4. лекция нуклеинова киселина. ATP
Фиг. Структурата на ДНК
нуклеинови киселини включват високо полимерно съединение чрез хидролиза да се разложи на пурин и пиримидин азотни основи, пентоза и фосфорна киселина. Нуклеинови киселини съдържат въглерод, водород, фосфор, кислород и азот. Има два класа от нуклеинови киселини: рибонуклеинова киселина (РНК) и дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК).
Структурата и функцията на ДНК. ДНК молекула - хетерополимер. който мономерите са дезоксирибонуклеотиди. Модел на пространствената структура на молекулата на ДНК във формата на двойна спирала бе предложено в 1953 и Dzh.Uotsonom F.Krikom (Нобелова награда), за изграждането на този модел са използвани работа M.Uilkinsa, R.Franklin, E.Chargaffa.
ДНК молекулата, образувана от две полинуклеотидни вериги, спирално усукани един за друг и заедно около въображаемата ос, т.е. Тя представлява двойна спирала (изключение - някои ДНК вируси имат едноверижна ДНК). Диаметърът на двойната спирала на ДНК - 2 пМ, разстоянието между съседни нуклеотиди - 0.34 Nm на спирала революция има 10 двойки нуклеотиди. молекула може да бъде до няколко сантиметра. Молекулно тегло - десетки и стотици милиони. Общата дължина на човешка ДНК на клетъчното ядро - около 2м. В еукариотни клетки ДНК е в комплекс с протеини и има специфична пространствена конформация.
Мономер ДНК - нуклеотидната (дезоксирибонуклеотид) - се състои от остатъци от три вещества: 1) азотна база, 2) пет въглероден монозахарид а (деоксирибоза) и 3) фосфорна киселина. Азотни основи на нуклеинови киселини, принадлежащи към класа на пиримидин и пурин. Пиримидинови бази на ДНК (имат като част от молекула един пръстен) - тимин, цитозин. Пуринови бази (има два пръстена) - аденин и гуанин.
Фиг. ДНК нуклеотидна образование
БРАЗОВАНИЕ нуклеотид се появява в два етапа. В първия етап на нуклеозид, образуван от реакцията на кондензиране - комплекс азотна база със захарта. Вторият етап се подлага на фосфорилиране на нуклеозид. Така между остатък захар и фосфорна киселина настъпва фосфоестерно връзка. Така нуклеотидна е нуклеозиден е свързан към остатъка от фосфорна киселина (фиг.).
Заглавие нуклеотид е получен от името на подходяща база. Нуклеотиди и азотни основи са обозначени с главни букви.
Срещу единична верига е втората верига от нуклеотиди. Местоположение nukleodidov в тези две схеми не са случайни, но строго определени: срещу аденин в една верига към друга верига винаги е тимин, гуанин и против - винаги цитозин.
Фиг. ДНК
ezhdu аденин и тимин, има два водородни връзки и гуанин и цитозин - три водородни връзки. Моделът съгласно която нуклеотиди различни ДНК нишки са разположени строго подредени (аденин - тимин, гуанин - цитозин) и селективно свързани един с друг, наречен принцип допълване. Трябва да се отбележи, че Dzh.Uotson F.Krik и идват да се разбере принципа на взаимното допълване с работата, след като прочетете E.Chargaffa.
А = Т; Т = U = 1 или ---
От принципа на допълване, следва, че последователността на нуклеотиди от една верига определя последователността на нуклеотиди от друга.
Антипаралелен ДНК нишка (различни посоки), т.е. различни нуклеотидни вериги, разположени в противоположни посоки, и следователно е 5'-края на другата противоположна на 3'-края на една верига. ДНК молекулата е понякога в сравнение с вита стълба. "Релси" на стълба - захар-фосфатен гръбнак (остатъци редуващи деоксирибоза и фосфорна киселина); "Стъпки" - допълнителни азотни бази.
ДНК функция - съхранение на генетичната информация.
"Материал" и енергиен източник за репликация са дезоксирибонуклеозид трифосфати (АТР, ТТР, GTP, CTP), съдържащи три остатъка на фосфорна киселина. Когато полинуклеотидът на дезоксирибонуклеозид трифосфати да верига два края фосфорна киселина остатък отцепва и освобождава енергия се използва за образуването на фосфодиестерна връзка между нуклеотиди.
