2.Kwasy nukleinowe

Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Są to organiczne związki chemiczne, biopolimery zbudowane z nukleotydów.
Zostały odkryte w roku 1869 przez Johanna Friedricha Mieschera. Znane są dwa
podstawowe typu naturalnych kwasów nukleinowych:
• DNA - kwas deoksyrybonukleinowy
• RNA - kwas rybonukleinowy
PODSTAWOWE FUNKCJE KWASÓW NUKLEINOWYCH:
1. Biorą udział w biosyntezie białek
2. Biorą udział w podziałach komórkowych i przekazywaniu cech
dziedzicznych
3. Stanowią podstawowy materiał genetyczny komórki.
KWASY NUKLEINOWE
Komórki wszystkich organizmów na Ziemi zawierają DNA i RNA, kwas nukleinowy
znajduje się także w wirionach wirusów, co jest podstawą ich podziału na wirusy
RNA i wirusy DNA.
Kwasy nukleinowe występują zarówno w organellach komórkowych, jak i w
rozpuszczalnych frakcjach komórek.
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Kwasu nukleinowe DNA i RNA są liniowymi polimerami zbudowanymi z
połączonych ze sobą jednostek, zwanych nukleotydami.
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
puryny
pirymidyny
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Atomy w zasadach są numerowane bez znaku prim (’). Trzy rodzaje występują w
obydwu kwasach: adenina (A), guanina (G), cytozyna (C). Ponadto w DNA
występuje tymina (T), a w RNA - uracyl (U).
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
deoksyryboza
Atomy węgla w cząsteczkach cukrów są numerowane ze znakiem prim
(’), aby odróżnić je od atomów w zasadach. Przedrostek „ deoksy”
wskazuje, że atom węgla 2’ cukru nie posiada związanego atomu
tlenu, który znajduje się przy atomie 2’ węgla rybozy w RNA.
w RNA
w DNA
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Nukleozyd – jednostka składająca się z zasady połączonej z cukrem. Cztery
jednostki nukleozydowe występujące w RNA to adenozyna, guanozyna,
cytydyna i urydyna, natomiast w DNA są to: deoksyadenozyna,
deoksyguanozyna, deoksycytydyna i tymidyna. W każdym wypadku N9
zasady purynowej lub N1 zasady pirymidynowej jest związany z C1’ pentozy.
Jeśli struktura jest rysowana w standardowej orientacji, to zasada jest
usytuowana powyżej płaszczyzny cukru; oznacza to, że wiązanie N-
glikozydowe ma konfigurację β.
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
HH
HO
NH
N
N
O
NH2
N
O
OHOH
HH
HH
HO
O
OHOH
HH
HH
HO
N
N
NH2
O
O
OHOH
HH
HH
HO
HN
N
O
O
ADENOZYNA Ado GUANOZYNA Guo
CYTYDYNA Cyd URYDYNA Urd
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Przykłady
nukleozydów
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Nukleotyd – to nukleozyd połączony wiązaniem estrowym z jedną lub
więcej grup fosforanowych. Najczęstszym miejscem estryfikacji w
nukleotydach występujących w przyrodzie jest grupa hydroksylowa
związana z C-5’ cukru. Związek, który powstał w wyniku przyłączenia grupy
fosforanowej do C-5’ cukru nukleozydu, nazywany jest nukleozydo-5’-
fosforanem lub 5’-nukleotydem. Jednostki nukleotydowe w RNA nazywane
są: adenylanem, guanylanem, cytydylanem i urydylanem, natomiast w DNA
deoksyadenylanem, deoksyguanylanem, deoksycytydylanem i tymidylanem.
