Нуклеиновые кислоты

1.

ОМСКИЙ ГОСУДАРСТВЕННЫЙ
МЕДИЦИНСКИЙ УНИВЕРСИТЕТ
КАФЕДРА ХИМИИ
БИООРГАНИЧЕСКАЯ ХИМИЯ
НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
Составитель:
Ирина Петровна Степанова, доктор
биологических наук, профессор, зав. кафедрой химии

2.

ПЛАН ЛЕКЦИИ
1.Нуклеозиды.
2.Нуклеотиды.
3.АТФ.
4.ДНК.
5.РНК.
6.Коферменты NAD и FAD.

3.

Медико-биологическое значение темы
Нуклеиновые кислоты (от
лат. nucleus – ядро) носители, хранители и
передатчики генетической
информации в живой природе.

4.

Медико-биологическое значение темы
Интерес к нуклеиновой кислоте как к
лекарственному средству укладывается
в столетний период.
К препаратам животного
происхождения относят:
«Ферровир», «Полидан»,
«Натрия нуклеоспермат».
Область применения этих
препаратов весьма обширна:
кардиология, онкология,
урология, пульмонология,
хирургия и т.д.

5.

Медико-биологическое значение темы
Наиболее известным
препаратом этой группы
является «Деринат» натриевая соль
низкомолекулярной нативной
ДНК, полученной из молок
лососевых рыб.

6.

Медико-биологическое значение темы
Препарат «Солкосерил»
представляет собой
депротеинизированный
гемодиализат крови
здоровых молочных телят.
Содержит широкий спектр
естественных
низкомолекулярных
веществ, т.ч. нуклеозидов и
нуклеотидов.
Активатор
обмена веществ в
тканях.

7.

Медико-биологическое значение темы
Препараты микробного происхождения:
«Натрия нуклеинат» – смесь
натриевых солей нуклеиновых
кислот, получаемой гидролизом
дрожжей и последующей очисткой.
Обладает широким спектром
биологической активности.
«Ридостин» - препарат
рибонуклеиновых кислот,
полученный из лизата дрожжей препарат, нормализующий
метаболизм миокарда,
уменьшающий гипоксию тканей.

8.

Медико-биологическое значение темы
Синтетические полинуклеотиды
представляют собой
искусственно синтезируемые
РНК.
Эти лекарственные
средства способны
моделировать
первичный и
вторичный иммунные
ответы.

9.

Медико-биологическое значение темы
Имеется также множество препаратов, основанных
на составных компонентах нуклеиновых кислот.
Синтетические аналоги производных пиримидина и
пурина часто используются в терапии инфекционных
и онкологических заболеваний.
Противогерпетические
препараты «Ацикловир» и
«Ганцикловир» действуют на
цитомегаловирус. «Зидовидин»
применяется при лечении ВИЧзаболеваний, «Ретибол» – при
вирусном гепатите С.

10.

Медико-биологическое значение темы
«Триазавирин» синтетический аналог
пуриновых нуклеозидов
(гуанина) с выраженным
противовирусным
действием.
Обладает широким спектром противовирусной
активности в отношении РНК- и ДНК-содержащих
вирусов (преимущественно РНК).

11.

Медико-биологическое значение темы
Некоторые фармацевтические
компании выпускают
биологически активные добавки,
содержащие нуклеиновые
кислоты. Например, «Биостим»,
«ДНК-С», «ДНКаВИТ» и др.

12.

История открытия нуклеиновых кислот
Нуклеиновые
кислоты впервые
обнаружены в 1889 г.
биохимиком
Ф. Мишером в
клетках богатым
ядерным материалом
(лейкоцитах).
Иоган Фридрих Мишер и его семья

13.

История открытия нуклеиновых кислот
Эрвин Чаргафф
Морис Уилкинс
Розалин Франклин
Рентгеноструктурный анализ
ДНК был осуществлен
М. Уилкинсом и Р. Франклин.
Э. Чаргафф установил
каким закономерностям
подчиняется содержание
нуклеотидов в ДНК.

14.

История открытия нуклеиновых кислот
Структуру нуклеиновых
кислот впервые
установили американский
биолог
Дж. Уотсон и
английский физик Ф. Крик в
1953 г.
Френсис Крик и Джеймс Уитсон
рядом со своей моделью ДНК

15.

