Нуклеиновые кислоты Нуклеиновые кислоты (НК) 2 типа нуклеиновых кислот 1.

Нуклеиновые кислоты
Нуклеиновые кислоты (НК) – это
высокомолекулярные линейные полярные
биополимеры, полинуклеотиды, которые
построены из нуклеотидных остатков.
2 типа нуклеиновых кислот
1. дезоксирибонуклеиновая кислота – ДНК
2.
рибонуклеиновая кислота – РНК
ДНК
Расшифровка аббревиатуры ДНК
•
ДНК – открытие и выделение «нуклеина» из ядер
(нуклеус) лейкоцитов Ф. Мишером 1869 г.
•
ДНК – линейный сополимер на основе
ортофосфорной кислоты.
•
ДНК – линейный сополимер ортофосфорной кислоты
и дезоксирибозы.
Дезоксирибоза и ортофосфорная кислота
образуют сахарофосфатный остов
HO
O
4
2
O
OH
5
1
3
HO
P
OH
2
OH
Дезоксирибоза
Ортофосфорная
кислота
OH
HO
OH
5
O
4
1
3
2
O
O
P
OH
O
OH
5
O
4
1
3
OH
2
Основания
O
8
N 5
7
NH
6
N
1
2
4
N
9
3
Purine
N
NH
NH2
N
NH
N
NH
NH2
Guanine
O
4
N
3
2
6
H3C
N
NH
NH
Pyrimidine
Cytosine
1
O
N
Adenine
NH2
5
N
O
NH
NH
O
Thymine
NH
NH
Uracil
O
Основания связаны с сахаром Nгликозидной связью
HO
OH
5
HO
O
4
2
+2
3
В
P
OH
1 N-гликозидная
связь
2
O
O
O
основание
O
4
1
3
B
5
O
OH
5
O
4
1
3
OH
2
O
P
OH
Ортофосфорная
кислота
O
B
5
O
1
4
3
2
OH
Дезоксирибоза
Нуклеотид ДНК
NH2
основание
4
3
Ортофосфорная
кислота
OH
O
P
OH
NH
5
6
2
O
5*
4*
3*
HO
N
O
O
1
1* N-гликозидная
2*
связь
Дезоксирибоза
Нуклеотид и нуклеозид
NH2
NH2
4
4
3
OH
O
P
OH
5
6
2
O
5*
4*
3*
HO
N
O
3
NH
1
1*
2*
OH
O
O
P
OH
NH
5
6
2
НO
5*
4*
3*
HO
N
O
1
1*
2*
O
Номенклатура стандартных азотистых
оснований, нуклеозидов и нуклеотидов
РНК:
Азотистое
Рибонуклеозид
основание
Рибонуклеотид = рибонуклеозид-5'-фосфат
Aденин(A)
Аденозин (Adenosine)
аденозин-5'-фосфат, адениловая кислота, АМФ (Adenylate,
AMP)
Гуанин (G)
Гуанозин (Guanosine)
гуанозин-5'-фосфат, гуаниловая кислота, ГМФ (Guanylate,
GMP)
Урацил (U)
Уридин (Uridine)
уридин-5'-фосфат, уридиловая кислота, УМФ (Uridylate, UMP)
Цитозин (C)
Цитидин (Cytidine)
цитидин-5'-фосфат, цитидиловая кислота, ЦМФ (Cytidylate,
CMP)
ДНК:
Азотистое
Дезоксирибонуклеотид =
2'-дезоксирибонуклеозид
основание
2'-дезоксирибонуклеозид-5'-фосфат
Aденин(A)
2'-дезоксиаденозин
(Deoxyadenosine)
2'-дезоксиаденозин-5'-фосфат, 2'-дезоксиадениловая кислота,
(Deoxyadenylate. dAMP)
Гуанин (G)
2'-дезоксигуанозин
(Deoxyguanosine)
2'-дезоксигуанозин-5'-фосфат, 2'-дезоксигуаниловая кислота
(Deoxyguanylate, dGMP)
Тимин (Т)
Тимидин (Thymidine)
тимидиловая кислота (Thymidylate, TMP)
Цитозин (C)
2'-дезоксицитидин
(Deoxycytidine)
2'-дезоксицитидин-5'-фосфат, 2'-дезоксицитидиловая кислота,
(Deoxycytidylate, dCMP)
Нуклеотид РНК
O
основание
4
3
Ортофосфорная
кислота
OH
O
P
OH
NH
5
6
2
O
5*
4*
3*
HO
N
O
O
1
1* N-гликозидная
2*
OH
связь
рибоза
Псевдоуридин-5’-фосфат
O
основание
6
HN
Ортофосфорная
кислота
O
NH
5
4
OH
1
2
3
O
P
OH
O
5*
O
4*
3*
1*
гликозидная связь
2*
