Gradja nukleinskih kiselina

Nukleinske kiseline (DNK I RNK) su polimeri čija je osnovna jedinica građe nukleotid. Svaki nukleotid se sastoji od po jednog molekula azotne baze, pentoze i fosforne kiseline. NK sadrže dva tipa azotnih baza: purinske (adenin i guanin) i pirimidinske (timin, citozin i uracil ). U sastavu DNK se mogu naći  adenin, guanin, timin i citozin, a u sastavu RNK se umesto timina javlja uracil. Pentoza koja ulazi u sastav DNK je dezoksiriboza, dok se u RNK nalazi riboza. Jedinjenje koje nastaje od azotne baze i pentoze se naziva nukleozid. Nukleotidi su estri nukleozida i fosforne kiseline.Molekuli DNK i RNK su linearni (nerazgranati) polimeri, tako da se mogu zamisliti kao lanci čije su karike pojedini nukleotidi. Nukleotidi su međusobno povezani fosfodiestarskim vezama između C3' pentoze jednog nukleotida i C5’ pentoze narednog nukleotida u nizu. Okosnicu molekula NK, prema tome, čine pentoze i fosfatne grupe. Na jednom kraju molekula ostaje slobodna C3' hidroksilna grupa i taj kraj se naziva 3' kraj, a na drugom C5' fosfatna grupa i taj kraj se naziva 5' kraj molekula.

Sekundarna struktura DNK

DNK različitih vrsta se razlikuje po redosledu nukleotida, tj. Po primarnoj strukturi i po veličini. Broj različitih redosleda nukleotida je 4n , gde je n broj nukleotida koji čine lanac DNK. Prema tome biološka varijabilnost koju može da obezbedi čak i lanac DNK  sasvim umerene dužine je ogromna.1953. godine Votson i Krik su objavili model sekundarne strukture DNK. Osnovu sekundarne strukture DNK čini desnogira dvolančana zavojnica.

Dva polinukleotidna lanca koja čine ovu zavojnicu su antiparalelna, što znači da se naspram 5' kraja jednog  lanca nalazi 3' kraj drugog, i obrnuto. Lanci su uvijeni jedan oko  drugog, tako da se duži dvolančane zavojnic e prostiru dva spiralno uvijena žljeba od kojih jedan ima veću dubinu i širinu (veliki žljeb) od drugog (mali žljeb). Prečnik dvolančane zavojnice je isti celom dužinom i iznosi 2nm. Purinske i pirimidinske baze se nalaze u unutrašnjosti zavojnice gusto spakovane jedna nad drugom zbog hidrofobnih interakcija, a ravni baza su normalne u odnosu na osu zavojnice. Fosfatne grupe su okrenute prema spoljašnjoj strani i zajedno sa pentozama sa kojima grade 3', 5'- fosfodiestarske veze, čine okosnicu zavojnice. Hod zavojnice ima dužinu od 3,4nm i sadrži 10 nukleotida.

Naspram purinske baze u jednom lancu se nalazi pirimidinska u drugom. Dva lanca su povezana  H-vezama koje se formiraju između naspramnih baza. Maksimalna stabilnost molekula je obezbeđena time što se purinske i pirimidinske baze nalaze uvek u keto tautomernom obliku i to tako da se naspram adenina(A) uvek nalazi timin(T), a naspram guanina(G) citozin(C). A i T su međusobno povezani sa dve, a G i C sa tri H-veze. Osnovni princip na kome se zasniva ovakav model sekundarne strukture DNK je princip komplementarnosti između A i T, odnosno G i C, tako da redosled baza u jednom lancu automatski određuje redosled u drugom.

Replikacija DNK

KONFORMACIJE DNK

A-zavojnica B-zavojnica Z-zavojnica

Šire i kraće od B Votson-Krikov model Oblik cik-cak linije

Desnogira Desnogira Levogira

Jedan zavoj –11bp Jedan zavoj –10bp Jedan zavoj –12bp

Ravni pod uglom od 70° Ravni pod uglom od 90°  

Mali žljeb širok i plitak Mali žljeb uzak i dubok Mali žljeb uzak i dubok

Veliki žljeb uzak i dubok Veliki žljeb širok i dubok

  

