Биосинтез нуклеиновых кислот 1. Биосинтез мононуклеотидов Состав мононуклеотидов:

Биосинтез нуклеиновых кислот 1. Биосинтез мононуклеотидов Состав мононуклеотидов: • сахар (рибоза или дезоксирибоза) • азотистое основание (пуриновые и пиримидиновые) • остаток фосфорной кислоты 2. Биосинтез полинуклеотидной цепи из мононуклеотидов 5' -ТМФ

Биосинтез нуклеиновых кислот (НК) 1. Биосинтез мононуклеотидов Различия в схеме синтеза пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов Пуриновые (А, Г) а) формируется рибозо-5' –фосфат б) на положении его гликозидного гидроксила строится пуриновое основание Пиримидиновые (Ц, Т, У) а) синтезируется азотистое основание б) к нему присоединяется рибозо-5' фосфат

Нумерация пуриновых и пиримидиновых оснований

Синтез пуриновых мононуклеотидов Необходима энергия для присоединения пуринового основания к рибозе

Синтез пиримидиновых мононуклеотидов Строится азотистое основание уридин - 5'- фосфат (УМФ) присоединяется к рибозо-5 - Ф Уридин - 5'- фосфат (УМФ) является предшественником для ЦМФ и ТМФ (аминирование, метилирование) NH 2 УМФ НАДФН ЦМФ НАДФ СН 3 ТМФ СН 3 дезоксирибозо-

Слайды 7 -11–подробности синтеза пуринов и пиримидинов (для спец)

Синтез пуриновых мононуклеотидов 1. Синтезируется рибозо-5' – фосфат 2. Пуриновое основание строится на положении гликозидного гидроксила рибозо-5' – фосфата Начало синтеза пуринового основания на рибозопирофосфате: от глицина От глицина асп глутамин

• пуриновое основание сначала достраивается до инозиновой кислоты • из инозиновой кислоты образуются адениловая и гуаниловая кислоты NH 2 АМФ Н NH 2 Н О НО Р О С 5 ОН рибозо- 5'- фосфат ГМФ

Синтез пуриновых мононуклеотидов пирофосфат синтетаза 5 -ф- рибозо-пирофосфат рибонуклеотид

Синтез пиримидиновых мононуклеотидов Строится азотистое основание: • синтез карбамаилфосфата • конденсация его с аспартатом • циклизация с удалением воды и дегидрированием – образуется оротовая кислота • • карбамаилфосфат

К оротовой кислоте присоединяется рибозо-Ф, ОМФ декарбоксилируется: декарбоксилирование оротатмонофосфат уридин - 5'фосфат (УМФ) СО 2 рибозо - Ф Уридин - 5'- фосфат (УМФ) является предшественником для ЦМФ и ТМФ NH 2 ЦМФ НАДФН НАДФ СН 3 ТМФ СН 3 УМФ дезоксирибозо-

Биосинтез нуклеиновых кислот Три этапа: инициация, элонгация, терминация Предшественниками для синтеза НК являются мононуклеотиды в форме 5'- нуклеозид- трифосфатов (НТФ). Они образуются путем последовательных реакций фосфорилирования нуклеотидмонофосфатов (НМФ) при участии АТФ

Биосинтез нуклеиновых кислот (НК) Предшественниками для синтеза НК являются мононуклеотиды в форме 5'- нуклеозид- трифосфатов (НТФ). Они образуются путем последовательных реакций фосфорилирования нуклеотидмонофосфатов (НМФ) при участии АТФ: АТФ HМФ АДФ АТФ АДФ HТФ СН 3 тимидинтрифосфат (5‘- ТТФ)

Задачи: 1. Раскручивание нитей ДНК. Расплетение (разделение нитей). Стабилизация однонитевых участков. 2. Синтез сегмента Оказаки. (Начало-праймаза) 3. Удаление затравки и сшивка. 4. Суперспирализация вновь синтезированных участков нитей ДНК. 5. Ревизия ДНК-полимеразой вновь синтезированного фрагмента ДНК — нет ли ошибочного включения нуклеотидов. и и сшивание. 6. Если произошла ошибка, то ошибочно включенный нуклеотид с частью этой нити вырезается и образовавшаяся брешь заполняется правильными нуклеотидами.

