1_2__acizi_nucleici_2021-2022_stud-120436

1. СТРУКТУРА И ФУНКЦИИ НУКЛЕИНОВЫХ КИСЛОТ

Svetlana Protopop
doctor în științe medicale,
conferențiar universitar

2. Нуклеиновые кислоты

• Высокомолекулярные соединения,
состоящие из нуклеотидов.
• Типы:
• ДНК (дезоксирибонуклеиновая кислота)
• РНК (рибонуклеиновая кислота):
• мРНК
• рРНК
• тРНК

3. Функции нуклеиновых кислот

• Хранение и передача генетической
информации.

4. Нуклеотиды – мономеры нуклеиновых кислот

3 компонента:
• Азотистое основание
• Пентоза
• Фосфорная кислота

5. Азотистые основания

Пуриновые:
• Аденин (А)
• Гуанин (G)
Пиримидиновые:
• Цитозин (C)
• Урацил (U)
• Тимин (T)

6. Пуриновые азотистые основания

6
1
5
N
N7
8
2
N
4
3
NH2
N
O
Пурин
N
N
N9
H
N
H
Аденин (A)
N
HN
H2N
N
Гуанин (G)
N
H

7. Пиримидиновые основания

4
N
3
2
5
6
N1
Пиримидин
NH2
N
O
Цитозин (C)
O
CH3
HN
HN
N
H
O
O
N
H
Урацил (U)
O
N
H
Тимин (Т)

8. Пентозы

HO
H2C 5'
OH
O
4'
HO
H2C
O
OH
1'
3'
2'
OH
OH
Рибоза
OH
Дезоксирибоза

9. Нуклеозиды

Азотистое основание + пентоза
N-гликозидная
связь
O
O
NH
N1
HO
H2C
N
O
HO
O
N9
H2C
OH
Уридин
N
O
1'
OH
NH
1'
OH
Дезоксигуанозин
NH2

10. Нуклеотиды

Нуклеозид + 1, 2, 3 остатка фосфорной кислоты
NH2
N
-O
P
O-
O
P
O-
АDP
АТР
O
O
O
N
N
O
P
O-
O
H2C
O
АМР
OH
OH
N

11. Нуклеотиды

NH2
N
-O
P
O-
O
O
O
O
P
O-
O
P
N
O
dCТР
O
O-
dCМР
dCDP
H2C
OH
O

12. Номенклатура нуклеозидов и нуклеотидов

Азотистое
основание
Аденин
Нуклеозид
Нуклеотид
Аденозин
Аденозин-моно-,
ди- или трифосфат
Гуанин
Гуанозин
Цитозин
Цитидин
Урацил
Уридин
Гуанозин-моно-,
ди- или трифосфат
Цитидин-моно-,
ди- или трифосфат
Уридин-моно-, диили трифосфат
Тимин
Тимидин
Тимидин-моно-,
ди- или трифосфат

13. Функции нуклеотидов

• Предшественники (нуклеозид-трифосфаты) и
мономеры (нуклеозид-монофосфаты)
нуклеиновых кислот.
• Макроэргические соединения (нуклеозидтрифосфаты).
• Коэнзимы (примеры – НАД+, ФАД).
• Активаторы определенных веществ
(примеры – УДФ-глюкоза, ЦДФ-холин).
• Вторичные посредники действия гормонов
(циклические нуклеотиды – цАМФ, цГМФ).

14. ATP

NH2
N
-O
P
O-
O
O
O
O
P
O-
N
N
O
P
O
H2C
N
O
OOH
OH
ATP и остальные нуклеотиды являются макроэргическими
соединениями (содержат 2 макроэргические связи).

15. NAD+ (никотинамид аденин динуклеотид)

H
CONH2
CH2
O
HO
P
O
O
N
O
HO
P
O
O
OH
OH
NH2
CH2
N
O
OH
N
OH
N
N
NAD+ является
коэнзимом
(небелковая часть
сложных ферментов).

16. УДФ-глюкоза

O
HOH2C
H
OH
O
H
OH
OH
O
O
O
H
NH
H
P
O-
N
O
P
O
H2C
O
O
OOH
OH
УДФ-глюкоза является активной формой глюкозы,
которая участвует в синтезе гликогена.

17. Циклические нуклеотиды

NH2
N
N
O H2C
P
HO
O
N
N
N
N
O H2C
O
O
O
OH
P
HO
NH
N
NH2
O
O
O
OH
АМРc – синтезируется из
GМРc – синтезируется из
АТР под действием фермента
аденилатциклаза.
GТР под действием фермента
гуанилатциклаза.