deoksynukleotyd
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
wiązanie
estrowe
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
HH
OP-O
O-
O
ADENOZYNOMONOFOSFORAN (AMP)
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
HH
OPO
O-
O
ADENOZYNODIFOSFORAN (ADP)
PO
O
O
-
-
N
NN
N
NH2
O
OHOH
HH
HH
OPO
O-
O
ADENOZYNOTRIFOSFORAN (ATP)
PO
O
O
PO
O
O
-
--
N
NN
N
NH2
O
HOH
HH
HH
OP-O
O-
O
2'deoksyADENOZYNOMONOFOSFORAN
(AMP)
NUKLEOTYDY i
DEOKSYNUKLEO
TYDY
(na przykładzie
nukleotydów
adeninowych)
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
5’
5’
5’
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
ATP – uniwersalny środek wymiany energii swobodnej w
układach biologicznych
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
ATP jest nukleotydem, składającym się z adeniny, rybozy i trifosforanu. Aktywną formą
ATP jest przeważnie jego kompleks z Mg2+ lub Mn2+. ATP jest cząsteczką bogatą w energię, ponieważ
jego jednostka trifosforanowa zawiera dwa bezwodnikowe wiązania fosforanowe, zwane wiązaniami
makroergicznymi. Duża ilość energii swobodnej uwalnia się, gdy ATP ulega hydrolizie do
adenozynodifosforanu (ADP) i ortofosforanu (Pi) lub gdy jest on hydrolizowany do
adenozynomonofosforanu (AMP) i pirofosforanu (PPi).
G’ tych reakcji zależy od siły jonowej środowiska oraz stężenia Mg2+ i innych jonów
metali. W zwykłych warunkach w komórce rzeczywista wartość G tych reakcji hydrolizy wynosi ok. -
50 kJ x mol-1(-12 kcal x mol-1).
ATP + H20 ADP + Pi + H+
G’= -30,5 kJ x mol-1(-7,3 kcal x mol-1)
ATP + H20 AMP + PPi + H+
G’= -45,6 kJ x mol-1(-10,9 kcal x mol-1)
O
H
HH
HH
O
PO
O
O
O-
N
NN
N
NH2
O
HO
HH
HH
PO
O
O-
O
H
HH
HH
HN
N
O
O
O
PO
O
O-
O
P
O
O O-
O
A
NH
NN
N
O
NH2
G
C
Fragment łańcucha
cząsteczki DNA – pojedyncza
nić
• Polimer składający się z
nukleotydów połączonych
wiązaniami 3’5’
fosfodiestrowymi.
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Struktura łańcucha DNA.
Łańcuch ma koniec 5’, do
którego zwykle przyłączony jest
fosforan, i koniec 3’, na którym
zwykle występuje wolna grupa
hydroksylowa.
O
OH
HH
HH
N
N
NH2
O
O
PO
O
O
O-
N
NN
N
NH2
O
OHO
HH
HH
PO
O
O-
O
OH
HH
HH
HN
N
O
O
O
PO
O
O-
O
P
O
O O-
O
Fragment łańcucha
cząsteczki RNA – pojedyncza nić
• Polimer składający się z
nukleotydów połączonych
wiązaniami 3’5’
fosfodiestrowymi.
• Możliwość występowania wiązań
2’5’ fosfodiestrowych, ze
względu na obecność w
cząsteczce rybozy. Ten rodzaj
wiązania odgrywa ważną rolę w
trakcie wycinania intronów i
łączenia egzonów podczas
dojrzewania RNA.
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Rdzenie cukrowo-fosforanowe DNA i RNA
Rdzenie tych kwasów nukleinowych są utworzone przez wiązania fosfodiestrowe 3’ –
do – 5’. Jednostka cukrowa- kolor czerwony, grupa fosforanowa – niebieski.
Struktura wtórna DNA
(James Watson & Maurice Crick1953)
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH-STRUKTURA WTÓRNA DNA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH-STRUKTURA WTÓRNA DNA
• Dwie nici DNA mają określoną kolejność (sekwencję)
zasad.
• Sekwencje te są w dwóch niciach
KOMPLEMENTARNE, tzn. tam, gdzie w jednej nici
jest A, tam w drugiej jest T, a tam, gdzie w jednej
nici jest G, to w drugiej jest C i na odwrót.
• Przykład sekwencji dwóch nici DNA:
ATGGCCATCGTAAATTGCGGATTACGGC
TACCGGTAGCATTTAACGCCTAATGCCG
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH-STRUKTURA WTÓRNA DNA
ISTOTNE CECHY MODELU DNA
WATSONA-CRICKA TO:
1. Dwa helikalne łańcuchy
polinukleotydowe oplatają wspólną
oś. Łańcuchy biegną w przeciwnych
kierunkach.
