HÓA HỌC ACID NUCLEIC VÀ ACID NUCLEIC ppt

Base nitơ nitrogenous base THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTID VÀ ACID NUCLEIC... Đặc tính của base nitơ ảnh hưởng lên cấutrúc 3 chiều của acid nucleic • Purin và pyrimidine tự do là base y

HÓA HỌC ACID NUCLEIC

VÀ ACID NUCLEIC

BS HOÀNG HIẾU NGỌC

BỘ MÔN SINH HÓA

1 Acid phosphoric

2 Pentose

3 Base nitơ (nitrogenous base)

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTID

VÀ ACID NUCLEIC

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTID VÀ ACID NUCLEIC

1 Acid phosphoric

2 Đường pentose

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTID VÀ ACID NUCLEIC

3 Base nitơ

THÀNH PHẦN HÓA HỌC CỦA NUCLEOTID VÀ ACID NUCLEIC

Tính chất vật lý – hóa học của base purin và pyrimidine

• Tính đồng phân: enol (lactim) và ceton (lactam)

• 5,6 - dihydrouracil

So sánh thành phần hóa học giữa DNA và

RNA

Base purin ADENIN (A) ADENIN (A)

GUANIN (G) GUANIN (G) Base pyrimidine CYTOSIN (C) CYTOSIN (C)

THYMIN (T) URACIL (U) Đường pentose Deoxyribose Ribose

Acid phosphoric H3PO4 H3PO4

NUCLEOSID VÀ NUCLEOTID

HÓA HỌC ACID NUCLEIC VÀ ACID NUCLEIC

• Sản phẩm thủy phân không hoàn toàn của

acid nucleic

• Dễ bị thủy phân bởi nucleosidase

• Gồm: base nitơ và pentose

• -N-glycosid (C1’ pentose và N9 của base

purin/N1 của pyrimidine)

• (base): purin – nucleosid/pyrimidin –

nucleosid

• (pentose): ribonucleosid /

deoxyribosenucleosid

Liên kết glycoside giữa base nitơ và đườngpentose

-N-glycosid

• Base tạo ra 2 hình dạng xoay quanh liên kết β – N – glycosid được gọi là đồng (syn) hoặc đối (anti) Dạng Liên kết glycoside giữa base nitơ và đường pentose

NUCLEOSID PHOSPHAT

NUCLEOSID PHOSPHAT

NHỮNG NUCLEOTID TRONG TỰ NHIÊN

• Dự trữ và vận chuyển năng lượng sinh học

• Coenzym:

– NAD + : nicotinamid adenin dinucleotid

– NADP + : nicotinamid adenin dinucleotid

phosphat

– FAD + : flavin adenin dinucleotid

• Yếu tố truyền thông tin nội bào

Dẫn xuất của Adenosin

H2O E

Dẫn xuất của guanosin

• GDP và GTP

– Oxy hóa acid α – ketoglutaric thành acid

succinic

– GTP cần cho sự hoạt hóa adenyl cyclase

– GTP: NL cần cho sự tổng hợp protein của

ribosome

– cGMP: tín hiệu nội tế bào hay chất truyền tin thứ 2

Các dẫn xuất khác

• UTP, UDP: coenzym trong chuyển hóa

glucid, hợp chất giàu NL

• CTP, CDP: hợp chất giàu NL

Acid deoxyribonucleic

Đặc tính của base nitơ ảnh hưởng lên cấu

trúc 3 chiều của acid nucleic

• Purin và pyrimidine tự do là base yếu

• Có đặc tính liên hợp cao  cấu trúc, phân

bố ion, hấp thụ ánh sáng UV (260 nm) của

acid nucleic

• Cộng hưởng giữa các nguyên tử trong

vòng làm cho các liên kết có đặc tính liênkết đôi 1 phần

• Pyrimidine là phân tử có cấu trúc phẳng

• Purin thì hơi phẳng vì có 1 chút gấp khúc

• Base kị nước nên khó tan ở pH 7 tế bào

• Tăng, giảm pH thì acid nucleic tan trong

nước dễ hơn

Đặc tính của base nitơ ảnh hưởng lên cấu

trúc 3 chiều của acid nucleic

Tương tác kị nước xếp chồng (hydrophobic stacking interaction)

• Các base trong cấu trúc acid nucleic xếp

chồng lên nhau như xếp chồng các đồng

xu

• Các chồng base liên quan đến tương tác

Van der Waals và tương tác lưỡng cực giữacác base

• Xếp chồng  ít tiếp xúc với nước và ổn

định cấu trúc 3 chiều của acid nucleic

Các lực liên kết giúp hình thành DNA xoắnđôi

• Trục liên kết phosphat

• Tương tác xếp chồng (stacking interaction)

• Tương tác kị nước: trục phosphat mang

điện tích âm cao đối lại với các base khôngphân cực

• Liên kết hydro: duy trì khoảng cách giữa

hai trục đường phosphat

• Liên kết ion: muối giúp ổn định cấu trúc

Sự biến tính DNA

Các nguyên nhân gây biến tính

• Nhiệt độ,

• Thay đổi pH,

• các dung môi hữu cơ(urea, formamide)

• Nhiệt độ nóng chảy (Tm): nhiệt độ mà ở đómột nửa lượng DNA bị tách rời

– Phương trình Marmur-Doty về tương quan

nhiệt độ chảy và hàm lượng G, C và muối

Tm=41.1 XG+C + 16.6 log[Na+] + 81.5

– G, C, muối cao thì Tm càng cao

Rãnh lớn – rãnh nhỏ

 vị trí gắn của các protein điều hòa bằng các

liên kết hydro để kiểm soát biểu hiện gen

Rộng 22A o Rộng 12A o

Qui luật bổ sung đôi base – Sự cân bằng

thay đổi theo loài

nhưng không thay

đổi theo tuổi, trạng

thái dinh dưỡng,

môi trường

Những loại cấu trúc xoắn đôi của DNA

• Có 6 loại cho đến nay: A, B, C, D, E, Z

– Chiều xoắn

– Số đôi base trong mỗi vòng xoắn

– Khoảng cách giữa mỗi đôi base

– Khoảng cách lớn nhất giữa hai sợi

• Loại B gặp nhiều nhất trong điều kiện sinhlý

Các dạng cấu trúc của DNA

• Xoắn đơn (virus)

• Xoắn đôi (phổ biến nhất)

• Xoắn đơn vòng (DNA ti thể và virus)

• Xoắn đôi vòng

• Các trình tự đặc biệt có ảnh hưởng lên chứcnăng và chuyển hóa của đoạn DNA trongvùng lân cận.

• VD: gập khúc (bend) sẽ xuất hiện trong

chuỗi xoắn DNA khi 4 đến 6 base

adenosine xuất hiện cạnh nhau trên 1

mạch đơn 6 base adenosin sẽ tạo nên 1

gấp khúc 18o  chỗ gắn protein trên DNA

Một số dạng cấu trúc DNA ít gặp

Trình tự acid nucleic đối xứng nhau hai lần, tự bổ sung trong 1 mạch nên có thể tạo ra cấu trúc kẹp tóc hoặc dạng chữ thập

Trình tự acid nucleic đối xứng nhau một lần, không thể hình thành cấu trúc kẹp tóc hoặc chữ thập

Một số dạng cấu trúc DNA ít gặp

Một số dạng cấu trúc DNA ít gặp

Một số dạng cấu trúc DNA ít gặp

G – tetraplex gặp trong cấu trúc

telomere

Vai trò của những cấu trúc DNA đặc biệt

• DNA của tế bào sống luôn có những trình

tự đặc hiệu để giúp nhận biết protein gắnkết

• Trình tự đó có thể là dạng palindrome,

polypyrimidine, polypurin  tạo ra

những xoắn ba hoặc H – DNA

• Vùng có liên quan đến điều hòa biểu hiệngen

Vai trò của DNA

• Mang thông tin di truyền

• Làm khuôn cho sự chuyển mã và tái bản

Acid ribonucleic

Nhánh đối mã của tRNA

• 5 đôi base

• 3 nucleotid đối mã

• Nhận mã ba tương ứng trên mRNA khuôn

Các dạng RNA

Vai trò sinh học của RNA

• Tham gia vào quá trình sinh tổng hợp

protein

• mRNA: khuôn cho sự tổng hợp

• rRNA: cấu trúc, hình thành ribosome, nơixảy ra sinh tổng hợp protein

• tRNA: vận chuyển acid amin đến

ribosome để tổng hợp protein

• snRNA: tham gia vào quá trình cắt mRNA

và điều hòa gen

Thủy phân acid nucleic bằng nuclease

• Nuclease: enzym cắt đứt liên kết

• Men cắt hạn chế

• Vị trí cắt hạn chế

• Cơ chế tự bảo vệ của các loài vi khuẩn trước

sự xâm nhập của virus

CH3

Ví dụ về 1 số men cắt

EcoRI Escherichia coli

5'GAATTC 3'CTTAAG

5' -G AATTC -3' 3' -CTTAA G -5'

EcoRII Escherichia coli

5'CCWGG 3'GGWCC

5' - CCWGG -3' 3' -GGWCC -5'

BamHI Bacillus

amyloliquefaciens

5'GGATCC 3'CCTAGG

5' -G GATCC -3' 3' -CCTAG G -5'

HindIII Haemophilus

influenzae

5'AAGCTT 3'TTCGAA

5' -A AGCTT -3' 3' -TTCGA A -5'

oxidase trong điều trị bệnh gout

– Nucleosid chứa arabinose điều trị ung thư và

nhiễm virus

– 5 – flourouacil: điều trị ung thư

– 5 – iodo – 2’ – deoxyuridin: điều trị viêm giác mạc

do herpes