acizi nucleici (1)

7/27/2019 acizi nucleici (1)

1/59

ACIZII NUCLEICI


2/59

Caractere ereditare Factorii genetici

Genotipul

Mediu ambiant

Fenotipul


3/59

INFORMAIA GENETIC

GENOM

ACIZI NUCLEICI

ADN

ARN


4/59

Acizi nucleici

Acizi nucleicisunt polinucleotide, alctuitedin mononucleotide, unite prin legturi 3, 5-fosfodiesterice.

ADN

acidul dezoxiribonucleic

ARN

acidul ribonucleic


5/59

Acizii nucleici

ConinutulAN n celule depinde de starea lor fiziologic.n spermatozoizi se conin60% de ADNn muchi- 0,2%

n rest esuturilor1-10%ConinutulARN este 5-10 ori mai mare dect cel al ADN.Raportul ARN/ADN este mai mare n celulele ce sintetizeazactivproteina, de exemplu ficat, pancreas, esuturileembrionale (acestraport este de 4-10, comparativ cu alte esuturiunde este de 0,3-2,5).Masa moleculara AND-ului la bacterii este 2109, la om ianimaleajunge la 1011

Masa moleculara ARN este mult mai micdect a ADN-ului.


6/59

ADN

Localizarea:

a. 97-99% - concentrat n nucleu

b. 1-3% - situat n mitocondrii ;I cloroplaste. Rolul: pstreaz i transmite informaia

genetic de la ADN parental la ADN fiic sau

ARN.


7/59

ARN

Localizarea:

11% - n nucleu

15% -n mitocondrii

50% - n ribosomi

24% -n hialoplasm Deosebim:i:

1. ARN mesager

2. ARN ribozomal

3. ARN de transport

ARN cromosomial

ARN nuclear


8/59

Acizi nucleici

ADN

acidul dezoxiribonucleic

ARN

acidul ribonucleic

NucleotideDezoxiribonucleotide Ribonucleotide

d -Adenozinmonofosfat (dAMP)d-Guanozinmonofosfat (d GMP)

d-Citidinmonofosfat (dCMP)d-Timidinmonofosfat (dTMP)

Adenozinmonofosfat (AMP)Guanozinmonofosfat (GMP)

Citidinmonofosfat (CMP)

Uridinmonofosfat(UMP)Nucleozide + H3PO4

RibonucleozideDezoxiribonucleozide

d -Adenozind-Guanozin

d-Citidind-Timidin

AdenozinGuanozin

CitidinUridin

Baze azotoase + pentozAdenina + dezoxiriboza

GuaninaCitozina

Timina

Adenina + ribozaGuaninaCitozina

Uracil


9/59

Bazele azotate

a. BA se clasific n :1. majore: purinice: A, G i pirimidinice: C,T,U2. minore:purinice (2metil A; 1 metilG) i

pirimidinice (5 metil C;5 hidroximetil C)

b. Sunt slab solubile n H2Oc. Prezint fenomenul de tautomerie (forme lactim-lactam)d. Sunt responsabile de informaia genetice. BA purinice- au structur plan; cele pirimidinice- aproape

plan, puin platj. Max capacitii de absorbie n ultraviolet este ntre 260-280

nm


10/59

Bazele azotate

PURINICE

PIRIMIDINICE


11/59

Baze azotate minore


12/59

Pentoze


13/59

Nucleozidul

constdintr-o BA (purinicsau

Pirimidinic) +o pentoz(riboza saudezoxiriboza).

