Nukleinsyror: DNA och RNAKurs MNXA10/12

Hans-Erik Åkerlund

DNA: ”deoxy-ribonucleic acid”, deoxi-ribonukleinsyraBärare av cellens arvsanlag

RNA: ”ribonucleic acid”, ribonukleinsyraTillfällig bärare av arvsanlag (mRNA)Struktur för proteinsyntesmaskineriet, ribosomen (rRNA)Bärare av aktiverade aminosyror (tRNA)Övrigt: Bärare av arvsanlag, katalys, RNA-världen

(Mod från Henrik Stålbrand)

DNA strukturDubbelhelix

Stor fåra (major groove)

Liten fåra (minor groove)

Nukleinsyrorär Polymerer med Nukleotider som byggstenar

Nukleotid:

Fosfat Kvävebas

Socker

Flera nukeotider bildar en polymer, en polynukleotid, dvs en sträng av RNA eller DNAPolymerens stomme: ....fosfat-socker-fosfat-socker....Fosfat: grund till ”syra” (acid) i nukleinsyra, dvs A i DNA och RNA

Nukleotid

Sockret

R i RNA D i DNA

Syre saknasDeoxy

Kvävebaser:

RNA DNA

Adenin Adenin

Guanin Guanin

Cytosin Cytosin

Uracil Thymin

Endast i RNA, Endast i DNA

Kvävebaser

H byts ut mot deoxyribos i DNAoch mot ribos i RNA=

Plan struktur

Plan struktur

En av fyra nukleotider - ATPUtgångsmaterial vid syntes av RNA

Adenin

Ribos

Fosfat

Fosfat Kvävebas

Socker

Polynukleotider (nukleinsyror)Riktning för syntes 5’ till 3’

syra binder till alkohol = esterbindninghär fosfodiesesterbindning

Nukleotidenehet

DNA struktur.1) DNA sträng: polynukleotid, kvävebaser A,G,C,T2) DNA sträng: har polaritet: 5´ o 3´ ändar3) Dubbel strängat (ds) DNA: basparning mellan två antiparella strängar4) H-bindingar, 2 st mellan A o T, 3 st mellan G o C

5´ 3´

5´

5´

3´

3´

A G C T C

T C G A G

sockersocker

DNA dubbelhelix strukturBasparning:Plana strukturer G o C (3 vätebindningar)A o T (2vätebindningar)

Vätebindning

Dubbelsträngad DNA (dsDNA)bildar dubbel helix (spiral)motriktade kedjor

5´

5´

3´

3´

A G C T C

T C G A G

5´

3´3´5´

DNA dubbelhelix

Stor fåra (major groove)

Liten fåra (minor groove)

Mörk färg: fosfodiester o socker(huvudkedja)Ljus färg: basparade kvävebaser

10 nukleotider

eller

Baspar (bp)

5´ 3´

3´ 5´

DNA dubbelhelix

Stabilisering av dubbel helix.Kovalenta bindningarVätebindningar mellan baserHydrofob effektVan der Waals/dispersionskrafterFosfatgrupperna

Negativt laddade ökar avstånd och minskar risk för hydrolys

Avsaknad av 2’-syret på ribos minskar risk för hydrolys

fosfodiester (-)

socker baser

RNA Ribos istället för deoxyribosG-C och A-U i stället för G-C och A-TNormalt enkelsträngat men kan vecka sig tillbaks på sig själv och bildar då dubbelhelix där basparningen stämmermRNA, rRNA, tRNA, snRNA, siRNA

Hair pin loop

tRNA

rRNA

Cellulära processer

DNA RNA PROTEIN

Replikation Transkription Translation

Process Huvudsaklig funktionell enhet/ enzymReplikation DNA polymeras. (DNA templat, mall)Transkription RNA polymeras. (DNA templat eller )Translation Ribosom, består av rRNA, protein. (mRNA templat)

Replikation: kopiering av DNAEnzym: DNA-polymeras

5´ 3´

3´ 5´

Ny DNA sträng

DNA templat

DNA replikation

5

3

3

5

5

3

5´

3´

5´

3´

Transkription

DNA avläses till mRNA med enzymet RNA-polymeras

Promotor = RNA-polymeras inbindning.

”Sense strand”

Syntes 5´ till 3´

Translation

5´

N C

Translation

3´

mRNA

protein

AUG CCG XXX XXX XXX UGA

Met Pro

Gentiska koden

5´ 3´

Translation

5´

N C

Translation

3´

mRNA

polypetid

AUG CCG XXX XXX XXX UGA

Met Pro

Stop kodonInitierings kodon

Ribosominbindning

Ribosom= organell förproteinsyntes (rRNA, protein)

Translation

5´ 3´

mRNA AUG CCG XXX XXX XXX UGA

Ribosom= organell förproteinsyntes (rRNA, protein)

tRNA

Aminosyra 1Met

3´

3´UAC 5´

Kodon

Antikodon

Translation

5´ 3´

mRNA AUG CCG XXX XXX XXX UGA

tRNA

Aminosyra 1Met

3´UAC 5´

3´GGC 5´

Aminosyra 2Pro

N-Met-Pro...

Syntes avPeptidbindn.

Gen expression (uttryck)

5´

N C

Translation

3´

mRNA

polypetid

AUG CCG UUU GUA ... ... ... UGA

Met Pro Phe Val ... .... ...

5´5´3´

3´DNA

Transkription

N C

Veckning

FUNKTION!protein

ATG CCG TTT GTA ... ... ... TGA