Maturski rad iz biologije: "DINAMICKA ORGANIZACIJA CELIJE"  - Dijana Lucic   jun 2003.god. Gimnazija Han-Pijesak      

Nukleinske kiseline

    

      

    

    

    

  

Osnovna jedinica gradje nukleinskih kiselina je nukleotid. Nukleotidi se sastoje od secera pentoze, na ciji je prvi C-atom vezana jedna azotna baza, a za peti C-atom organska fosfatna grupa.  Dvije vrste secera, koji se neznatno medjusobno razlikuju, ulaze u sastav nukleotida: riboza i deoksiriboza. Secer riboza karakterise ribonukleotid, a secer deoksiriboza deoksiribonukleotid. Azotna baza u nukleotidu moze biti purinska ili pirimidinska. Purinske baze, adenin i guanin, sastoje se od dva prstena i komplamentarne su pirimidinskim bazama timinu, citozinu i uracilu, koji sadrze jedan prsten. Pirimidinska baza timin se javlja samo u deoksiribonukleotidu, dok je uracil prisutan iskljucivo u deoksiribonukleotidu. Adenin, guanin i citozin javljaju se u obje vrste nukleotida.

Secer i azotna baza (bez fosfatne grupe) cine nukleozid (npr., adenin i riboza se oznacavaju kao adenozin), koji sa fosfatnom grupom predstavlja nukleotid (npr., adenin, riboza i fosfatna grupa cine adenozin-monofosfat ili AMP).

Nukleotidi u zivoj materiji vrse tri znacajne funkcije: prenose energiju (ATP), ulaze u sastav koenzima (FAD, NAD, NADP, CoA) i predstavljaju osnovne komponente genetskog materijala celije.

 

Deoksiribonukleinska kiselina (DNK)

Deoksiribonukleinska kiselina predstavlja jedine poznate molekule sposobne za autoreplikaciju (autoreprodukciju). Svaki DNK molekul koristi vlastitu strukturu kao model za sopstvenu replikaciju. To je autokataliticka funkcija DNK molekula. U procesu replikacije svaki jednostruki lanac djeluje kao model za formiranje novog komplementarnog lanca. Na taj nacin u svakom ciklusu replikacije na stari jednostruki lanac komplementarn se vezuju odgovarajuci nukleotidi, tako da se obrazuje novi, dvostruki lanac DNK, koji se sastoji iz jednog novog i jednog starog lanca. Ovakav nacin replikacije nazvan je polukonzervativan (semikonzervativan).

         Osnovna uloga DNK je cuvanje i prenosenje genetske informacije. Ova informacija se nalazi upisana u redoslijedu azotnih baza koje sine specificni dio molekula DNK. Triplet baza na molekulu DNK koji odgovara mjestu ugradjivanja jedne aminokiseline u lanac proteina naziva se geneticki kod.

DNK se sastoji iz dva lanca koji cine nasljednu osnovu prokariota, eukariota i virusa. Svaki lanac se sastoji iz cetiri tipa nukleotida. Pri formiranju lanaca DNK uklapanje strukture se postize tako da naspram veceg nukleotida (koji sadrzi dvoprstenasti purin (A,G)) nalazi manji nukleotid drugog (koji sadrzi jednoprstensti pirimidin (T,C)). Uvijek se povezuju adenin i timin dvojnim vodonicnim vezama, a guanin i citozin trojnim vodonicnim vezama. Takvo povezivanje se naziva komplementarnost. Tako su komplementarne baze adenin i timin, i guanin i citozin. 

Watson i Crick su 1953. godine predlozili model trodimenzionalne strukture DNK, koji je nesto kasnije i ekserimentalno potvrdjen. Ovo tumacenje dvojice naucnika (koji su za njega dobili Nobelovu nagradu) spada medju najznacajnje u istoriji biohemije, jer je omogucilo ne samo tumacenje hemijskih i fizickih osobina DNK, vec i objasnjenje mehanizma prenosa nasljednih osobina.

Spoljnu stranu lanaca DNK cini skeletni dio koji je nespecifican. On se sastoji iz deoksiriboze i fosforne grupe povezanih tako sto se fosforna grupa veze za secer fosfodiestarskom vezom jednom OH grupom za treci C-atom secera jednog nukleotida s jedne strane i peti C-atom secera sledeceg nukleotida s druge strane (sinteza ide od 3 ka 5) na taj nacin se gradi spiralna formacija. Po deset pentoza i fosfornih grupa se nadovezuje dok se ne oformi puna spirala (jedanaesta pentoza se nadje u osi prve).

Secer se veze za bazu tako sto se jednom OH grupom glikozidnom vezom veze za deveti N atom s jedne strane i treci N atom s druge strane.

Struktura DNK materijala u svim celijama jednog organizma je ista. Redoslijed nukleotida u svim molekulima DNK jednog organizma je isti. Svaki organizam ima specifican raspored nukleotida u DNK ne postoje dva potpuno ista organizma. Teorijske varijacije rasporeda nukleotida su beskonacne. Racunaju se 4n (4 vrste baza, n broj monomera u molekulu).

 

Ribonukleinska kiselina (RNK)

U molekulu DNK nalaze se sifre za sintezu svih bjelancevina koje sintetisu celije. Prevodjenje tih sifri u redoslijed aminokiselina u proteinima vrse RNK koje takoce predstavljaju informacione molekule. RNK se nalazi u sastavu hromozoma svih zivih organizama, u jedarcu i celijskim ribozomima.

Sve ribonukleinske kiseline se u celiji sintetisu procesom koji se naziva transkripcija, odnosno prepisivanje odredjenog segmenta DNK.

Sve RNK su jednolancani molekuli, mada se u nekim dijelovima polinukleotidnog lanca moze obrazovati dvostruki heliks tako sto se medjusobno povezuju dijelovi lanca vodonicnim vezama izmedju komplementarnih baza, a zatim uvijaju u heliks. Udio helikoidalne strukture u pojedinim vrstama RNK je razlicit, mada se grubo krece oko 50%.

Postoje tri osnovne vrste RNK u celijama. To su:

  • Ribozomalne RNK koje su glavne komponente ribozoma. Njihova uloga nije sasvim razjasnjena ali se pretpostavlja da sudjeluju u procesu kretanja ribozoma za vrijeme sinteze proteina.

  • Transportne RNK su relativno mali molekuli koji u molekulu sadrze 75-90 nukleotidnih ostataka. Ove nukleinske kiseline ucestvuju u procesu aktivacije i prenosenja aminokiselina pri biosintezi proteina. U organizmima se moze naci oko 60 razlicitih tRNK, a neke i vise. Za tRNK je karakteristicno da sadrze vise od 10% tzv. rijetkih baza. One imaju karakteristicnu trodimenzionalnu strukturu u kojoj je 70% u obliku heliksa.

  • Informacione (mesendzer) RNK se u celijama javljaju u velikom broju, a u strukturi, odnosno sekvenci nukleotida, nose informaciju za sintezu razlicitih proteina.

Redoslijed baza (triplet) na iRNK koji odgovara odredjenoj aminokiselini naziva se kodon, a komplamentarni triplet baza na tRNK oznacava se kao antikodon. Precizni linearni redoslijed ribonukleotida grupisanih u sivre od po tri nukleotida u iRNK odredjuje linearni niz aminokiselina i signalizira ribozomima gdje pocinje i gdje prestaje sinteza proteinskog lanca.

G na vrh G