A nukleinsavak
F E L É P Í T É S P több 100 / 1000 nukleotid összekapcsolódása (korlátlan mennyiségben) a 3. és 5. C-atom között vízkilépéssel » elágazás nélküli polinukleotid-lánc sok » erősen savas jelleg P
I . A D N S monomerek (dezoxiribonukleotidok) felépítése: - - pentóz = dezoxiribóz - bázisok: A, G, C, T monomerek száma: több 1000 [ember: 1 sejtben 46 db, összesen 3 md nukleotid] méret: cm-dm [ember: 46 db/sejt, összeillesztve: 2 m] P
helyigény és védelmi okokból: különleges szerkezet: lánckonformáció: KETTŐS HÉLIX 1953: James Watson (USA) Francis Crick (GB) 1962: Nobel-díj
a kettős hélix
a DNS kétláncú, a 2 lánc párhuzamos, de ellentétes lefutású = ANTIPARALELL oka: bázispárosodás szabályai purinnal szemben pirimidinbázis 2. azonos mennyiségű H-kötés
EMIATT: ha tudjuk az egyik lánc bázissorrendjét, kitalálható a másiké = a két lánc kiegészíti egymást = KOMPLEMENTEREK ELSŐDLEGES SZERKEZET: bázissorrend Humán Genom Program: - 1990-2000 - a teljes emberi genom (24 DNS) bázisszekvenciája megfejtve MÁSODLAGOS SZERKEZET: jobbmenetes hélix 1 csavarulat = 3,4 nm, 9 bp
a spirál stabilizálása, felcsavarása érdekében illetve maximális felcsavarása érdekében a DNS fehérjékkel kapcsolódik (» nukleoproteid)
F E H É R J É K H I S Z T O N O K N O N H I S Z T O N O K bázikus fehérjék savas fehérjék (sok + töltésű as. segíti a DNS-hez rögzülést) a DNS savas jellegének semlegesítése további felhurkolódások, szoros felcsavarodás kromoszóma-szerkezet elősegítése kialakítása DNS aktivitásának befolyásolása csak eukariotákban! 5 típus: H1, H2A, H2B, H3, H4
elektronmikroszkópban: gyöngysorszerű szerkezet nukleoszóma elektronmikroszkópban: gyöngysorszerű szerkezet nukleoszóma = hisztonok + 2 csavarulat DNS nukleoszóma a DNS szerkezeti egysége [a hisztonok iszonyú konzervatív fehérjék: az evolúció során alig változtak - pl. a zöldborsó és a tehén H4-e csak 2 aminosavban tér el]
a kromoszóma-szerkezet kialakulása
(a fehérjékre = tulajdonságokra A D N S S Z E R E P E ÖRÖKÍTŐANYAG (ivarsjejtek » utód) és INFORMÁCIÓHORDOZÓ (a fehérjékre = tulajdonságokra vonatkozó információ tárolása a bázissorrendben) ehhez a DNS stabilitását szolgálja, hogy 1. dezoxiribózt tartalmaz (a 2. C-atom H-je kevéssé reakcióképes) 2. kétszálú (nem olyan sérülékeny, „csukott könyv”)
E L Ő F O R D U L Á S A vírusok - a fehérjeburokban 2. prokariota sejt - szabadon a plazmában, gyűrű alak, 1 db - nincsenek hisztonok 3. eukariota sejt - sejtmagban: 90 %, sok, lineáris - színtest, mitokondrium: 10 %, 1 db, gyűrű
E. coli DNS-e
eukariota sejt DNS-ei kromatinállomány formában
emberi DNS-ek kromoszóma-formába tömörülve
a mitokondriális DNS
II . AZ R N S monomerek (ribonukleotidok) felépítése: - - pentóz = ribóz - bázisok: A, G, C, U monomerek száma: kb. 70 – néhány 1000 (max. 10 ezres nagyságrend) méret: nm valamennyien egyszálúak (legfeljebb önmagukkal képeznek bázispárokat) P
A DNS és az RNS összehasonlítása Felépítés DNS RNS 1. A molekula kétszálú, jobbmenetes hélix egyszálú, egyenes vagy hurkokat képez 2. Pentóz dezoxiribóz ribóz 3. Bázisok A, G, C, T A, G, C, U 4. Komplementer bázisok mindig A = T G ≡ C helyenként (a hurkokban) A = U 5. Purin és pirimidinbázisok aránya mindig 1:1 nem feltétlenül 1:1
