c1r_structuraadn

8/8/2019 C1R_structuraADN

1/49

Structura Acizilor Nucleici


2/49

Imp ortan a biom edical a acizilornucleici: baza chim ic a eredit iiUn c lug r din secolul XIX pe nume Gregor

Mendel a introdus pentru prima oar no iunea de

gen : unitate de baz responsabil pentrude inerea i transmiterea a unei caracteristiciunice.

Ini ial s-a crezut c proteinele car informa iagenetic , pn la mijlocul secolului XX, cnd s-adescoperit c ADN-uleste baza eredit ii, datoritfaptului c este capabil deauto-replicare.


3/49

A cizii nucleici suntADN -ul iARN -ul

ADNSediul principal al

localiz riiADN -uluiestenucleulcelulelor.Sedii secundare sunt:

mitocondriile icloroplastele(n celulavegetal ).

ARND iferitele tipuri deARN sunt localizate nnucleu, citoplasm ,mitocondrii, ribozomi.


4/49

Dogma Central a geneticii moleculare

RNA

Protein

DNA

Propus de c tre Francis Crick n 1958 pentrdescrie fluxul informa iei genetice n celul .

Informa ia depozitat n ADN este transfera ARN-ului, care mai departe o transfer proteinelor.

Dogma Central propus de Crick a suferit numeroase revizii n ultimii 47 de ani.

Acid dezoxiribonucleic

Acid ribonucleic


5/49

D ogma Central a GeneticiiADN ARN proteine

Transcriere Traduceretranscrierea = transferul informa iei genetice de la

ADN la ARN (sintez deARN pe matri deADN )traducerea = transferul informa iei genetice de la

ARN la proteinele functionale, a c ror secven deam inoacizi este codificat n structuraADN -ului.rep licarea= transferul informa iei genetice de lacelula mam la celulele-fiice prin copiereaADN -ului parental cu formarea a dou molecule deADNcu structur identicADN -ului parental


6/49

D ogma Central R evizuitRecom binarea=reaaranjaream aterialului genetic

Muta ii/Reparare =lezarea ADN cualterarea inform a ieigenetice/ corectarealeziunilor ADN

Revers- transcrierea=transferul inform a ieigenetice de la ARN laADN

Recombination

Mutation/Repair


7/49

Ce sunt acizii nucleici

(ADN

andARN

)?A cizii nucleici suntpolinucleotide(produ i de policondensareaaunor unit i denumite nucleotide).N ucleotidelereprezint unitatea monomeric a acizilor nucleici

sunt compuse din:- o baz azotat heterociclic :- purine:adenin (A) iguanin (G)- pirimidine:citozin (C) itim in (T)pentru ADN

citozin (C) iuracil (U)pentru ARN- o pentoz :

- dezoxiriboza (este prezent nADN )- riboza (este prezent nARN )

- fosfat


8/49

STRUCTURA BAZELOR AZOTATE


9/49

P irimidinele

A tomii heterociclului pirimidinic sunt numerota i de la 1 la6 (astfel ncat atomii de N din ciclu s primeasc indiceleminim).

N

NH

NH 2

ONH

NH

O

O

CH 3

NH

NH

O

O1

2

3

4

5

6

Citozina Timina Uracil


10/49

B azele azotate prezint fenomenulde tautomerie

N

NH

NH2

O

NC

NH2NH

CNH

forma lactam forma lactim

forma amino forma imino

CN OH

CHN O

Citozina


11/49

B azele azotate prezint fenonemulde tautomerie

Formele mai stabile: Form a lactam este mai stabil dect forma

lactim Form a am ino este mai stabil dect forma

imino

n acizii nucleici exist formele lactam iamino


12/49

P urine

N

N

NH

N

NH2

N

NH

NH

N

NH2

O

1

2

3

4

5

67

8

9

Aden ina Guan ina

A tomii heterociclului purinic sunt numerota i de la 1la 9 (astfel ncat atomii de N din ciclu s primeascindicele minim).


13/49

STRUCTURA PENTOZELOR DIN ACIZII NUCLEICI


14/49

P

entoze

Atom ii de carbon aipentozelor sunt num erota i de la1 la 5.Pentoza din ADN este dezoxiriboza, c ruia i lipse tegruparea hidroxil 2-OH.

