Biološke makromolekule

1. Biološke makromolekule Nukleinske kisline

2. Nukleinske kisline • vloga pri shranjevanju, prenašanju in izražanju genetske informacije: DNARNAproteinizgradba in delovanje celice • 2 osnovni vrsti nukleinskih kislin: • deoksiribonukleinska kislina (DNA) v kromosomih v celičnem jedru, pa tudi v mitohondrijih in kloroplastih • ribonukleinska kislina (RNA); 3 vrste: • ribosomska • informacijska • prenašalna

3. Nukleotidi • Osnovna strukturna formula nukleotida – 3 enote: • dušikova baza (purinska ali pirimidinska) • aldopentoza (riboza ali 2-deoksiriboza) • 1, 2 ali 3 fosfatne skupine

4. Sestava nukleotidov • aldopentozi v RNA in DNA: • vse dušikove baze v DNA in RNA izhajajo iz purina in pirimidina purin pirimidin

5. Osnovne baze v RNA in DNA • Baze v RNA: • adenin (A) • gvanin (G) • citozin (C) • uracil (U) • Baze v DNA: • adenin (A) • gvanin (G) • citozin (C) • timin (T) purini pirimidini

6. Manj pogoste baze

7. Nukleozidi • iz purinske ali pirimidinske baze, ki je povezana z ogljikovim hidratom z N-glikozidno vezjo (kovalentna vez)

8. Poimenovanje nukleozidov in nukleotidov v DNA in RNA Nukleotidi: v molekuli še fosfatna skupina, esterska vez na ribozo oz. deoksiribozo

9. Nukleozidi • mnoge sintetične nukleozide uporabljajo za zdravljenje raka, AIDSa itd.

10. Najpomembnejši mononukleotidi • adenozin-5’-monofosfat (AMP) • adenozin-5’-difosfat (ADP) • adenozin-5’-trifosfat (ATP) Prenos energije: ATP + H2O ADP + Pi + energija Pi ... (HPO4)2-

11. Nukleotidi Številne različne biološke vloge: • Biosinteza proteinov, NK • uridintrifosfat (UTP) • citidintrifosfat (CTP) • Regulacijska kaskada • Celično signaliziranje: • gvanozintrifosfat (GTP) • ciklični AMP • ciklični GMP UTP CTP

12. Številni koencimi in povezane spojine so derivati AMP NAD... nikotinamidadenindinukleotid FAD...flavinadenindinukleotid CoA...koencim A

13. Nukleinske kisline povezava nukleotidov s fosfodiestersko povezavo: med 3’ C enega in 5’ C drugega nukleotida

14. Zapisovanje nukleinskih kislin navpična črta = sladkor črka = baza

15. DNA • približno 1 % suhe mase celice • naravna DNA: veliko število nukleotidov

16. Dvojna vijačnica DNA • sekundarna struktura • dvojna vijačnica prevladujoča in vivo antiparalelni verigi Watson in Crick, 1953

17. Vodikove vezi med pari komplementarnih baz pari: adenin-timin (A-T), gvanin-citozin (G-C)

18. Struktura DNA β - veriga - veriga

19. Poenostavljena shema podvojevanja dvojne vijačnice DNA vsaka veriga služi kot matrica za izdelavo komplementarne hčerinske verige

20. Terciarna struktura DNA • linearna DNA • krožna DNA • sproščena • dodatno zvita (ni tako stabilna, a zavzame manj prostora v celici) možna denaturacija (segrevanje na 85-90 ˚C, kisline, baze, organska topila) in renaturacija DNA

21. RNA • približno 5-10 % suhe mase celice 1. informacijska RNA (mRNA) – prenos sporočila za sintezo proteina od jedrne DNA do ribosomov, sinteza v jedru 2. prenašalna RNA (tRNA) – poveže se z AK in jo prinese na mesto sinteze proteina, majhne molekule 3. ribosomska RNA (rRNA) - v ribosomih, sinteza proteinov S...Svedberg, sedimentacijski količnik, ki je običajno sorazmeren z velikostjo molekule

22. Struktura RNA Razlike z DNA v primarni strukturi: • riboza  bolj občutljiva na hidrolizo • uracil (ni timina) Razlike v sekundarni in terciarni strukturi: • enoverižna • več različnih strukturnih elementov

23. Struktura tRNA tRNA za prenos Phe • najmanjše • vsaka AK ima najmanj eno ustrezno tRNA • 74-93 nukleotidov • več nenavadnih baz (kemijsko modificirane) • sekundarna struktura oblika deteljice m1G...metilgvanozin m2G...dimetilgvanozin I...inozin m1I metilinozin ...psevdouridin

24. Struktura rRNA • več vrst strukturnih elementov • veliko obsežnih področij dvojne vijačnice • 3 prokariontske rRNA: 5 S, 16 S in 23 S

25. Ribocimi • katalitična RNA (odkrita 1981, 1989 Nobelova nagrada) • ribonukleaza P (RNaza P): iz neaktivne pekurzorske molekule tRNA s hidrolitičnim razcepom fosfodiestrske vezi nastane običajna tRNA

26. Ribocimi • samoizrezujoči introni RNA • vloga: zorenje RNA

27. Ribocimi • reakcije, ki jih lahko katalizira RNA: • cepitev in spajanje oligonukleotidnih substratov • cepitev fosfodiestrskih vezi v DNA • cepitev RNA na določenih mestih v sekvenci • hidroliza estrov • nastanek peptidnih vezi med AK • kinetične značilnosti podobne kot pri proteinskih katalizatorjih • vedno večja vloga v biokemiji, medicini

28. Kompleksi med NK in proteini • nadmolekulski kompleksi • kompleksna struktura, določena biokemijska vloga • virusi: • iz NK (DNA ali RNA) in beljakovinskih podenot • povprečna velikost: 100 nm • bakteriofagi (fagi): specifični za bakterije, običajno DNA-virusi • rastlinski virusi: npr. TMV (virus mozaika tobakovca) je RNA-virus • živalski virusi: lahko zelo patogeni; retrovirusi: v gostitelju svojo RNA prepišejo v DNA

29. Virusi • HIV (virus človeške imunske pomanjkljivosti), povzroča AIDS (sindrom pridobljene imunske pomanjkljivosti)

30. Kromosomi • funkcionalne enote v jedru evkariontskih celic, kjer je spravljena DNA; različno število (človek 46) • zvitki DNA in proteinov (histoni in nehistonski kromosomski proteini): npr. človek 2 m DNA v jedru premera 5 µm • kromatin: nukleoproteinski kompleks • nukleosomi: histoni oviti z DNA (človek: vsak kromosom cca 106 nukleosomov) • nukleosomi zviti v kromatinska vlakna, ta pa naprej v kromatide