unideb.hu - nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...nukleinsav...
TRANSCRIPT
![Page 1: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/1.jpg)
NukleinsavakSZERKEZET, SZINTÉZIS, FUNKCIÓ
![Page 2: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/2.jpg)
Nukleinsavak, nukleotidok, nukleozidok1869-ben Miescher a sejtmagból egy savas természetű, lúgban oldódó foszfortartalmú anyagot izolált,amit később, eredetére utalva nukleinsavnak neveztek el. Kiderült, hogy a nukleinsavak és különbözőszármazékaik minden sejtben előfordulnak és nélkülözhetetlen feladatokat látnak el. A nukleinsavak, adezoxiribonukleinsav (DNS) és a ribonukleinsav (RNS) nagy molekulatömegű polimer molekulák, amelyekaz átörökítendő információ tárolására, annak átírására (transzkipció) és átfordítására (transzláció)alkalmasak, és így a sejt összes fehérjéje szintetizálható. A különféle sejtekből nyert nukleinsavak teljeshidrolízisével pentózokat, purin- és pirimidinbázisokat, valamint foszforsavat lehet izolálni. A hidrolíziskörülményeinek (savas, lúgos vagy enzimatikus) változtatásával részleges lebontás is megvalósítható. Azígy nyerhető összetett építőegységek közül a nukleotidokban a cukormolekulához szerves bázis ésfoszforsav kapcsolódik, a nukleozidokban pedig a cukor szerves bázissal képez vegyületet.
Nukleinsavak
Részleges hidrolízis1N NaOH, 25 C
Nukleotidok
Nukleozidok + foszforsav
Részleges hidrolíziscc. NH3, 180 C
HidrolízisH+
Pentózok + purin vagy pirimidinbázis
DNS: dezoxiribonukleinsav - cukor komponense a dezoxiribózRNS: ribonukleinsav – cukor komponense a ribóz
2
![Page 3: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/3.jpg)
![Page 4: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/4.jpg)
A nukleinsavak monomerjei; a nukleotidok
DNS
RNS
![Page 5: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/5.jpg)
![Page 6: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/6.jpg)
Nukleinsav építőelemek: a D-ribóz és a 2-dezoxi-D-ribóz
A D-ribóz és a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig az 5 tagú gyűrű (furanóz) formájában van jelen.
D-ribóz 2-dezoxi-D-ribóz
![Page 7: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/7.jpg)
A nukleinsavakat felépítő bázisok szerkezeteBázisként pirimidin- és purinvázas vegyületek izolálhatók, mégpedig az előbbiek uracil, timin vagy citozin lehetnek, az utóbbiak adenin vagy guanin. A vegyületek jelölésére gyakran nevük kezdőbetűjét (U, T, C, A, G) használjuk.A bázisok jelenléte nem teljesen tetszőleges. Az uracil csak az RNS-ben, a timin csak a DNS-ben fordul elő, a további három bázis pedig mindkét nukleinsavban megtalálható.
A nukleozidok nevét a bázisok nevéből képezzük úgy, hogy pirimidinbázis esetén idin végződést (pl. timidin), purinbázis esetén pedig ozin végződést (pl. adenozin) illesztünk a bázis nevének első részéhez. A DNS-ből nyert nukleozidok nevéhez dezoxi előtag járul (pl. dezoxiadenozin).
7
RNSDNS
![Page 8: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/8.jpg)
Pirimidinszármazékok, nukleinsav építőelemek
uracilpirimidin-2,4-diol
timin4-amino-pirimidin-2-ol
citozin5-metil-pirimidin-2,4-diol
Az N-glikozid kötés miatt csak a laktim-laktám és a dilaktám forma jöhet szóba
Az uracil keto-enol tautomer egyensúlyi formái
![Page 9: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/9.jpg)
Purinszármazékok, nukleinsav építőelemek
Purin9H-purin
adenin6-amino-purin
guanin2-amino-6-hidroxi-purin
Az guanin keto-enol tautomer egyensúlyi formái
![Page 10: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/10.jpg)
N
NN
NH N
N
Purin származékokcsak DNS-ben
csak RNS-ben
Pirimidin
származékok
Imidazo[4,5-d]pirimidin
Kapcsolódási pont a pentofuranózegység anomer szénatomjához.
A nukleobázisok
![Page 11: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/11.jpg)
kcal/mól
sC-O 91
pC-O 96
sC-N 75
pC-N 74
sH-O 110
sH-N 93
A nukleobázisok stabilis tautomerjei és részvételük H-hidakban
laktám laktim
![Page 12: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/12.jpg)
Nukleozidok előállítása, fizikai és kémiai sajátsága
A nukleinsavak szerkezetfelderítése szempontjából jelentős a nulkleozidok szintetikus útontörténő előállítása is. Ennek egyik lehetséges és gyakori módja, amikor acilezett -D-ribofuranozil-kloridból és a megfelelően védett purin- vagy pirimidinszármazék klórmerkurisójából kiindulva alakítják ki a -glikozidos kötést.
A nukleozidok magas olvadáspontú, vízben jól oldódó színtelen kristályos vegyületek. Aglikozidos kötés lúggal szemben ellenálló, míg híg savval könnyen hidrolizálható, miközbenpentóz és bázis képződik. A dezoxiribonukleozidok esetében kíméletes körülményeket kellalkalmazni, mivel a képződő 2-dezoxi-D-ribóz savérzékeny.
