Заняття 10. Нуклеопротеїны. Структура та функції...
Post on 19-Jun-2015
132 Views
Preview:
DESCRIPTION
TRANSCRIPT
Нуклеиновые кислотыНуклеиновые кислоты ии нуклеопротеинынуклеопротеины
Сложные белки – это Сложные белки – это функционально активныефункционально активные комплексы комплексы белков с небелковыми компонентами.белков с небелковыми компонентами.
В зависимости от химической природы В зависимости от химической природы небелкового небелкового компонентакомпонента сложные белки подразделяются на: сложные белки подразделяются на: хромопротеины хромопротеины (содержат окрашенный небелковый (содержат окрашенный небелковый компонент), компонент), гликопротеины гликопротеины (содержат углеводы и (содержат углеводы и их производные), их производные), липопротеины липопротеины (содержат (содержат липиды), липиды), фосфопротеины фосфопротеины (содержат фосфорную (содержат фосфорную кислоту), кислоту), металлопротеины металлопротеины (содержат различные (содержат различные атомы металлов)атомы металлов), ,
и и нуклеопротеинынуклеопротеины ((комплексы белков и комплексы белков и нуклеиновых кислотнуклеиновых кислот))..
Сложные белки – это Сложные белки – это функционально активныефункционально активные комплексы комплексы белков с небелковыми компонентами.белков с небелковыми компонентами.
В зависимости от химической природы В зависимости от химической природы небелкового небелкового компонентакомпонента сложные белки подразделяются на: сложные белки подразделяются на: хромопротеины хромопротеины (содержат окрашенный небелковый (содержат окрашенный небелковый компонент), компонент), гликопротеины гликопротеины (содержат углеводы и (содержат углеводы и их производные), их производные), липопротеины липопротеины (содержат (содержат липиды), липиды), фосфопротеины фосфопротеины (содержат фосфорную (содержат фосфорную кислоту), кислоту), металлопротеины металлопротеины (содержат различные (содержат различные атомы металлов)атомы металлов), ,
и и нуклеопротеинынуклеопротеины ((комплексы белков и комплексы белков и нуклеиновых кислотнуклеиновых кислот))..
Многообразие и сложность функций, выполняемых белками, в ряде случаем требует наличия, кроме остатков аминокислот, и других компонентов.
Многообразие и сложность функций, выполняемых белками, в ряде случаем требует наличия, кроме остатков аминокислот, и других компонентов.
Нуклеиновые кислоты в составе нуклеопротеинов обеспечивают хранение, реализацию и передачу наследственной
информации.
В 1868 г. швейцарский химик Ф.Мишер впервые из ядер лейкоцитов человека выделил соединения нового типа до этого времени не известные и назвал их нуклеинами (от лат. nucleus – ядро). Затем нуклеины были получены из ядерного материала многих организмов. Позднее Ф.Мишер установил, что нуклеин является сложным соединением, состоящим из кислого компонента, содержащего около 10% фосфора, который назвали нуклеиновой кислотой, и белкового компонента. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков – нуклеопротеины.
В 1868 г. швейцарский химик Ф.Мишер впервые из ядер лейкоцитов человека выделил соединения нового типа до этого времени не известные и назвал их нуклеинами (от лат. nucleus – ядро). Затем нуклеины были получены из ядерного материала многих организмов. Позднее Ф.Мишер установил, что нуклеин является сложным соединением, состоящим из кислого компонента, содержащего около 10% фосфора, который назвали нуклеиновой кислотой, и белкового компонента. Так были открыты нуклеиновые кислоты и новая группа сложных белков – нуклеопротеины.
К середине 80-х годов XIX в. нуклеины были найдены в составе хромосом, в связи с чем сформировалось первое представление об их важной роли в передаче наследственных свойств. Однако эти представления не получили дальнейшего развития, так как передачу генетических свойств связывали с белками. И только в 50-х годах XX в. были получены убедительные экспериментальные доказательства важнейшей роли нуклеиновых кислот (ДНК) в передаче наследственности. Так было доказано, что нуклеиновые кислоты содержатся во всех клетках организмов и являются материальными носителями генетической информации.
