8/8/2019 adn_ul

1/19

ADN-UL SPIRALA VIETII

Prof. Necula Bianca-Eliza

Grupul Scolar Mihai Viteazu, Vulcan

8/8/2019 adn_ul

2/19

CUPRINS

Structura primara a acizilor nucleici

Structura secundara a ADN

Fenomenul de denaturare renaturare.Hibrizii moleculari

Tipuri de ADN

Replicarea ADN

Bibliografie

8/8/2019 adn_ul

3/19

STRUCTURAPRIMARA A ACIZILOR

NUCLEICI

Acizii nucleici sunt substante polimere, macromoleculare,alcatuite din unitati structurale care se repeta, numite nucleotide

O nucleotida este alcatuita dintr-o molecula de baza azotata (B.A) purinica sau pirimidinica, o molecula de glucid (pentoza), si omolecula de radical acid fosforic.

Compozitia chimica a acizilor nucleici

Compus chimic ADN ARN

Baze azotatea) Purinice Adeninia, Guanina Adeninia, Guanina

b) Pirimidinice Citozina, Timina Citozina,Uracil

Pentoza 2-Dezoxiriboza Riboza

Acid fosforic Radical Radical

8/8/2019 adn_ul

4/19

Nucleotida este alcatuita dintr-o molecula de B.A si o moleculade pentoza. Principalele tipuri de baze azotate purinice dinmolecula de acizi nucleici sunt adenina (A) si guanina (G), iar

dintre bazele azotate pirimidinice sunt citozina (C) si uracilul(U) la ARN si citozina (C) si timina (T) la ADN.

8/8/2019 adn_ul

5/19

Pentoza din ADN este 2-Dezoxiriboza, obtinuta prin eliminarea unui atom de oxigen din pozitiaC2. In molecula de pentoza, atomii de carbon se noteaza cu specificarea prim, respectiv de la C1la C5.

Deoarece in fiecare tip de acid nucleic exista 4 tipuri de B.A rezulta ca fiecare tip de acid nucleic

contine 4 tipuri de nucleotide. La nivelul bazelor azotate purinice sau pirimidinice este prezentfenomenul de izomerie de pozitie tautomerie. B.A purinice prezinta un atom de hidrogen la N9, iar B.A pirimidinice prezinta un atom de hidrogen la N3. Aceasta pozitie favorizeazaformarea nucleotidei.

In cazul unei B.A pirimidinice, formarea unei nucleotide are loc prin legarea la atomul N3 albazei; pentru o B.A purinica, formarea nucleotidei are loc prin legarea atomului C1 al pentozei laatomul N9 al bazei cu eliminarea unei molecule de apa.

Nucleotida se obtine prin atasarea radicalului fosfat la atomul C5 al pentozei sau la atomul C3 alpentozei cu eliminarea unei molecula de apa.

8/8/2019 adn_ul

6/19

Legatura dintre doua nucleotide se realizeaza ci ajutorul grupului fosfatcare uneste moleculele de pentoza a doua nucleotide alaturate inpozitiile C5-C3 sau C3-C5. Astfel daca radicalul fosfat este legat de

propria pentoza in pozitia C5, se leaga de atomul C3 al nucleotiduluivecin, iar daca este legat la atomul C3 al pentozei proprii, se leaga laatomul C5 al pentozei alaturate, cu eliminarea unei molecule de apa. Seobtin astfel catene macromoleculare.

Acizii nucleici sun polimeri de nucleotide, avand greutate moleculara

de 10000 daltoni.

8/8/2019 adn_ul

7/19

STRUCTURA SECUNDARA AADN ADN-ul a fost descoperit in anul 1896, in

nucleii celulelor albe din sange. Functia

lui era necunoscuta. Acest compusdenumit acid nucleic, a fost izolat dinnucleii diferitelor tipuri de celule.Analizele chimice, efectuate in anul 1910au identificat doua clase de acizi nucleici:ADN si ARN. In anul 1924, studiilemicroscopice si utilizarea colorantilor

specifici pentru ADN si proteine audemonstrat ca amandoua substantele segasesc in cromozomi.