2. Rdzeń cukrowo-fosforanowy biegnie
na zewnątrz, a zasady purynowe i
pirymidynowe są zwrócone do
wewnątrz helisy.
3. Płaszczyzny zasad są niemal
prostopadłe do osi helisy, a
odległość między sąsiednimi
zasadami wynosi 0,34 nm.
Całkowity skręt helisy powtarza się
co 3,4 nm. Ponieważ odległość
między zasadami wynosi 0,34 nm,
na jeden skręt helisy przypada 10
nukleotydów w każdym łańcuchu.
Zasady są skręcone względem siebie
pod kątem 36 (360 na pełny skręt
helisy/10 zasad na jeden obrót).
4. Średnica helisy wynosi 2 nm.
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH-STRUKTURA WTÓRNA DNA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH-STRUKTURA WTÓRNA DNA
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
• Cytoplazmatyczny,
• Jądrowy
Rodzaje RNA:
Cytoplazmatyczny RNA
rRNA
(80% całkowitego RNA)
mRNA
(ok. 5% całkowitego RNA)
tRNA
(ok. 15% całkowitego RNA)
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH - rRNA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
1. Główny składnik rybosomów (organella
wyspecjalizowane w biosyntezie białek);
2. Pełni podczas biosyntezy białka funkcje zarówno
katalityczne, jak i strukturalne;
3. Zawiera typowe zasady azotowe z niewielką
domieszką ich metylowych pochodnych;
4. Jest pojedynczym łańcuchem, bardzo mocno
poskręcanym, tworzącym pętle, z fragmentami
dwuniciowymi, gdzie występują wiązania wodorowe
między komplementarnymi zasadami;
5. Podobnie jak inne rodzaje RNA, powstaje w procesie
transkrypcji z DNA
6. W komórkach E. coli istnieją trzy rodzaje rRNA,
określane ze względu na szybkość sedymentacji jako
13 S, 16S i 5S rRNA (wszystkie rybosomy zawierają
po jednej cząsteczce każdego z tych rodzajów RNA)
7. Fragment cząsteczki 16S rRNA rozpoznaje sekwencje
w m-RNA, bogate w puryny i poprzedzające miejsce
rozpoczęcia translacji.
RYBOSOM
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
1. Jest to maszyna
molekularna koordynująca
pracę tRNA, mRNA i białek
w procesie syntezy białek;
2. Jest cząstką
rybonukleoproteinową, a
więc składa się z rRNA i
białek;
3. W komórce bakteryjnej
znajduje się ok. 20 000
rybosomów, co stanowi ok.
25% całej masy komórki;
4. rRNA stanowi 2/3 masy
rybosomu;
5. Rybosom jest
rybozymem!!!;
6. Zbiór rybosomów
związanych z jedną
cząsteczką mRNA nazywa
się polirybosomem lub
polisomem.
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH - mRNA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
• Powstaje w jądrze komórkowym w procesie transkrypcji z DNA i
stanowi matrycę dla syntezy białka, czyli translacji;
• Jest syntetyzowany z trifosforanów nukleozydów;
• Jego zasady są komplementarne w stosunku do jednej z nici
chromosomowego DNA, na której jest wytwarzany;
• Masa cząsteczkowa mRNA oraz sekwencja nukleotydów zależą do
rodzaju białka, które jest w nim zakodowane (przeciętna długość
mRNA w komórkach E. coli wynosi ok. 1200 par zasad);
• Trójki nukleotydów, czyli kodony, rozmieszczone w jego łańcuchu
wyznaczają kolejność aminokwasów syntetyzowanego białka, a więc
sekwencja zasad w mRNA określa sekwencję, czyli strukturę I-
rzędową białka;
• Oprócz zasadniczej części kodującej sekwencję aminokwasów w
konkretnym białku może zawierać sekwencje niekodujące;
• Może występować w kompleksach z białkami zwłaszcza w komórkach
eukariotycznych.