Фиг. ДНК репликация.
репликация предприемат следните ензими, участващи: 1) хеликаза (ДНК "размотавам"); 2) дестабилизиращи протеини; 3) ДНК топоизомераза (ДНК разрез); 4) ДНК полимераза (дезоксирибонуклеозид трифосфати са избрани и те са закачени, комплементарна ДНК шаблон верига); 5) РНК примазен (форма РНК праймер, праймери); 6) ДНК лигаза (Лигираната ДНК фрагменти).
С хеликази в някои участъци снадени ДНК, едноверижна ДНК порции дестабилизиращи свързват протеини формира репликация вилка. Когато несъответствието на 10 двойки нуклеотиди (един оборот на спиралата) ДНК молекула, трябва да се направи пълно завъртане около оста си. За да се предотврати това въртене ДНК топоизомераза съкращения едната верига на ДНК, това позволява да се върти около втората спирала.
ДНК полимераза може да приложи само нуклеотиди към 3'-въглерод от предходните деоксирибозни нуклеотиди, така че ензимът е в състояние да се движат на ДНК шаблон само в една посока: от 3'-края на 5'-края на този шаблон ДНК. Тъй като родител ДНК нишки са антипаралелни, след това неговите различни схеми за монтаж дъщерни полинуклеотидни вериги са различни и противоположни посоки.
В верига "3'-5 '" синтез филиал полинуклеотидна верига протича без прекъсване, това ще се нарича филиал верига води. В верига "5'-3 '' - периодично фрагменти (Okazaki фрагменти), които, след приключване на репликацията на ДНК лигази са телбод в една верига; Дъщерното дружество на веригата ще се нарича забавено (изоставане).
Особеността на ДНК-полимераза - тя може да започне своята работа само с "грунд" (грунд). Роля на къси РНК праймери изпълнява последователност, образуван от примазен ензима РНК и свърже с ДНК шаблон. РНК-праймер след сглобяване затваряне полинуклеотидни вериги са отстранени и заменени с други нуклеотиди са ДНК-ДНК полимераза.
Репликация се извършва подобна по прокариоти и еукариоти. Скоростта на синтеза на ДНК в прокариоти е много по-висок (1000 нуклеотида в секунда), отколкото в еукариоти (100 нуклеотиди в секунда). Репликация започва едновременно в няколко сайтове на ДНК молекула, притежаваща нуклеотидна последователност, специално и произход нарича (английски произход -. Началото). ДНК фрагмент от един произход на репликацията на другия блок образува репликация - репликон.
Фиг. Ензимите на ДНК репликация:
1 - хеликаза; 2 - дестабилизиране протеини; 3 - водещ ДНК верига; 4 - синтеза на Okazaki фрагменти; 5 - праймер заменя ДНК нуклеотиди и са зашити фрагменти лигази; 6 - ДНК полимераза; 7 - РНК примазен, синтезира РНК праймер; 8 - РНК праймер; 9 - Okazaki фрагменти; 10 - лигаза шев Okazaki фрагменти; 11 - топоизомери, вътре в една от нишките на ДНК.
Фиг. ДНК репликони
eplikatsiya възниква преди клетъчното делене. Благодарение на тази способност на ДНК, която предава генетична информация от дъщерното дружество на майка клетка.
Поправяне ( "ремонт") - процесът на отстраняване на увредената ДНК нуклеотидна последователност. Това се извършва чрез специални клетки ензимни системи (ремонт ензими). В процеса на възстановяване на ДНК структура следните етапи: 1) ДНК се ремонтира и нуклеазата признаване на повредената част се отстранява, при което се образува пролука във веригата на ДНК; 2) ДНК полимераза запълва тази празнина чрез копиране на информация от втората ( "добър") верига; 3) ДНК лигаза "шевове" нуклеотиди, Комплекти за ремонт.