Nucleozidele se refer la N- Glicozide, n

care atomul C-1 al pentozei este unit cu N-9 alpurinei sau N-1 al pirimidinei - leg. N glicozidic

n funciede pentoz: dezoxi i ribonucleozideBA purinice +Riboza sau dezoxiriboza --- auterminaia ozinEx. adenozin, guanozinsau dezoxiadenozin, dezoxiguanozinBA pirimidinice +riboza sau dezoxiriboza --- auterminaia idinEx. citidin, timidin, uridin sau dezoxicitidin etc. Unite ntre ele prin

legturaN glucozidic


14/59

Nucleozide

RibonucleozideDezoxiribonucleozideAdenina + dezoxiroboza =dAdenozinGuanina + dezoxiroboza= dGuanozin

Citozina + dezoxiroboza =dCitidinTimina + dezoxiriboza =dTimidin

Adenina + riboza =AdenozinGunanina + riboza=Guanozin

Citozian +riboza= CitidinUracil + riboza=Uridin


15/59

Nucleozidele Proprietile:

Mai solubile n H2O dectBazele azotate

Mai stabile n soluii alcaline

Uor se hidrolizeazla nclzirecu acid


16/59

NUCLEOTIDE

Rest al aciduluifosforic

Nucleozid

-compui alctuii din nucleozide i rest de acid fosforic.-Deosebim ribonucleotide i dezoxiribonucleotide

Nucleozid mono-; di-; trifosfafat

Fosfatul poate fi adiionat n diferitepoziii ale gruprii OH ale ineluluipentozei.n ribonucleotidepoziia 2,3, 5n dezoxiribonuleotidepoziia, 3, 5

n nuleotidele libere,restul de fostat este

adiionat n poziia 5

Alungirea captului fosfat prin adiionarea gruprilorsuplimentare de fosfat duce la formareanicleozidpolifosfailor, i anume:

Timidinmonofosfat -

nucleozidmonofosfat


17/59

Cel mai frecvent n celul se gsescnucleoziddifosfaiii nucleozidtrifosfaii.

Dezoxiribonucleotide

Ribonucleotide

dAdenozin mono, di, tri fosfat (dAMP, dADT, dATP)d-Guanozin mono, dt, tri fosfat (d GMP, dGDP, dGTP)

d-Citidin mono, di, tri fosfat (dCMP, d CDP, dCTP)d-Timidin mono, di, tri fosfat (dTMP, dTDP, dTTP)

Adenozin mono, di, tri fosfat (AMP, ADT, ATP)Guanozin mono, di, tri fosfat (GMP, GDP, GTP)

Citidin mono, di, tri fosfat (CMP, CDP, CTP)

Timidin mono, di, tri fosfat (TMP, TDP, TTP)


18/59

Nucleotide - Rolul

1. Element structural al AN2. Intermediari energetici (ATP-purttorul energiei chimice norganism)

3. Intr n componena CoEn4. Servesc ca activatori ai unor

molecule (UDP-Gl; CDP-colina)

5. Servesc ca mesageri secunzi

intracelulari ai hormonilor(AMPc; GMPc)


19/59

Toate nucleotidele se gsesc n celul sun form de anioni, de aceea adenozinfosfaii,ar fi corect de notat, dup cum urmeaz:AMP2-, ADP3-, ATP4-.

ADP i ATP sunt compui macroergici, adic bogai n energie, care se utilizeaz de

ctre organism pentru asigurarea diverselor funcii.Restul de nucleozid di i trifosfaide asemenea particip n reaciile de sintez asubstanelor.

Derivaii nucleotidelor.Printre derivai ai nucleotidelor deosebim:

-Nucleotidele ciclice (3, 5- AMP, i 3, 5GMP) , care sunt reglatori universali aimetabolismului n interiorul celulei, funcionnd ca mesageri secundari).-- Un grup mare de derivai ai nucleotidelor servesc ca coenzime a diverselor enzime,participnd n reaciile de transformare a substanelor.


20/59


21/59

Nucleozide i nucleotide rare

Pe lng nucleozidele i nuleotidele, care conin bazale azotate principalesunt nucleozide i respectiv nuleotide care conin baze azotate rare, sauminore.Majoritatea acestora se conin n ARNt, cele mai frecvente sunt:dihidrouridina, pseudouridina (se noteaz ) i ribotimidina (5-metiluridina).

n pseudouridin lipsete legtura N-glicozidic. Atom C1 de carbon alribozei se leag de C-5 a uracilului.


