Struktura sacharidů. Struktura nukleových kyselin Bruno Sopko

Struktura sacharidů.

Významné formy cukrů v organismu: Glukóza Glykogen Glykoproteiny Glykolipidy Proteoglykany

Charakteristika sacharidů: polyhydroxyaldehydy a ketony 3-8 uhlíků + funkční skupina chirální molekuly Rozlišujeme: Monosacharidy Disacharidy Polysacharidy Modifikované sacharidy

Izomerie D a L Enantiomery - „zrcadlové obrazy“ (stáčí rovinu polarizovaného světla opačnými směry) Fischerova projekce 2n = počet stereoisomerů n-počet chirálních C (např. glukóza - 16 stereoisomerů)

Struktura glukosy Mutarotace změny v rotaci roviny pol. světla při utváření rovnováhy mezi cykl. a otevřenou formou Anomery liší se pozicí OH na anomerním C

Reakce monosacharidů

Reakce s oxidačním činidlem: Redukující cukry reagují v zásaditém prostředí s oxidačním činidlem Všechny monosacharidy jsou redukující cukry

Reakce s alkoholy (tvorba glykosidické vazby): Glykosidická vazba vazba mezi anomerním uhlíkem a kyslíkem OR sk. Hydrolýza disacharidu (trávení sacharidů)

Přehled důležitých monosacharidů Aldózy Pentózy součástí RNA a NADH součástí polysacharidů ve stěnách rostl. buněk Hexózy „krevní“ cukr (energie) součástí celulózy a škrobu zásoba v organismu ve formě glykogenu součástí laktózy v mléce, glykolipidů a glykoproteinů konverze na glukózu galaktosémie součástí glykolipidů a glykoproteinů

Přehled důležitých monosacharidů Ketózy: D-Ribulóza D-Fruktóza intermediát pentóza fosfátové dráhy volná v medu a v ovocných šťávách součástí sacharózy konverze na glukózu Deoxyaldózy: 2-deoxy-D-ribóza součástí DNA

Acetylované aminocukry: N-Acetyl-D-glukosamin N-Acetyl-D-galaktosamin součástí glykoproteinů Kyselé cukry: D-Glukuronová kyselina N-Acetylneuraminová kyselina (sialová) součástí glykosaminoglykanů v pojivové tkáni konjugace žlučových kyselin součástí glykoproteinů

Přehled důležitých disacharidů Sacharóza Přehled důležitých disacharidů třtinový cukr, řepkový cukr neredukující Maltóza štěpný produkt škrobu Laktóza mléčný cukr (4,5% - 7%) intolerance (absence laktázy)

Přehled důležitých polysacharidů Celulóza ß-D-Glukóza, ß-1,4 glykosidická vazba tvoří strukturní kostru rostlin člověk neštěpí

1. Amylóza (20%, rozpustná ve vodě) Škrob α-D-Glukóza energetické zásoby pro rostliny člověk štěpí - základní součást stravy (brambory, obilí, rýže) 1. Amylóza (20%, rozpustná ve vodě) α-1,4 glykosidická vazba 2. Amylopektin (80%, nerozpustná ve vodě) větvení (po 25 jednotkách) - α-1,6

Glykogen α-D-Glukóza, α-1,4 a α-1,6 glykosidická vazba energetický zdroj u živočichů (játra, svaly)

Další významné sacharidy Kyselina hyaluronová 25 tis. disacharid. jednotek tvoří viskózní hmotu (váže vodu) pojivo, synoviální tekutina, sklivec Chondroitin sulfát šlachy, chrupavky D-Glukuronát N-Acetyl- D-galaktosamin- 6-sulfát D-Glukuronát N-Acetyl-D-glukosamin

Heparin hodně sulfatován (negativně nabité skupiny) antikoagulant - skladován v granulích žírných buněk (váže se na koagulační faktory)

Struktura nukleových kyselin

Nukleové kyseliny objeveny v 19.století v mlíčí (rybí sperma) a v dalších biologických materiálech funkce objasněna v uplynulém půlstoletí (název odvozen od buněčného jádra [nucleus]) dva základní typy – DNA , RNA v posledních dvaceti pěti letech prudký rozvoj – molekulární biologie a genetika

Složení nukleových kyselin kyselina fosforečná (také kyselina trihydrogenfosforečná nebo kyselina orthofosforečná)

Složení nukleových kyselin pentosa (pětiuhlíkatý cukr) D-ribosa 2-deoxy-D-ribosa (RNA) (DNA)

