6.Budowa i funkcje nukleotydów oraz kwasów nukleinowych

Budowa nukleotydów

Nukleotydy = C + H + O + N + P

Każdy nukleotyd składa się również z:

  • 5-węglowego cukry (pentozy) - rybozy czy deoksyrybozy

  • 1 z zasad azotowych - guaniny, adeniny, cytozyny, tyminy, uracylu

  • 1 - 3 reszt fosforanowych (V)

Nukleozyd = pięciowęglowy cukier + zasada azotowa (połączone wiązaniem N-glikozydowym)

Nukleotyd = nukleozyd + reszta fosforanowa (V) (połączone wiązaniem estrowym)

Rodzaje nukleotydów

Ze względu na rodzaj cukru i zasady azotowej nukleotydy dzielimy na:

  • rybonukleotydy = ryboza + 1 z 4 zasad azotowych (guanina, adenina, cytozyna, uracyl) np. ATP - adenozynotrifosforan

  • deoksyrybonukleotydy = deoksyryboza + 1 z 4 zasad azotowych (guanina, adenina, cytozyna, tymina) np. dATP - deoksyadenozynotrifosforan

Funkcje nukleotydów w komórkach

  • nośniki energii chemicznej np.ATP

  • cząsteczki sygnałowe (cAMP - cykliczny adenozynomonofosforan)

Dinukleotydy

  • związki zbudowane z dwóch połączonych ze sobą nukleotydów.

  • są przenośnikami elektronów w procesach metabolicznych

Wyróżniamy dinukleotydy:

  • nikotynoamidoadeninowy (NAD+) = 2 nukleotydy, jeden z nich zawiera pochodną kwasu nikotynowego (witaminy B3)

  • fosforan dinukleotydu nikotynoamidoadeninowego (NADP+) - oprócz elementów budowy NAD+ zawiera dodatkową resztę fosforanową (V)

  • flawinoadeninowy (FAD) - 2 nukleotydy, jeden z nich zawiera pochodną ryboflawiny (witaminy B2)

Kwasy nukleinowe

W komórce występują dwa rodzaje:

  • kwas deoksyrybonukleinowy (DNA)

  • kwas rybonukleinowy (RNA)

DNA i RNA są zbudowane z wielu nukleotydów połączonych wiązaniami fosfodiestrowymi. Tworzą nić polinukleotydową, na której końcu 5’ jest reszta fosforanowa (V) a na końcu 3’ jest grupa hydroksylowa pentozy.

Kolejność nukleotydów zapisuje się od końca 5’. W DNA: 5’-ATCGT-3’, W RNA: 5’ -AUCGU-3’.

Budowa DNA

  • jest zbudowany z 4 rodzajów deoksyrybonukleotydów różniących się zasadą azotową (A, T, G, C).

  • cząsteczka DNA ma strukturę podwójnej helisy (śrubowo skręcone dwie nici polinukleotydowe). Helisę utrzymują wiązania wodorowe tworzące się między zasadami azotowymi.

  • pary zasad azotowych to dwie zasady połączone wiązaniami wodorowymi

Parowanie wiązaniami wodorowymi odbywa się zgodnie z zasadą komplementarności:

  • Adenina łączy się z tyminą (2 wiązania wodorowe) - równa ilość w cząsteczce dwuniciowej DNA

  • Guanina łączy się z cytozyną (3 wiązania wodorowe) - równa ilość w cząsteczce dwuniciowej DNA

Dzięki zasadzie komplementarności - skład nukleotydów w jednej nici wyznacza skład nukleotydów drugiej nici. W dwuniciowej cząsteczce DNA nici polinukleotydowe są antyrównoległe.

Funkcje DNA

  • materiał genetyczny - geny (jego odcinki) zawierają informacje genetyczną.

  • nośnik informacji genetycznej - umożliwia dziedziczenie cech

  • kod genetyczny - tam są zapisane informacje genetyczne. Składa się z (G, A, C, T/U) - kolejne nukleotydy w nici polinukleotydowej.

  • warunkuje I-rzędową strukturę białka - sekwencja nukleotydów wyznacza sekwencję aminokwasów w łańcuchu polipeptydowym

REPLIKACJA DNA

Jest to powielanie się i tworzenie kopii DNA. Komplementarność powoduje, że każda z nici po rozpleceniu może służyć za matrycę syntezy nowej nici. Z jednej macierzystej cząsteczki DNA powstają dwie identyczne cząsteczki potomne. Replikacja zachodzi przed każdym podziałem komórki. Dzięki temu organizmy mogą rosnąć i się rozmnażać.

Budowa i funkcje RNA

  • zbudowany z czterech rodzajów rybonukleotydów różniących się zasadą azotową (A, U, G, C)

Rodzaje RNA:

  • mRNA - informacyjny RNA (cząsteczki jednoniciowe) - przenosi informację genetyczną zawartą w DNA z miejsca jej przechowywania do miejsca syntezy białka

  • rRNA - rybosomowy RNA (mogą występować fragmenty dwuniciowe) - wchodzi w skład rybosomów, które przeprowadzają syntezę białka zgodnie z informacją w mRNA

  • tRNA - transportujący RNA (mogą występować fragmenty dwuniciowe) - transportuje aminokwasy do rybosomów, aminokwasy są substratami do syntezy białka.