Нуклеиновые кислоты
ДНК бактериофага Т2
ДНК была высвобождена из
головки фага с помощью
осмотического шока. В
верхнем правом углу микрофотография целой
частицы фага. Снимки 1962 г.

16.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты - полинуклеотиды,
полимерные цепи которых состоят из
мономерных единиц мононуклеотидов.
Нуклеиновые кислоты – это
высокомолекулярные соединения,
молекулярная масса которых составляет от
25 тыс. до 1 млн. ед.

17.

НУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ
МОНОМЕРЫ - НУКЛЕОТИДЫ
РНК
рибонуклеиновая
кислота
ДНК –
дезоксирибонуклеиновая
кислота
Состав нуклеотида в ДНК
Азотистые
основания:
Аденин (А)
Гуанин (Г)
Цитозин (Ц)
Тимин (Т)
Дезоксирибоза
Остаток
фосфорной
кислоты
Информационная
(матричная)
РНК (м-РНК)
Рибосомная РНК (р-РНК)
Состав нуклеотида в РНК
Азотистые
основания:
Аденин (А)
Гуанин (Г)
Цитозин (Ц)
Урацил (У):
Рибоза
Транспортная
РНК (т-РНК)
Остаток
фосфорной
кислоты

18.

Нуклеиновые основания
Пиримидиновые основания
4
5
3
6
2
1
N
N
Пиримидин

19.

Пиримидиновые основания (в лактамной форме)
Азотистые основания входят в
состав нуклеиновых кислот в
лактамной форме.
O
HN 3 4 5
2
O
1
N
6
H
Урацил Ura
(2,4-диоксопиримидин)

20.

Лактим-лактамная таутомерия урацила
Лактамная O
Forma
форма
ceto
HN
O
NH
OH
Лактимная
Forma
форма
enol
N
HO
N

21.

Пиримидиновые основания (в лактамной форме)
O
HN3 4 5
2
O
1
N
H
Тимин Thy
(5-метил-2,4-диоксопиримидин,
5-метилурацил)
6
CH3

22.

Пиримидиновые основания (в лактамной форме)
NH2
N
4
2
1
3
O
5
6
N
H
Цитозин Cyt
(4-амино-2-оксопиримидин)

23.

Пуриновые основания
N
6
5
1
2
3
N
Пурин
N
4
7
9
8
NH

24.

Пуриновые основания
NH2
N1 6 5
4
2
3
N
N
7
8
9
N
H
Аденин Ade
(6-аминпурин)

25.

Пуриновые основания (в лактамной форме)
O
HN 3
2
H2N
4
1
N
N
5
7
6
9
8
N
H
Гуанин Gua
(2-амино-6-оксопурин)

26.

Лактим-лактамная и прототропная таутомерия гуанина
O
OH
N
N
H2N
N
N
H
H
N
N
H2N
O
H
N
N
N
N
H
H2N
H
N
N

27.

Углеводный компонент
РНК
ДНК
-D-рибофураноза -D-дезоксирибофураноза
HOH2C
OH
O
HO
R=OH ,D-рибофураноза
R=H ,D-дезоксирибофураноза
(2-дезокси- ,D-рибофураноза)
R

28.

Нуклеозиды
Нуклеозиды – это N-гликозиды,
образованные азотистым основанием и
пентозой.
Азотистое основание присоединяется к
углеводному компоненту вместо
полуацетального гидроксила через атом азота в
положении 1 для пиримидинов и 9 для пуринов,
образуя N-гликозидную связь.

29.

Общая структура нуклеозида
R=OH Рибонуклеозид
R=H Дезоксирибонуклеозид
Гетероциклическое
основание
HOH2C
B
O
HO
R
N-гликозидная
связь

30.

Номенклатура нуклеозидов
Название нуклеозида производится от
тривиального названия соответствующего
азотистого основания с суффиксами –идин у
пиримидиновых и –озин у пуриновых нуклеозидов. В
названиях нуклеозидов ДНК используется приставка
«дезокси».
Цитозин + Рибоза
= Цитидин
Цитозин + Дезоксирибоза = Дезоксицитидин
Аденин + Рибоза
= Аденозин
Аденин + Дезоксирибоза = Дезоксиаденозин

31.

Номенклатура нуклеозидов
Табл. 1 - Азотистые основания и
соответствующие им нуклеозиды
АО
Нуклеозиды
РНК
Нуклеозиды ДНК
Аденин
Аденозин
Дезоксиаденозин
Гуанин
Гуанозин
Дезоксигуанозин
Цитозин
Цитидин
Дезоксицитидин
Урацил
Уридин
-
Тимин
-
Тимидин

32.