Složení nukleových kyselin heterocyklické base (nukleobase) pyrimidinové base purinové base pyrimidin uracil thymin cytosin (RNA) (DNA) purin adenin guanin

Nukleosid je sloučenina  pentosy (ribosy nebo deoxyribosy) a heterocyklické base. Ta je vázána na cukr přes dusík heterocyklu -N-glykosidickou vazbou. Adenosin, guanosin, cytidin, thymidin a uridin adenosin cytidin thymidin

Nukleotid nukleosid esterifikovaný fosforečnou kyselinou buď na 5´-hydroxylové skupině (pouze tyto jsou prekursory nukleových kyselin) nebo řidčeji 3´-hydroxylové skupině. Nukleotidy jsou monomerní jednotky polymerní nukleové kyseliny (polynukleotidu). ribonukleotidy – AMP, GMP, UMP a CMP (monomery RNA) deoxyribonukleotidy – dAMP, dGMP, dTMP a dCMP (monomery DNA) AMP

Nukleová kyselina je polynukleotidový řetězec, který je tvořen mononukleosidy vázanými navzájem fosfodiesterovými vazbami. 5´-OH skupina cukru v nukleotidu je vázána k 3´- OH skupině dalšího nukleotidu fosfodiesterovou vazbou polynukleotidový řetězec obsahuje 5´- a 3´- konec (buď ve formě volné OH skupiny nebo esterifikovaný), dle konvence se sekvence nukleotidů v nukleové kyselině zapisuje od 5´ do 3´konce

RNA

DNA

Struktura DNA

Párovaní basí DNA

A, B a Z konformace DNA A B Z A B Z

RNA

Mesengerová (informační) RNA – mRNA přenos informace z genu (DNA) do místa proteosynthesy veliká variabilita jak ve velikosti molekuly, tak stabilitě Přepis mRNA do sekvence aminokyselin proteinu začíná od 5´-konce většina mRNA obsahuje na 3´-konci polyA (20-250 adenylátových zbytků)

Mesengerová (informační) RNA – mRNA 5´-konec „čapkován“ (capped)

Transferová RNA – tRNA malé molekuly (73 - 95 nukleotidů) 7-15% posttranskripčně modifikovaných bází.  3' konec vždy končí sekvencí CCA překlad informace ze sekvence mRNA do sekvence aminokyselin každá aminokyselina má alespoň jednu vlastní specifickou tRNA sekundární struktura připomíná jetelový trojlístek

Ribosomální RNA – rRNA většina buněčné RNA je rRNA jsou integrálními složkami ribosomů (5S , 5,8S , 28S a 18S) vykazuje katalytickou (enzymatickou) aktivitu při vytváření peptidické vazby

Malé interferující RNA Small interfering RNAs (siRNAs) okolo 22 nukleotidů zprostředkovávají nově objevený jev zvaný RNA interference (RNAi) významná role v regulaci genové exprese - váží se na specifické sekvence mRNA a takto označená specifická mRNA je rozložena enzymy zvanými endonukleazy

MikroRNA MicroRNAs (miRNAs) 22–24 nukleotidů odhaduje se , že je kolem 250 různých mikroRNA, ale je jich možná i 500 ovlivňují zásadním způsobem funkce zhruba 7 000 lidských genů regulace genové exprese - vazba na mRNA způsobí vyřazení příslušné mRNA z translace na příslušný protein

Malé RNA jadérek Small nucleolar RNAs (snoRNAs) důležité pro biosyntézu rRNA modifikuje ribosomální RNA (rRNA) uspořádáním štěpení dlouhé pre-rRNA na funkční podjednotky (18S, 5,8S a 28S molekuly)

Malé jaderné RNA Small nuclear RNAs (snRNAs) součástí buněčné struktury (spliceosome) pro produkci mRNA odstraní nekodující oblasti (introny) genů a složí dohromady kodující regiony (exony) do mRNA sekvence kodující proteiny některé snRNA přitom v těchto reakcích vykazují znaky funkčního enzymu

Ribozym RNA molekula, která katalyzuje chemickou reakci název znikl spojením ribonukleová kyselina enzym ribozymy často katalyzují buď hydrolyzu jedné z vlastních fosfodiesterových vazeb nebo hydrolyzu vazeb v jiné RNA,

Rozdíly mezi DNA a RNA DNA RNA cukr deoxyribosa ribosa pyrimidinová b. thymin uracil struktura dvoušroubovice jeden řetězec alkalické prostř. stabilní labilní

Poděkování Tato prezentace vznikla kompilací prezentací kolegů RNDr. Miroslavy Rovenské, Ph.D. a RNDr. Richarda Vytáška, Ph.D.