22/59

Structura AN


23/59

Structura primar a AN

Reprezint secvenamononucleotidelor nlanul polinucleotidicliniar, legate ntre ele prinlegturile 3' - 5'fosfodiesterice

Catenele au dou capete: 5nucleozid tri fosfatul; 3gr. OH liber


24/59

Structura primarStructura primar a ADN i ARN se numete catena liniar polinucleotidic, n care

mononucleotidele sunt legate prin legturi 3, 5fosfodiesterice.Principiul structurii primare a ADN i ARN este identic: fiecare 3hidroxigrupapentozei a unui mononucleotid este unit prin legtur covalent cu 5hidroxigrupapentozei altui mononucleotid. De aici denumirea, legtura 3, 5fosfodiesteric.Catenele liniare ale ADN i ARN, lungimea crora depinde de numrulmononucleotidelor constituiente, au dou capete: unul 3,iar altul 5.Deoarece materialul iniial (nucleotidele) pentru asamblarea catenelor AN n celuleste prezentat prin nucleozidtrifosfai, atunci captul 5conine trifosfat, iar captul 3-grupa OH liber.Catenle AN sunt polare. Pot avea direcie 53i 35. Excepie fac ADN i ARNinelari din unele virusuri i bacterii.Textul genetic al ADN este compus din cuvinte codificate, care prezint triplete denucleotide, numite codogene.Consecutivitatea nucleotidelorn AR este aceiai ca i la ADN de reproducere cudiferena c const din ribonucleotide, iar n locul timinei este uracilul.Structura primar a ARNm este copiat de pe sectorul de ADN, care conine informaiadespre structura primar a catenei polipeptidice a ARNm, iar a ARNt, ARNr i ARN rare copia final a fragmentelor de ADN care conin programa genetic respectiv ,


25/59


26/59

Structura secundar a ADN

Erwin Chargaff (1949) studiind componena ADN a stabilita legitile principale, privindbazale azoaten el, care au contribuit la stabilirea structurii secundare a ADN. Aceste legitiau primit denumirea de regulile lui Chargaff.

1. Coninutul adeninei este egal cu al timinei, iar al guaninei cu al citozinei(A=T, iar G=C)

2. n orice preparat de ADN independent de specie suma bazelor purinice

este egal cu cea a bazelor pirimidinice (A+G=T+C)3. Preparatele de ADN separate din diferite esuturi a uneia i aceieaspeciede organisme sunt absolut identice privind componena nucleotidic.

4. Componena nucleotidica DNA la aceeai specie nu se modific odat cuvrst, nu depinde de regimul alimentar i modificrile mediului.

5. dacA+T este mai mare dect G+T avem DNA de tip AT6. dacG+T este mai mare dect A+T avem DNA de tip GT

7. t de topire este mai mica cnd predominperechile A-T8. t de topire este mai mare cnd predominperechile G-C9. la eucariote ADN mitocondrial este circular.

Aceste reguli arat, c la formarea ADN-ului trebuie respectat

mperecherea strict anume a adeninei cu timina i a citozinei cu guanina.


27/59

Structura secundar a ADN

Watson i Crick (1953) au

postulat modelul structural almoleculei de DNA - dublul helix(spiral dubl)

Caracteristicile dublei spirale:1. 2 lanuri polidezoxiribonucleotidice se

rsucesc helicoidal n jurul unui axcomun, formnd o dubl helice cuorientare spre dreapta;

2. Cilindrul ce ncadreaz dublul helix ared=2nm


28/59

Structura secundar a ADN3. Lanurile sunt antiparalele (unul are direcia 53, altul

35)4. Complementaritatea (A i corespunde T; iar G-C).

