1

Nukleové kyseliny

Ďuračková zdeňka

2

NUKLEOPROTEÍNY

BIELKOVINA NUKLEOVÁ KYSELINA

(protamíny, históny) (polynukleotid)

mononukleotidy

ribo/deoxyribo-

nukleáza

Kys. fosforečnánukleozidy

Purínové

Pyrimidínové zásady

Sacharid

mononukleotidáza

(fosfatáza)

nukleozidáza

3

4

5

Tautomérne formy

N

N

OH

OH N

N

OH

O N

N

O

O

HH

H

N

N

OH

OH N

N

N

N

HH

H

OH

laktím laktám

6

7

8

Nukleozid Nukleotid

9

10

11

Nukleotidy

• zdroj a zásoba pre syntézu NK

• biologicky aktívne nukleotidy

12

AMP

ADP

ATP

Fosfáty

Adenín

Ribóza

Makroergická väzba

13

Pôsobenie polyfosfátov v organizme

ATP - univerzálny energetický metabolizmus

GTP - metabolizmus proteínov, proteosyntéza

CTP - metabolizmus lipidov

UTP - metabolizmus sacharidov

14

regulácia:

• syntézy peptidových hormónov

• imunológických procesov

• laktácie

• sekrécie žaludočnej šťavy

15

NUKLEOVÉ KYSELINY

DNA (deoxyribonukleové kyseliny)

RNA (ribonukleové kyseliny)

16

NUKLEOVÉ KYSELINY

DNA (deoxyribonukleové kyseliny)

RNA (ribonukleové kyseliny)

17

DNA: deoxyribonukleotidy

• Adenín, Guanín (purínové deriváty)

• Tymín, Cytozín (pyrimidínové deriváty)

• Deoxyribóza

• Kyselina H3PO4

18

19

20

pentóza

pentóza

pentóza

pentóza

báza

báza

báza

báza

P

5´- koniec

3´- koniec

P

P

P

PPoradie dusíkových zásad

21

DNA

G

A

T

C

22

deoxyribóza adenín tymín deoxyribóza

deoxyribóza thymín adenín deoxyribóza

deoxyribóza guanín cytozín deoxyribóza

deoxyribóza cytozín guanín deoxyribóza

deoxyribóza tymín adenín deoxyribóza

P

P

P

P

P

P

P

P

P P

Komplementárne reťazce5’-koniec

3’-koniec

3’-koniec

5’-koniec

23

Dvojzávitnica

DNA

Veľký žliabok

DNA

Malý žliabok

DNA

25

Štruktúra DNA

2 April 1953

MOLECULAR STRUCTURE OF NUCLEIC ACIDS

A Structure for Deoxyribose Nucleic Acid

J. D. WATSON, F. H. C. CRICK

NATURE,VOL 171, page 737, 1953

Nobelova cena 1962

26

27

>C=O….H2N-

>N……HN<

28

29

B-DNA A-DNA Z-DNA

Postavenie

báz

Počet dvojíc

báz v závite

Závitnica

Kolmé

10

Pravotočivá

Zošikmené

11

Pravotočivá

Cik-cak

zošikmené

12

Ľavotočivá

30

Kruhová DNA

• vírusy, plazmidy,

chromozómy prokaryontov,

chromozómy mitochondrií

• dvojzávitnica a opačná polarita

reťazcov sú zachované, nie sú volné

3´- a 5´- OH skupiny

• môže byť aj jednovláknová

31

Denaturácia a renaturácia DNA

• Dvojvláknová DNA je natívna forma DNA

• Premena na jednovláknovú formu - denaturácia

• Spätná premena jednovláknovej DNA do

dvojzávitnice - renaturácia

32

Denaturácia a renaturácia DNA

Hyperchrómny efekt zvýšenie

absorbancie pri 260 nm

33

Vplivy vyvolávajúce denaturáciu

(topenie DNA) :

vysoká teplota („topenie“ vodíkových väzieb)

nízká koncentrácia solí (väčšie odpudzovanie fosfátových

zvyškov)

zmena pH („topenie“ vodíkových väzieb).