Фиг. структура на РНК
РНК - молекули хетерополимери, мономери, които са рибонуклеотиди. За разлика от ДНК, РНК не две оформен но един полинуклеотид верига (изключение - някои РНК-съдържащи вируси имат двойно-верижна РНК). РНК нуклеотиди, способни да образуват водородни връзки с всеки друг, но е в рамките отколкото междуверижни връзка.
РНК нишка значително по-къси ДНК вериги. Мономер РНК - нуклеотидната (рибонуклеотид) - се състои от остатъци от три вещества: 1) азотна база, 2) пет въглероден монозахарид (рибоза), и 3) фосфорна киселина. Азотни основи на РНК също принадлежат към класа на пиримидини и пурини. Пиримидинови бази РНК - урацил, цитозин. пуринови бази - аденин и гуанин.
Фиг. тРНК
ydelyayut три вида РНК: 1) информация (Matrix) РНК - мРНК (иРНК), 2) прехвърляне на РНК - тРНК, 3) рибозомна РНК - рРНК. Всички РНК видове са линейни полинуклеотиди, имат специфична триизмерна конформация и са включени в синтеза на протеини. Информация за структурата на всички видове РНК се съхранява в ДНК. Процесът на РНК синтеза на ДНК матрица наречен транскрипция.
Транспорт РНК - обикновено съдържат от 76 до 85 нуклеотиди; молекулно тегло - 25 000-30 000. тРНК фракция представлява около 10% от общото съдържание на РНК на клетката. TRNATyr, е отговорен за транспортирането на аминокиселини на мястото на синтеза на протеини, на рибозомите. В клетката има около 30 вида на тРНК, всеки от тях има характерен само за него последователността на нуклеотиди. Въпреки това, всички тРНК имат няколко вътрешномолекулни допълнителни региони, поради което придобива структура на тРНК наподобява детелина.
TRNATyr, молекула е линейна полинуклеотид, който първичната структура - последователността на нуклеотиди, вторичен - образуване на бримки, дължащи се на сдвояването на допълнителни нуклеотиди и третични - образуването на компактна структура, поради взаимодействие spiralized строителство вторична структура. Във всеки тРНК е линия за контакта на рибозомата, на антикодон линия с антикодон линия за контакт с ензим акцептор стволови на. Амино киселина е свързана към 3 'края на акцептор ствол. Антикодон - три нуклеотиди "определени" иРНК кодон. Трябва да се подчертае, че специфичната тРНК може да носи добре определена амино киселина, съответстващ на антикодон. Специфичността на съединенията на аминокиселина и тРНК свойства постигнати от ензима "аминоацил-тРНК синтетаза".
РИБОЗОМНА РНК - съдържащ 3 000-5 000 нуклеотиди. На рРНК съставлява 80-85% от общата RNA в клетката. В комбинация с рибозомни протеини, рРНК рибозомни форми - органели, извършващи синтеза на протеини. В еукариотни клетки рРНК синтез среща в нуклеолата.
Информация РНК нуклеотиди разнообразни по съдържание и молекулно тегло (до 30,000 нуклеотида). На иРНК съставлява 5% от общото съдържание на РНК на клетката. иРНК функция - прехвърляне на генетична информация от ДНК на рибозомите; матрица за синтеза на протеин молекула; определяне на първичната структура на молекулата на протеин аминокиселинна последователност.
Аденозин трифосфат (АТР) - универсален източник, а основната мощност на батерията в живите клетки. ATP присъства във всички клетки на растения и животни. АТР средно 0.04% (от клетъчна маса на суровия), най-голямо количество АТР (0.2-0.5%) намерени в скелетните мускули. В клетката, молекула на АТФ се консумира в рамките на една минута след неговото образуване. При хората, количеството на АТР равно телесно тегло, оформен и унищожени на всеки 24 часа.
ATP - мононуклеотид, състояща се от остатъци на азотна база (аденин), рибоза и три остатъка на фосфорна киселина. Тъй АТР съдържа не един, а три остатъка на фосфорна киселина, то се отнася до Рибонуклеозидно трифосфати.
За повечето видове работа, протичащи в клетките използват енергията на АТР хидролиза. При което при разцепване крайния остатък на фосфорна киселина протича АТР до ADP (аденозин киселина), с отстраняване на втория остатък на фосфорна киселина - в AMP (аденозин монофосфорна киселина). Добив на свободната енергия на разцепване на двете крайни и втора остатъци от фосфорна киселина е около 30,6 кДж / мол. Отцепването трета придружава от освобождаването на фосфат групата само 13,8 кДж / мол. Комуникацията между терминала и втората, втората и първите остатъци на фосфорна киселина се нарича висока енергия (с висока енергия).
АТФ запаси са постоянно попълват. В клетките на всички организми синтеза на АТФ възниква в процеса на фосфорилиране, т.е. добавяне на фосфорна киселина, за да ADP. Фосфорилирането се случва с различна интензивност по време на дишане (митохондрии), гликолиза (цитоплазма), фотосинтезиращи (хлоропласти).
Фиг. ATP Хидролиза
ATP е основната връзка между процеса придружено от отделянето на енергия и натрупването и процесите, които протичат с енергия. Освен това, заедно с други АТР рибонуклеозидни трифосфати (GTP, CTP, UTP) е субстрат за синтез на РНК.
Освен това, има и други АТР молекула с енергийни връзки - UTP (uridintrifosfornaya киселина), GTP (guanozintrifosfornaya киселина), CTP (tsitidintrifosfornaya киселина), чиято енергия се използва за протеинова биосинтеза (GTP), полизахариди (UTP), фосфолипиди (СТР). Но все пак те се формират за сметка на ATP енергия.
Добавянето на полинуклеотидите, важна роля в метаболитни реакции играят динуклеотиди (NAD +. + NADP. FAD), принадлежащи към групата на коензими (органични молекули, които запазват връзка с ензима само в хода на реакцията). NAD + (никотинамид аденин динуклеотид), NADP + (никотинамид) - динуклеотиди имат в структурата си два азотни бази - аденин и никотинова киселина - производно на витамин РР), две рибоза остатък и два остатъка на фосфорна киселина (виж фигурата) .. Ако АТР - универсален източник на енергия, NAD + и NADP + - универсална акцептори и техните редуцирани форми - NADH и NADPH - универсални донорни намаляване еквиваленти (две електрони и един протон). Част от остатъка на никотинова киселина азотен атом е четиривалентен и носи положителен заряд (NAD +). Това азотна база лесно свързва два електрона и протон (т.е., възстановен) в тези реакции, в които участието на ензими дехидрогеназа отделени от субстрат две водороден атом (протон отива на втори разтвор):
С ubstrat-H2 + NAD + субстрат + NADH + Н +
Фиг. Структура молекула динуклеотид NAD + и НАДФ +.
А - закрепване на фосфатна група на рибоза остатък в молекулата на NAD. Б - свързване на два електрона и протон (Н анион -) до NAD +.
В обратната реакция на ензима, окисление на NADH, или на NADPH. намалени субстрати, свързани с тях на водороден атом (протон идва от втория разтвор).
FAD - флавин аденин динуклеотид - производно на витамин В2 (рибофлавин) също е кофактор за дехидрогеназа, FAD но отдава два протона и два електрона до възстановяване FADN2.
Ключови термини и понятия
1. ДНК нуклеотид. 2. пуринови и пиримидинови азотни бази. 3. антипаралелни ДНК нишка нуклеотиди. 4. допълване. 5. Метод съгласно semiconservative ДНК репликация. 6. водещите и изоставащите ДНК нишка нуклеотиди. 7. Репликон. 8. Поправяне. 9. Нуклеотидна РНК. 10. ATP, ADP, усилвател. 11. NAD +. NADP +. 12. FAD.
Ключови въпроси за повторение
Съединение от нуклеотидите ДНК в едно направление.
Съединение с ДНК полинуклеотидни вериги с друг.
ДНК Размер: дължина, диаметър и дължина на една страна, разстоянието между нуклеотидите.
правила Chargaff е, стойността на произведения на Джон Уотсън и F.Krika.
ДНК репликация. Ензими, позволяващи репликация: хеликаза, топоизомераза, примазен, ДНК полимераза; ли газа.
Структурата на РНК.
РНК видове, техния брой, размер и функция.
ATP характеристика.
Характеризиране на NAD +. NADP +. FAD.
Свързани статии