Биосинтез нуклеиновых кислот НК Состав мононуклеотидов сахар

Биосинтез нуклеиновых кислот (НК) Состав мононуклеотидов: • сахар (рибоза или дезоксирибоза) • азотистое основание (пуриновые и пиримидиновые) • остаток фосфорной кислоты 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 5' - пентозофосфат

Нумерация пуриновых и пиримидиновых оснований

Синтез пуриновых мононуклеотидов 1. Синтезируется рибозо-5' – фосфат 2. Пуриновое основание строится в положении гликозидного гидроксила рибозо-5' – фосфата в следующем порядке : • сначала переносится аминогруппа от глутамина • к этой аминогруппе присоединяется глицин • замыкается 5 членное кольцо • достраивается до инозиновой кислоты

глицин асп мурав. к-та глута

• достраивается до инозиновой кислоты • из инозиновой кислоты образуются адениловая и гуаниловая кислоты NH 2 рибозо- 5'- фосфат АМФ ГМФ

Синтез пуриновых мононуклеотидов

от глицина

Синтез пиримидиновых мононуклеотидов Строится азотистое основание: карбамаилфосфат • синтез карбамаилфосфата • конденсация его с аспартатом • циклизация с удалением воды и дегидрированием – образуется оротовая кислота • к оротовой кислоте присоединяется рибозо- 5'фосфат с последующим декарбоксилированием ОМФ – образуется уридин- 5'- фосфат •

декарбоксилирование 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 (НК) НК –полинуклеотиды, состоящих из пуриновых и пиримидиновых мононуклеотидов. Предшественниками для синтеза НК являются 5'- нуклеозидтрифосфаты, которые образуются путем последовательных фосфотрансферазных реакций при участии АТФ: АТФ HМФ АДФ АТФ АДФ HТФ HДФ СН 3 тимидинтрифосфат(ТТФ)

Биосинтез ДНК Три этапа репликации ДНК: инициация, элонгация, терминация 1. Инициация. Возникновение репликативных вилок и синтез РНКпраймера Репликативные вилки у прокариотов: ssb- белки ori-связывающиеся белки ori денатурация Репликативные вилки у эукариотов: ori 3‘ 5' 5' 3' направления репликации

Репликативные вилки у эукариотов: ori 3‘ 5' 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 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 3' 5' 5' 3'

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

Синтез ДНК на РНК матрице

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

Биосинтез РНК

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-полимеразы • имеются особенности в синтезе м. РНК (интроны и экзоны)

Катаболизм нуклеиновых кислот ( в отдельной презентации в папке: Д. Г. лекции БХ)

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