Нуклеинови киселини

Нуклеинови киселини:
1. Определение:
хетеробиополимери
Изградени от нуклеотиди
фосфодиестерни връзки

Нуклеинови киселини:
2. Биологична роля:
Съхранение и предаване на генетичната информация
Определят свойствата
Централна догма на молекулярната биология

Състав на НК - нуклеотиди

Структура на азотната база
Пиримидинов пръстен
Пуринов пръстен
Номерация!

Пуринови и
пиримидинови бази

Минорни бази – химически модифицирани
Метилиране:
Разпознаване свои-чужди
Разпознаване стара-нова верига
GC-“острови“

Бази, които не участват в състава на НК, но са с важно значение
При разграждане на нуклеотиди
В кафе и чай

Тавтомерия на азотните бази

Пентоза
Два вида пентозни захари:
- РНК -> рибоза
- ДНК -> дезоксирибоза
Номериране на въглеродните атоми

Нуклеозиди
Наименования:
Пуринови: -озин (аденозин, гуанозин)
Пиримидинови: -идин (тимидин, цитидин, уридин)
β-N-гликозидна връзка

Нуклеозиди
2 конформационни форми:
Син
Анти – преобладаващо!

Нуклеозиди
β-N-гликозидна връзка

Нуклеозид-моно-, ди- и трифосфати
β-N-гликозидна връзка

Нуклеотиди в състава на ДНК и РНК

Цикличен нуклеотид
Роля - Вторичен посредник

Заряд на нуклеотидите

Максимум на поглъщане – 260 nm (UV)
Мутагенно действие на UV
Спектър на поглъщане

Висок потенциал за групов пренос – макроергични връзки (киселинно-ахидридни фосфатни връзки)
Участие в метаболизма
Роля на нуклеотидите

Участие в състава на по-сложни коензими
Роля на нуклеотидите

Регулаторен ефект – съотношение ADP/ATP
Алостерични ефектори
Циклични нулеотиди (cAMP, cGTP) – сигнална трансдукция
Роля на нуклеотидите

Последователността на нуклеотидите в ПНВ
Определя свойствата
Ковалентни 3‘-5‘-фосфодиестерни връзки
Първична структура
Отворени вериги, линейни, неразклонени
Полярни - 2 различни края
(изкл. Митохондрии, прокариоти)

Фосфодиестерна връзка

Нуклеиновите киселини имат свободна 5‘-фосфатна група в единия си край и 3‘-хидроксилна група в другия край
Нуклеотидната последователност се дава в посока 5‘→3‘
Например:
5’—A—C—G—T—3’
Посока

Пентоза
Пиримидиновите бази
Молекулна маса
Локализация в клетката
функции
Разлика между ДНК и РНК
ДНК
РНК

ДНК
Размери:
E. coli 4x106bp
човек – хаплоиден геном с 23 хромозоми – 3x109 bp
Локализация:
~99% от ДНК при еукариоти – в ядрото -> хроматин
~1% - в митохондриите, 2-10 копия, кръгова молекула

Модел на Watson и Crick за двойноспирална структура на ДНК
2 вериги
Антипаралелни
комплементарни
2 бразди
5‘
5‘
3‘
3‘

Модел на Watson и Crick за двойноспирална структура на ДНК
Дезоксирибофосфатни скелети

Модел на Watson и Crick за двойноспирална структура на ДНК

Денатурация на ДНК
Висока температура, ниска солева концентрация, алкална среда
Разделяне на двете вериги, запазват се само фосфодиестерните връзки
Обратима (ренатурация) – бавен процес
Хибридизация – специфична асоциация на комплементарни вериги от различен произход

Конформационни форми на ДНК в следствие вариации в конформацията на нуклеотидите
3 форми: B, A и Z:
B – най-стабилна, модел на Уотсън и Крик, преобладава във физиологични условия, дясновъртяща
А – при дехидратация на B, по-компактна
Z – по-разтегната, лявовъртяща, зигзагообразна

При огъване или извиване на оста на двойната спирала
При про- и еукариоти
Напрегната структура
Суперспирализиране

Консервативни
5 вида: H1, H2, H3A, H3B, H4
Нуклеозоми
Богати на лизин и аргинин – положително заредени
Хистонови белтъци

Суперспирализация и пакетиране на ДНК
ДНК
Нуклеозома – октамер от хистони (по два H2A, H2B, H3, H4)
Хроматозома – H1
Нишка от нуклеозоми (10 nm)
нишка с диаметър 30 nm (соленоид)
Структура с диаметър 300 nm
(бримки)
Част от интерфазна хромозома
(700 nm)

Митотични хромозоми
p
q

Хромозомен набор при човека

Интерфазен хроматин
По-слабо пакетирана ДНК, достъпна за репликация и транскрипция
Поне 3 форми на пакетиране:
Хетерохроматин - ~90%, транскрипционно неактивна
Еухроматин - ~10%, активна
Домени с извивки (бримки) – извън белтъчния ядрен матрикс

иРНК
Матрица за белтъчен синтез
Комплементарна на некодиращата
ДНК-верига
Вместо Т -> У

иРНК - еукариоти
7-метилгуанозин трифосфат – „шапка“
Поли-А-опашка
Зреене!

Разлики между про- и еукариоти
Прокариоти – полицистронни
Еукариоти – моноцистронни, интрони и екзони

рРНК и рибозоми
рРНК + белтъци -> рибозоми
в преобладаващо количество
метилирани във висока степен
двойноспирални и фуркетни участъци

тРНК
~15%
най-малките, нискомолекулни
Поне по 1 специфична тРНК за всяка от 20те АК
Минорни бази
„детелинов лист“
Адапторна молекула:
1. акцепторен участък
2. псевдоуридилова бримка
3. Антикодонна бримка
4. Дихидроуридилова бримка
5. Вариабилна бримка
CCA – акцепторно място
Псевдоуридилова бримка (Ψ)
Дихидроуридилова бримка
Вариабилна бримка

Третична структура на тРНК

Малки ядрени РНК
Малки, стабилни
Под формата на рибонуклеопротеини – snurps (small nuclear ribonucleoproteins)
Означават се с U1, U2 и т.н.
Участват в процеса на зреене на иРНК, т.е. са рибозими
Хипотеза за „РНК свят“