HO HO
рибоза
ДНК
O
H3C
NH
5'
OH
O
P
T
O
N
O
O
NH2
OH
N
O
O
P
C
O
N
O
O
NH2
OH
N
N
O
O
P
A
N
O
N
O
O
OH
N
O
O
P
NH
G
O
O
OH
OH
3'
N
N
NH2
ДНК
3'
OH
N
H2N
OH
N
O
O
N
H3C
O
A
N
O
NH
5'
OH
O
P
N
T
O
N
O
O
O
O
HN
G
N
O
P
N
O
O
NH2
HN
OH
N
O
A
N
O
T
N
O
N
O
P
O
O
H2N
O
N
N
O
P
O
O
OH
O
O
O
H2N
O
N
P
P
N
OH
O
O
CH3
C
O
OH
N
NH2
OH
O
O
P
NH
O
OH
N
N
OH
N
O
G
O
C
O
NH2
O
P
HO
5'
OH
3'
O
Неканонические
взаимодействия
N
H2N
O
N
G
NH
N
O
NH
N
A
NH
U
N
HN
NH
O
NH2
O
N
NH
G
O
NH
HN
U
O
O
NH
U
NH
O
NH
N
NH2
Структура ДНК
Структура ДНК
Структура ДНК впервые была предложена Дж.
Уотсоном и Ф. Криком в 1953 на основе
результатов РСА низкого разрешения.
Основные свойства
1. Две антипараллельные цепи.
2. ДНК  это двойная спираль.
3. Имеет две оси симметрии.
Два типа взаимодействий
гетероциклических оснований в ДНК
1. Компланарные взаимодействия (в одной плоскости).
В основном реализуются как водородные связи.
2. Стопочные взаимодействия основаны на Ван-дерВаальсовых взаимодействиях.
Спираль ДНК
Большая бороздка
Малая бороздка
Виток
Регулярные формы спирали
ДНК
В-форма
А-форма
Регулярные формы спирали
ДНК
В-форма
А-форма
Торсионные углы НК
или
или
Конформация дезоксирибозы
В-форма ДНК
С2`
С3`
C2'-endo
А-форма ДНК
С3`
С2`
С3`-endo
Условия существования
различных форм
Разные формы ДНК переходят друг в друга при
изменении условий внешней среды:
•В-форма стабильна при нормальных физиологических
условиях
•дегидратация, понижение относительной влажности до
75% инициирует переход BA.
Пример: смеси вода-этанол(метанол) при росте доли
спирта > 75% , переход BA
Так ли проста структура ДНК?
Структура РНК
Структура РНК
Основные свойства
1. Одно-цепочечная молекула.
2. В клетке найдено множество видов РНК и
каждый из них имеет специфичную функцию и
структуру.
Основные типы: рРНК, мРНК, тРНК, …
РНК и ДНК
Почему важна структура РНК?
1. Структура РНК определяет функцию:
а) регуляторную;
б) структурную;
в) каталитическую (рибозимы);
2. Некоторые вирусы имеют РНК геном (HIV,грипп).
Вторичная структура РНК
Вторичная структура
Петля (loop)
Внутренняя Петля
(Internal loop)
Стебель
(stem)
мультипетля
(junction)
Выпетливание
(Bulge)
Псевдоузел
(Pseudoknot)
Возможность предсказания
вторичной структурой
GGCGACUGGUGAGUACGCC
GGCGACUGGUGAGUACGCC
Расчёт энергии структуры по
алгоритму Зукера
UU
Петля +5.9 Ккал/моль
A A
G C Стэкинг+Пара –2*2.9 Ккал/моль
GC
A
Выпетливание + 3.3 Ккал/моль
G C Стекинг+Пара –1.8 Ккал/моль
UA
-0.9 Ккал/моль
AU
-1.8 Ккал/моль
CG
-2.1 Ккал/моль
A U 3’
A
Неструктурированный 5` конец 0 Ккал/моль
A
5’
DG = -3.2 Ккал/моль
РНК, структуру которых
практически невозможно
предсказать алгоритмом Зукера
 РНК связанная с белками
 Длинные РНК
 Псевдоузлы
Зачем нужно знать вторичную
структуру РНК?
Моделирование структуры
http://212.192.230.173
Вопросы?