Structura secundara a ADN a foststabilita in anul 1953 de catre J. D.Watson, F. H. C. Crick si M. H. F.Wilkins si corespunde tipului B de ADN, prezent in regiunile de eucromatina, cugeneactive metabolic. Conform acestuimodel, molecula de ADN este alcatuitadin doua catene macromoleculare,antiparalele, cu directie diferita deinaintare, rasucite in jurul unui ax comun

avand forma unei scari in spirala.

8/8/2019 adn_ul

8/19

Cele doua balustrade ale scariisunt reprezentate printr-unschelet glucido-fosforic,

treptele scarii fiind reprezentateprin bazele azotate intre care sestabilesc punti de hidrogen detipul A=T, respectiv GC.

Prin asezarea in interior a bazelor azotate, acestea suntprotejate la actiunea diferitilorfactori de mediu, asigurandu-sestabilitatea moleculei si

implicit a informatiei genetice,conferita de ordineanucleotidelor dintr-o catena.

8/8/2019 adn_ul

9/19

Datorita faptului ca pot exista numai patru tipuri de legaturi de hidrogen, A=T,GC, respectiv T=A, CG, se asigura reproducerea cu mare fidelitate ainformatiei genetice in urma procesului de replicare.

Pasul elicei este de 34 . Deoarece la un pas al elicei se afla 10 perechi de

nucleotide, distanta dintre doua perechi alaturate de nucleotide este de 3,4 . Diametrul elicei la modelul B al ADN, este de 19 fata de 20 stabilita

initial. Dublul helix prezinta rasucire spre dreapta, fiind usor asimetric, avand doua

scobituri: mare si mica. Acestea reprezinta locurile unde actioneaza factoriimutageni.

8/8/2019 adn_ul

10/19

FENOMENUL DE DENATURARE- RENATURARE.

HIBRIZII MOLECULARI Prin incalzirea unei solutii de ADN la o temperatura de 85-95oC sau prin mentinerea la

o concentratie mare de saruri, legaturile de hidrogen dintre cele doua catenecomplementare se pot rupe. Procesul este numit denaturare, rezultand ADN-denaturat.

Renaturarea reprezinta capacitatea catenelor complementare de a reface dublul helix.Procesul are loc printr-o racire treptata, lenta, care permite refacerea puntilor dehidrogen si reasocierea catenelor rezultand ADN-renaturat.

Temperatura de denaturare difera de la o specie la alta, fiinde dependenta de procentul

de legaturi triple de hidrogen, fiind proportionala cu procentul acestora in molecula deADN.

8/8/2019 adn_ul

11/19

8/8/2019 adn_ul

12/19

Procesul de renaturare se produce in doua etape. Inprima etapa, catena de ADN din solutie se imperecheazacu alta catena, la intamplare, formandu-se scurte

regiuni bicatenare. In etapa urmatoare regiunea de bazeimperecheate se extinde de-a lungul moleculei, intreagamolecula devenind bicatenara.

Hibridizarea implica refacerea dublului helix, pornindde la catene de ADN de origine diferita, sau de la o

catena de ADN si o catena de ARN. Hibridizarea sepoate realiza pe doua cai: hibridizare lichida sihibridizare de filtru.

Hibridizarea lichida se face atunci cand douapreparate de ADN monocatenar sunt amestecate in

solutie. Procesul de hibridizare poate fi stabilit prindeterminarea schimbarilor in densitatea optica sau cuajutorul unor izotopi radioactivi, prin determinareacantitatii de ADN care contine izotopi radioactivi

8/8/2019 adn_ul

13/19

Hibridizarea de filtru se utilizeaza pentru a stabilidaca una din catenele originale de ADN, hibridizeaza cualte secvente. Pentru aceasta dupa denaturarea ADN,

are loc imobilizarea unei catene pe un filtru denitroceluloza. Apoi, o alta catena de ADN, marcata cuizotopi radioactivi, este absorbita pe filtru. Aceasta varamane pe filtru numai daca va forma legaturi dehidrogen cu prima catena. Hibridizarea are loc prin

secvente complementare, formandu-se duplexuriimperfecte, care sunt intrerupte in regiunile unde nuexista corespondenta de baze azotate.

