Τύποι νουκλεϊκών οξέων

Τύποι νουκλεϊκών οξέων DNA ένας τύπος, μια λειτουργία RNA - 4 τύποι, 4 λειτουργίες Ριβοσωμικό RNA Αγγελιαφόρο RNA Μεταφορικό RNA Καταλυτικό RNA Βιοχημεία Ι Δ-1

Βιοχημεία Ι Δ-2

3 5 φωσφοδιεστερικός δεσμός Βιοχημεία Ι Δ-3

Bάσεις Βιοχημεία Ι Δ-4

Ιδιότητες πυριμιδινών και πουρινών Ο δακτύλιός τους είναι επίπεδος λόγω κετο-ενολικής ταυτομέρειας Διίστανται σαν οξέα/βάσεις Ισχυρή απορρόφηση υπεριώδους ακτινοβολίας Βιοχημεία Ι Δ-5

Απορρόφηση Ταυτομερείς μορφές λ (nm) Βιοχημεία Ι Δ-6

Nουκλεοζίτης Βιοχημεία Ι Δ-7

Γιατί το DNA περιέχει θυμίνη; Η κυτοσίνη απαμινώνεται συχνά προς ουρακίλη Τα ένζυμα επιδιόρθωσης DNA αναγνωρίζουν αυτό το λάθος και αντικαθιστούν την U με C Αλλά θα ήταν αδύνατο να δικρίνουν τα ένζυμα τη φυσική U από την U που προκύπτει από C Η φύση έλυσε το δίλημμα με τη χρήση στο DNA Τ (5-μεθυλο-U) αντί U Βιοχημεία Ι Δ-8

Γιατί είναι το DNA 2'-deoxy και το RNA όχι; Οι γειτονικές ομάδες -OH (2' και 3') στο RNA είναι πιο ευαίσθητες σε υδρόλυση Το DNA, που δεν διαθέτει 2'-OH είναι πιο σταθερό Tο γενετικό υλικό οφείλει να είναι σταθερότερο Το RNA είναι σχεδιασμένο να χρησιμοποιείται και να αποικοδομείται Βιοχημεία Ι Δ-9

Η αλυσίδα DNA έχει φορά 5 -προς-3 papcpg ή pacg ή ACG Το ACG διαφορετικό από το GCA Βιοχημεία Ι Δ-10

Η ανακάλυψη της διπλής έλικας του DNA προήλθε από τις μελέτες και την ενόραση πολλών επιστημόνων Erwin Chargaff: Ανακάλυψε ότι πάντα Α=Τ και G=C Rosalind Franklin: Κατέγραψε το πρώτο περιθλασιγράφημα ινών DNA με ακτίνες X-που απεδείκνυαν την ύπαρξη διπλής έλικας Francis Crick και James Watson: Συνέδεσαν τα ευρήματα και πρότειναν τη διπλή έλικα Βιοχημεία Ι Δ-11

Τα πειραματικά ευρήματα της Rosalind Franklin Βιοχημεία Ι Δ-12

Στην αντιπαράλληλη διπλή έλικα του DNA Τα ζεύγη βάσεων A-T και G-C συνδέονται με δεσμούς υδρογόνου Βιοχημεία Ι Δ-13

Τα υδρογονοδεσμευμένα ζεύγη βάσεων έχουν το ίδιο μέγεθος και σχήμα ώστε να «χωρούν» ακριβώς στο χώρο μεταξύ των δύο αντιπαράλληλων ελίκων A T C G Βιοχημεία Ι Δ-14

Η διπλή έλικα σταθεροποιείται όχι μόνο με υδρογονοδεσμούς μεταξύ των απέναντι βάσεων, αλλά και με van der Waals (stacking) αλληλεπιδράσεις μεταξύ διαδοχικών βάσεων της ιδιας αλυσίδας Βιοχημεία Ι Δ-15

3 άκρο 5 άκρο 3 άκρο 5 άκρο Βιοχημεία Ι Δ-16

Στη μεγάλη και τη μικρή αύλακα αναγνωρίζονται δυνητικοί δότες και δέκτες υδρογονοδεσμών στους οποίους οφείλεται η αναγνώριση και η εξειδίκευση των αλληλεπιδράσεων του DNA με πρωτεΐνες, π.χ. παράγοντες μεταγραφής και περιοριστικά ένζυμα Η μεγάλη αύλακα έχει διαστάσεις που επιτρέπουν την τοποθέτηση μιας α-έλικας στην κοιλότητά της Μεγάλη αύλακα Mικρή αύλακα Βιοχημεία Ι Δ-17

Η διπλή έλικα του DNA μπορεί να υιοθετήσει περισσότερες της μιας διαμορφώσεις Βιοχημεία Ι Δ-18

Βιοχημεία Ι Δ-19

Στη διπλή έλικα του B-DNA Οι δύο πολυνουκλεοτιδικές αλυσίδες έχουν αντίθετη φορά και συστρέφονται γύρω από ένα κοινό άξονα Ο κορμός ριβόζης-φωσφορικών βρίσκεται στην εξωτερική πλευρά του μορίου σε επαφή με το διαλύτη Οι βάσεις βρίσκονται στο εσωτερικό της διπλής έλικας Οι διαδοχικές βάσεις της ίδιας αλυσίδας απέχουν κατά 3.4Å Η στροφή της έλικας περιέχει 10 βάσεις και έχει μήκος 34Å Η διάμετρος είναι 20Å 36 μοίρες συστροφή/βάση Βιοχημεία Ι Δ-20

