glavice”

hidrofobni “repići”

hidrofilne “glavice”

fosfo

lipid

ni d

voslo

j

Masne kiseline su sastavni deo svih membrana ćelija

Lanci masnih kiselina se mogu spajati sa glicerolom i formirati lipidne molekule

STRUKTURA FOSFOLIPIDA

fosfolipid-fosfoglicerid

fosfatidilholin

glicerofosfat

Ćelije masnog (adipoznog) tkiva

Molekuli lipida se deponuju najviše u ćelijama masnog tkiva u lipidnim kapima-trigliceridi-hidroliza trilicerida do slobodnih masnih kiselina

Primeri steroida- derivata lipida

nerastvorljivi su u vodi

Primeri steroida

Steroidi sa izraženim anaboličkim efektima upotrebljavaju se u body building-u

Biohemijsko jedinstvo živog sveta

- Četiri osnovna elementa (C, H, O i N) čine oko 99% mase svih živih sistema

- Hemijski sastav DNK i RNK isti kod svih živih bića

- Osnovni procesi protoka genetičkih informacija (DNK - RNK - protein) u osnovi su isti kod svih živih bića

- Genetički kod je univerzalan (značenje kodona je isto kod svih bioloških vrsta)

- Kod svih živih bića istih 20 aminokiselina u sastavu proteina

- Neki biohemijski procesi (npr.glikoliza) prisutni skoro kod svih živih bića

- Svi ovi dokazi svedoče o MONOFILETSKOM poreklu života na Zemlji (sva živa bića vode poreklo od istih predaka).