Pe baza acestor proprietati ale moleculei de ADN, se potstabili relatiile filogenetice dintre specii, precum si

modalitatile utilizate in tehnologia ADN-recombinat. Astfel s-a stabilit ca procentul de ADN comun dintre

diferite specii este dependent de distanta separariifilogenetice dintre specii: omul are in comun cucimpanzeul 75% din ADN, cu soarecele 25%, iar cu pestii

numai 5%.

8/8/2019 adn_ul

14/19

TIPURI DE ADN

Forma clasica de ADN descrisa de Watson, Crick si

Wilkins, reprezinta tipul B de ADN. In alte conditii,duplexul de ADN se poate gasi sub alte forme

structurale.

Caracteristicile moleculare ale diferitelor tipuri de ADN

Tipul deADN

Perechi debaze/ pas

elice

Rotatia peperechi

baze

Crestereaverticala pe

perechibaze ()

Diametrulmoleculei

()

A 11 + 34,7 2,56 23

B 10 + 34,0 3,38 19

C 9,33 + 38,6 3,32 19

Z 12 - 30,0 5,71 18

+ = rotatie stanga; - = rotatie dreapta

8/8/2019 adn_ul

15/19

Tipul A este foarte apropiat de conformatiaregiunilor dublu catenate din molecula de ADN, undeprezenta grupului hidroxil-2 impiedica adoptarea

formei B. Duplexurile hibride ADN-ARN apartinstructural formei A.

Tipul B reprezinta structura generala amacromoleculei de ADN in celulele active metabolic.Aceasta forma prezinta o scobitura principala mare si o

scobitura mica. Diferentele dintre baze sunt de obiceiusor de evidentiat in scobitura principala, carereprezinta locul principal de contact pentru proteinecare leaga specific secventele de ADN.

Tipul Z, singurul cu rasucire la stanga, este in contrast

cu forma clasica, respectiv tipul B. Este o formacompacta avand cele mai multe perechi de baze perotatie. Numele este dat de forma in zig-zag a cateneifosfo-glucidice. Este intalnit la polimerii care ausecventele de baze purinice si pirmidinice alterate.

8/8/2019 adn_ul

16/19

ADN A ADN B ADN Z

8/8/2019 adn_ul

17/19

REPLICAREAADN

Procesul de replicare al ADN reprezinta functia

autocatalitica a materialului genetic care are loc in timpulfazei S a ciclului celular mitotic. Watson si Crick au emisipoteza replicarii ADN dupa modelul semiconservativ.Initial are loc ruperea puntilor de hidrogen rezultand ADNmonocatenar. Ulterior fiecare catena originala serveste camatrita pentru sinteza unei catene noi. Vor rezulta douamolecule noi, fiecare avand cate o catena veche si una nousintetizata.

Datorita puntilor de hidrogen complementare de tipul A=T,GC si invers, secventa nucleotidelor din cele doua moleculerezultate este identica cu secventa de nucleotide din

molecula originala. Astfel cele doua molecule, respectiv celedoua fiice, vor avea aceeasi baza ereditara.

Replicarea ADN incepe de la punctul de origine alrepliconului. Aceasta constituie o regiune in care are loc otrecere de la duplexul parental la noile duplexuri fiice

replicate.

8/8/2019 adn_ul

18/19

8/8/2019 adn_ul

19/19

BIBLIOGRAFIE

Colectia Hipocrate 25 Mihai Cruce, Biologie

celulara si moleculara

Mihaela Corneanu, Genetica

Manual Biologie, clasa XII-a