Συγκριτικά χαρακτηριστικά A, B, Z- διπλής έλικας DNA A: δεξιόστροφη, κοντή και ευρεία, 2.3 Å ανύψωση/νουκλεοτίδιο, 11 bp ανά στροφήσχηματίζεται σε συνθήκες αφυδάτωσης του DNA (σχετική υγρασία < 75%), υιοθετείται επίσης από τοπικά διπλόκλωνο RNA και από υβρίδια DNA-RNA B: δεξιόστροφη, επιμήκης, λεπτή, 3.4 Å ανύψωση/νουκλεοτίδιο, 10 bp ανά στροφή- η μορφή που κυρίως απαντάται υπό φυσιολογικές συνθήκες Z: αριστερόστροφη, η πιο επιμήκης και λεπτή, 3.8 Å ανύψωση/νουκλεοτίδιο, 12 bp ανά στροφή- υιοθετείται από μικρά συνθετικά ολιγονουκλεοτίδια που η αλληλουχία τους αποτελείται από πυριμιδίνες εναλλασσόμενες με πουρίνες Βιοχημεία Ι Δ-21

Κυκλικό και υπερελικωμένο DNA Κυκλικό DNA: Δεν έχει ελεύθερα 5, 3 άκρα Ο άξονας της διπλής έλικας κλειστού κυκλικού μορίου DNA μπορεί να συστραφεί με αποτέλεσμα το σχηματισμό υπερελικωμένου DNA. Απουσία υπερελίκωσης το μόριο DNA είναι χαλαρό και μπορεί να είναι επίπεδο. Βιοχημεία Ι Δ-22

Η υπερελίκωση του DNA (τριτοταγής δομή) είναι ιδιαίτερα σημαντική To υπερελικωμένο DNA είναι συμπαγέστερο από το αντίστοιχο χαλαρό μόριο Η υπερελίκωση επηρεάζει τη δυνατότητα αποδίπλωσης της διπλής έλικας Οι τοπολογικά διαφορετικές υπερελικωμένες μορφές του ίδιου DNA λέγονται τοποϊσομερή Τα τοποϊσομερή μπορούν να διαχωρισθούν με ηλεκτροφόρηση πηκτής Βιοχημεία Ι Δ-23

Τα τοποϊσομερή μπορούν να μετατραπούν το ένα στο άλλο με διάσπαση και επανασύνδεση της μιας ή και των δυο αλυσιδων του DNA που καταλύεται από τοποϊσομεράσες Τα τοποϊσομερή μπορούν να διαχωρισθούν με ηλεκτροφόρηση πηκτής Βιοχημεία Ι Δ-24

Χρωματίνη Το ανθρώπινο DNA εκτεταμενο έχει μήκος ~2 μέτρα! Πρέπει να χωρέσει στον κυτταρικό πυρήνα που έχει διάμετρο 5 μm Χρειάζεται να συσπειρωθεί 100000 φορές! Αυτό επιτυγχάνεται με την περιέλιξή του γύρω από πρωτεϊνικούς «κυλίνδρους» (νουκλεοσώματα) και την περαιτέρω συμπύκνωσή τους σε ελικοειδή ινίδια χρωματίνης Η χρωματίνη περιέχει ιστονικές και μη-ιστονικές πρωτεΐνες Βιοχημεία Ι Δ-25

Το πυρηνικό νουκλεοσωμικό σωματίδιο στα ευκαρυωτικά: 147DNA περιελιγμένα γύρω από έναι ιστονικό οκταμερές Πυρήνας νουκλεοσώματος DNA Συνδετικό DNA H1 Βιοχημεία Ι Δ-26

Βιοχημεία Ι Δ-27

Μονόκλωνα νουκλεϊκά οξέα (RNA) δεν σχηματίζουν συνήθως εκτεταμένες διπλές έλικες, μπορούν όμως να έχουν δευτεροταγείς δομές που δημιουργούνται από υδρογονοδεσμούς ή επιστοίβαση βάσεων σε περιορισμένης έκτασης περιοχές τους Τυχαία δομή Απλή έλικα με επιστοίβαση βάσεων Διπλή έλικα σε κάποιο τμήμα με υδρογονοδεσμούς μεταξύ συμπληρωματικών βάσεων Βιοχημεία Ι Δ-28

To RNA μπορεί να υιοθετήσει τοπικά δευτεροταγή δομή μεσω υδρογονοδεσμών ή επιστοίβασης βάσεων Πρωτοταγής δομή RNA: Αλληλουχία A,G,C, U Ζεύγη βάσεων:a-u, G-C αλλά και μη κανονικά G-U Σταθερότητα υδρογονοδεσμών: G-C > A-U > G-U Τουλάχιστον 4 συμπληρωματικές βάσεις Βιοχημεία Ι Δ-29

To RNA μπορεί να υιοθετήσει τριτοταγή δομή με αλληλεπιδράσεις βάσεων από μακρινές περιοχές μιας αλυσίδας Βιοχημεία Ι Δ-30

Το μεταφορικό trna έχει χαρακτηριστική τριτοταγή δομή Phe-tRNA, 77 νουκλεοτίδια Ο πολικός σκελετός προς τα εξω, οι περισσότερες βάσεις στο εσωτερικό, εκτός λειτουργικών περιοχών Βιοχημεία Ι Δ-31