NUKLEOZIDI I NUKLEOTIDI

NUKLEOZIDI

• Nukleozidi su N-glikozidi nastali spajanjem purinskih i pirimidinskih baza i riboze (odnosno dezoksiriboze).

• β-N-Glikozidna veza se gradi između anomernog ugljenikovog atoma C-1' riboze (odnosno dezoksiriboze) i atoma azota: N-1 kod pirimidinskih i N-9 kod purinskih baza

•

• atomi ugljenika kod odgovarajuće pentoze se označavanju kao 1'; 2'; 3'; 4' i 5'.

Šećerne komponente

Purinske i pirimidinske baze

NUKLEOZIDI - strukture

Purinska odnosnopirimidinska baza

N - glikozidna veza

N

N

N

N

NH2

O

H

OH OH

H H

H

HOCH 2

HOCH2 O

H

OH OH

H H

H

N

N

N

NH2N

H

O

HOCH2 O

H

OH OH

H H

H

H

O

O

N

N

HOCH 2 O

H

OH OH

H H

H

NH2

N

NO

Adenozin A Guanozin G

Uridin U Citidin C

DEZOKSINUKLEOZIDI - strukture

HOCH 2 O

H

OH

H H

H

H

N

N

NH2

N

N

HOCH2 O

H

OH

H H

H

H

N

N

N

NH2N

H

O

HOCH2 O

H

OH

H H

H

H

NH2

N

NO

HOCH2 O

H

OH

H H

H

H

O

O

HCH3

N

N

Dezoksiadenozin dA Dezoksiguanozin dG

Dezoksicitidin dC Timidin dT

NUKLEOTIDI

• Nukleotidi su fosfatni estri nukleozida.

• Esterifikuje se hidroksilna grupa u položaju C-5' ili C-3' kod ostatka riboze (ili dezoksiriboze).

• Razlikujemo ribonukleotide (monomerne jedinke RNA) i dezoksiribonukleotide (monomerne jedinke DNA).

• Nukleotide možemo smatrati, s jedne strane kao estre nukleozida (fosfate) a sa druge strane kao kiseline zbog prisustva ostataka fosforne kiseline.

NUKLEOTIDI - strukture

CH2 O

H

OH OH

H H

H

N

N

NH2

N

N

OP

O

HO

OH

estarska veza

CH2 O

H

OH OH

H H

H

N

N

H

O

H2N N

N

OP

O

HO

OH

OP

O

HO

OH

CH2 O

H

OH OH

H H

H

H

O

O

N

N

OP

O

HO

OH

CH2 O

H

OH OH

H H

H

NH2

N

NO

Adenozin-5'-fosfat Guanozin-5'-fosfat

Adenozinmonofosfat AMP Guanozinmonofosfat GMP

5'-adenilna kiselina 5'-guanilna kiselina

Uridin-5'-fosfat Citidin-5'-fosfat

Uridinmonofosfat UMP Citidinmonofosfat CMP

5'-uridilna kiselina 5'-citidilna kiselina

DEZOKSINUKLEOTIDI - strukture

OP

O

HO

OH

CH2 O

H

OH

H H

H

H

N

N

NH2

N

N

CH2 O

H

OH

H H

H

H

N

N

N

NH2N

H

O

OP

O

HO

OH

OP

O

HO

OH

CH2 O

H

OH

H H

H

H

NH2

N

NO

OP

O

HO

OH

CH2 O

H

OH

H H

H

H

O

O

H

N

CH3N

Dezoksiadenozin-5'-fosfat Dezoksiguanozin-5'-fosfat

Dezoksiadenozinmonofosfat dAMP Dezoksiguanozinmonofosfat dGMP

5'-dezoksiadenilna kiselina 5'-dezoksiguanilna kiselina

Dezoksicitidin-5'-fosfat Timidin-5'-fosfat

Dezoksicitidinmonofosfat dCMP Timidinmonofosfat dTMP

5'-dezoksicitidilna kiselina 5'-timidilna kiselina

BIOLOŠKA ULOGA

NUKLEOTIDA

• Ulaze u sastav koenzima* koji učestvuju u

biološkim oksido-redukcionim procesima

• Učestvuju u prometu energije (ATP)

• Ulaze u sastav DNA i RNA

• *

Koenzimi su derivati vitamina, a sastavni delovi su enzima. Koenzimi redoks

enzima učestvuju u prenosu elektrona u biološkim sistemima.

NAD+ ⇄ NADH

Koenzim nikotinamid adenin dinukleotid

Vitamin B3- Nikotinamid, PP-faktor (Pelagra preventivni faktor)

DISANJE

Aerobno disanje

C6H12O6 +6 O2 → 6 CO2 + 6 H2O

ΔG = -2872 kJ/mol glukoze

Ova velika količina energije se oslobađa u

malim porcijama a ne odjednom

DISANJE

• U toku reakcija oksidoredukcije elektroni

prenose energiju sa jednog molekula na

drugi

• Koenzim NAD+ je prenosilac elektrona

• NAD + prima 2 elektrona i 1 proton i prelazi

u NADH

• Reakcija je povratna

PRENOS ELEKTRONA

PRENOS ENERGIJE U ĆELIJAMA: ATP

• Sve žive ćelije koriste ATP za uzimanje, prenos i

čuvanje energije

• Slobodna energija oslobođena u egzergonim

reakcijama se hvata u obliku ATP, koja se zatim

može koristiti za odvijanje biosintetskih reakcija

ATP

ATP

• Stvaranje ATP iz ADP i Pi:

ADP + Pi + slobodna energija ATP + H2O

• ATP prenosi energiju i omogućuje biosinteze-anaboličke

procese.