Образование аденозина
NH2
H2N
N
N
N
N
N
- H2O
+ H2O
HO CH2
H
HO CH2 HO
O
OH
N
O
HO
HO
N
OH
N

33.

Конформации нуклеозидов РНКación
Аденозин (анти-)
Аденозин (син-)
В зависимости от взаимной ориентации
основания и сахарного кольца в нуклеозидах
различаются син-и анти-конформации. Последняя
энергетически более выгодная.

34.

Нуклеозиды РНК
O
H
N
HOH2C
N
O
Урацил
O
5’
1’
4’
3’
HO
OH
Уридин (U)
2’

35.

Нуклеозиды РНК
NH2
N
HOH2C
N
O
HO
OH
Цитидин (C)
Цитозин
O

36.

Нуклеозиды РНК
NH2
N
N
HOH2C
O
N
N
Аденин
N
HOH2C
O
O
HO
OH
Аденозин (А)
H
N
HO
OH
Гуанозин (G)
N
N
Гуанин
NH2

37.

Нуклеозиды ДНК
NH2
O
CH3
H
N
HOH2C
N
O
HO
N
Тимин
O
HOH2C
N
Цитозин
O
O
OH
Тимидин (dU)
HO
Дезоксицитидин (dC)

38.

Нуклеозиды ДНК
O
NH2
N
N
HOH2C
N
N
Аденин
N
HOH2C
O
O
HO
Дезоксиаденозин (dА)
H
N
HO
Дезоксигуанозин (dG)
N
N
Гуанин
NH2

39.

Гидролиз нуклеозидов
NH2
N
N
HO
CH2
H
H
NH2
N
HO
O
H2O
H
H
OH
N
OH
аденозин
CH2
H
H
OH
OH
N
O
+
H
H
N
OH
H
рибоза
N
N
аденин

40.

Строение мононуклеотидов
Нуклеотиды – это фосфаты нуклеозидов.
Фосфорная кислота
присоединяется к
5’-атому углерода
пентозы, образуя
сложноэфирную связь.

41.

Нуклеотид из нуклеозида цитидина и фосфорной кислоты
NH2
NH2
N
N
O
HO
P
OH
OH +
N
HO CH2
O
OH OH
Цитидин
O
-Н2О
O
HO
+H2O
P
OH
N
O
CH2
O
O
OH OH
Цитидин-5`-фосфат
Нуклеотиды являются достаточно сильными
кислотами, при физиологических значениях pH
фосфатная группа ионизирована.

42.

Химические свойства нуклеотидов
Нуклеотиды способны гидролизоваться.
Гидролизу подвергаются как N-гликозидная,
так и сложноэфирная связи. В зависимости
от этого могут образовываться или
нуклеозиды или компоненты нуклеотида.

43.

Номенклатура нуклеотидов
Мононуклеотид имеет 2 названия:
- как монофосфат нуклеозида:
цитидин-5’-фосфат (CMP)
- как кислота: 5’-цитидиловая кислота

44.

Номенклатура нуклеотидов
Табл.2. Названия важнейших нуклеотидов,
входящих в состав нуклеиновых кислот
№№
п/п
Название нуклеотидов
Как фосфатов
Сокращенное
Как кислот
РНК
1
Аденозин-5’-фосфат
5’-Адениловая
АМP
2
Гуанозин-5’-фосфат
5’-Гуаниловая
GMP
3
Цитидин-5’-фосфат
5’-Цитидиловая
CMP
4
Уридин-5’-фосфат
5’-Уридиловая
UMP

45.

ДНК
1
Дезоксиаденозин-5’-фосфат
5’-Дезоксиадениловая
dАМP
2
Дезоксигуанозин-5’-фосфат
5’-Дезоксигуаниловая
dGMP
3
Дезоксицитидин-5’-фосфат
5’-Дезоксицитидиловая
dCMP
4
Тимидин-5’-фосфат
5’-Тимидиловая
ТMP

46.

Нуклеотиды
NH2
N
N
Аденин
O
N
HO
P
O
CH2
N-гликозидная
связь
O
HO
Сложноэфирная
связь
HO
N
OH
D-рибоза
Аденозин-5'-фосфат,
5'-адениловая кислота

47.

