Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák....

34
Polysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák

Transcript of Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák....

Page 1: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Polysacharidy, nukleové kyseliny

Július Cirák

Page 2: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Polysacharidy

Page 3: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Glukóza

Page 4: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Vytvorenie pyranozového cyklu

Page 5: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Vytvorenie furanozového cyklu

Page 6: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Vytvorenie glykozidickej a väzby

Page 7: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Vetvenie polysacharidového reťazca

Page 8: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Škrob = amylóza + amylopektín

Page 9: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Chitín

Page 10: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nukleotidy

Nukleové kyseliny

Page 11: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Definitions

Nucleic acids are polymers of nucleotides

In eukaryotic cells nucleic acids are either:

Deoxyribose nucleic acids (DNA)

Ribose nucleic acids (RNA)

Messenger RNA (mRNA)

Transfer RNA (tRNA)

Nucleotides are carbon ring structures containing nitrogen linked to a 5-

carbon sugar (a ribose)

5-carbon sugar is either a ribose or a deoxy-ribose making the nucleotide

either a ribonucleotide or a deoxyribonucleotide

Page 12: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Function

DNA

Genetic material - sequence of nucleotides encodes different amino acids

RNA

Involved in the transcription/translation of genetic material (DNA)

Genetic material of some viruses

Page 13: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure

Despite the complexity and diversity of life the structure of DNA is

dependent on only 4 different nucleotides

Diversity is dependent on the nucleotide sequence

All nucleotides are 2 ring structures composed of:

5-carbon sugar : b-D-ribose (RNA)

b-D-deoxyribose (DNA)

Base Purine

Pyrimidine

Phosphate group A nucleotide WITHOUT a phosphate group is a

NUCLEOSIDE

Page 14: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 1 Sugars

O HOCH2

5’

1’ 4’

3’ 2’

O HOCH2 OH

OH OH

O HOCH2 OH

H OH

Ribose

Deoxyribose

Generic Ribose

Structure

N.B. Carbons are given numberings as a

prime

Page 15: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 2 Bases - Purines

N

N

N

N

1

2 3

4

5

6

7

8

9

Adenine

Guanine

A

G

N

N

N

N

H

NH2

N

N

N

N

H

O

H

NH2

Page 16: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 3 Bases - Pyrimidines

N

N

5

6 1

2

3

4

Thymine

Cytosine

NH

N

O

T

O

H

H3C

C

N

N

NH2

O

H

Page 17: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 4 Bases - Pyrimidines

N

N

5

6 1

2

3

4

Uracil

NH

N

O

U

O

H

Thymine is found ONLY in DNA.

In RNA, thymine is replaced by uracil

Uracil and Thymine are structurally similar

Page 18: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 4 Phosphate Groups

Phosphate groups are what makes a nucleoside a nucleotide

Phosphate groups are essential for nucleotide polymerization

P

O

O

O

O X

Basic structure:

Page 19: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleotide Structure - 4 Base-Sugar-PO4

2-

P

O

O

O

O

N

N

5

6 1

2

3

4

O C

5’

1’ 4’

3’ 2’

OH

Monophosphate

Page 20: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure Polymerization

Nucleotide Sugar Phosphate

“backbone”

Page 21: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure Polymerization

T A A G C C

5’ 3’

TAGCAC 5’ 3’

Bases

Sugar Phosphate

“backbone”

Page 22: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure “Base Pairing”

RNA [normally] exists as a single stranded polymer

DNA exists as a double stranded polymer

DNA double strand is created by hydrogen bonds between nucleotides

Nucleotides always bind to complementary nucleotides

A T

C G

(2 H-bonds)

(3 H-bonds)

Page 23: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure “Base Pairing”

Page 24: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure “Base Pairing”

RNA is [usually] single stranded

Base pairing can occur in RNA but is usually within the same strand

Page 25: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure “Base Pairing”

T A A G C C

3’

T C G G T A

3’ 5’

5’

DNA base-pairing is antiparallel

i.e. 5’ - 3’ (l-r) on top : 5’ - 3’ (r-l) on

Page 26: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure Antiparallel Base Pairing

Why antiparallel DNA base-pairing?

- Need to shield the genetic information

- Is the only conformational structure to allow double helix formation

Page 27: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure The double helix

First determined by Watson & Crick in 1953

Shape and size is uniform for all life (i.e. DNA is identical)

Most energy favorable conformation for double stranded DNA to form

Without anti-parallel base pairing this conformation could not exist

Structure consists of “major” grooves and “minor” grooves

Major grooves are critical for binding proteins that regulate DNA function

Page 28: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure The double helix

Major

Groove

Minor

Groove

Page 29: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Nucleic Acid Structure

The double helix

Page 30: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

DNA replikácia

Page 31: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Transkripcia DNA → mRNA

Page 32: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Translácia mRNA → tRNA - bielkovina

Page 33: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Crick – centrálna dogma molekulárnej genetiky: DNA → RNA → bielkovina

Page 34: Polysacharidy, nukleové kyseliny - stuba.skPolysacharidy, nukleové kyseliny Július Cirák. Polysacharidy . Glukóza. Vytvorenie pyranozového cyklu . Vytvorenie furanozového cyklu

Typy mutácií