CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII

5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com

http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 1/35

ACIZII NUCLEICI:STRUCTUR I FUNCII

STRUCTURA PRIMAR ISECUNDAR A ADN



Acizii nucleici, purttorii informaiei

genetice sunt reprezentai de:

- acidul dezoxiribonucleic (ADN)

- acidul ribonucleic (ARN) sunt asociai cu proteinele histonice i

nonhistonice, alctuind nucleoproteinelecare intr în structura cromozomilor

ADN este purttorul informaiei genetice laorganismele eucariote i la unele organismeprocariote (bacterii, dezoxiribovirusuri).



Structura primar a ADN

Se refer la elementele din care estealctuit o singur caten

În structura ADN intr:- bazele azotate purinice ( A-adenina, G-guanina)- bazele azotate pirimidinice (C-citozina, T-

timina)- o pentoz (dezoxiriboza)- un radical fosforic



Nucleotidele

O caten polinucleotidic este alctuit dinuniti mai simple numite nucleotide

O nucleotid este alctuit dintr-o baz azotatpurinic sau pirimidinic, o molecul dedezoxiriboz i un radical f osf oric



Structura nucleotidei



Prin legareaunei bazeazotate cu

dezoxiribozarezult unnucleosid.

Legarea unui radical

fosforic denucleosid dnatere la unnucleotid.



Polimerizareanucleotidelor de pe ocaten se face deci prin

intermediul radicaluluifosforic, care leag dounucleoside învecinateprin carbonii 3' i 5' dinpentoze.



Structura secundar a ADN

se refer la structura dublu catenar (dublu helix) amacromoleculei de ADN.

Cele dou catene ale ADN sunt înfurate helicoidal în jurul unui ax longitudinal imaginar.

Una din catene are direcie ascendent (3' - 5')iar cealalt caten are direcie descendent (5µ-3').

Cele dou catene sunt legate între ele prin legturide hidrogen, care se realizeaz între o baz azotat

purinic de pe o caten i o baz azotat pirimidinicde pe cealalt caten. Între adenin i timin exist legturi de hidrogen

duble (A = T) iar între guanin i citozin legturitriple (G | C).



ADN-ul îndeplinete încelul dou funcii :

funcia autocatalitic funcia

autocatalitic ±

capacitatea ADN-ului de ase autoreplica(autosintetiza);

funcia heterocatalitic ±

capacitatea ADN de adetermina sinteze deproteine specifice cu oanumit secven deaminoacizi.

ADN deine informaiagenetic codificat pentrusinteza unei proteine.

Fiecrui codon din ADN îicorespunde un aminoacid înmolecula proteic.



Replicarea ADN

Repl icar ea ADN sau biosinteza lui se facedup modelul semiconservativ . În urmareplicrii unei molecule de ADN dup acest

model, rezult dou molecule fiicebicatenare, fiecare având o catenpolinucleotidic veche i una nou.



Replicarea ADN dup modelul

semiconservativ

Replicareamacromoleculei de ADN

începe prin ruperealegturilor de hidrogendintre cele dou catene.

cele dou catene sedesfac ca un fermoar.

Fiecare caten vecheadiioneaz nucleotidepe baz de

complementaritate,refcându-se structuradublu catenar a fiecreimolecule fiice.



Etapele replicrii ADN-ului

1. iniierea replicrii

2. alungirea sau elongaia lanului polinucleotidic

3. terminarea replicrii



1. Iniierea replicrii

Prima enzim ce acioneaz este o endonucleazcare produce bree sau tieturi la nivelul catenelor.

În aceste bree ptrund ADN helicazele i rup

puniile de hidrogen,desprind cele dou catene idând natere unui ochi de sintez. Pentru a putea aciona în continuare ADN polimeraza

este nevoie de prezena unui primer care are ogrupare OH-3¶ liber.

Primerul este sintetizat de ctre primaz i estealctuit din 6-10 ribonucleotide la eucariote i din 10-60 ribonucleotide la procariote.



La procariote iniierea replicrii are loc într-un singur punct de pe molecula bicatenar de

form circular a ADN-ului ±

punct denumitorigine (ORI ). La eucariote replicarea începe în puncte de

iniiere diferite.