Задачи: 1. Расплетать ДНК(ферменты) 2. Читать и написать две дочерние цепи (ДНК- полимераза) 3 Терминация и репарация

Биосинтез ДНК Три этапа репликации ДНК: инициация, элонгация, терминация 1. Инициация. Возникновение репликативных вилок и синтез РНК-праймера Репликативные вилки у прокариотов: ssb- белки ori-связывающиеся белки ori денатурация хеликаза (с затратой АТФ) ssb белки топоизомераза II (гираза 3‘ 5' Репликативные вилки у эукариотов: ori 5' 3' направления репликации

2. Элонгация – собственно синтез цепей ДНК • ДНК- полимераза катализирует рост цепи только в направлении 5' 3‘ Синтез цепи всегда начинается с синтеза РНК -праймера • Направление синтеза на одной цепи совпадает с направлением движения репликативной вилки. Эта цепь называется лидирующей. На другой цепи направление синтеза противоположно движению репликативной вилки. Эта цепь называется отстающей, она синтезируется фрагментами, синтез каждого фрагмента начинается с праймера. Этап завершается удалением праймеров, сшивкой фрагментов

Репликативные вилки у эукариотов: ori 3‘ 5' 5' 3' направления репликации 500 нукл в сек Рост цепи только 5‘ 3'

Синтез ДНК на отстающей цепи 3' 5' 5' направление синтеза 3' Фрагменты Оказаки

Синтез ДНК на РНК матрице У РНК-овых вирусов: Одноцепочечная РНК вируса образует гибрид РНКДНК, на нем происходит синтез двуцепочечной ДНК с участием фермента обратная транскриптаза ( ревертаза). Вновь синтезированная ДНК ( копия вирусной РНК) встраивается в геном хозяина и с нее считывается РНК вируса и м. РНК для синтеза вирусных белков. (см. слайд)

Синтез ДНК на РНК матрице Viral DNA

3. Терминация – прекращение синтеза (конец матрицы), удаление праймеров, сшивка фрагментов Ферменты, участвующие в синтезе ДНК: • хеликаза (с затратой АТФ) • ssb белки • топоизомераза II (гираза) • РНК - полимераза (праймаза) • ДНК – полимераза I (α) обладает и нуклеазной активностью, участвует в деградации праймеров • ДНК – полимераза II ( ε, β) -участвуют в репарации • ДНК – полимераза III ( δ) –синтез цепей ДНК • РНК-аза Н - удаление праймеров • ДНК лигаза

4. Вопрос репарации. Ферменты репарации.

Синтез ДНК на РНК матрице У РНК-овых вирусов: Одноцепочечная РНК вируса образует гибрид РНКДНК, на нем происходит синтез двуцепочечной ДНК с участием фермента обратная транскриптаза ( ревертаза). Вновь синтезированная ДНК ( копия вирусной РНК) встраивается в геном хозяина и с нее считывается РНК вируса и м. РНК для синтеза вирусных белков.

Биосинтез РНК происходит при участии ДНК- зависимых РНК-полимераз. Матрицей для синтеза всех трех типов РНК (м. РНК, р. РНК, т. РНК) является ДНК, но при этом каждый раз происходит транскрипция не всей ДНК, а лишь отдельных ее участков, включающих конкретные группы генов.

Сходства в биосинтезе ДНК и РНК: • в обоих случаях матрицей служит ДНК • синтез как ДНК так и РНК происходит на расплетенной ДНК • наращивание полинуклеотидной цепи в обоих случаях идет в направлении 5' 3' Различия в биосинтезе ДНК и РНК: • предшественниками для синтеза РНК являются рибонуклеозидтрифосфаты • синтез РНК происходит только на одной нити ДНК • при синтезе РНК транскрипция происходит на отдельных участках ДНК-матрицы • синтез РНК осуществляется при помощи фермента РНК-полимераз • имеются особенности в синтезе м. РНК (интроны и экзоны)

Катаболизм нуклеиновых кислот (Отдельный файл)

Катаболизм нуклеиновых кислот нуклеиновые кислоты эндонуклеазы олигонуклеотиды экзонуклеазы мононуклеотиды фосфатазы(1) нуклеозиды пентозы ресинтез или в обмен углеводов Н 3 РО 4 нуклеозидазы(2) азотистые основания пурины пиримидины (у животных) мочевая кислота мочевина (углеродный скелет до СО 2 и воды)