12
triacetil--D-ribofuranozil-klorid6-acetilaminopurin-klórmerkuri-só
![Page 13: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/13.jpg)
A nukleotidok szerkezete, fizikai és kémiai sajátságaik
A nukleotidok a nukleinsavak háromrészes építőegységei. Foszforsavészterek, melyek a nukleinsavakbólenyhe lúgos vagy enzimatikus hidrolízis hatására képződnek. A hidrolízistermékek között aribonukleinsavak esetében 2’-, 3’- és 5’-foszfátok, a dezoxiribonukleinsavak esetében pedig 3’- és 5’-foszfátok fordulnak elő.A nukleotidok nevét a nukleozidok nevéből képezzük úgy, hogy megjelöljük az észteresítetthidroxilcsoport helyét. Szokásos a nukleotidok nevét rövidítve megadni, például uridin-5’-foszfát = 5’UMP.
13
![Page 14: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/14.jpg)
nukleozid-2'-foszfátnukleozid-3'-foszfát nukleozid-2',3'-ciklofoszfát
H / H2O+
H / H2O-
H / H2O-
H / H2O+
OH2C HO N
O
P
O OH
OH
OH
OH2CHO N
O O
P
O OH
OH2CHO N
O
P
OOH
HOHO
Híg sav (0,01 n HCl) hatására a 3’-foszfátok átizomerizálódhatnak 2’-foszfátokká. Azátalakulás ciklusos köztitermék (2’,3’-ciklofoszfát) képződésén keresztül játszódik le.
Ez a folyamat ad magyarázatot arra, hogy miért található ribonukleozid-2’-foszfát is aribonukleinsavak hidrolízistermékei között.
![Page 15: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/15.jpg)
A nukleotidok magas olvadáspontú, vízben oldódó kristályos vegyületek. A dihidrogénfoszfátcsoport jelenléte miatt erős savak. A nukleotidok óvatos savas hidrolízise a glikozidos kötéshasadásával bázist és pentózfoszfátot eredményez, lúgos hidrolízissel pedig a foszforsav sójamellett a megfelelő nukleozidot lehet izolálni.
ribonukleotid-3'-foszfát
OH2CHO N
O
P
O OH
OH
OHH / H2O
OH2C HO OH
O
P
O OH
OH
OH
riboz-3'-foszfát
+ HN
bázis
NaOH / H2O
OH2CHO N
HO OH
ribonukleozid
Na3PO4
![Page 16: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/16.jpg)
A DNS-t alkotó nukleotidok
![Page 17: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/17.jpg)
A RNS-t alkotó nukleotidok
![Page 18: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/18.jpg)
A nukleotidok szintézise – ugyanúgy, mint a nukleozidoké – a nukleinsavakszerkezetfelderítése szempontjából fontos. Gyakori reakcióút, hogy a cukrokhidroxilcsoportját dibenzil-foszfokloridát reagens segítségével alakítjákfoszforsavészterré. Például, a 2’,3’ hidroxilcsoportján védett ribonukleozidból 5’-foszfátnyerhető.
A nukleotidok előállítása
izopropilidénnel védett cukordibenzil-foszfokloridát
![Page 19: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/19.jpg)
A nukleinsavak elsődleges szerkezete
A nukleinsavak nukleotidokból épülnek fel úgy, hogy a polinukleotid láncban a pentózok 5’ és3’ hidroxilcsoportja foszforsavdiészter-kötéssel kapcsolódik össze. A pentózok 2’ szénatomján aDNS-ben hidrogén, az RNS-ben pedig szabad hidroxilcsoport található. Tehát a polimermolekula gerincét, primer szerkezetét mind a DNS-ben, mind az RNS-ben a pentóz-foszfát láncalkotja, melynek változékonyságát a cukorrészhez kapcsolódó bázisok jelentik.
O N
R
OH2CHO N
R
O
P
O
HO
O
H2C
O
N
R
P
O
HO
O
H2C
O
P
O
HO
O
5'-láncvég
3'-láncvég
cukor-foszfát lánc
nukleotidegységek
OH2C
O
R
N
HO
3,
3,
3,
3,
5,
5,
5,
5,
R = OH, H
Foszforsavdiészter típusú kötések, nem-elágazó, lineáris polimer, amit 5’ 3’ irányba írunk: .. 5’-C-G-T-A- 3’-..
![Page 20: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/20.jpg)
A nukleinsavakat alkotó nukleotidegységek kapcsolódási módjának felismerését többek közöttaz tette lehetővé, hogy találtak olyan specifikus enzimeket, melyek a polinukleotid láncészterkötését csak az 5’-helyzetű vagy csak a 3’-helyzetű hidroxilcsoportnál hasítja el.
![Page 21: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/21.jpg)
A bázissorrend meghatározása
A nukleotidok kapcsolódási sorrendjét (szekvenciáját) ugyancsak enzimek segítségével derítették fel. Azún. restrikciós enzimek meghatározott szekvenciájú kisebb nukleotid láncokat hasítanak ki a polimerből.A szétszabdalt láncok újra egyesíthetők a DNS ligáz enzim segítségével, a DNS polimeráz enzim pedig aDNS szintézist katalizálja. A nukleinsavak bázissorrendjének meghatározására a Maxam és Gilbert(1977)-féle kémiai degradáló és a Sänger és Coulson-féle láncterminációs módszer ismert (1975),amelyek közül jelenleg a láncterminációs módszert használják.A DNS bázissorrendjének meghatározása Sanger nevéhez fűződik: szekvenálási eljárás alapelve nem alebontás, hanem az enzimkatalizált DNS-szintézis irányított megszakítása. A szintézis megszakítására2’,3’-didezoxi-ribózt alkalmazott, ami a 3’ láncvégen nem tud észteresedni, ezért az eljárás didezoximódszer néven vált ismertté.
Frederick Sanger (1918 - 2013)Nobel díj – 1958: inzulin aminosav sorrendjének meghatározásaNobel díj – 1980: DNS szekvencia meghatározásáért
![Page 22: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/22.jpg)
A láncterminációs módszer során a vizsgálandó DNS-t először egyszálúvá teszik. A folyamat kulcsenzime, aDNS-polimeráz I alkalmas arra, hogy az egyszálú DNS kiegészítő szálát elkészítse, de ehhez szükség van egyrövid kétszálas szakaszra is, amely az indító szerepét játssza. Az egyszálú DNS-hez tehát egy rövidoligonukleotid primert hibridizálnak, amelytől kezdődően elindulhat a második szál szintézise. Aszekvenáláshoz négy reakció készül, ezek mindegyike tartalmazza a mintául szolgáló egyszálú DNS-t és ahozzá hibridizált primert, valamint tartalmazzák a négyféle nukleozid-trifoszfátot (dATP, dCTP, dGTP ésdTTP) is. A nukleozid-trifoszfátok közül az egyiket radioaktívan jelölik, hogy a termék később kimutathatólegyen. Tartalmaznak az elegyek továbbá didezoxi-nukleozidtrifoszfát (ddNTP), de mindegyik elegy csakegyfélét. A DNS-lánc felépülését katalizáló polimeráz enzim jelenlétében megindul a mintának megfelelőkomplementer szál szintézise. Azok a mesterségesen felépülő szálak azonban, amelyekbe nem dezoxi-nukleozid-trifoszfát (dNTP), hanem ddNTP épül be, nem tudnak tovább gyarapodni, mert a „rossz”nukleozid-trifoszfát ribóz részének 3’-helyzetű szénatomján nincs hidroxilcsoport, így ehhez nem tudkapcsolódni a következő nukleotid. Ha a ddNTP és a dNTP aránya megfelelő, akkor a ddNTP beépülésekorlétrejövő lánctermináció statisztikusan úgy oszlik el, hogy az összes lehetséges vég képviselve lesz. Anégyféle reakciót párhuzamosan végzik, és az elegyeket poliakril-amid gélre viszik, ahol elektroforézistvégeznek. A gél felbontóképessége maximális, azaz már egy nukleotid különbséget is ki tud mutatni. Anégy elegynek megfelelően négy oszlop fut párhuzamosan, s a kapott csíkok magasságábólmegállapítható, hogy melyik szakasz zárult adeninnel, melyik guaninnal, melyik timinnel és melyikcitozinnal; ebből pedig összeállítható a vizsgált DNS bázissorendje. A szekvencia-adatokat nemzetköziszámítóközpontokban, ún. génbankokban helyezik el. A saját szekvencia gyors komputeres programoksegítségével összehasonlítható a génbankban levő ismert szekvenciákkal (Sain és Erdei, 1985).
Növényvírusok és virológiai vizsgálati módszerekdr. Horváth József - dr. Gáborjányi RichardMezőgazda Kiadó
Láncterminációs módszer
![Page 23: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/23.jpg)
Láncterminációs módszer
![Page 24: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/24.jpg)
A különböző eredetű DNS-molekulák hidrolizátumában apurinbázisok (adenin és guanin) moláris mennyisége mindigazonos a pirimidinbázisokéval (timin és citozin), sőt továbbiszabályosság, hogy az adenin mennyisége a timinével,valamint a guanin mennyisége a citozinéval azonos(Chargaff-szabályok 1950). Ezek okára csak a szerkezetmegfejtése adott magyarázatot (1953. James D. Watson ésFrancis Crick).
Az RNS-ek esetében nincs ilyen szabályserűség.Erwin Chargaff
(1905 – 2002)
Chargaff szabályok
![Page 25: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/25.jpg)
Chargaff szabályok1. T+C (pirimidinek) = A+G (purinok)2. A = T és G = C3. A+T nem = G+CEgyes fajok AT/GC aránya nagyon eltérő lehet. Fajon belül a különböző szervekben mindig azonos.
![Page 26: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/26.jpg)
Bázispárok között kialakuló hidrogénkötések
![Page 27: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/27.jpg)
DNS röntgen krisztallogramja. A keresztet formáló foltok ahelikális struktúrára jellemző kép, míg a kép jobb ésbaloldalán látható sávok a bázisoktól származnak. Az 51-esfotó adatai alapján Watson és Crick nem csak azt tudtákmegállapítani, hogy a távolság a két szál között állandó,hanem a pontos 2 nanométeres értékét is meg tudtákmérni. Ugyanaz a fotó adta meg nekik az hélix 3,4nanométer/10 bázispár „sűrűségét”.
A DNS térszerkezete
Röntgendiffrakciós szerkezetvizsgálatok: Rosalind Franklin, Maurice Wilkins az1950 körül kezdték a kikristályosított DNS röntgendiffrakciósszerkezetelemzését. Az eredmények (röntgendiffrakciós felvételek)kiértékelhetősége erősen függött a kristályosítás sikerétől. Franklin egyre jobbfelvételeket készített, melyek igazolták a molekula helikális szerkezetét.
1920-1958
1916-2004
![Page 28: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/28.jpg)
A DNS másodlagos szerkezete - 1953
Francis H.C. Crick (1916 – 2004)Nobel díj: Nukleinsavak szerkezetének
meghatározásáért - 1962
James D. Watson (1928 -)Nobel díj: Nukleinsavak szerkezetének
meghatározásáért - 1962
2 nm
3,4
nm
28
![Page 29: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/29.jpg)
A Watson - Crick modell: a DNS szerkezetének megfejtéséhez James D. Watson és FrancisCrick 1950-ben fogott neki, mert meg voltak róla győződve, hogy a DNS az örökítő anyag és aszerkezet megfejtése alapvetően rávilágít az öröklődés molekuláris mechanizmusára. RiválisukLinus Pauling volt, aki elsősorban a fehérjék szerkezetét kutatta, és akkoriban állította fel,majd később részletesen igazolta is munkatársaival, hogy a fehérjék felépítésében lényegesszerepe van az alfa-helix szerkezetnek. A két rivális csoport több modellt állított fel, melyekrövid időn belül tévesnek bizonyultak. Végül a versenyt Watson és Crick (illetve Franklin ésWilkins) nyerték meg 1953-ban, amikor közölték híres, egy oldalas cikküket a NATUREfolyóiratban. 1962-ben Nobel díjjal jutalmazták ezt az "egy oldalnyi" elméleti megfontolást.
![Page 30: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/30.jpg)
A DNS jobbmenetes kettős hélix téralkatú, körülbelül 10 nukleotidpárral hélix menetenként. a hidrofil és negatív töltésű
„foszfodezoxiribóz” gerinc„kifelé” mutat
a bázisok befelé állnak,intermolekuláris H-hidakkalstabilizáltak, vagyis a spirálokat H-hidak tartják össze, az egyik a kódoló a másik a templát szál. Az adenint és a timint 2, míg a guanint és a citozint 3-H híd köti össze. Ezt a téralkatot először James Watson és Francis Crick becsülték (határozták) meg helyesen 1953-ban Rosalind Franklin diffrakciós méréseinek köszönhetően.
a cukor-foszforsav diésztergerinc teljesen konzervatív, míg a heterociklusokpermutálódnak,
bázispárok miatt a DNS két szála komplementer jellegű
a heterociklusok pontosszekvenciája hordozza azinformációt.
timin
![Page 31: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/31.jpg)
Szerkezeti jellemzők és következményeik:•kettős hélix, melyben a két szálon lévő bázisok egymással H-hidak segítségével kapcsolódnak : A:T - 2db, G:C - 3 db H-híd•egymással szemben komplementer bázispárok, A:T és G:C helyezkednek el, így a párosok térkitöltése megegyezik.•replikáció (másolás) lehetősége,•genetikai kód - egy szálon belül nem kötött a sorrend = nem monoton!•egy "csavarmenet" 34 A, 10 bázispár / 1 csavar, 36o / bp•lefutás antiparallel, 5' - 3' irány•háromdimenziós szerkezet - nagy és kis árok, (major groove, minor groove)
![Page 32: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/32.jpg)
A DNS kettős spirál stabil szerkezet, amelynek kialakulását az alábbi tényezők befolyásolják:
A bázisok közötti hidrogén hidak. A hidrogén híd kötés összetartó ereje ugyan a kovalens kötéseknek csak néhány százaléka, azonban sok van belőle, és a kötést létesítő bázisok rögzítettek, ami fokozza a kapcsolat stabilitását.
Az egymás felett elhelyezkedő, lapos, hidrofób bázisok között hidrofób kölcsönhatás, a „stacking” is fontos tényező. Ez úgy működik, mint amit akkor tapasztalunk, amikor két egymásra fektetett üveglapot próbálunk víz alatt szétválasztani. Ezeket könnyebb egymáson elcsúsztatni, mint szétválasztani.
További kölcsönhatás a cukorfoszfát gerinc foszfát csoportjainak egymásra gyakorolt elektrosztatikustaszító hatása.
Ezekből következik:
A kettős spirál alakja vagy stabilitása független a nukleotidok sorrendjétől. Kitűnően alkalmas ezért információ tárolásra.
A szerkezet alapján könnyen elképzelhető annak megkettőződése, olyan módon, hogy széttekeredik, és az új szálak a régiek nukleotid sorrendjével komplementer módon jönnek létre.
![Page 33: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/33.jpg)
A DNS-t alkotó két polinukleotid lánc kettős helixet alkotva egymás mellé csavarodik. A hélix külső palástját a pentóz-foszfát polimer lánc alkotja, a paláston belül pedig a bázisok páronként hidrogénkötésekkel kapcsolódnak össze. Eszabályos szerkezet kialakulásához az szükséges, hogy a két összecsavarodó lánc szerkezete pontosan megfeleljenegymásnak. A két szál bázissorrendje egymást kiegészítő, azaz komplementer szerkezetű, tehát az egyik szál bázissorrendjeszigorúan megszabja a másik szál szekvenciáját
A hélix szerkezet rögzítéséhez a bázispárok hidrogénkötésein kívül, a síkban egymás felett elhelyezkedő bázisokheteroaromás gyűrűi közötti erős van der Waals-kölcsönhatások is hozzájárulnak. A DNS külső palástján a poláris pentóz-foszfát láncok vízoldhatóvá teszik a makromolekulát, ugyanakkor megvédik a belső apoláris bázisokat a külső behatástól.
33
![Page 34: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/34.jpg)
B-forma (balra) A B forma jobban hidratált, kevéssé kompakt, mint az A forma. A B forma állhat legközelebb az élő sejtben található szerkezethez. A-forma (középen)Z-forma (jobbra)A Z forma ellentétes lefutású, torzult szerkezet (zig-zagDNA), mely speciális esetekben jöhet létre.
A DNS szerkezet változatai
A-forma
B-forma
Z-forma
B-forma A-forma Z-forma
![Page 35: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/35.jpg)
A DNS szerkezetek adatai
![Page 36: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/36.jpg)
Schematic illustration of closed circular DNA in open conformation (left) and then in a negative supercoiled conformation(middle) and positive supercoiled conformation (right).
DNS szuperszerkezetek
![Page 37: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/37.jpg)
A DNS-molekula óriási méretű, a legkisebbek 5000 bázispárból (5 kb; kilobázis) állnak és 1700 nmhosszúak. Az emberi DNS – a teljes humán genom – közel 6 millió kb-ból épül fel és teljes hossza eléri a 2m-t. A szabályos kettős helix természetesen meghajlik, összetekeredik és ezt tekintjük a harmadlagosszerkezetnek. A DNS-molekula szervezettségének a legmagasabb szintje a kromoszóma, ami márfehérjéket is tartalmaz a DNS mellett.A teljes DNS lánc egy-egy rövidebb szakaszát tekintjük géneknek, a gének sorrendjét pedig genetikaitérképnek nevezzük.Az 1990-ben elindított átfogó kutatás, a humán genom (HUGO) program elvezetett mind a 23 emberikromoszóma teljes nukleotidsorrendjének feltárásához.
A DNS harmadlagos szerkezete
37
![Page 38: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/38.jpg)
Szemikonzervatív replikáció
Az -helix struktúra a DNS topoizomeráz és helikáz enzimek hatására megszűnik, majd a DNS polimeráza szétcsavarodott szálak mellé kiépíti azok komplementerét. Így az eredetivel teljesen azonos két újszálat kapunk.
A DNS polimeráz mindig csak az 5’ → 3’ irányba képes felépíteni az új szálat. Így míg az egyik szálkiépülése folyamatos az 5’ vége felől („leading-vezető”), addig a másik szál (lagging - követő) felépülésea széttekeredés felől történik, és a keletkező fragmenseket (Okazaki fragmensek) a DNS ligáz enzimkapcsolja össze egységes szállá.
38
A DNS megkettőződése
![Page 39: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/39.jpg)
Mismatch repair – MMR
DNS replikáció során bekövetkezett mutációk (1 hiba / 107 nukleotidra).Össze nem illő párok javítása (mismatch repair – MMR), amely a DNS-replikáció és az aztkövető rekombináció során keletkező hibás nukleotidpárokat javítja ki. Ez a mechanizmus nagyjából ezredrészérecsökkenti a DNS-replikáció folyamán bekövetkezett hibák gyakoriságát.
99%-os precizitás 1 hiba / 109 replikált nukleotidra
![Page 40: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/40.jpg)
A DNS-javító mechanizmus tanulmányozásáért hárman kapták a 2015-ös kémiai Nobel-díjat
A 2015-ös kémiai Nobel-díjat Tomas Lindahl, Paul Modrich és Aziz Sancar kapta azért, mert molekuláris szinten feltérképezték, hogyan javítja a sejt a károsodott DNS-t, és őrzi meg ily módon a pontos genetikai információt. A három tudós munkája alapvető tudást adott arról, hogyan működik az élő sejt, és megnyitotta a gyakorlati alkalmazás lehetőségét is, például új rákkezelési módszerek kifejlesztéséhez.
![Page 41: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/41.jpg)
A DNS biológiai funkciója
A DNS szerepe a biológiai információ hordozásában van. Ez kódolja az élő szervezet felépítéséhez szükséges fehérjék szerkezetét. A DNS a sejtmagban található, a fehérjeszintézis viszont a sejtplazmában játszódik le. A fehérjeszintézis feladatát az RNS-molekulák látják el.Egyetlen sejten belül többféle RNS található, melyek funkcióik szerint különböztethetők meg.
DNS mRNS Fehérjéktranszkripció
(átírás)
transzláció
(dekódolás)
41
A molekuláris biológia centrális dogmája a DNS, az RNS és a fehérjék közötti információáramlással foglalkozik. A sejtek e három építőköve között kilenc lehetséges irányban mozoghat az információ; a centrális dogma szerint ebből négy irány gyakori (DNS → DNS, DNS → RNS, RNS → RNS, RNS → fehérje), két irány csak rendkívüli esetekben fordul elő (RNS → DNS, DNS → fehérje) a maradék három irányban, vagyis fehérjéből fehérjébe és fehérjéből nukleinsavba pedig soha nem íródik át információ. (Más megfogalmazásokban az RNS → RNS információközlést is a ritka esetekbe sorolják.)A tételt Francis Crick angol molekuláris biológus, a DNS struktúrájának egyik felfedezője fogalmazta meg, először valamivel gyengébb formában (a gyakori és a rendkívüli esetet nem megkülönböztetve) 1958-ban, majd a fenti alakban 1970-ben.Az információáramlás útjai:•DNS → DNS: DNS replikáció•DNS → RNS: transzkripció•RNS → fehérje: transzláció•RNS → RNS: RNS replikáció•RNS → DNS: reverz transzkripció
![Page 42: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/42.jpg)
RNS fajták és funkciójuk
kódoló RNS:• mRNS: hírvivő (messenger) RNS: DNS-ből másolt RNS, amely a genetikai információt hordozza,
és ezt a riboszómához szállítja, ahol a rajta lévő információ alapján a fehérjék szintetizálódnak. Három egymás melletti bázis alkot egy-egy kodon-t, amely egy-egy aminosavat kódol
• pre-mRNS: éretlen mRNS. Az érés során a nem kódoló részek (intronok) kivágódnak, csak a kódoló részek (exonok) maradnak az érett mRNS-ben.
nem-kódoló RNS:• tRNS: transzfer RNS: segít az mRNS-en található kód (kodon) leolvasásában.Minden létező kodonhoz külön tRNS tartozik, mely a kodonnak megfelelőaminosavat hordozza, és a riboszómához szállítja, majd ott részt vesz afehérjeszintézisben• rRNS: riboszomális RNS: a riboszóma alkotóeleme, mely a fehérjeszintéziskatalitikus centrumát alkotja
léteznek további nem-kódoló RNS-ek is, mint például:• siRNS: (small interfering RNA): gének kikapcsolásáért felelős rövid RNS részek(a DNS-hez kötődnek, és így meggátolják annak átíródását)
![Page 43: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/43.jpg)
RNS féleségek
Funkció szerinti csoportok
RNS típusok
Kódoló Nem kódoló
rRNS
Fehérje-szintézis
Genetikaiszabályozás RNS érés export
DNS szintézis
Enzim#Transzpozonkontroll
mRNS tRNS
Fehérje szintézis
# Az enzim funkcióval a ribozimek rendelkeznek, ezek az RNS-ek szerepelnek más kategóriákban is.
![Page 44: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/44.jpg)
Az RNS-családok hagyományos felosztása szerint megkülönböztetünk tRNS-eket, amelyek a transzlációban kulcsszerepet töltenek be transzfermolekulaként, mRNS-eket, amelyek a genetikai információt közvetítik a génektől a riboszómáig, és az rRNS-eket, amelyek a riboszómák funkcionális egységei, a kis magi RNS-eket(snRNS, small nuclear RNA), amelyek a splicing folyamatában vesznek részt, valamint a kis magvacskai RNS (snoRNS, small nucleolar RNA), amelyek a fenti RNS-ek utólagos modifikációját (metiláció, pszeudo-uridiláció) végzi. Az utóbbi évek felfedezése alapján az RNS-világ családjait tovább bővíthetjük a szabályozó funkciót betöltő, népes mikro-RNS-ek (miRNS) és a kis interferáló RNS-ek (siRNS) csoportjával.
Az utóbbi évtized felismerése, hogy nem transzlálódó kis RNS-molekulák fontos szabályozó szerepet töltenek be –befolyásolva a transzláció folyamatát és a messenger RNS-turnovert – a sejt fehérjekészletének poszttranszkripciós szintű szabályozásában. Az RNS csendesítés jelenségének kihasználásával lehetővé vált a kutatásban a gének funkciójának tanulmányozása, gyógyszercélpontok validálása, és felmerült a betegségek gyógyításának lehetőségé is, mint például különböző daganatos megbetegedések, autizmus, Alzheimer-kór, Prader-Willi szindróma, stb.
Nem kódoló genom és mikro-RNS-ek: új fejezet a genetika történetében Molnár Viktor, Bakos Beáta, Hegyesi Hargita, Falus András LAM 2008;18(8–9):591–597
![Page 45: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/45.jpg)
A hírvivő (messenger) RNS (mRNS)
A hírvivő RNS vagy mRNS az RNS-molekulák azon csoportjába tartozik, amely a sejtekben a legkisebbarányban fordul elő. Az mRNS-en tárolt információ meghatározza, hogy a különböző aminosavakmilyen sorrendben épüljenek be a készülő polipeptid láncba.
45
![Page 46: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/46.jpg)
A szállító (transzfer) RNS (tRNS)
A tRNS a legkisebb RNS-molekula: általában 75-80 nukleotid egységből épül fel, így tömege is a legkisebb. Szerepe a fehérjék építőegységeinek, az aminosavaknak a riboszómákhoz való szállítása. Mind a 20 fehérjékben előforduló aminosavat legalább egy specifikus tRNS köt meg.
Funkcionális szempontból két legfontosabb molekularészletük azaminosav-kötőhely és a templát-felismerőhely. Az aminosavakkötése a molekula ún. 3’ végén történik (az egyesnukleotidegységek kapcsolódása a ribóz 3’ szénatomjához és 5’szénatomjához kapcsolódó OH- ill. PO4-csoportokon keresztültörténik. 3’ végnek nevezzük a lánc azon végét, ahol a nukleotid3’ szénatomján elhelyezkedő OH-csoporthoz nem kapcsolódikfoszfát). A templát-felismerőhelyet antikodonnak is szoktáknevezni. A mRNS molekula három nukleotidjához (egykodonjához) kapcsolódik. A kodont alkotó nukleotidoksorrendjének megfelelően egy specifikus tRNS kötődik ariboszómához, és szállítja a növekvő polipeptidlánc (fehérje)soron következő aminosavegységét. Az RNS-molekulákössztömegének 15%-át adja.
46
![Page 47: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/47.jpg)
A riboszóma RNS (rRNS)
Az összes RNS tömegének 85%-át e típus adja. A riboszómák felépítésében vesznek részt (a fehérjék mellett).
Az RNS-molekulák szintézisétspecifikus enzimek, az RNS-polimerázok katalizálják. Apolimerázok működéséhez akövetkező összetevőkre vanszükség:• templátmolekula: templátnaknevezzük általános értelemben aképződő makromolekulaszerkezetét meghatározóinformációt hordozó molekulát,jelen esetben a DNS-t.• a nukleotidok aktivált előalakjai(prekurzorai): a négyféle bázisttartalmazó nukleozid-trifoszfátok,• fémionok (E. coliban: Mg2+vagy Mn2+)
47
![Page 48: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/48.jpg)
• Minden hírvivő RNS egyetlen génre vonatkozó információt kódol és szállít, ami egy darab polipeptidlánc felépítéséhez elegendő.
• Minden egyes bázishármas egy meghatározott aminosavat (vagy STOP-jelet) kódol (l. aminosav-kódszótár). A riboszóma ezt az aminosavat fogja a láncba építeni. Az mRNS-en a leolvasás egy START-jellel indul. Ez a bázishármas az AUG, ami a metionint kódolja.
• Van három STOP-jel is, amik leállítják a folyamatot. Ezek nem kódolnak aminosavakat.
• Az információ "pont-, vessző- és átfedésmentes". Ez annyit tesz, hogy a START- és STOP-jel között nem állhat meg a leolvasás, egyetlen bázis sem maradhat ki a leolvasásból, és nem lehet bázist kétszer olvasni.
• A kód (majdnem) univerzális, mert ugyanazok a bázishármasok ugyanazokat az aminosavakat kódolják minden élőlényben.
• A kód degenerált, azaz egy aminosavat több bázishármas is kódolhat. • A kód lötyög. Ez azt jelenti, hogy gyakran elég az első kettő bázist leolvasni, mert
nem számít, hogy mi a harmadik. (Mindenképp ugyanazt az aminosavat kódolja.)
![Page 49: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/49.jpg)
Aminosav kódszótár
49
![Page 50: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/50.jpg)
A-típusú kettős helix
Az RNS térszerkezete: általában egyszálú, de a Watson-Crick-féle párképzés a szálon belül itt is kialakulhat.
![Page 51: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/51.jpg)
RNS típusok jellemzői
![Page 52: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/52.jpg)
Nuleotid koenzimek
A nukleotidok nemcsak a nukleinsavak alkotórészeként fordulnak elő az élő természetben, hanem szabadállapotban vagy egyszerűbb vegyületek formájában is. Fontos származékaik az egyes anyagcsere-folyamatokat katalizáló enzimek koenzimjei.
Az ATP ADP átalakulás során felszabaduló energia fedezi az élő szervezetben lejátszódószintézisfolyamatok energiaigényét, ugyanakkor az anyagcsere során a lebomlási folyamatokban képződőenergia az ADP ATP átalakulás során elraktározódik.
A ciklikus adenozin-monofoszfát (cAMP) ugyan nem képes átjutni a sejtmembránon, de másodlagoshírvivő (second messenger) molekulaként fontos szerepet játszik a sejten belüli jelátviteli (szignáltranszdukció) folyamatokban. Olyan hormonok hatásának kiváltásában vesz részt, mint például a glukagonés az adrenalin. Fő hatása a proteinkináz enzimek aktiválása, és szabályozza a Ca+ ionok ioncsatornákonkeresztüli áthaladásának mértékét is.
52
![Page 53: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/53.jpg)
53
![Page 54: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/54.jpg)
FOGALMAK
![Page 55: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/55.jpg)
nukleinsav
nucleic acid
Nukleotidokból, mint monomer egységekből felépülő lineáris biopolimerek, melyek a genetikai információ tárolásáért és kifejezéséért felelősek.
DNS
DNA
Dezoxi-ribonukleinsav: 2-dezoxi-D-ribózt tartalmazó nukleinsav, amely a genetikai információt tárolja.
RNS
RNA
Ribonukleinsav: D-ribózt tartalmazó nukleinsavak, melyek három típusa (hírvivő – messenger, mRNS; szállító – transzfer, rRNS; riboszomális, rRNS) a genetikai információ továbbításában és a fehérjeszintézisben játszik alapvető szerepet.
nukleobázis
nucleobase
Nitrogén-heterociklusos vegyületek, amelyek a nukleotidok felépítésében vesznek részt. Típusaik a pirimidin (citozin, timin – csak DNS-ben, uracil – csak RNS-ben) és a purinvázas (adenin, guanin) származékok.
nukleozid
nucleoside
N-Glikozid típusú vegyületek, melyekben a nukleobázisok egyik nitrogénatomjához (pirimidinekben N1, purinokban N9) 2-dezoxi-β-D-ribofuranosyl- (DNS) vagy β-D-ribofuranosyl csoport (RNS) kapcsolódik. Típusaik: citidin C, timidin T, uridin U, adenosin A, guanozin G.
nukleotid
nucleotide
A nukleozidok cukorrészének 5’-OH csoportján foszfátésztert tartalmazó vegyületek. A monofoszfátok a nukleinsavak monomerjei. Di- és trifoszfát származékaik fontos metabolitok.