Нуклеиновые кислоты – это линейные направленные
гетеробиополимеры, мономерными звеньями которых
являются нуклеотиды.
• Нуклеотид - сложное соединение, состоящее из азотистого основания, углеводного компонента и остатка фосфорной кислоты.
Цитозин Урацил (в РНК)
Тимин (в ДНК)
Пурин
Пиримидин
1
2
34
5
61
23 4
56 7
89
1. Азотистые основания (смысловой компонент) – четыре из пяти гетероциклических соединений, являющихся производными пурина или пиримидина.
СОСТАВ НУКЛЕОТИДОВ
2. Углевод (функция – придание гидрофильности): одна из двух пентоз – рибоза (в РНК) или дезоксирибоза (в ДНК)
СОСТАВ НУКЛЕОТИДОВ
3. Остаток фосфорной кислоты Н3РО4 (функции – шарнир, соединяющий циклические структуры; придание равномерного отрицательного заряда)
цитидин
аденозин
N-гликозидная
связь
N-гликозидная
связь
Нуклеозид=азотистое основание+углевод
Пуриновые основания через 9 атом азота, а пиримидиновые – через 1‑й – образуют N-гликозидную связь с рибозой или 2'-дезоксирибозой. При этом
образуется -гликозидная связь.
В зависимости от природы пентозы нуклеозиды делятся на рибонуклеозиды и дезоксирибонуклеозиды. Названия нуклеозидов строят
из тривиального названия соответствующего азотистого основания прибавлением суффикса идин у пиримидиновых, озин – у пуриновых
нуклеозидов:Название нулеозида = название основания + -ОЗИН (пурины)
-ИДИН (пиримидины)
Нуклеотиды - фосфорные эфиры нуклеозидов.
Обычно в нуклеозидах этерифицируется гидроксильная группа у С-5' или у С-3' пентозного остатка. В зависимости от строения пентозы
различают рибонуклеотиды и дезоксирибонуклеотиды.
Нуклеотиды можно рассматривать, с одной стороны, как сложные эфиры нуклеозидов (фосфаты), а с другой – как кислоты, в связи с
наличием в их составе остатка фосфорной кислоты.
Аденозинмонофосфат (АМФ), адениловая кислота
Тимидинмонофосфат (ТМФ), тимидиловая кислота
Название нуклеотида = название нуклеозида + количество фосфатов
При образовании полинуклеотидной цепи нуклеотиды
соединяются путем образования
3’-5’-фосфодиэфирны
х связей
Фосфодиэфирная связь
Фрагмент цепи ДНК
Типы нуклеиновых кислот
Дезоксирибонуклеиновая кислота (ДНК) – функция хранения и передачи наследственной информации
Рибонуклеиновая кислота (РНК) – функция реализации наследственной информации
Отличия ДНК от РНК
1.1. В азотистых основаниях: в РНК – урацил, в ДНК – тимин.
• Эволюционная замена урацила на тимин исключает ошибки, связанные с окислительным дезаминированием цитозина
1. По составу:
Отличия ДНК от РНК
1.2. В углеводном компоненте: в РНК – рибоза, в ДНК – дезоксирибоза.
•Эволюционная замена рибозы на дезоксирибозу исключает образование, кроме 3’-5’, 2’-5’ фосфодиэфирных связей
1.По составу:
Отличия ДНК от РНК
2. По строению: большинство молекул РНК – одноцепочечные, ДНК- всегда двуцепочечные
Двуцепочечность ДНК увеличивает надежность хранения информации, но приводит к необходимости существования РНК для ее реализации.
Отличия ДНК от РНК
3. По локализации в клетке: большинство ДНК сосредоточено в ядре, большинство РНК – в цитоплазме.