Pentoza din ARN este riboza.

OH

O

CH 2OH

OHOH

OH

O

CH 2OH

OH

R ib a Dezox irib oza

123

4

5

lipse te2-OH


15/49

STRUCTURANUCLEOZIDELOR


16/49

Structura nucleozidelor: baz + pentoz

N ucleozidele suntderiva i ai bazelor

azotate care au o pentoz legat de unatom de azot dinheterociclu: N 9 pentru purine N 1 for pirimidine printr-oleg tur - N -glicozidic .

Leg tur-N-glicozidic


17/49

STRUCTURANUCLEOTIDELOR


18/49

Structura nucleotidelor Nucleotidele sunt comp ose din nucleozide (bas +pentoz ) i 1, 2, sau 3grup ri fosfat (se form eaz o leg tur esteric ntre fosfat i 5-OH).Mononucleotide (nucleozid-m onofosfat)= nucleozid + 1 fosfatNucleozid-difosfat = nucleozid + 2 fosfatNucleozid-trifosfat = nucleozid + 3 fosfat


19/49

ntrebareUrm toarele afirma ii sunt corecte:

1. N ucleozidele sunt formate dintr-o pentoz , o

baz i o grupare fosfat.2. Forma lactam este mai stabil dect formalactim i exist n citozin i uracil.

3. Gruparea fosfat din nucleozidmonofosfa i seleag printr-o leg tur esteric de carbonul5 .4. Timina difer de uracil printr-o singur gruparemetil.


20/49


21/49

Term inologie Ribonucleozide/Ribonucleotide(cndpentoza = riboz )

B aza N ucleozidul N ucleotidul

Adenina (A) A denozina (A ) A denozin monofosfat (AMP )A denozin difosfat (AD P )A denozin trifosfat (ATP )

Guanina (G) Guanozina (G) Guanozin monofosfat (GMP )Guanozin difosfat (GD P )Guanozin trifosfat (GTP )

Citozina (C) Citidina (C) Citidin monofosfat (CMP )Citidin difosfat (CD P )Citidin trifosfat (CTP )

Uracil (U) Uridina (U) Uridin monofosfat (UMP )Uridin difosfat (UD P )Uridin trifosfat (UTP )

Tim ina (T) Timidina (T) Timidin monofosfat (TMP )Timidin difosfat (TD P )Timidin trifosfat (TTP )


22/49

Terminologie comparativRibonucleotide DezoxiribonucleotideAdenozinm onofosfat

(AMP) sau adenilat

Dezoxiadenozinm onofosfat

(dAMP) sau dezoxiadenilat

Adenozin difosfat(ADP)

Dezoxiadenozin difosfat(dADP)

Adenozin trifosfat Dezoxiadenozin trifosfat(dATP)


23/49

Term inologieDezoxiribo-nucleozide/nucleotide(cndpentoza =dezoxiriboz )

B aza N ucleozidul N ucleotidul

Adenina (A) D ezoxiadenozina (A ) D ezoxiadenozin monofosfat (dAMP )D ezoxiadenozin difosfat (dAD P )D ezoxiadenozin trifosfat (dATP )

Guanina (G) D ezoxiguanozina (G) D ezoxiguanozin monofosfat (dGMP )D ezoxiguanozin difosfat (dGD P )D ezoxiguanozin trifosfat (dGTP )

Citozina (C) D ezoxicitidina (C) D ezoxicitidin monofosfat (dCMP )D ezoxicitidin difosfat (dCD P )D ezoxicitidin trifosfat (dCTP )

Uracil (U) D ezoxiuridina (U) D ezoxiuridin monofosfat (dUMP )D ezoxiuridin difosfat (dUD P )D ezoxiuridin trifosfat (dUTP )

Tim ina (T) D ezoxitimidina (T) D ezoxitimidin monofosfat (dTMP )D ezoxitimidin difosfat (dTD P )D ezoxitimidin trifosfat (dTTP )