Watson-Crick-modell
Watson-Crick model
A DNS első publikált szerkezeti modellje (a ma ismert formák, az A, B és Z változatok közül a B), amely meghatározott geometriaiparaméterekkel leírható, jobbmenetű, ellentétes irányba haladó, egymás körül felcsavarodó két helikális cukor-foszfát lánc között hidrogénkötésekkel kapcsolódó bázispárokkal jellemezhető.
bázispár
base pair
A DNS szerkezetek jellegzetessége, amely szerint a nukleotidok meghatározott párokba rendeződnek a nukleobázisok mérete/váza és a hidrogénkötések száma szerint (adenin-timin, A-T és guanin-citozin G-C). A DNS-RNS átíráskor is ezek a szerkezeti jellemzőkhatározzák meg a létrejövő RNS-t (G-C helyett G-U párral).
foszfodiészter kötés
phosphodiester bond
Nukleinsavak cukor-foszfát láncában található kötések, melyek az egyes nukleotid monomerek 3’- és 5’-OH csoportjait kapcsolják össze.
purin bázisok
purine bases
A nukleobázisok kondenzált gyűrűs vázat (imidazo[4,5-d]pirimidint) tartalmazó típusai (adenin, guanin).
pirimidin bázisok
pyrimidine bases
A nukleobázisok pirimidin (1,3-diazin) vázat tartalmazó típusai (citozin, timin, uracil).
![Page 56: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/56.jpg)
hírvivő RNS
messenger RNA (mRNA)
A DNS-RNS átírás (transzkripció) során keletkező RNS molekula, melynek szerepe a fehérjeszintézisre vonatkozó információk továbbítása a riboszómákhoz.
riboszomális RNS
ribosomal RNA (rRNA)
A fehérjeszintézist végző sejtszervecske, a riboszóma legfontosabb alkotórésze.
szállító RNS
transfer RNA (tRNA)
A riboszómán történő fehérjeszintézis során az egyes aminosavakat a polipeptidlánc továbbépítési pontjához szállító molekulák.
retroszintézis
retrosynthesis
Szerves szintézisek tervezésére szolgáló módszer (retroszintetikus analízis), melynek során a célvegyületet kisebb részekre bontjuk az ún. szétkapcsolások (disconnection) révén mindaddig, amíg egyszerűen hozzáférhető építőkövekhez, kiindulási anyagokhoz jutunk.
szétkapcsolás
disconnection
A retroszintetikus analízis során alkalmazott művelet, melynek során a célmolekula kötéseit (pl. a polarizációjának megfelelően) elhasítva szintonokhoz jutunk. Utóbbiak szintézis-ekvivalensei azok a vegyületek, amelyekben a szintonra jellemző polaritású atomok találhatók, és amelyek felhasználásával a szintézis megvalósítható.
barbitursav (barbiturátok)
barbituric acid (barbiturates)
2,3,6-Trihidroxi-pirimidin, melynek 5-helyzetben szubsztituált származékai (a barbiturátok) között számos nyugtató, altató, görcsoldó hatású gyógyszer található. Függőség kialakulása miatt ma inkább csak intravénás narkotikumként és antiepileptikumként használatosak.
![Page 57: unideb.hu - Nukleinsavakszerves.science.unideb.hu/wp-content/uploads/2015/06/004...Nukleinsav építőelemek: a D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribózA D-ribózés a 2-dezoxi-D-ribóz a nukleozidokbanmindig](https://reader033.vdocuments.mx/reader033/viewer/2022041720/5e4e33824c40fe7d3e5cd163/html5/thumbnails/57.jpg)
molekuláris biológia központi dogmája
central dogma of molecularbiology
Francis Crick által lefektetett elv, amely a szekvenciális információ továbbításának sejten belüli irányát adja meg: DNS → RNS → fehérje. Ezzel ellentétes (valamint fehérje → fehérje) irányú információátadás nem történik.
fehérjeszintézis
protein synthesis
Az a folyamat, amellyel a sejtek felépítik a működésükhöz szükséges fehérjéket. Főbb részei a transzkripció (DNS-RNS átírás) és a transzláció (a polipeptidlánc szintézise a riboszómán). A fehérjék biológiailag aktív formái a legtöbbször további (ún. poszttranszlációs) módosulásokkal és feltekeredéssel (folding) jönnek létre.
transzkripció
transcription
A sejtmagban végbemenő folyamat, melynek során a DNS kettős hélixe felnyílik, és az ún templát szálról RNS másolat készül.
genetikai kód
genetic code
Azon szabályszerűségek összessége, amelyek meghatározzák, hogy a DNS-ben tárolt genetikai információ hogyan határozza meg a fehérjék aminosav sorrendjét. A nukleinsavakban három nukleotidból álló részlet (bázistriplet vagy kodon) határoz meg egy aminosavat.
replikáció
replication
A biológiai öröklődés alapvető folyamata, melynek során a DNS megkettőződik.
transzláció
translation
A fehérjeszintézisnek a sejtplazmában végbemenő részfolyamata, melyben a hírvivő RNS által kódolt aminosav szekvencia szerint a riboszómán létrejön a fehérjemolekula.