ДЕЗОКСИРИБОНУКЛЕИНОВАЯ КИСЛОТА (ДНК)
Правила Чаргаффа (1949 г.):
[A] = [T]; [C] = [G];
[A] + [G]=[T]+[C] ([пурины] = [пиримидины]).
[A] + [G]=[T]+[C] [аминогруппы] = [оксогруппы].
В 1953 г. Дж.Уотсон и Ф.Крик, обобщив работы многих ученых (М.Уилкинс, Ф.Фраклин, Э.Чаргафф, А.Тодд,
Р.Гослинг, Л.Полинг и др.), описали вторичную структуру ДНК, представив ее в виде
двойной спирали.
Специфическое спаривание азотистых оснований Специфическое спаривание азотистых оснований
обусловливает обусловливает комплементарностькомплементарность, , т.е. дополнительность и взаимозависимость цепей ДНК друг т.е. дополнительность и взаимозависимость цепей ДНК друг другу. другу.
ППоследовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной оследовательность нуклеотидов в одной полинуклеотидной цепи автоматически определяет последовательность цепи автоматически определяет последовательность нуклеотидов в другой, комплементарной цепи. нуклеотидов в другой, комплементарной цепи.
Цепи ДНК направлены
антипараллельно- противоположно друг к другу: в одной цепи направление 51→ 31, в другой – 31→ 51.
Между плоскостями этих пар оснований, расположенных друг над другом – гидрофобные
стэкинг-взаимодействия (от англ. stacking – укладывание в стопки).
Спираль ДНК – обычно правозакрученная
Суммарный материал хромосом – хроматин – содержит ДНК, гистоновые и негистоновые белки, небольшое количество РНК и ионы металлов.
Белковые компоненты нуклеопротеинов1. Структурные белки – положительно
заряженные, богатые диаминокислотами
1.1. Гистоны: крупные (масса 15-20 тыс) Классы : Н1- богатые лизином,
Н2А - богатые аргинином и лизином,
Н2В – умеренно богатые аргинином и лизином,
Н3 – богатые аргинином Н4 – богатые аргинином и
глицином.
Функции: гистоны Н2А-Н4 образуют гистоновый октамер, на который накручивается ДНК, формируя нуклеосому;Гистон Н1 соединяет отдельные нуклеосомы вместе
Белковые компоненты нуклеопротеинов1.2 Протамины – маленькие (М 4-12
тыс) белки, в которых до 80% аминокислот составляет аргинин.
Функция – входят в состав нуклеосом, заполняя пространство между гистонами
2. Регулятроные белки – отрицательно заряженные, богатые дикарбоновыми аминокислотами – кислые негистоновые белки –
белковые факторы транскрипции и трансляции (инициации, элонгации, терминации)
РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)
Рибосомальные РНК - самые крупные – структурный и функциональный компонент
рибосом
РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)
Транспортная РНКТранспортная РНК (тРНК). (тРНК). ССамые низкомолекулярные молекулы амые низкомолекулярные молекулы РНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидовРНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидов..
ФФункция тРНК состоит в том, что они ункция тРНК состоит в том, что они транспортируюттранспортируют -аминокислоты -аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в
определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.
Транспортная РНКТранспортная РНК (тРНК). (тРНК). ССамые низкомолекулярные молекулы амые низкомолекулярные молекулы РНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидовРНК. Они включают в себя от 75 до 90 нуклеотидов..
ФФункция тРНК состоит в том, что они ункция тРНК состоит в том, что они транспортируюттранспортируют -аминокислоты -аминокислоты из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в из цитоплазмы к месту синтеза белка, т.е. к рибосомам, и ставят их в
определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.определенные участки полипептидной цепи при ее биосинтезе.
.
Необычные основания в составе тРНК
. РИБОНУКЛЕИНОВЫЕ КИСЛОТЫ (РНК)
Матричная РНК (мРНК) – комплементарная копия определенного участка ДНК, несущего информацию об
определенном белке
top related