24/49

Func iile fiziologice ale nucleotidelor

C r m izi pentru sinteza acizilor nucleiciComp u im acroergici care furnizeaz energia

necesar diferitelor procese biologice (ex.A TP ,GTP )Reglatori alostericiai diferitelor enzime (ex.AD P e activator alosteric al ICDH din ciclul Krebs)

Donori de grupe m etil (ex.S-adenozilmetionina)Mesageri intracelulariai hormonilor hidrofili(ex.A MP c, GMCc)


25/49

N

ucleotide naturale libere:A

MP

c

OCH2

OPO

O

Aden ine

N

N

N

N

NH2

O

OH

Rib s e

AMPc

3,5 adenozinmonofosfatul ciclic

(A MP c) este mesager secund imlicat ntransmiterea mesajuluihormonal din mediulextracelular ninteriorul celulei.


26/49

STRUCTURA ADN

1. structura p rim ar2. structura secundar3. structura ter iar


27/49

J ames WatsonFrancis Crick

1962 N obelP rize

h ttp://www.sciencemag.org/cgi/content/full/300/5617/25h ttp://www.lec .ncifcrf.gov/~toms/icons/Watson.Crick.Nature.jpg


28/49

STRUCTURA PR IMAR AADN-ULUI


29/49

Lan ulpolinucleotidic al ADN(structura p rim ar /covalent )

N

NH

N

N

NH2

O Guanine

OCH 2OH

O

OCH 2

O

PO

O

O

PO O

O

N

N

NH2

O

Cytosine

OCH 2

OH

PO

O

O

NH

NH

O

O

CH3Th ymine

3' end

5 ' end

ADN este unpolidezoxiribonucleotid n caregruparea 3OH a unuidezoxiriobonucleotid este legat lagruparea 5OH a dezoxiriobonu-cleotidului vecinp rintr-o leg turfosfat diesteric .

Lan ulpolinucleotidic estepolar:p rezint dou capetedistincte.

Cap tul 3este cel cu gruparea 3-OH liber .Cap tul 5este cel cu gruparea 5-OH liber sau fosforilat .Lan ulpolinucleotidic al ADNeste nc rcat negativ lapH-ulfiziologic.

3linkage

5linkage

1


30/49

N

NH

N

N

NH2

O Guan ine

OCH 2OH

O

OCH 2

O

PO

O

O

PO O

O

N

N

NH2

O

Cyt si ne

OCH2

OH

PO

O

O

NH

NH

O

O

CH3Thymine

3 ' end

5' end

P

P

P

G

C

T

OH

OH

Rep rezentare simp lificat a lan ului ADN

3

3

3

5

5

5

Pentoza: linie orizontal

Baza: litera corespondent

Leg. fosfodiesteric:

linie oblic iP la mijloc


31/49

N

NH

N

N

NH2

O

Guanine

OCH 2OH

O

OCH 2

O

PO

O

O

PO O

O

N

N

NH2

O

Cytosine

OCH2

OH

PO

O

O

NH

NH

O

O

CH3Th ymine

3' end

5 ' end

Reprezentarea simplificat a catenei de ADN

Prin conven ie o caten deADN se scrie n direc ia5- 3.

ex. GCT nseam n 5GCT 3


32/49

ntrebare :

Identifica i care estecap tul 3al acestuioligonucleotid?Scrie i reprezentarea

simplificat a acestuioligonucleotid.


33/49

STRUCTURA SECUNDARA ADN


34/49

D

ublu helixulADN

Watson i Crick au decoperit c structurasecundar aADN este undublu helix format

din dou catene deADN

asociate prinmperecherea bazelor Inelele glucidice legate prin resturi fosfat

constituie scheletul extern al dublu helixului, ntimp ce bazele azotate hidrofobe sunt orientatespre interior i perpendicular pe axa helixului.ADN -ul uman con ine aproximativ 3,5 x 109 perechi de baze.


35/49

1. Stabilitatea ADNdc este asigurat de:- interac iunile hidrofobe dintre bazeleazotate suprapuse (stivuite) de pe aceeacaten- leg turile de hidrogen ce se stabilesc ntre bazele azotate de pe o caten i cecomplementare de pe cealalt caten .

1. Cele dou catene de ADN sunt antiparalele.

Du bl u l he lix a l ADN( s tr uc tu r a s ecunda r )


36/49

3 . G-C are3 leg turi de H. A-T are 2 leg turi de H.