18. Минорные азотистые основания и нуклеозиды

O
O
NH
CH3 O
N
NH
+
N
H
N
N
HO
H2C
HN
O
5
HO
O
NH
H2C
O
NH2
OH
7-метилгуанин –
входит в состав
«кап»-а мРНК.
OH
Дигидроуридин –
входит в состав
тРНК.
OH
OH
Псевдоуридин –
входит в состав
тРНК.
O

19. Назовите химические соединения

O
H3C
H2C
N
NH
N
HO
O
O
O
O
-O
O
P
O-
OH
N
O
P
O
H2C
O
OOH
O
NH
O
-O
P
N
O
H2C
O
OOH
O
O
NH
N
H
OH
NH
O
N
NH2

20. Первичная структура ДНК

P
– последовательность
P
дезоксирибонуклеотидов в
полинуклеотидной цепи.
P
• Связи между нуклеотидами –
P
3´,5´-фосфодиэфирные связи.
• Направление
P
полинуклеотидной цепи – 5´→3´.
G
C
C
A
T
P
T

21. Первичная структура ДНК

22. Двойная спираль ДНК (модель Дж. Уотсона и Ф. Крика, 1953 г.)

Две антипаралельные, комплементарные
полинуклеотидные цепи, закрученные вокруг
общей оси.
Связи между цепями – водородные.
• Антипаралельность – одна цепь 5´→3´,
вторая – 3´→5´.
• Комплементарность:
• А связывается с Т (2 водородные связи),
• Г связывается с Ц (3 водородные связи).

23. Двойная спираль ДНК

24.

25.

26. Правила Чаргаффа

1) молярная доля пуринов равна молярной
доле пиримидинов: А+Г = Т+Ц.
2) 3) А = Т и Г = Ц.
4) коэффициент специфичности – отношение
Г+Ц/А+Т является важным для
характеристики вида.
• Для животных и большинства растений
этот коэффициент ниже 1 (от 0,54 до 0,94),
у микроорганизмов – от 0,45 до 2,57.

27. Типы двойной спирали ДНК

• Правозакрученные А, В.
• Левозакрученная Z
• Тип В двойной спирали ДНК:
• Один виток (шаг спирали) –
10 пар нуклеотидов
• Высота – 3,4 нм
• Диаметр – 1,8 нм

28. Типы двойной спирали ДНК

29.

• Следующий уровень компактизации и
суперспирализации ДНК осуществляется с
участием гистоновых и негистоновых
белков.
• Гистоны – основные белки (содержат много
Lys и Arg).
• 5 типов гистоновых белков – Н1, Н2А, Н2В,
Н3, Н4.

30. Нуклеосомы

- 4 гистона образуют октамерный комплекс
(Н2А, Н2В, Н3, Н4)2, вокруг которого
накручивается двойная спираль ДНК,
совершая 1,75 оборота (146 пар
нуклеотидов).
• Между нуклеосомами имеется линкерная
ДНК (около 60 нуклеотидов), к которой
связывается гистон Н1.

31.

32.

33.

Compactizarea
cromatinei
DNA
Firul de cromatină?
~ 1,000
30 nm Solenoid ~40 / 50
Nucleosoma
= оctamer de
histone
H2a, H2b, H3, H4
146 / 200 bp DNA
Compactizare
~10 ori
Cromosoma metafazică/
cromatina interfazică
~ 10,000

34. Денатурация ДНК

• Обратимый процесс (ренатурация или
ренативация) – из-за комплементарности

35. Гибридизация ДНК–ДНК

36. Гибридизация ДНК–ДНК используется для:

установления сходства или различия
первичной структуры разных образцов
ДНК:
• ДНК разных видов различаются.
• ДНК всех органов и тканей одного
вида идентичны.

37. Гибридизация ДНК–РНК

38. Типы и функции основных РНК

• транспортные РНК (тРНК) – транспорт
аминокислот.
• матричные РНК (мРНК) – являются матрицей
для синтеза белков.
• рибосомальные РНК (рРНК) – входят в
состав рибосом, участвуют в синтезе белка.

39. Первичная структура РНК

– последовательность рибонуклеотидов в
полинуклеотидной цепи.
• Связи между нуклеотидами –
3´,5´-фосфодиэфирные связи.
• Направление полинуклеотидной цепи –
5´→3´.

40. Различия в первичной структуре РНК и ДНК

ДНК
Дезоксирибоза
A, G, C, T
РНК
Рибоза
A, G, C, U

41. Транспортные РНК

• Вторичная структура – «клеверный лист».
• Короткие молекулы – 70-95 нуклеотидов.
• Содержат много минорных оснований.
• Образуют петли.
• Третичная структура – буква «L».
• Функция – транспорт и адаптация
аминокислот к соответствующему кодону
на мРНК в процессе биосинтеза белка.

42. Транспортные РНК

• Акцепторный участок – содержит ЦЦАпоследовательность. Функция – связывание
аминокислоты.
• Антикодоновая петля – содержит триплет
нуклеотидов (антикодон), комплементарный
кодону на мРНК.
• Псевдоуридиловая петля – связывание к
рибосоме.
• Дигидроуридиловая петля – связывание
аминоацил-тРНК-синтетазы.

43. Транспортные РНК

Акцепторный участок
Дигидроуридиловая
петля
Антикодоновая
петля
Псевдоуридиловая
петля

44. Литература

Северин Е.С., Биохимия, 2004; стр. 140-149;
Тюкавкина Н.А. Биоорганическая химия,
2009, стр. 274-285.
https://themedicalbiochemistrypage.org/nucleic
-acids.php