Циклофосфаты
NH2
N
5'
O CH2
N
O
4'
HO
P
O
1'
3'
2'
O
OH
цAMФ
N
N

48.

Циклофосфаты
Циклофосфаты играют
роль вторичного
посредника некоторых
гормонов (глюкагона
или адреналина),
которые не могут
проходить через
клеточную мембрану.
O
N
N
CH2
NH
N
O
O
O
P
O
OH
OH
Гуанозин-3',5'-циклофосфат
цГMФ
NH2

49.

Строение аденозинтрифосфата (АТФ)
NH2
N
O
O
O
HO P ~ O P ~ O P
OH
OH
N
OH
N
OH2C
O
~ - макроэргические связи
OH OH
N

50.

АТФ
АТФ – источник энергии для многих
биологических процессов: биосинтеза белка,
ионного транспорта, сокращения мышц,
электрической активности нервных клеток и др.
Энергия, необходимая для этих процессов,
обеспечивается гидролизом АТФ:
1) АТФ + H2O = АДФ + Фн, ΔG= - 25 - 40 кДж/моль
2) АДФ + H2O = АМФ + Фн, ΔG= - 30 кДж/моль
3) АМФ + H2O = Аденозин + Фн, ΔG= - 14 кДж/моль

51.

АТФ
Вместе с тем в организме идут процессы
синтеза АТФ. Эти процессы
сопровождаются поглощением энергии,
выделяющейся при биохимическом
окислении белков, жиров и углеводов. Эта
энергия запасается в макроэргических
связях АТФ.

52.

АТФ
АТФ выпускается в виде
фарм. препаратов.

53.

Структура нуклеиновых кислот
Структура ДНК
ДНК имеет несколько уровней структурной
организации.
1)Первичная структура –
последовательность нуклеотидных звеньев,
соединенных с помощью
3’-5’-фосфодиэфирных связей.
5’- конец ТГАЦТААГТАЦЦ 3’-конец
(ф-конец)
(OH-конец)

54.

Динуклеотид из дезоксиадениловой и
дезоксицитидиловой кислот
A
H2O3POH2C
O
O
3' - 5' - фосфодиэфирная
связь
O
C
OH C
P
2
OH
O
OH

55.

Первичная структура ДНК
O
H3C
N
O
O
P
N
O
CH2
OH
Т
O
O
O
H
H
H
N
H
O
O
H
P
H
O
N
CH2
OH
NH2
H
H
H
O
P
G
NH2
N
O
H
O
N
H
N
N
H
O
CH2
OH
H
H
N
O
H
H
O
H
N
А

56.

Нуклеиновые кислоты
2) Вторичная структура ДНК – это
пространственное расположение
полинуклеотидных цепей в молекуле.
Молекула ДНК состоит из двух антипараллельных
правозакрученных полинуклеотидных цепей.
Пуриновые и пиримидиновые основания
направлены внутрь спирали.
Двойная спираль стабилизируется за счет
водородных связей, образующихся между
парами комплементарных азотистых
оснований.

57.

Вторичная структура ДНК

58.

Комплементарность
Комплементарность - пространственная
взаимодополняемость молекул или их
частей, приводящая к образованию
водородных связей.
Комплементарные структуры подходят друг к другу
как «ключ с замком».
5’
3’
А Г Г Т Ц Т А Т Г А Ц Т Т Г Ц Т А Ц
Т Ц Ц А Г А Т А Ц Т Г А А Ц Г А Т Г
3’
5’

59.

Комплементарность
NH
O
C
NH
N

60.

Комплементарность
N
3 водородные связи
H
O
NH
N
N
NH
N
Гуанин
N
N
Цитозин
HN
CH3
O
NH
H
NH
N
N
N
Тимин
O
H
2 водородные связи
N
O
N
Аденин

61.

Вторичная структура нуклеиновых кислот
Правила Чаргаффа
1) количество пуриновых оснований равно количеству
пиримидиновых оснований;
2) количество аденина равно количеству тимина;
количество гуанина равно количеству цитозина;
3) количество оснований, содержащих аминогруппу в
положениях 4 пиримидинового и 6 пуринового ядер,
равно количеству оснований, содержащих в этих же
положениях оксогруппу. Это означает, что сумма
аденина и цитозина равна сумме гуанина и тимина.
(А+Т)+(Г+Ц)=100%

62.

