adn si arn

DESCOPERIRI

ADN si ARN

Un călugăr din secolul XIX pe nume Gregor Mendel a introdus pentru prima oară noţiunea de genă: unitate de bază responsabilă pentru deţinerea şi transmiterea a unei caracteristici unice.

Iniţial s-a crezut că proteinele cară informaţia genetică, pînă la mijlocul secolului XX, cînd s-a descoperit că ADN-ul este baza eredităţii, datorită faptului că este capabil de auto-replicare.

Importanţa biomedicală a acizilor nucleici: baza chimică a eredităţii

Acizii nucleici suntADN-ul şi ARN-ulADNSediul principal al

localizării ADN-ului este nucleul celulelor.

Sedii secundare sunt: mitocondriile şi cloroplastele (în celula vegetală).

ARNDiferitele tipuri de

ARN sunt localizate în nucleu, citoplasmă, mitocondrii, ribozomi.

Dogma Centrală a geneticii moleculare

RNA

Protein

DNA

Propusă de către Francis Crick în 1958 pentru a descrie fluxul informaţiei genetice în celulă.

Informaţia depozitată în ADN este transferată ARN-ului, care mai departe o transferă proteinelor.

Dogma Centrală propusă de Crick a suferit numeroase revizii în ultimii 47 de ani.

Acid dezoxiribonucleic

Acid ribonucleic

Dogma Centrală a GeneticiiADN ARN proteine

transcrierea = transferul informaţiei

genetice de la ADN la ARN (sinteză de ARN pe matriţă de ADN)

traducerea = transferul informaţiei genetice de la ARN la proteinele functionale, a căror secvenţă de aminoacizi este codificată în structura ADN-ului.

replicarea = transferul informaţiei genetice de la celula mamă la celulele-fiice prin copierea ADN-ului parental cu formarea a două molecule de ADN cu structură identică ADN-ului parental

Dogma Centrală RevizuităRecombinarea=

reaaranjarea materialului genetic

Mutaţii/Reparare = lezarea ADN cu alterarea informaţiei genetice/ corectarea leziunilor ADN

Revers- transcrierea = transferul informaţiei genetice de la ARN la ADN

Recombination

Mutation/Repair

Ce sunt acizii nucleici (ADN and ARN)?

Acizii nucleici sunt polinucleotide (produşi de policondensarea aunor unităţi denumite nucleotide).

Nucleotidele reprezintă unitatea monomerică a acizilor nucleici şi sunt compuse din:- o bază azotată heterociclică: - purine: adenină (A) şi guanină (G)- pirimidine: citozină (C) şi timină (T) pentru ADN citozină (C) şi uracil (U) pentru ARN- o pentoză: - dezoxiriboza (este prezentă în ADN)- riboza (este prezentă în ARN) - fosfat

Structura pentozelor din acizii nucleici.

Pentoze

Atomii de carbon ai pentozelor sunt numerotaţi de la 1’ la 5’.

Pentoza din ADN este dezoxiriboza, căruia îi lipseşte gruparea hidroxil 2’-OH.

Pentoza din ARN este riboza.

OHO

CH2OH

OHOH

OHO

CH2OH

OH

Riboza Dezoxiriboza

1’2’3’

4’

5’

lipseşte2’-OH

STRUCTURA ADN

1. structura primară2. structura secundară3. structura terţiară

James Watson Francis Crick1962 Nobel Prize

Lanţul polinucleotidic al ADN(structura primară/covalentă)

N

NH

N

N

NH2

O G uan ine

OCH2OH

O

OCH2

O

PO

O

O

PO O

O

N

N

NH2

O

C ytos ine

OCH2

OH

PO

O

O

NH

NH

O

O

CH3

Thym ine

3' end

5' end ADN este un

polidezoxiribonucleotid în care gruparea 3’OH a unui dezoxiriobonucleotid este legată la gruparea 5’OH a dezoxiriobonu-cleotidului vecin printr-o legătură fosfat diesterică.

Lanţul polinucleotidic este polar:prezintă două capete distincte.

Capătul 3’este cel cu gruparea 3’-OH liberă.

Capătul 5’este cel cu gruparea 5’-OH liberă sau fosforilată.

Lanţul polinucleotidic al ADN este încărcat negativ la pH-ul fiziologic.

3’linkage

5’linkage

1’

Reprezentare simplificată a lanţului ADN

N

NH

N

N

NH2

O G uan in e

OCH2OH

O

OCH2

O

PO

O

O

PO O

O

N

N

NH2

O

C ytos ine

OCH2

OH

PO

O

O

NH

NH

O

O

CH3

Thym ine

3' end

5' end

P

P

P

G

C

T

OH

OH

3’

3’

3’

5’

5’

5’

Pentoza: linie orizontalăBaza: litera corespondentăLeg. fosfodiesterică:linie oblică şi P la mijloc

Watson şi Crick au decoperit că structura secundară a ADN este un dublu helix –formată din două catene de ADN asociate prin împerecherea bazelor

Inelele glucidice legate prin resturi fosfat constituie scheletul extern al dublu helixului, în timp ce bazele azotate hidrofobe sunt orientate spre interior şi perpendicular pe axa helixului.

ADN-ul uman conţine aproximativ 3,5 x 109 “perechi de baze”.

Structura secundara a ADN Dublu Helixul ADN

1. Stabilitatea ADNdc este asigurată de: - interacţiunile hidrofobe dintre bazele azotate suprapuse (stivuite) de pe aceeaşi catenă - legăturile de hidrogen ce se stabilesc între bazele azotate de pe o catenă şi cele complementare de pe cealaltă catenă.

2. Cele două catene de ADN sunt antiparalele.

Dublul helix al ADN( structura secundară)

In eucariote ADN-ul este stocat în nucleu. Deoarece nu este suficient sapţiu iar molecula ADN-ului este extrem de mare (lungimea ADN de la o singură celulaă umană e 2m!!!), ADN-ul trebuie compactat.

Există cinci nivele de compactare a ADN care conduce la o scădere de 10.000 de ori lungimii ADN.

Structura tertiara a ADN Polinucleozomul

Nivelele de compactare a ADN în nucleu-Primul nivel-

r Dublul helix de ADN se înfăşoară în jurul unui octamer proteic format din histone- fiecare unitate de ADN spiralată de 1,75 ori în jurul unui compelx histonic se numeşte nucleozom.

Histonele sunt proteine bazice cu masă moleculară mică (max. 20.000), bogate în aa bazici (Arg pt.H2A, H2B şi, Lys pt H3, H4).

Mărgele de ametist

r

Aparenţa de “mărgele pe aţă ” a ADN

Nivelele de compactare a ADN în nucleu-al doilea nivel-

Polinucleozomul se superspiralează pentru a forma structura de solenoid.

Solenoidul conţine 6-7 nucleozomi per tur.Pasul e de 10nm, diametrul de 30 nm.

Solenoidul formează fibrele de cromatină de 30 nm.

Nivelele de compactare a ADN în nucleu-nivelele 3,4 şi 5-

r- Fibrele de cromatină se compactează şi mai mult form domenii în formă de buclă.

- Aceste domenii în buclă sunt superspiralizate şi organizate în structuri distincte numite cromozomi.

- ADN -ul uman nuclear ( genomul) constă în 23 perechi de cromozomi.

Realizator: Barbieru Remus cls a-11 a c