5. Stabilitatea dublului helix este asigurat att deinteraciunile hidrofobe dintre BA, ct i de legturilede hidrogen ntre BA (A=T formeaz 2 legturi dehidrogen, iar G C trei legturi). Bazele azotate nmolecula de ADN sunt aezate sub form de teanc demonede; ntre planurile bazelor azotate aparinteraciuni Van-der-Waals

6. BA hidrofobe sunt situate n interiorul spiralei duble iaranjate sub form de stive, pe cnd complexulpentozofosfat este situat la exteriorul spiralei duble,bine interacioneaz cu apa, de aceia molecula gigantde DNA se dizolva n ap.

7. Spiral este regulat (fiecare spir cuprinde 10nucleotide). Distana dintre BA nvecinate este de 0,34nm, perioada de identitate (pasul)3,4 nm.

8. La pH=7 grupele fosfat sunt ionizate, poarta sarcininegative, de aceea ADN prezint acid puternic.9. Dublul helix este de tip plectonemical, dar nu

paranemicalSunt cunoscute spirale de 2 tipuri:-Paranemice (componentele se despart fr odespiralizare preliminar )-Plectonemice (componentele se desfac numai dup

despiralizare, deoarece sunt strns interconencate .


29/59


30/59


31/59

Existdiferite forme de DNA- care sunt determinate de gradul de

dehidratare a acizilor nucleici: A,B iZ. Modificrilen dublul helix suntdependente de anturajul extern aimoleculei de DNA.Dublul helix poseddinamism. forma A:

- conine 11 resturi la o spir,- este rsucitspre dreapta. forma clasica B:

- conine 10 mononucleotide la o spir.- este rsucitspre dreapta.- 10 nucleotide ocup34 A (3,4 nm).

- o nucleotidcuprinde 3,4A (0,34 nm). conformatia Z spre deosebire de AiB este rsucitspre stnga.


32/59


33/59


34/59

ADN cromozomial spiralizarea este ntrerupt n anumite sectoare numitepalindromi.n aceste fragmente succesiunea nucleotidelor de-a lungul cateneieste identic de la dreapta spre stnga i invers, la fel ca literele n cuvntulcapac. Bazele azotate n palindromi se mperecheaz formnd structuri nform de cruci sau agrafe. Aceste structuri asigur proprietatea proteinelorreglatoare de a cunoate locul transcrierii informaiei genetice de pe ADNcromozomial.


35/59

Structura teriar

Se formeaz la rsucirea suplimentar a moleculei bispiralate nspaiu. Are form de supraspiralsau spiral dubl curbat.

La superspiralizarea dublului helix particip proteinele histonicei formeaz cromatina

Unitatea structural a cromatinei este nucleosomul

Nucleosomuleste un octamer histonic (2H2a; 2H2b; 2H3; 2H4)nfurat de aproximativ de 2 ori de dublul helix cu o lungime de146 perechi de nucleotide.

ntre 2 nucleosmi se conin poriuni de ADN alctuit din 20-60perechi de nucleotide asociate cu H1

Lanul polinucleosomic formeaz un superhelix (solenoid),fiecare spir are 10 nucleosomi, d=30nm i pasul de 10nm


36/59

La organismele superioare AND se conine n cromozomi, care au diferite forme n dependen de strangulaia central iposed o organizare structural complicat. n fiecare cromozom se conine o singur molecul gigant de ADN (masamolecular este de circa 1011, iar Lungimea liniar de civa cm) , care constituie baza cromatinei.Cromatina prezinro structur supramolecular, n care spirala dubl de ADN este conjugat cu proteinele, cantiti micide ARN i substane minerale.

Raportul componentelor cromatinei este: ADN - 30-45%, histone- 30-50%, proteine nehistonice- 4-33%; ARN- 1,5-10%.Organizarea structural a cromatinei este de aa natur c ea permite de a utiliza una i aceiai informaie genetic aADN-ului caracteristic speciei date n mod diferitn celulele specializate. Cota parte a cromatinei este inactiv, coninndADN mpachetat compact. Cromatina activ n diferite celule constituie 2-11% (n ficat (3-4%, n rinichi 2-3%).La microscopul electronic imaginea cromatinei amintete mrgelele: ngrori sferice numite nucleosome cu dimensiunede 10nm desprite de strangulaii filiforme. Fiecare nucleosomconine un sector al moleculei bispiralate de ADN avndo lungime egal cu 140 de perechi de baze azotate i opt molecule (octoamer) de histone. n fiecare nucleosomseconin cte dou molecule de histone de fiecare tipH2a, H2b, H3, H4. n locul strangulaiei filiforme spirala dubl de ADN

conine 30-60 perechi de baze azotate i este asociat cu histonul H1. Lungimea strangulaiilor n diferite celule variaz.Gradul de mpachetare a ADN n nucleosomeste egal cu 5, adic lungimea catenei se micoreaz de 5 ori.Modul de legare a ADN cu nucleosoma este urmtorul:S-a constatat c spirala dubl a ADN nfoar suprafaa nucleului proteic (octamerului) al nucleosomei formnd structurteriar. n locul ndoiturilor, spirala dubl se curbeaz perturbnd spirala clasic dubl a ADN-ului. Gruprile fosfat cepoart sarcin negativ se fixeaz pe moleculele histonelor. Acelai proces are loc i pe punile filiforme cu histonul H1.Aproximativ 90% din ADN intr n componena nucleosomelor, iar restul revine punilor. Se consider c nucleosomelereprezint fragmente cromatinice tcute (genetic inactive), iar punile sunt genetic active. Nucleosomele, ns pot s

se desfoare trecnd n form liniar, genetic activ.Proteinele nehistonice sunt mult mai variate. Au fost separate mai mult de 590 de fracii proteice nehistonice, care se mainumesc i proteine acide, deoarece n structura lor predomin aminoacizi acizi. Se presupune c ele particip la reglareaspecific a activitii cromatinei.Toat catena nucleosomic, care conine proteine nehistonice i ARN, se spiralizeazn repetate rnduri, mpachetndu-se n cromozom sub form de solenoid


37/59


38/59

30 nm Solenoid ~40 / 50

DNA

Firul de

cromatin?

~ 1,000

Cromosoma metafazic/

cromatina interfazic

~10,000

Compactizarea

cromatinei

Nucleosoma

= ctamer de

histone

H2a, H2b, H3, H4

146 / 200 bp DNA

Compactizare~10 ori


39/59


40/59

Acizii ribonucleici


41/59


42/59

ARN mesager

(ARNm)

Este o molecul intermediar, cereprezint o copie a unei din cele 2catene a moleculei de ADN li participla translarea informaiei de lamolecula de ADN, la catenapolipeptidic

ARN de transfer

(ARNt)

Este un intermediar n sintezaproteinelor. Fiecare moleculde ARNt

are o zon de 3 nucleotide numitanticodon, iar la partea opus la unuldin capete se leag un anumitaminoacid

ARN ribosomal

(ARNr)

Este un component al ribosomilor,fiind totodat un intermediar nsinteza proteinelor


43/59

Structura secundar i teriar a ARNm

Elementul de codificare al ARNm este tripletul nucleotidicnumit codon. Fiecarecodon corespunde unui anumit AA

ARNm se formeaz n celul din precursorul su pre ARNm, care conine copiile palindromilorADN. De aceea structura lui secundar conineagrafe i sectoare liniare. n procesul dematurare agrafele din pre ARNm sunt tiate cuajutorul enzimelor formndu-se ARNm.Structura secundar a ARN m prezint o catencurbat,iar cea teriar se aseamn cu un fir, nfuratpe o bobin, rolul creia este asigurat de oprotein special de transport, numit informer.


44/59

Structura secundara ARNt Are infiareaunei "frunze de trifoi" - se formeazn urma

imperecherii complementare intracatenare a nucleotidelor anumitor

sectoare. Sectoarele, care nu sunt ncadrate n formarea legturilorde Hformeazlanuri sau bucle

1. Sectorul de acceptare(4 nucleotide, 3 din care au aceeai succesiune-CCA cu hidroxilul 3OH al adenozinei este liber la care se fixeazgrupaCOOH al AA ,care este transportat spre ribosomi, unde are loc sintezaproteinelor.