Структура ДНК
3)Третичная структура ДНК
представляет собой
многократную спирализацию
вторичной структуры,
обеспечивая плотную упаковку
ДНК в ядре клетки.
Модель нити ДНК толщиной 30
миллионных частей
миллиметра. Изображение
Nature

63.

Хромосомы
Хромосо́мы (др.-греч. χρῶμα — цвет и
σῶμα — тело) — нуклеопротеиновые
структуры в ядре эукариотической клетки.
Белок + ДНК = хромосома

64.

ДНК
В СОСТАВЕ ХРОМОСОМ

65.

Нуклеосома
Нуклеосома — это структурная часть хромосомы,
образованная совместной упаковкой нити ДНК с
гистоновыми белками H2A, H2B, H3 и H4.

66.

Нуклеосома, первый уровень упаковки
Двойная спираль ДНК дважды огибает комплекс
гистонных протеинов. Точное положение
уплотнительного протеина H1 требует еще уточнения.

67.

Нуклеосома, первый уровень упаковки
Последовательность
нуклеосом, соединенная
гистоновым белком H1,
формирует
нуклеофиламент
(nucleofilament), или
иначе нуклеосомную
нить.

68.

Нуклеосома, второй уровень упаковки
Вопреки тому, что полагали до сих пор, структура
«жемчужного ожерелья» ДНК закручивается не в
форме спиралевидной структуры (а), а в форме
зигзага (b).

69.

Нуклеосомы
Структура тетрануклеосомы показывает, что две нуклеосомы,
сложенные одна в другую, соединены с двумя другими
нуклеосомами, расположенными напротив, посредством прямой
нити ДНК. Эти две кипы соответственно сложены в
противоположном направлении.

70.

РНК
РНК локализованы в цитоплазме и
рибосомах.
В зависимости от функций,
местонахождения и состава РНК делятся
на три основных вида:
1. Информационная или матричная мРНК
2. Рибосомальная рРНК
3. Транспортная тРНК

71.

Первичная структура РНК
O
N
O
O
P
N
O
CH2
OH
O
O
O
H
H
H
N
H
O
O
U
H
P
OH
O
N
CH2
OH
NH2
H
H
H
O
P
G
NH2
N
O
H
O
N
H
N
N
OH
O
CH2
OH
H
H
N
O
H
H
O
OH
N
A

72.

Информационная РНК
Информационная РНК несет точную копию
генетической информации, закодированной в
определенном участке ДНК.
Каждой АК соответствует в мРНК триплет
нуклеотидов, т.н. кодон.
Например, аланин – ГЦУ, лизин – ЦУУ.
Последовательность кодонов в цепи мРНК
определяет последовательность АК в
белках.

73.

Рибосома
Рибосомы — это сложные надмолекулярные
структуры, состоящие из четырех рРНК и
нескольких десятков белков.
Рибосомы являются центром биосинтеза белков.
Большая (красная) и малая (синяя) субъединицы

74.

Рибосома (большая субъединица)

75.

Рибосома (малая субъединица)

76.

СТРУКТУРА РИБОСОМАЛЬНОЙ РНК
C. Трехмерная структура рРНК малой субъединицы.
Цвет доменов соответствует рис. А. Домены образуют
отдельные блоки укладки.
D. Трехмерная структура рРНК большой субъединицы.
Цвет доменов соответствует рис.В. В процессе укладки
(фолдинга) домены сильно переплетаются друг с
другом.

77.

СТРУКТУРА РИБОСОМАЛЬНОЙ РНК
Рибосомальная
РНК составляет
большую часть
клеточных РНК.
А. Вторичная структура и доменная
организация рибосомальной 16S
РНК T.Thermophilus. 5'-домен
обозначен синим цветом,
центральный — фиолетовым, 3'major — красным и 3'-minor —
желтым. Спиральные участки
пронумерованы от 1 до 45.

78.

СТРУКТУРА РИБОСОМАЛЬНОЙ РНК
B. Вторичная структура и доменная
организация 16S и 5S РНК T.Thermophilus.
Шесть доменов обозначены разными
цветами. спиральные участки
пронумерованы от 1 до 101.

79.

Транспортная РНК
Транспортные РНК доставляют
аминокислоты к месту синтеза белка.
Транспортные РНК обладают вторичной
структурой, напоминающей лист клевера.
Это частично спирализованная одинарная
полинуклеотидная цепь.

80.

Транспортная РНК

81.

