KWASY NUKLEINOWE
Wywodzą swoją nazwę od łacińskiej nazwy jądra komórkowego - nucleus, gdzie po raz pierwszy stwierdzono ich obecność. W 1869 roku został odkryty przez Mieschera kwas deoksyrybonukleinowy (DNA) w plemnikach łososia. Ogromny postęp badań nad kwasami nukleinowymi datuje się dopiero od połowy XX wieku a w roku 1953 dwaj uczeni J. Watson oraz F. Crick rozszyfrowali budowę DNA, która okazała się być uniwersalna w każdej jego cząsteczce.
Kwasy nukleinowe są polimerami złożonymi z wielu nukleotydów monofosforanowych. Są one odpowiedzialne za przechowywanie i przekazywanie informacji niezbędnej do produkcji białek.
Wyróżniamy 2 typy kwasów nukleinowych:
Ø kwas DNA (deoksyrybonukleinowy) – występuje w mitochondriach, chloroplastach w jądrze komórkowym. Decyduje o dziedziczności, zawiera informacje genetyczną o składzie białek, pełni role materiału genetycznego,
Ø kwas RNA (rybonukleinowy) – występuje w jądrze kom. cytoplazmie, chloroplastach, rybosomach, występuje głównie jako materiał genetyczny niektórych wirusów.
Ryc. Fragment cząśteczki DNA.
NUKLEOTYDY
Stanowią podjednostki cząsteczek DNA i RNA i składają się z:
Ø zasady azotowej – występują 2 rodzaje zasad:
· purynowe – to adenina A i guanina G,
· pirymidynowe – w DNA występuje cytozyna C i tymina T, natomiast w RNA zamiast tyminy występuje uracyl U,
Ø reszty cukrowej (pentozy):
· w DNA - deoksyryboza,
· w RNA - ryboza,
Ø reszty kwasu fosforowego
( zasada + cukier + fosforan)
Poszczególne nukleotydy łączą się ze sobą silnymi wiązaniami fosfodiestrowymi (od 3’ do 5’) tworzącymi się między cząsteczką cukru jednego nukleotydu a cząsteczką kwasu fosforowego drugiego nukleotydu.
Zasada azotowa (puryna lub pirymidyna) połączona jest z resztą cukrową (ryboza lub deoksyryboza) wiązaniem glikozydowym i w ten sposób powstaje nukleozyd.
NUKLEOZYDY
Są to związki złożone z:
Ø reszty cukrowej (pentozy),
Ø zasady azotowej (purynowej lub pirymidynowej).
(zasada + cukier)
STRUKTURY KWASÓW NUKLEINOWYCH
Ø struktura pierwszorzędowa:
§ podaje kolejność (sekwencję) ułożenia zasad azotowych w łańcuchu kwasu nukleinowego
§ poszczególne nukleotydy zespolone są ze sobą wiązaniami fosfodiestrowymi - oznacza to, iż reszta fosforanowa połączona wiązaniem estrowym w pozycji 5′ jednego nukleotydu wytwarza drugie wiązanie estrowe z grupa -OH w pozycji 3′ drugiego nukleotydu,
Ø struktura drugorzędowa:
§ podaje przestrzenne ukształtowanie cząsteczki, a jej najważniejszym czynnikiem stabilizującym jest komplementarność zasad:
o wiązania wodorowe tworzą się tylko pomiędzy komplementarnymi zasadami,
Ø struktura trzeciorzędowa - występuje w przypadku fałdowania się dwuniciowych odcinków cząsteczki. Może tworzyć struktury, które odgrywają ważną rolę w procesie regulacji ekspresji informacji genetycznej,
Ø struktura czwartorzędowa – dotyczy DNA i jego upakowania w przestrzeni.
STRUKTURA DNA
Ø dwie antyrównoległe nici tworzą prawoskrętną helisę o średnicy 2nm ze skręconych wokół siebie łańcuchów polinukleotydowych,
Ø końce 3′ i 5′ każdego z łańcuchów zajmują przeciwległe pozycje,
Ø dwie nici podwójnej spirali DNA są utrzymywane razem poprzez komplementarne sparowanie zasad:
o naprzeciwko puryny znajduje się zawsze pirymidyna:
· adenina paruje się z tymina poprzez podwójne wiązanie wodorowe,
· guanina paruje się poprzez potrójne wiązanie wodorowe z cytozyną,
Ø komplementarne pary zasad połączone wiązaniami wodorowymi leżą wewnątrz helisy prostopadle do szkieletu fosforanowo-cukrowego, a na zewnątrz helisy znajdują się reszty cząsteczek dezoksyrybozy połączone wiązaniami fosfodiestrowymi,
Ø na jeden skok spirali przypada 10 par nukleotydowych,
Ø pełny obrót helisy wynosi 3,4 nm., a odległość pomiędzy sąsiadującymi parami zasad - 0,34 nm.,
Ø na powierzchni helisy można wyróżnić dwa zagłębienia, zwane małym (o szerokości 0,6 nm.) i dużym rowkiem (1,2 nm.) - powstają one dlatego, że wiązania glikozydowe komplementarnych zasad nie leżą dokładnie naprzeciwko siebie.
Ryc. Ułożenie zasad w podwójnej helisie DNA.
FORMY DNA
Typy helisy
A
B
Z
Wzrost długości helisy na parę zasad
0,23 nm
0,34 nm
0,38 nm
Średnica helisy
2,55 nm
2,37 nm
1,84 nm
Kierunek skręcenia
prawoskrętna
lewoskrętna
Typ wiązania glikozydowego
anty
anty dla C, T
syn dla G
Liczba par zasad na skręt helisy
11
10,4
12
Skok helisy
2,53 nm
3,54 nm
4,56 nm
Odchylenie pary zasad od położenia prostopadłego do osi helisy
19 0
1 0
9 0
Duży rowek
wąski
i bardzo głęboki
szeroki i dość głęboki
płaski
Mały rowek
bardzo szeroki i płytki
wąski i dość głęboki
bardzo wąski
i głęboki
STRUKTURA RNA
Ø struktura kwasu rybonukleinowego różni się od DNA - istotną różnicą jest to, że jedną z czterech zasad jest uracyl zamiast tyminy,
Ø uracyl paruje się komplementarnie z adeniną, tworząc dwa wiązania wodorowe, a guanina paruje się z cytozyną tworząc trzy wiązania wodorowe,
Ø w przeciwieństwie do DNA stosunek zasad azotowych purynowych do pirymidynowych w cząsteczce jednoniciowego RNA nie jest zachowany,
Ø cząsteczki RNA występują w formie jedno- i dwuniciowej, może „zwijać się” w różne kształty tworzą się np. „koniczynki”, pofałdowane kartki, jednak najczęściej występującym motywem jest struktura tzw. spinki do włosów powstająca w wyniku utworzenia dwuniciowej helisy przez dwie sekwencje komplementarne występujące w jednej nici kwasu nukleinowego.
RODZAJE RNA
Istnieją trzy podstawowe grupy RNA
Ø...
nadka85