4. Cele dou catene sunt complementare (Gcomplementar C, A is complementare T

5. Nr. A = Nr. T Nr. G = Nr. C

ADN du bl u h e lix(s tr uc tu r a s ecunda r a )


37/49

ntrebare

1. Scrie i catenaADN complamentar cu urm toareacaten :A TTTTAA GCTAA GGCCCTTT

2. Calcula i num rul de leg tuiri deH existent ntrecele dou catene deADN complementare.

3. Specifica i ce baz exist la cap tul 3al fiec rei

catene.


38/49

6 . Exist mai multe confoma ii ale ADN- Conforma ia B: descris de Watson i

are orientare dreapt , pasul dublu helixeste34 ( 3 ,4nm), diametrul de 2nm, iar perechi baze per tur este 10; cea mai r spndit .

- Conforma ia A: dublu helix de dreaptamai compact, pasul elicei este de 2,8nm perechi baze per tur este 11.

- Conforma ia Z: dublu helix de stinga,elicei 4,5 6 nm i nr. perechi baze per tur e12.

Du bl u h e lix ADN(s tr uc tu r a s ecunda r )


39/49

ntrebareADN

1. Este compus din nucleotide legate prin leg tur4,5 -fosfat diesterice

2. A re structur de polianion la pH fiziologic3. Con ine nr. egal de resturi deA i G

4. Conforma iaA este un dublu helix de dreapta.


40/49

STRUCTURA TERTIAR A

ADN:polinucleozom ul


41/49

D

e laADN

la cromozomiIn eucarioteADN -ul este stocat n nucleu.

D eoarece nu este suficient sap iu iar moleculaADN

-ului este extrem de mare (lungimeaADN

dela o singur celula uman e 2m!!!),ADN -ultrebuie compactat.

Existcinci nivele de comp actare a ADNcareconduce la o sc dere de 10.000 de ori lungimiiADN .


42/49

Nivelele de comp actarea ADN n nucleu

-Prim ul nivel-r D ublul helix deADN senf oar n jurul unui octamer

proteic format dinhistone-

fiecare unitate deADN

spiralat de 1,75 ori n jurulunui compelx histonic senume tenucleozom .

H

istonele sunt proteine bazicecu mas molecular mic(max. 20.000), bogate n aa bazici (A rg pt.H 2A , H 2B i,Lys ptH 3, H 4).


43/49

Nivelele de comp actarea ADN n nucleu-Prim ul nivel-

r n juruloctamerului histonic

(H 2A H 2B H 3 H 4)x2 este spiralatADN -ul nucleozomic fomat din 140 perechi de baze.

N ucleozomii sunt lega i ntre ei prinADN intrenucleozomic sauADNlinker format din 30 perechi de baze).H istona H 1 iterca ioneaz cuADN linker, avnd rol nsuperspiralizarea nucleozomilor.

P olinulceozomul seam n cu ni tem rgele pe a (=fibrile decromatin de 10nm ).


44/49

M rgele de ametist


45/49

r

Aparen a de m rgele pea a ADN


46/49

Nivelele de comp actarea ADN n nucleu-al doilea nivel-

P olinucleozomul sesuperspiraleaz pentru a

forma structura desolenoid.

Solenoidul con ine 6-7nucleozomi per tur.P asul e de10nm, diametrul de 30 nm.

Solenoidul formeaz fibrelede cromatin de 30 nm.


47/49

Nivelele de comp actarea ADN n nucleu

-nivelele 3,4 i 5-r

- Fibrele de cromatin se compacteazi mai mult form

dom

enii n form

debucl .

- A ceste domenii n bucl suntsuperspiralizate i organizate nstructuri distincte numitecrom ozom i.

- ADN -ulum an nuclear ( genom ul)const n 23 perechi de cromozomi.


48/49

D iferen a dintre celulele diploide icelulele haploide

Majoritatea celulelor eucariote con in perechi de cromozomii sunt astfeldenumitedip loide.

Celulele care con incromozomi neperechesunt denumitehap loide.


49/49

Cromozomii genomului uman

c1r_structuraadn

Documents