În acest fel macromolecula de ADN coninemai multe iuniti de replicare numiterepliconi .

Lungimea repliconului este egal cu lungimea

dintre dou puncte de iniiere. Doi repliconi încep replicarea în momentediferite, iar replicarea începe uni saubidirecional.



2. Elongaia

Biosinteza ADN este realizat de ADN polimeraz,prin alungirea primerului în direcia 5¶------3¶

încorporându-se un nou deoxinucleotid la captulterminal cu gruparea OH-3¶ liber adeoxinucleotidului precedent.

În replicare intervine ADN polimeraza III laprocariote i ADN polimeraza delta (H) ± laeucariote.

enzima se deplaseaz numai în direcia 3¶----- 5¶ peambele catene matri, determinând polimerizareanoilor catene numai în direcia 5¶----- 3¶.



Prin aciunea ADN helicazelor se desfac

catenele pe lungimea repliconului astfel cmolecula de ADN dobândete în regiunearepliconului forma literei Y. Aceast regiunecu forma literei Y se numete furc de

replicare. modelul discontinu de replicare ± explic

faptul c noile catene sunt sintetizate pesegmente nucleotidice scurte de 100-200

nucleotide la eucariote i de 1000-2000nucleotide la procariote.



La procariote, catena care se sintetizeaz pe catenamatri cu orientare 3¶----- 5¶ poart numele de catenconductoare, iar catena care se sintetizeazantiparalel este denumit caten decalat.

Sinteza catenei conductoare se desfoarcontinuu,în timp ce sinteza catenei decalate sedesfoar prin intermediul frag mentelor Okazaki ,adic discontinuu.

La eucariote, în loc de catena conductoare sefolosete denumirea de caten progresiv, iar în locde caten decalat ± caten retrograd.



Terminarea alungirii sau replicrii

Fragmentele Okazaki ale catenei decalatesunt legate cu ajutorul ADN ligazelor , pentrua se realiza o caten fiic continu, dar

asamblarea catenei decalate necesit îndeprtarea primerului ribonucleotidic (ADNpolimeraza I are activitate exonucleazic )i

înlocuirea lui cu o secven corespunztoare

de deoxiribonucleotid.



Denaturarea i renaturarea ADN

Denaturarea (topirea ADN) presupuneruperea legturilor de hidrogen dintrecatenele complementare ale ADN i a forelor

hidrofobe Van der Waals dintre bazeleazotate stivuite. se realizeaz prin ridicarea temperaturii la

70 - 940C

t emperat urmed i e de to pir e (Tm ) este temperatura la care 50% din ADN este denaturat



Valoarea Tm poate s ne dea inf ormaii asupra compoziiei î n baze azotate a ADN.

Tm > la un ADN bogat în perechi de bazeguanin-citozin (datorit legturilor triple) iTm mai mic la un ADN bogat în perechi debaze adenin-timin (datorit legaturilor duble).



Denaturarea vs renaturarea ADN

dup ce s-a realizat denaturarea termic areloc o rcire brusc a soluiei în care segsete ADN-ul, atunci nu se vor putea

reface punile de hidrogen dintre cele doucatene i ADN-ul rmâne monocatenar ( ADN denaturat ).

O rcire lent ± ADN renatureaz



!!!! Prin tehnica denaturrii i renaturrii se studiaz f ilogenia speciilor

Renaturarea este cu atât mai ef icient i mai rapid cu cât ADN-ul speciilor analizate prezint secvene de nucleotide

omoloage mai lungi, deci cu cât este mai strâns apropierea f ilogenetic.

Prin tehnica denaturrii i renaturrii se potrealiza hibrizi moleculari între catene de ADNprovenite de la specii diferite (hibrid ADN ±

ADN) i hibrizi ADN ± ARN pentruidentificarea prezenei unor gene în celule.



ACIZII RIBONUCLEICI (ARN)

Localizare & î n citoplasma celulei, mai ales la nivelul ribozomilor i a mitocondriilor .

