Acid nucleic và một số chất khác có cấu trúc tương tự có ý nghĩa to lớn trong đời sống, được cấu tạo từ các nucleosid và nucleotid, là dẫn suất của base purin và pyrimidin có nhân thơm dị vòng.Các acid nucleic bao gồm ADN (deoxỷibonucleic) và ARN (acid ribonucleic), tồn tại dưới dạng nucleoprotein.
HỌ TÊN: CHÂU BÁ HUY LỚP: YHCT K33 MSSV: 1933080021 HÓA HỌC NUCLEIC I ĐẠI CƯƠNG Acid nucleic số chất khác có cấu trúc tương tự có ý nghĩa to lớn đời sống, cấu tạo từ nucleosid nucleotid, dẫn suất base purin pyrimidin có nhân thơm dị vòng Các acid nucleic bao gồm ADN (deoxỷibonucleic) ARN (acid ribonucleic), tồn dạng nucleoprotein 1.1 Đặc điểm chung Acid nucleic đại phân tử sinh học có phân tử lướng cấu tạo từ chuỗi nucletid với vai trò truyền tải thơng tin di truyền Acid nucleic có mặt hầu hết tế bào sống virus Chúng có mặt nhân tế bào bào tương chiếm 5-15% trọng lượng khô tế bào 1.2 Phân loại H3PO4 + đường 5C -> nuclesid + base N -> nucleotid -> acid nucleic - H3PO4 + đường ribose -> ribonuclesid + base N -> ribonucleotid -> ARN - H3PO4 + đường deoxyribose -> nuclesid + base N -> nucleotid -> ADN 1.3 Cấu tạo chung Các yếu tố cấu thành acid nucleic bao gồm: acid phosphoric, đường pentose base nitơ 1.3.1 Acid phosphoric Nucletid có H3PO4 acid vô cơ, yếu tố tạo nên tính toan cho acid nucleic 1.3.2 Đường pentose Đường pentose C có hai loại deoxyribose ribose (một đặc điểm phân biệt DNA RNA) 1.4 Base nitơ Các base nitơ dẫn xuất base purin pyrimidin - Base purin gồm: Adenin Guanin - Base pyrimidin gồm: Thymin, Cytosin Uracil Cấu tạo 2.1 Nucleosid Nucleosid sản phẩm thuỷ phân khơng hồn tồn acid nucleic, gồm hai thành phần: đường pentose base nitơ Nối với liên kết β N-glycosid Liên kết hình thành do: C1 pentose với N9 base purin, C1 pentose với N1 base pyrimidin Ba se Ribonucleo sid Deoxyribon ucleosid A Adenosin Deoxyaenosin G Guanosin Deoxyguanosi n C Cytisin Deoxycytidin U Uridin T Deoxythymidi n 2.2 Nucleotid Mononucleotid đơn vị cấu tạo acid nucleic Acid phosphoric nối với đường 5C liên kết este Ba se Ribonucleo sid 5’monophosph Deoxyribonucl eosid 5’monophosph at at A Adenosin monophosphat (AMP) Deoxyadenosinmonop hosphat (dAMP) G Guanosin monophosphat (GMP) Deoxyguanosinmonop hosphat (dGMP) C Cytidin monophosphat (CMP) Deoxycytidinmonopho sphat (dCMP) U Uridin monophosphat (UMP) T Deoxythymidinmonop hosphat (dTMP) 2.2.2 Nuclesid diphosphat triphosphat (NDP NTP) Tương tự NMP, tùy theo loại base nitơ đường 5C mà ta có NDP NTP tương ứng, khác chỗ gắn thêm tương ứng gốc phosphat 2.3 Dinucleotid Gồm phân tử nucleotid liên kết với phân tử đường pentose nucletid trước với gốc phosphat nucletid sau 2.4 Oligonucletid Gồm số nucleotid liên kết với nhau, sản phẩm thủy phân dở dang acid nucleic 2.5 Polunucleotid Gồm nhiều nucleotid tạo thành chuỗi polynucleotid liên kết 3’ 5’ phosphodieste, liên kết nối OH C3’ nucleotid đứng trước với OH phosphat C5’ nuleotid Đường 5C nhóm phosphat xương sống chuỗi polynucleotid, base nitơ nhánh bên 2.6 ADN Là hóa học di truyền, chứa gen, đơn vị thông tin di truyền ADN bao gồm chuỗi polynucleotid xoắn đôi song song ngược chiều quanh trục Mỗi vòng xoắn gồm 10 đơi base, dài 3,4nm Đường kính xoắn 2nm, sợi xoắn đơi song song tạo nên rãnh phía ngồi rãnh lớn rãnh bé Trong rãnh nơi tương tác đặc hiệu protein điều hòa với nucleotid liên kết hydro Các base liên kết theo nguyên tắc bổ sung hay quy luật đôi base A liên kết với T liên kết hyđro, C với G liên kết hydro Trình tự nucleotid sợi chứa thông tin di truyền gọi sợi khn, sợi lại sợi mã hóa, có trình tự nucleotid tương ứng phù hợp với ARN, thơng tin mã hóa cho protein 2.6.1 Những loại cấu trúc xoắn đôi ADN Loại Chiều xoắn Số base vòng xoắn Khoảng cách đôi base Khoảng cách lớn hai sợi A Phải 11 0,256nm 2,3nm B Phải 10 0,338nm 2nm C Phải 12 0,371nm 1,8nm Loại B loại pjổ biến điều kiện sinh lý 2.6.2 Các dạng cấu trúc phân tử ADN - Dạng xoắn đơn: gặp số virus - Dạng xoắn đơi: Phổ biến - Dạng xoắn đơn vòng: dạng nhân đôi ADN virus - Dạng siêu xoắn: xuất vọng kín bị xoắn quanh trục 2.7 ARN ARN bao gồm chuỗi đơn polynucleotid chứa loại đơn vị cấu tạo: AMP, GMP, CMP, UMP ARN chứa base hiếm, đặc biệt ARN vận chuyển (tARN) Bảng so sánh khác ADN ARN Đặc điểm ADN ARN Đường pentose Deoxyribose ribose Base pyrimidin Thymin Uracil (trừ số tARN) Số chuỗi phân tử chuỗi chuỗi Số lượng đơn vị A=T A không thiết =T G=C G không thiết =C Có loại RNA chính, có chức khác nhau: 2.7.1 mARN: ARN thông tin 2.7.2 tRNA: ARN vận chuyển 2.7.3 rRNA: ribosom 2.7.4 snRNA: chứa khoảng 150 nucleotid, tham gia vào việc ghep nối exon TÍNH CHẤT 3.1 Base có nhân purin pyrimidin Tính đồng phân: có dạng enol (hay lactim) ceton (hay lactam) Tính hòa tan: Ph trung hòa, Guanin hòa tan 3.2 Nucleosid Trong tế bào, nucleosid dạng tự chiếm tỷ lệ thấp 3.3 Acid nucleic 3.3.1 Acid nucleic bị thủy phân tác dụng nulease Enzym cắt đứt liên kết phosphodieste 3.3.1.1 theo vị trí hoạt động Endonuclease: cắt liên kết bên chuỗi polynucleotid Exonuclease: cách liên kết photphoeste đầu chuỗi Endonuclease hạn chế: thể thực khuẩn, số endonuclease có khả hạn chế phát triển số virus 3.3.1.2 Theo liên kết bị tác dụng Loại A hay loại 3’: cắt liên kết 3’ phosphodieste Loại B hay loại 5’: cắt liên kết 5’ phosphodieste 3.3.1.3 Theo chất Khi chất ADN enzim thủy phân deoxyribonucleic (Dn ase) - Dnase tụy (I): Endonuclease, sản phẩm oligodeoxyribonuclease-5’ monophosphat - Dnase acid (II): Endonuclease, sản phẩm oligodeoxyribonuclease-3’ monophosphat Khi chất ARN enzim thủy phân ribonuclease (Rnase) 3.3.2 ADN 3.3.2.1 Sự cân base Để đảm bảo tính đặc hiệu thơng tin di truyền loài, thành phần base ADN khác loài đặc điểm loại trì khơng thay đổi theo tuổi, trạng thái dinh dưỡng biến đổi môi trường 3.3.2.2 Sự biến tính ADN 3.3.3 ARN - mARN: chiếm 5% ARN Phân tử lượng 3.105 – 4.106, hệ số lắng 6-12s mARN có đặc điểm hóa học riêng - tARN: Chiếm 10-15% ARN, phân tử lượng khoảng 23.00030.000, hệ số lắng 4S - rARN chiếm 80% ARN - snARN: ARN nhỏ nhân, có mặt tế bào nhân thật VAI TRÒ VÀ ỨNG DỤNG 4.1 Vai trò 4.1.1 Vai trò ADN - Lưu trữ thông tin di truyền - Tái bản: thông tin vào phân tử ADN - Chuyển mã: chuyển thông tin di truyền sang ARN trình tổng hợp protein 4.1.2 Vai trò sinh học ARN - mARN: khn q trình tổng hợp protein, đưa thơng tin từ ADN đến ribosome - tARN: vận chuyển axit amin đến ribosome để tổng hợp protein - rARN: cấu thành ribôxôm - snARN: xử lý tiền thông tin di truyền nhân SnARN tham gia phân cắt mARN điều hòa gen 4.2 ỨNG DỤNG 4.2.1 Những nucleotid tự nhiên ứng dụng chuyển hóa - Những nucleotid tự nhiên không tham gia cấu tạo nên axit nucleic -> gọi tự - Các nucleotid tự nhiên có nhiều chức sinh học quan trọng: chất dự trữ vận chuyển lượng sinh học, coenzym chất truyền thông tin nội bào 4.2.1.1 Dẫn xuất adenosin ADP ATP điều đóng vai trò chất sản phẩm photphoryl oxy hóa, có ý nghĩa quan trọng tích trữ vận chuyển lượng ATP nguồn cung cấp lượng cho đa số phản ứng nội bào AMP vòng: AMP vòng Adenosin 3’, 5’-monophosphat, cAMP S-adenosylmethionin: dạng hoạt động methionine, có khả cung cấp methyl Adenylyl cylase ATP 5’-AMP cAMP phosphodiestes cAMP Một số enzym có cấu trúc dinucleotid: NAD+, NADP+, FED+ 4.2.1.2 Dẫn xuất guanosin Guanosin dophosphat (GDP) guanosin triphosphat (GTP): cung cấp lượng cho số hệ thống phản ứng chuyển hóa tổng hợp protein polyribosome GTP có vai trò khác hoạt hóa adenylyl cyclase GMP vòng: Guanosin 3’, 5’-monophosphat, cGMP, tín hiệu nội bào, chất truyền tin thứ Guanylyl cylase GTP 5’-GMP cGMP phosphodiestes cGMP 4.2.1.3 Dẫn xuất hypoxanthin IMP tiền chất purin ribonucleotid, hình thành từ khử amin AMP IMP khử phosphoryl tạo thành nucleosid inosin, chất trung gian trình chuyển hóa purin 4.2.1.4 Dẫn xuất uracil Là coenzym quan trọng q trình chuyển hóa glucid, chất tham gia tổng hợp ARN 4.2.1.5 Dẫn xuất Cytosin tiền chất cho tổng hợp axit nucleotid, cần thiết cho tổng hợp phosphoglycerid mô động vật 4.2.2 Ứng dụng y học 4.2.2.1 Một số base purin thực vật có dược tính, có chứa góc methyl Cà phê chứa cafein Trà chứa theophylin Cacao chứa theobromin 4.2.2.2 Những sản phẩm tổng hợp tương tự nucleotid - Vai trò ức chế tổng hợp axit nucleic tác dụng lên kết hợp cặp nucleotid - 4-hydroxypyrazolopyrimidin (Allopurinol) sử dụng điều trị tăng axit uric máu ức chế tổng hợp purin hoạt động xanthin oxidase - Những nucleosid có chứa arabinose sử dụng điều trị ung thư nhiễm siêu vi - 5-iodo-2’-deoxyuridin dùng để điều trị viêm giác mạc herpes - 5-fluorouracil dùng để điều trị ung thư ... DỤNG 4.2.1 Những nucleotid tự nhiên ứng dụng chuyển hóa - Những nucleotid tự nhiên không tham gia cấu tạo nên axit nucleic -> gọi tự - Các nucleotid tự nhiên có nhiều chức sinh học quan trọng:... nhóm phosphat xương sống chuỗi polynucleotid, base nitơ nhánh bên 2.6 ADN Là hóa học di truyền, chứa gen, đơn vị thông tin di truyền ADN bao gồm chuỗi polynucleotid xoắn đôi song song ngược chiều... phẩm thủy phân dở dang acid nucleic 2.5 Polunucleotid Gồm nhiều nucleotid tạo thành chuỗi polynucleotid liên kết 3’ 5’ phosphodieste, liên kết nối OH C3’ nucleotid đứng trước với OH phosphat C5’