BUDOWA KWASÓW NUKLEINOWYCH - tRNA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
1. Zawiera 73-93 nukleotydy (ok. 25
kDa), w tym szereg nietypowych
zasad;
2. Koniec 5’ wszystkich tRNA jest
fosforylowany;
3. Na końcu wszystkich tRNA
znajduje się sekwencja CCA;
4. Obok fragmentów o strukturze
dwuniciowej w cząsteczce tRNA
znajdują się grupy nieparujących
się zasad: sekwencja CCA, pętla
TC (tymidyna-pseudourydyna-
cytozyna), ramię dodatkowe, ramię
DHU (z dihydrourydyną), pętla
antykodonowa
5. Rozpoznaje zarówno enzym
przyłączający do niej poprawny
aminokwas, jak i odpowiedni kodon
na mRNA
Podsumowanie – kwasy nukleinowe
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Podsumowanie – kwasy nukleinowe
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
DNA, RNA I PRZEPŁYW INFORMACJI GENETYCZNEJ
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Przepływ informacji genetycznej, inaczej ekspresja genów w
normalnych komórkach przebiega w następujący sposób:
DNA DNA RNA Białko
translacjatranskrypcja
odwrotna transkrypcja
replikacja
REPLIKACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
GŁÓWNE CECHY REPLIKACJI:
•Ma charakter semikonserwatywny
•Jest polarna (zachodzi w kierunku 5’→3’)
•Zaczyna się w określonym punkcie chromosomu, zwanym punktem ori (z
ang. origin point)
•Tylko jedna nić jest replikowana w sposób ciągły (nić wiodąca), druga nić
syntetyzowana jest fragmentami (nić opóźniona, fragmenty Okazaki)
•Replikacją steruje kompleks wieloenzymowy
Nić wiodąca Nić opóźniona
REPLIKACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Polimerazy DNA katalizują krok po kroku dodawanie jednostek
deoksyrybonukleotydowych do łańcucha DNA. W najprostszy sposób katalizowaną
reakcję można przedstawić następująco:
(DNA)n + dNTP(DNA)n+1 + PPi
(dNTP – jakikolwiek trfosforan deoksyrybonukleozydu, PPi – grupa pirofosforanowa).
Matrycą może być DNA jedno-lub dwuniciowy. W czasie replikacji z nicią DNA
musi być związany odcinek starterowy (primer) posiadający wolną grupę 3’-
hydroksylową. Do reakcji konieczna też jest obecność wszystkich czterech aktywowanych
prekursorów – 5’- trifosforanów deoksyrybonukleozydów: dATP, dGTP, dTTP i dCTP,
wymagane są też jony magnezu Mg2+.
Reakcja polimeryzacji katalizowana przez polimerazę DNA.
REPLIKACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Reakcja wydłużania łańcucha katalizowana przez polimerazy DNA zachodzi
w wyniku nukleofilowego ataku grupy 3’-OH startera na atom fosforu trifosforanu
deoksyrybonukleozydu położony najbliżej deoksyrybozy. Tworzy się wiązanie
fosfodiestrowe i równocześnie zostaje uwolniony pirofosforan. Hydroliza uwolnionego
pirofosforanu, katalizowana przez wszechobecną pirofosfatazę, jest czynnikiem
napędzającym reakcję w kierunku tworzenia się polimeru. Elongacja łańcucha DNA
odbywa się w kierunku 5’3’.
REPLIKACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Replikacja DNA musi zachodzić bardzo szybko. Genom E. coli jest
zbudowany z 4,8 miliona par zasad, a jest powielany w czasie krótszym niż
40 minut. Wynika z tego, że w czasie sekundy zostaje włączonych do
syntetyzowanej nici DNA około 2000 nukleotydów.
REPLIKACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Białko Funkcja Wielkość
(kDa)
Liczba
cząsteczek
na komórkę
Topoizomerazy typu
I
Usuwają superskręty w DNA 300 20
Topoizomerazy typu
II
Wprowadzają do cząsteczki DNA ujemne
superhelikalne skręty
400 250
Prymazy Syntetyzują starterowy odcinek RNA 60 50
Białka SSB Stabilizują rejony jednoniciowe 74 300
Polimerazy DNA III Syntetyzują DNA, czyli dobudowują do
startera RNA komplementarne do kopiowanej
nici DNA deoksyrybonukleotydy
900 20
Polimerazy DNA I Usuwają startery i wypełniają brakujące
fragmenty nici oraz kontrolują poprawność
syntezy DNA poprzez usuwanie błędnie
wstawionych nukleotydów
103 300
Ligazy DNA Katalizują reakcję łączenia nici DNA, np.
fragmentów Okazaki, poprzez tworzenie
wiązania fosfodiestrowego między grupą 3’
OH jednego końca nici DNA i grupą 5’-
fosforanową drugiego końca cząsteczki.
74 300
Białka biorące udział w replikacji DNA u E. coli
TRANSKRYPCJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
GŁÓWNE CECHY TRANSKRYPCJI:
•ma charakter konserwatywny
•powstaje sekwencja komplementarna do sekwencji nici matrycowej
•jest polarna- przebiega w kierunku 5’→3’
•wymaga matrycy DNA
•zaczyna się w określonym punkcie matrycy DNA, zwanym promotorem (np.
chromosom E. coli, wielkości 4,8 x 106 pz, zawiera około 2000 promotorów).
•początek i koniec transkrypcji regulują sekwencje DNA
•zachodzi w sposób ciągły
Nić kodująca (kodogenna) DNA
Nić matrycowa DNA
transkrypt RNA
Transkrypt RNA jest komplementarny do
nici matrycowej DNA a taki sam jak nić
kodogenna.
TRANSKRYPCJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Miejsca promotorowe transkrypcji.
Miejsca promotorowe wymagane do inicjacji
transkrypcji u prokariontów (A) i eukariontów
(B). Na rysunku zaznaczono sekwencje zgodne
(konsensusowe). Pierwszy nukleotyd ulegający
transkrypcji oznaczany jest numerem +1.
Nukleotyd przylegający do niego od strony 5’
oznacza się numerem -1. Przedstawiono
sekwencje kodującej nici DNA.
TRANSKRYPCJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Najważniejszy enzym w procesie transkrypcji
POLIMERAZA RNA ZALEŻNA OD DNA
Pełni ona wiele funkcji:
•poszukuje na DNA miejsca inicjacji transkrypcji
•rozwija krótki (ok. 17 nukleotydów) odcinek dwuniciowego DNA tworząc
jednoniciową matrycę, z której czerpie instrukcje
•selekcjonuje odpowiedni trifosforan rybonukleozydu i katalizuje tworzenie
wiązania fosfodiestrowego- proces ten powtarzany jest wielokrotnie w trakcie
jednokierunkowego przesuwania się enzymu wzdłuż matrycowego DNA –
polimeraza RNA jest enzymem procesywnym – transkrypt jest syntetyzowany
od początku do końca przez pojedynczą cząsteczkę enzymu
•wykrywa sygnał terminacji, wyznaczający koniec transkrypcji
•odziaływuje z białkami represorowymi i aktywującymi, które modulują
szybkość transkrypcji
ALE!!
Polimeraza RNA nie ma aktywności nukleazowej, nie sprawdza nowo
powstałego łańcucha polinukleotydowego.
TRANSKRYPCJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Sekwencja terminacyjna zasad końca 3’ transkryptu
mRNA w E. coli. Po stabilnej strukturze typu spinki do
włosów następuje ciąg reszt U.
TRANSKRYPCJA U EUKARIONTÓW
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Modyfikacje mRNA. Informacyjny RNA u
eukariontów po transkrypcji ulega modyfikacji. Do
końca 5’ dodawana jest struktura „kap”, a do
końca 3’ dodawany jest ogon poli(A).
= pre-mRNA
TRANSKRYPCJA I TRANSLACJA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Transkrypcja i translacja. Oba te procesy są ściśle powiązane ze sobą u
prokariotów, natomiast u eukariontów są przestrzennie i czasowo
rozdzielone. (A) U prokariotów pierwotny transkrypt służy jako mRNA i
zostaje natychmiast wykorzystywany jako matryca w syntezie białka. (B) U
eukariontów prekursory mRNA ulegają splicingowi, a potem dopiero są
transportowane do cytozolu.
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
1. Prawie uniwersalny
(jego uniwersalność nie jest
absolutna)
W mitochondriach i u niektórych
gatunków takich jak orzęski, które
wyodrębniły się bardzo wcześnie w
toku ewolucji, wyraźnie funkcjonują
pewne warianty kodu genetycznego,
niewiele jednak odbiegające od kodu
genetycznego. Większość odchyleń od
standardowego kodu genetycznego
idzie w kierunku jego uproszczenia.
2. Trójkowy
3. Ciągły (bezprzecinkowy)
Między trójkami nukleotydów
tworzącymi kodony nie ma przerw ani
dodatkowych elementów.
4. Zdegenerowany
Wiele aminokwasów jest kodowanych
przez więcej niż jeden tryplet
nukleotydów (wyjątek: tryptofan UGG;
metionina – AUG).
Każdy z pozostałych 18 aminokwasów
jest kodowany przez dwa lub więcej
trypletów, np. Leu-6 kodonów.
CECHY KODU GENETYCZNEGO
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Odmienne kodony w mitochondriach człowieka
Kodon Kod uniwersalny Kod mitochondrialny
UGA Stop Trp
UGG Trp Trp
AUA Ile Met
AUG Met Met
AGA Arg Stop
5. Elastyczny
Trzecia litera trypletu może być
zmienna, a mimo to niektóre tryplety
różniące się 3 zasadą (2 pierwsze są
takie same) kodują ten sam
aminokwas.
Kodony, które określają ten sam
aminokwas, nazywają się synonimami,
np. CAU i CAC – synonimy dla His.
Większość synonimów różni się tylko
ostatnią zasadą trypletu.
Degeneracja i elastyczność kodu
minimalizują szkodliwie skutki
mutacji.
6. Niezachodzący
Nukleotydy sąsiednich kodonów nie
zachodzą na siebie
(np. ostatni nukleotyd pierwszego
kodonu nie może być pierwszym
nukleotydem drugiego).
7. Jednoznaczny
Określony tryplet w danym mRNA
koduje pozycję ściśle określonego
aminokwasu.
CECHY KODU GENETYCZNEGO
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
GŁÓWNE CECHY TRANSLACJI:
•wymaga matrycy-mRNA
•podczas translacji mRNA jest odczytywana w kierunku 5’→3’
•białko jest syntetyzowane w kierunku od jego N- końca do C-końca
•wymaga kodonu na nici mRNA określającego początek i koniec translacji
•wymaga skoordynowanego działania ponad stu rodzajów
makrocząsteczek
•zachodzi w cytoplazmie na wyspecjalizowanych organellach
komórkowych- rybosomach
•oddziaływanie kodon-antykodon decyduje o włączeniu określonego
aminokwasu do rosnącego łańcucha polipeptydowego
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Syntetazy aminoacylo-tRNA
•katalizują reakcję danego aminokwasu z ATP w wyniku której powstaje
aminoacylo AMP = aminoacyloadenylan, czyli aktywna postać aminokwasu
(reakcja aktywacji)
•katalizują reakcje przeniesienia aminoacylo-AMP na właściwy tRNA
•dla każdego aminokwasu istnieje przynajmniej jedna swoista syntetaza
aminoacylo-tRNA
•enzymy o bardzo dużej specyficzności
•syntetazy aminoacylo-tRNA selektywnie rozpoznają aminokwasy mające ulec
aktywacji i adaptorowe cząsteczki RNA z którymi te aminokwasy mają być
połączone
•syntetazy aminoacylo-tRNA mają zdolność korygowania (naprawiania)
swoich własnych błędów-mają zdolność sprawdzenia i odłączenia błędnego
aminokwasu
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
TRANSLACJA CZYLI BIOSYNTEZA BIAŁKA
Biochemia, dr inż. Aneta Białkowska
Rys. Tworzenie formylometionylo-tRNA.
Inicjatorowy tRNA (tRNAf) zostaje najpierw
zaminoacylowany metioniną, a następnie
dochodzi do transferu grupy formylowej z
N10-formyloczterohydrofolianu na metionylo-
tRNAf....