• Svakoj ćeliji su potrebni milioni molekula ATP svake

sekunde.

ATP

U ĆELIJAMA ATP SE STALNO

STVARA I TROŠI

• Smatra se da svaka

ćelija proizvodi i

troši 10 000 000

molekula ATP

svake sekunde

NUKLEINSKE KISELINE

POLIMERI

NUKLEOTIDA

Biomolekuli - Makromolekuli

1. Ugljeni hidrati – načinjeni uglavnom od 7

monosaharida

2. Proteini - 5 106, načinjeni od 20 amino

kiselina

3. Nukleinske kiseline - 1000, načinjeni od 4

nukleotida

4. Lipidi

MODULARNOST BIOMOLEKULA

ULOGA NUKLEINSKIH KISELINA

• očuvanje i prenos genetičke informacije

• biosinteza proteina

• Katalitička funkcija

• nukleotidi, imaju bitnu ulogu u

metabolizmu,

• razmeni materije

• razmeni energije.

SASTAV NUKLEINSKIH KISELINA

• šećerne komponente (riboza i

dezoksiriboza),

• purinske i pirimidinske heterociklične baze

• fosforna kiselina.

DNA I RNA

• Šećer-dezoksiriboza

• Baze: AT GC

• Dvostruki niz

• Hemijski stabilna

• Šećer-riboza

• Baze: ACGU

• Jednostruki niz

• Hemijski labilna

Građa polinukleotidnog lanca

• Polinukleotidni lanci nastaju povezivanjem

mononukleotida u dugačke nizove pomoću fosfatnih

grupa pri čemu se grade fosfodiestarske veze

• Fosfatna grupa u polinukleotidnom lancu stvara dve

fosfoestarske veze sa C-3' prethodne

monokuleotidne jedinke i sa C-5' sledeće

mononukleotidne jedinke u nizu

• Osnovni niz u polipeptidnom lancu se sastoji od

naizmenično povezanih ostataka pentoza i fosfata

dok purinske i pirimidinske baze čine "bočne grupe"

prikaz građe polinukleotidnog lanca

Segment polinukleotidnog lanca DNA

Primarna i sekundarna struktura

nukleinskih kiselina

• Primarna struktura nukleinskih kiselina predstavlja redosled

vezivanja nukleotidnih jedinki u neprekidni polinukleotidni lanac.

• Sekundarna struktura DNA predstavlja prostornu organizaciju polinukleotidnih lanaca u molekuli DNA.

• Sekundarna struktura molekula DNA je prvi put objavljena 1953. godine od strane Watsona i Cricka

• molekula DNA se sastoji iz dva polinukleotidna lanca, obavijenih oko centralne ose uz stvaranje dvostruke spirale

• dva polinukleotidna lanca su postavljena antiparalelno

• Purinske i pirimidinske baze nukleotidnih jedinki se nalaze unutar dvostruke spirale

• Tako se uvek naspram adenina nalazi timin a naspram guanina citozin tj komplementarni par je AT odnosno GC.

Nastajanje vodoničnih veza između

komplementarnih baznih parova

N

NH

H3CO

O

N

N

NH

H

N

N

...

......

prema lancu

prema lancu

Timin Adenin

N

N

N

H

H

O

N

N

H

N

N

NH

H

O....

....

.....

prema lancu

prema lancu

Citozin Guanin

DVOSTRUKA SPIRALA DNA

ORGANIZACIJA GENOMA

TOK GENETIČKE INFORMACIJE

REPLIKACIJA

TRANSKRIPCIJA

TRANSLACIJA

DNA je genetički materijal

Osobine genetičkog materijala:

1. Mora da sadrži, u stabilnoj formi,

informaciju potrebnu za strukturu,

funkcionisanje, razvoj i reprodukciju

organizama

2. Mora se precizno replicirati kako bi

potomstvo imalo iste genetičke osobine

3. Mora dopuštati izvesne varijacije

(mutacije) kako bi se obezbedila

evolucija

CENTRALNA DOGMA

Tok genetičke informacije

GDE SE NALAZI DNA?

• JEDRO

• MITOHONDRIJE

• HLOROPLASTI

KAKO JE ORGANIZOVANA DNA

U JEDRU

HROMOZOMI

NUKLEOZOMI

GENI

• Gen je fizička i

funkcionalna jedinica

nasleđivanja, koja

prenosi naslednu

poruku iz generacije u

generaciju, a čini ga

celovit deo DNA

potreban za sintezu

jednog proteina ili

jednog molekula RNA.

RNA - VRSTE

• mRNA 5-10%

• tRNA 10-15%

• rRNA 75-80%

BIOSINTEZA DNA

REPLIKACIJA DNA

• Obezbeđuje brzo i precizno

udvajanje molekula DNA radi

vernog prenosa genetičke

informacije

• Brzina replikacije 3000

nukleotida/min kod ljudi, 30000

nukleotida/min E. Coli

• Preciznost: jedna greška na

1∙109 nukleotida

Transkripcija i translacija