ARN difer de ADN din punct de vederechimic prin urmtoarele:

în locul dezoxiribozei se gsete riboza;

în locul timinei se gsete uracilul; ARN-ul este monocatenar iar ADN-ul este

bicatenar



Structura chimic a ARN



Tipuri de ARN

Exist trei tipuri de ARN, care se difereniazprin structur, locul pe care-l ocup în celuli prin funcia pe care o îndeplinesc. Cele trei

tipuri sunt: acidul ribonucleic mesager sau informaional

(ARNm), acidul ribonucleic ribozomal (ARNr) i acidul ribonucleic de transfer (ARNt).



ARN mesager (ARNm )

se gsete în nucleu i reprezint 2% din totalul ARNexistent în celul la mamifere i 5% la procariote;

prin transcripie, informaia genetic (succesiunea

nucleotidelor) din catena matri a ADN-ului (3' - 5')este copiat pe baz de complementaritate în catenade ARNm;

duce informaia genetic necesar sintezei uneiproteine la locul de sintez al proteinelor (ribozomi);

are greutatea molecular variabil are acelai numr i aceeai secven a nucleotidelor

ca i catena matri a ADN pe baza cruia s-asintetizat.



ARNm la procariote i eucariote

La procariote, informaia genetic de pe mai multegene structurale este transcris într-o singurmolecul de ARNm, numit ARNm policistronic . Acest

ARNm conine numai exoni, fiind lipsit de introni. L

a eucariote prin transcripie se sintetizeaz prima dat o molecul de AR N m pr ecursor , care conine atât intronii cât i exonii

ARNm precursor suf er un proces de prelucrareprin care sunt eliminai intronii i se asambleaz numai exonii, rezultând AR N m mat ur .

ARNm matur trece prin porii membranei nucleare încitoplasm i se asociaz cu 4 ± 5 ribozomi laprocariote i 15 ± 20 ribozomi la eucariote, formândpoliribozomii.



Transcripia



Transcripia i translaia



ARN ribozomal (ARNr) Î n 1953 G. Palade a constatat c majoritatea

moleculelor de ARN de la procariote i eucariote sunt asociate cu proteine, f ormând particule mici numite ribozomi.

reprezint 80-85% din cantitatea de AR

N din celul; este stabil i nu se modific în cursul sintezeiproteinelor;

ARNr se gsete asociat cu proteine la nivelulribozomilor.

Conine un numr foarte variabil de nucleotide, înfuncie de tipul de ARNr (ARNr 5S conine 120nucleotide, iar ARNr 28S conine 4.718 nucleotide)

! asigur funcia ribozomilor de citire i traducere ainformaiei genetice din ARNm.



Ribozomii conin 40% proteine ribozomale i 60% ARN ribozomal.

Ribozomii procariotelor se deosebesc de cei aieucariotelor prin viteza de sedimentare msurat înuniti Svedberg (S ). O unitate Svedberg este egal

cu 1 x 10-13 secunde. La procariote, ribozomii au coeficientul de

sedimentare 70 S, iar la eucariote 80 S. La procariote, fiecare ribozom este alctuit din dou

subuniti: subunitatea mare de 50 S i subunitateamic de 30 S.

La eucariote, ribozomul este alctuit dintr-osubunitate mare de 60 S i una mic de 40 S.



ARNr

ARNr este alctuit dintr-osingur catenpoliribonucleotidic,care se poatecontorsiona i asocia înanumite regiunicomplementare, avândo conformaie

secundar i teriardeosebit.



ARN de transport (ARNt)

reprezint 10-15% din totalul ARN celular i are rolimportant în procesul de biosintez al proteinelor ,deoarece are proprietatea de a activa aminoaciziiliberi, pe care îi transport la ribozomi, centrul de

sintez al proteinelor Compoziia ARNt în ribonucleotide, (ce variaz în

funcie de aminoacidul de care se leag) determinexistena a cel puin atâtea tipuri de ARNt câiaminoacizi exist (ex. 40 de tipuri la eucariote).

Pentru alanin sunt 3 molecule de ARNt, iar pentruvalin 2 molecule de ARNt. Moleculele de ARNt specifice pentru acelai

aminoacid sunt identice între ele la toate speciile.



ARNt

Este monocatenar cu poriunibicatenare, avândforma unei frunze detrifoi (trefl).

are greutatemolecular mic,

este alctuit din 70-90 ribonucleotide.



Se disting 4 regiuni de î mperechere î ntre bazele complementare i 3 bucle

Documents

CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII