Struktura sacharid Struktura nukleovch kyselin Bruno Sopko Struktura

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 2 n = 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 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 § součástí glykolipidů a glykoproteinů § „krevní“ cukr (energie) § součástí celulózy a škrobu § zásoba v organismu ve formě glykogenu § součástí laktózy v mléce, glykolipidů a glykoproteinů § konverze na glukózu § galaktosémie

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

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

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

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

Škrob Ø α-D-Glukóza Ø energetické zásoby pro rostliny Ø 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 Ø α-D-Glukóza, α-1, 4 a α-1, 6 glykosidická vazba Ø energetický zdroj u živočichů (játra, svaly)

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

Heparin Ø hodně sulfatován (negativně nabité skupiny) Ø 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 �v základní typy – DNA , RNA 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 (RNA) 2 -deoxy-D-ribosa (DNA)

Složení nukleových kyselin � heterocyklické base (nukleobase) ◦ pyrimidinové base pyrimidin uracil thymin (RNA) (DNA) cytosin ◦ purinové base 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 – d. AMP, d. GMP, d. TMP a d. CMP (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

RNA

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

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

Transferová RNA – t. RNA � � � malé molekuly (73 - 95 nukleotidů) 7 -15% posttranskripčně modifikovaných bází. 3' konec vždy končí sekvencí CCA překlad informace ze sekvence m. RNA do sekvence aminokyselin každá aminokyselina má alespoň jednu vlastní specifickou t. RNA sekundární struktura připomíná jetelový trojlístek

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

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

Mikro. RNA Micro. RNAs (mi. RNAs) � 22– 24 nukleotidů � odhaduje se , že je kolem 250 různých mikro. RNA, ale je jich možná i 500 � ovlivňují zásadním způsobem funkce zhruba 7 000 lidských genů � regulace genové exprese - vazba na m. RNA způsobí vyřazení příslušné m. RNA z translace na příslušný protein

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

Malé jaderné RNA Small nuclear RNAs (sn. RNAs) � součástí buněčné struktury (spliceosome) produkci m. RNA � odstraní nekodující oblasti (introny) genů a složí dohromady kodující regiony (exony) do m. RNA sekvence kodující proteiny � některé sn. RNA 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 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.