Транспортная РНК
Участки спирализации “шпильки” удерживаются
за счет водородных связей между
комплементарными азотистыми основаниями:
гуанин-цитозин
аденин-урацил.
Участки, не вовлекаемые в образование
водородных связей, образуют петли.
Антикодоновая петля содержит триплет
нуклеотидов – антикодон, который соответствует
кодону матричной РНК.

82.

Транскрипция
Первый этап биосинтеза белка - транскрипция.
Транскрипция — это переписывание информации с
последовательности нуклеотидов ДНК в последовательность
нуклеотидов РНК.
В определенном участке ДНК
под
действием
ферментов
белки-гистоны
отделяются,
водородные связи рвутся, и
двойная
спираль
ДНК
раскручивается.
Одна
из
цепочек становится матрицей
для построения мРНК.
матрица
Г
Г
Т
А
Ц
Г
А
Ц
Т
ДНК
А

83.

Транскрипция
Затем на основе матрицы под действием
фермента РНК-полимеразы из свободных
нуклеотидов по принципу комплементарности
начинается сборка мРНК.
мРНК
У
А
А
Т
Г
Ц
Г
Ц
А
У
Ц
Г
Г
Ц
А
У
Ц
Сложноэфирная
связь
Водородная
связь
Г
Т
Между
азотистыми
основаниями ДНК и
РНК
возникают водородные связи,
а между нуклеотидами самой
матричной
РНК образуются
сложноэфирные связи.
А

84.

Транскрипция
После сборки мРНК водородные связи между азотистыми
основаниями ДНК и мРНК рвутся, и новообразованная мРНК через
поры в ядре уходит в цитоплазму, где прикрепляется к рибосомам.
А две цепочки ДНК вновь соединяются, восстанавливая двойную
спираль, и опять связываются с белками-гистонами.
Mg2+
мРНК
рибосомы
цитоплазма
ЯДРО

85.

Трансляция
Второй этап биосинтеза – трансляция.
Трансляция – перевод последовательности нуклеотидов в
последовательность аминокислот белка.
В цитоплазме
аминокислоты под строгим контролем
ферментов аминоацил-тРНК-синтетаз соединяются с тРНК,
образуя аминоацил-тРНК.
мРНК
Ц
А Г У У
Г
А ЦУ У
А
Ц
АК
АК
УУГ
Ц А
У
ГУ
А
АК

86.

Трансляция
Это
очень
видоспецифичные
реакции:
определенный фермент способен узнавать и
связывать с соответствующей тРНК только свою
аминокислоту.
мРНК
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC
кодон
антикодон
рибосома
АК

87.

Далее тРНК движется к мРНК и связывается комплементарно своим
антикодоном с кодоном мРНК. Затем второй кодон соединяется с
комплексом
второй
аминоацил-тРНК,
содержащей
свой
специфический антикодон.
Антикодон – триплет нуклеотидов на верхушке тРНК.
Кодон – триплет нуклеотидов на мРНК.
Водородные связи между
комплементарными нуклеотидами
мРНК
Ц
А Г У У
Г
А ЦУ У
А
Ц
УУГ
Ц А
А
У
АК
АК
АК

88.

Трансляция
После присоединения к мРНК двух тРНК под действием
фермента происходит образование пептидной связи между
аминокислотами.
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC
UGA AGC
АК
Пептидная связь

89.

Трансляция
Первая аминокислота перемещается
на вторую тРНК.
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC
UGA AGC
АК

90.

Трансляция
А освободившаяся первая тРНК
уходит.
GGC ACA GUC CGU UCU CCA UGA ACU UCG AGU AAG CUC GCA GAC UUC GGC
UGA
AGC
АК

91.

Трансляция
После этого рибосома передвигается по нити для того,
чтобы поставить на рабочее место следующий кодон.
мРНК
Ц
А Г У У
Ц А
Г
А ЦУ У
А
А
Ц
У
УУГ
АК
АК
АК
Пептидная
связь

92.

Трансляция
Такое
последовательное
считывание
рибосомой
заключенного в мРНК «текста» продолжается до тех пор, пока
процесс не доходит до одного из стоп-кодонов (терминальных
кодонов). Такими триплетами являются триплеты УАА, УАГ, УГА.
мНК на рибосомах
белок
Наконец, ферменты разрушают эту
молекулу м-РНК, расщепляя ее до
отдельных нуклеотидов.