DNS RNS
DNS RNS
RNS: FAJTÁK ÉS FUNKCIÓK 1. messenger RNS (mRNS) az összes RNS 5 %-a 1 fehérje felépítésére vonatkozó információt tartalmaz az információt kiviszi a sejtmagból a sejtplazmába, a fehérjeszintézis színhelyére (a riboszómához) » hírvivő egyszálú, hosszúsága nagyon változó (átlagosan 1000 nukleotid)
2. transzfer RNS (tRNS) az összes RNS 10 %-a szabad aminosavakat visz a fehérjeszintézis színhelyére (a riboszómákhoz) » szállító 70-90 nukleotid egyszálú, de helyenként önmagával bázispárokat képez » másodlagos szerkezete: lóhere
a tRNS másodlagos szerkezete
a tRNS harmadlagos szerkezete aminosav-kötő hely enzimkötő hely antikodon mRNS-kötő hely riboszóma- kötő hely
3. riboszómális RNS (rRNS) az összes RNS 80 %-a a riboszóma nevű sejszervecske felépítésében vesz részt – fehérjékkel együtt több 1000 nukleotid egyszálú, helyenként önmagával bázispárokat képez harmadlagos szerkezete fehérjékkel összekapcsolódva alakul ki » riboszóma-alegység egy kis és egy nagy alegység összekapcsolódásával jön létre 1 riboszóma
a riboszómák összetétele
harmadlagos szerkezet kis alegység másodlagos szerkezet (E. coli) nagy alegység harmadlagos szerkezet (E. coli)
a nagy és kis alegységből összeállt riboszóma
sejten belüli membránrendszerhez kötött riboszómák
4. catalytic RNS (cRNS) a sejtplazmában néhány reakciót katalizál (enzim-funkció) 5. vírusoknál örökítőanyag (retrovírusok) a fehérje- burokban
E L Ő F O R D U L Á S A vírusok - a fehérjeburokban 2. prokariota sejt - szabadon a plazmában - riboszómákban 3. eukariota sejt - sejtmagban - színtestekben, mitokondriumban
AZ RNS-VILÁG Az RNS-világ egy az élet korai evolúciójáról szóló hipotézis, mely egyre több alátámasztást nyer. Eszerint volt egy kor, melyben az RNS-molekulák töltötték be mind az információtárolás, mind pedig az információ átírásának enzimszerepét. Az evolúció e feltételezett lépcsőfokát „RNS-világ”-nak nevezték el. Egy fenékkel (molekuláris szerkezettel) azonban nem lehet két lovat megülni, így az RNS-világnak idővel bealkonyult. Bizonyítékok ma: RNS mint információhordozó: retrovírusok RNS mint enzim: ribozimek E kettő: az RNS-világ nyamvadt maradványai
egy nemrég felfedezett ribozim szerkezete
MIÉRT TŰNT EL EZ A VILÁG? RNS – evolúciósan ősibb ribóz 2. C atom: OH » reakcióképes katalitikus hatás kicsi » mozgékony enzim-funkcióra alkalmas bázisszekvencia » információ- tárolás autokatalízis » önreprodukálás információ- hordozó 1 szálú » információhordozónak túl sérülékeny („hirdetőoszlop”) kis fokú variábilitás » kevés féle enzimhatás
Az RNS-ek tehát két szék között a pad alá estek » ma csak segítő, közvetítő funkció pl. a ma létező fehérje-enzimek igen gyakran használnak koenzimeket, nukleotid típusú molekulákat (ATP, NAD, FAD, KoA, cAMP, GTP…) DNS: kétláncú » kevésbé sérülékeny, stabil („csukott könyv”) » örökítőanyag fehérjék: 20 féle aminosav » nagyobb fokú változatosság » enzim szerep
VÉGE