dvojvláknová DNA s vyšším obsahom GC má vyšší

odolnost vôči denaturácii

34

Sledovanie denaturácie DNA

• konjugované páry v bázach DNA po rozvinutí vyvolávajú

zvýšenú absorbanciu roztoku pri 260 nm (dusíkové bázy)

• absorbancia jednovláknovej DNA je vyššia ako dvojvláknovej

• denaturácie DNA sa sleduje meraním absorbancie pri 260 nm

• teplota, pri kterej sa dosiahne maximálna absorbancia sa volá

teplota topenia (Tm)

36

Superhelix

DNA

37

38

H1

(H2A, H2B, H3, H4)2

Nukleozómy

41

NUKLEOVÉ KYSELINY

DNA (deoxyribonukleové kyseliny)

RNA (ribonukleové kyseliny)

42

RNA: ribonukleotidy

• Adenín, Guanín (purínové deriváty)

• Uracil, Cytozín (pyrimidínové deriváty)

• Minoritné bázy

• Ribóza

• Kyselina H3PO4

43

Minoritné

dusíkové zásady

a nukleotidy

v RNA

44

45

RNA

Fosforibozylový reťazec

46

47

Ribonukleové kyseliny

• Mediátorová RNA (m-RNA) – jednoduchý reťazec

Prenos genetickej informácie z DNA na

ribozómy

• Ribozómová RNA (r-RNA) – spojená s proteínmi

Matrica pre proteosyntézu

• Transferová RNA (t-RNA) – ďatelinkový lístok

Prenos aminokyselín na robozómy

48

DNA

hnRNA polyAAAA

IntronyExony

mRNA

m-RNA

49

r-RNA

t-RNA

51

t - RNA

CCA – väzba AK3’-koniec

5’-koniec

Antikodón

53

Kodón - antikodón

komplementarita

Ala

54

Kodón - antikodón

komplementarita

Ala

55

Ukončenie

translácie

56

Zápis nukleotidov v DNA 1 stánka

Zápis nukleotidov v DNA E. coli

1 kniha (800 strán)

Zápis nukleotidov v DNA človeka

800 kníh

1977 – primárna štruktúra bakteriofága

57

Dľžka všetkých DNA u človeka

• 1,2.1010 dvojíc bázových párov – 4 m dlhý reťazec v 46

chromozómoch jednej bunky

• Počet buniek v organizme = 1013

• Dľžka DNA v organizme vo všetkých bunkách = 4.1010 km

• Vzdialenosť Zeme od Slnka = 1,5 . 108 km

• Dľžka všetkých DNA u človeka je 100x dlhšia ako je

vzdialenosť Zeme od Slnka

58

„Jako dívky svlékající šat,

i nahá pravda mají stejnou vlastnost,

ONY i ONA –

jsou dosažitelné“

Robert Jeffers

Jan Klein:

motto ku knihe

„Molekulární základy dědičnosti“ , 1964

59

Modifikácia DNA

62

Analógy zásad

Alkylačné činidlá

Hydroxylačné činidlá

Deaminačné činidlá

Interkalátory

Ionizujúce žiarenie

UV žiarenie

Retrovírusy

63

Tvorba tymínových dimérov

64

65

Interkalácia molekúl do DNA

68

Oxidačný účinok kyseliny dusitej

A - T I - C

69

Účinok hydroxylamínu

C - G Hydroxy-C = A - T

72

74

OXIDAČNÝ ZÁSAH DNA

Ľudská bunka metabolizuje denne

1012 molekúl O2

Tvorí 3x109 molekúl H2O2

Oxidačne sa atakuje 2x105

nukleotidov/bunku/deň

OXIDAČNÉ POŠKODENIE DNA

• Oxidačné poškodenie

purínových a pyrimidínových

dusíkových zásad

• Oxidačné poškodenie

deoxyribózovej jednotky

• Jednovláknové alebo

dvojvláknové zlomy DNA

78

8-oxodG

Oxidačné

poškodenie DNA

84

Mutagenesis of 8-oxo-dG

-G -oxo-dGC- -oxo-dG A-C-

C-

oxo-dG

C-

A-

dTTP

A- -TPool of mutant

DNA

ROS

oxo-dG rotates into syn

dATP

DNA-ligase

hOgg1

endonuclease