93.

Трансляция
Функция рибосом
заключается в узнавании
трехнуклеотидных кодонов
мРНК, сопоставлении им
соответствующих
антикодонов тРНК,
несущих аминокислоты, и
присоединении этих
аминокислот к растущей
белковой цепи. Двигаясь
вдоль молекулы мРНК,
рибосома синтезирует
белок в соответствии с
информацией, заложенной в
молекуле мРНК.

94.

Генетический код
U
U
C
A
G
UUU
UUC
UUA
UUG
CUU
CUC
CUA
CUG
AUU
AUC
AUA
AUG
GUU
GUC
GUA
GUG
C
Phe
Leu
Leu
Ile
Met *
Val
UCU
UCC
UCA
UCG
CCU
CCC
CCA
CCG
ACU
ACC
ACA
ACG
GCU
GCC
GCA
GCG
A
Ser
UAU
UAC
UAA
UAG
Pro
CAU
CAC
CAA
CAG
Thr
Ala
AAU
AAC
AAA
AAG
GAU
GAC
GAA
GAG
G
Tyr
Stop
Stop
His
Gln
Asn
Lys
Asp
Glu
UGU
UGC
UGA
UGG
CGU
CGC
CGA
CGG
AGU
AGC
AGA
AGG
GGU
GGC
GGA
GGG
Cys
Stop
Trp
Arg
Ser
Arg
Gly
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G
U
C
A
G

95.

Свойства генетического кода
1) Триплетность: одна аминокислота кодируется
тремя нуклеотидами. Эти 3 нуклеотида в ДНК
называются триплет, в мРНК – кодон, в тРНК –
антикодон.
2) Избыточность: аминокислот всего 20, а
триплетов, кодирующих аминокислоты – 61,
поэтому каждая аминокислота кодируется
несколькими триплетами.
3) Однозначность: каждый триплет (кодон)
кодирует только одну аминокислоту.
4) Универсальность: генетический код одинаков
для всех живых организмов на Земле.

96.

Химические свойства нуклеиновых
кислот
Гидролиз
РНК
H2O
O
HO
P
O
CH2
OH
B
O
H
ДНК
CH2
B
O
H
OH
H2O
HO
OH
O
H
OH
OH
+B
H
H
H
OH
CH2
H
H
H
H
OH
H2O
HO
-H3PO4
H
H
H2O
OH
O
HO
P
O
CH2
OH
H
H
B
O
-H3PO4
H
H
OH
нуклеотиды
H
H2O
HO
CH2
H
H
B
O
HO
CH2
H
H
H
OH
H2O
H
нуклеозиды
H
OH
O
+B
H
H
OH
H
пентоза
нукл.
осн.

97.

Никотинамидадениндинуклеотид
Никотинамид
Аденин
O
NH2
C
N
NH2
O
N
CH2O
OH
HO
P
HO
O
O
P
N
O
CH2
O
HO
O
OH
R=H
OR
Никотинамидадениндинуклеотид (НАД+)
R=PO3H2 Никотинамидадениндинуклеотидфосфат (НАДФ+)
N
N

98.

Никотинамидадениндинуклеотид
H
CONH2
+ H
N
R
НАД+
Субстрат
H
Восстановленная
форма
H
CONH2
Фермент
+ H+ + Субстрат
N
R
НАДН
Окисленная
форма

99.

Флавинадениндинуклеотид
NH2
OH
CH2O
Фрагмент
рибитола
P
HO
H O
HO
H
OH
O
P
N
N
OCH2
N
O
N
O
CH3
HO
H
H
H
N
N
O
NH
CH3
OH
OH
Нуклеотидный фрагмент
N
O
Фрагмент изоаллоксазина
Флавинадениндинуклеотид (ФАД)

100.

Флавинадениндинуклеотид
R
CH3
N
N
O
CH3
R
H
N
N
O
+2H
NH
CH3
N
-2H
NH
CH3
O
ФАД
(оксиленная форма)
N
H
O
ФАДН2
(восстановленная форма)

101.

Вопросы для самоконтроля
1. Охарактеризуйте строение и номенклатуру
нуклеозидов ДНК и РНК.
2. Охарактеризуйте строение и номенклатуру
нуклеотидов ДНК и РНК.
3. Какие уровни структурной организации ДНК
Вы знаете?
4. Приведите классификацию РНК.

102.

Спасибо
за Ваше
внимание!