Upload
others
View
2
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
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'.
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 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
• 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.
U ĆELIJAMA ATP SE STALNO
STVARA I TROŠI
• Smatra se da svaka
ćelija proizvodi i
troši 10 000 000
molekula ATP
svake sekunde
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
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
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
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
GDE SE NALAZI DNA?
• JEDRO
• MITOHONDRIJE
• HLOROPLASTI
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.
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