Glikozidne veze u anti konformaciji

Glikozidne veze u anti konformaciji

Glikozidne veze u sin i anti konformaciji

Upotpeba DNK analize

Dvoje ljudi mahom imaju veliku većinu zajedničkih DNK sekvenci. Genetska identifikacija se služi mikrosatelitima - sekvence koje se ponavljaju i imaju visok stepen varijacija. Dvoje ljudi koji nisu u krvnom srodstvu će imati različit broj mikrosatelita na datom lokusu. Koristeći PCR za utvrđivanje stepena ponavljanja sekvenci na nekoliko lokusa, moguće je pronaći istu sekvencu koja u normalnim okolnostima nikad ne bi mogla biti uspostavljena igrom slučaja.Sudski veštaci koriste u velikoj meri genetsku identifikaciju kako bi utvrdili moguću vezu između uzoraka, vlakna kose, uvačke ili sperme. Ovaj način identifikacije je takođe pomogao u mnogim slučajevima gde su pojedinci nepravedno okrivljeni i njihova nevinost ustanovljena. Takođe se koristi u studijama o populaciji divljih životinja, testiranjima za utvrđivanje očinstava, identifikaciji leševa, i utvrđivanje sastava prehrambenih proizvoda. Ova vrsta identifikacija se takođe našla korisnom u postavljanju hipoteza o modelu ljudske dijaspore u preistorijskom vremenu.Testiranje se vrši prema pravilniku onog sudskog tela koje takvo testiranje i zahteva. Ovakva vrsta testiranja je obično dobrovoljna, ali može se tražiti i na osnovu sudskog naloga. Nekoliko pravnih sistema u različitim državama su počele sa sastavljanjem jedinstvenih baza podataka koji sadrže genetske informacije utvrđenih osuđenika.

Do 2005. Velika Britanija trenutno ima najveću bazu podataka ove vrste na svetu sa više od 2 miliona uzoraka. Veličina ove baze podataka i brzina njenog rasta je od posebnog interesovanja nekih grupa koje zastupaju građanska prava u Velikoj Britaniji, gde policija ima visok stepen prava i moći da dođe do uzoraka od interesovanja pa čak ima i pravo na zadržavanje istih iako se dođe do oslobađajuće presude u slučaju.

DNK

Примарна и секундарна структура РНК

У изградњи молекула РНК (рибонуклеинске киселине) учествују пентозни шећер рибоза, пуринске базе аденин и гуанин и пиримидинске базе, цитозин и урацил, који је карактеристичан за рибонукрибонуклеинске киселине.РНК су једноланчани молекули који настају тако што се нуклеотиди повезују фосфодиестарским везама чинећи тако примарну структуру РНК. Природа ових веза је иста као у ДНК, само што уместо дезоксирибозе учествује рибоза. Унутар ових једноланчаних молекула комплементарне базе могу да награде краће или дуже дволанчане, спирализоване делове спајајући се водоничним везама (аденин је везан двоструком водоничном везом са урацилом, док је гуанин везан троструком везом са цитозином). Ти дволанчани делови чине секундарну структуру РНК.

RNK

Врсте и улоге РНК

По улози коју у ћелији имају и по свом просторном изгледу, РНК се дели на:информациону, и-РНК транспортну - т-РНК и рибозомску р-РНК. Све три врсте настају преписивањем (транскрипција) одређених делова једног ланца ДНК, односно преписивањем гена. Тако да РНК представљају копије појединих гена.Информациона РНК настаје преписивањем структурних гена који садрже упутство за синтезу протеина. Улога и-РНК је да то упутство (информацију) за синтезу протеина пренесе до рибозома (место синтезе протеина). Синтеза и-РНК почиње онда када је ћелији потребан неки протеин, а када се обезбеди довољна количина протеина и-РНК бива разграђена.Транспортна РНК настаје преписивањем мале групе специфичних гена. Транспортна РНК има двоструку улогу: преводи упутство за синтезу протеина са и-РНК у редослед аминокиселина у протеину и преноси аминокиселине до рибозома.Рибозомска РНК настаје преписивањем гена који се заједнички називају »организатори једарцета«. Њена улога је да заједно са одређеним протеинима награди рибозоме.Ћелије једног организма се међусобно разликују по и-РНК и т-РНК које садрже док су р-РНК и ДНК у свим ћелијама једног организма исте.