2. Bucla anticodonic - formatdin 7 nucleotide. Conine un tripletnucleotidic specific pentru fiecare ARNt numit anticodon. AnticodonulARNt dupprincipiul complementarittiisemperecheazcu codonulrespectiv din ARNm. Interaciunea codon-anticodon determin ordineaaranjrii aminoacizilor n catena polipeptidic.

3. Bucla pseudouridilic(sau laul TC ) constdin 7 nucleotide (restulacidului pseudouridilic este obligatoriu), participla interaciunea cu

ribozomii.4. Bucla dihidrouridinic (D)- constdin 8-12 resturi nucleotidice ( resturide dihidrouridin), interactiuneazcu E- aminoacil-ARNt-sintetaza, carecontribuie la recunoatereade ctreaminoacid a ARNt specific.

5. Bucla suplimentar (variabil), care variaz dup dimensiuni licomponena nucleotidicla diferite ARNt.


45/59


46/59

Structura teriar a tRNA

Are forma L Include 2 segmente de dublu helix situate

perpendicular (fiecare helix-10 perechi de

baze) n afara spiralei bazele formeaz legturi de

hidrogen. Interaciuni apar ntre bazelenecomplementare (A-A; A-C).Multe baze suntaranjate n stive (hidrofobe)


47/59


48/59

ARNr

Structura secundar e prezentatprin sectoare spiralate unite ntreele cu ajutorul unei catene curbate

Structura teriar prezintscheletul ribosomului. Are forma

unui bastona sau ghem pesuprafaa cruia sunt nfurateproteinele ribosomului.

Ribosoma 70S laE. coli


49/59


50/59

ARN mesager (mARN)constituie 25% din totalulARN-lui.

Localizat -n nucleu i citozol.

Prezint copia sectorului de ADN i conineinformaia despre structura catenei polipeptidice aproteinei.

Rolul:Transmite informaia de la ADN spre ribozomi,sediul de sintez a proteinei.

ARN ribozomal (rARN)constituie 60% din totalulARN-ului.

Localizat- n ribozomii citoplasmei. Rolul - formeaz scheletul ribozomilor. Joac un rol

auxiliar n procesul de asamblare a proteinelor.


51/59

ARN de transport (tARN)constituie 15% dintotalul ARN-lui.

Localizat: n citoplasm, ribosomi, mitocondrii. Rolul: participla activarea itransportul AAspre ribozomi iasamblarea lor n polipeptide.

ARN cromosomialactivarea genelor ADN

ARN nuclearformarea scheletelor particuleiproteice care transport ARN din nucleu ncitoplasm


52/59

Proprietile fizico-chimice aleAcizilor Nucleici


53/59

Proprietile fizico-chimice ale AN sunt determinate de masa molecularmare ide nivelul de organizare structural.Pentru AN este caracteristic: proprietile coloidale, viscozitatea idensitateanalta soluiilor,capacitatea de denaturare.

Proprietilecoloidale sunt tipice pentru toicompuiimacromoleculari.Dizolvndu-se, acizii nucleici se mbib, formnd soluii vscoase de tipulcoloizilor.Proprietile lor hidrofile depind de fosfai. n soluiimoleculele AN se aflsub from de polianioni cu caracter acid pronunat.La valorile fiziologice al pH-ului toiAN sunt polianioninconjuraide proteinecationice icationi neorganici.Solubilitatea acizilor nucleici bispiralaieste mai sczutdect cea a acizilornucleici unicatenari.

Metilarea


54/59

Metilarea Dup ce molecula de AND a fost asamblat, poate suferi unele modificri chimice cum ar fi metilarea.

Metilarea are loc prin trei ci:

metilarea citozinei formnd fie 5 metilcitozina sau N4-metilcitozina (prin metilarea gruprii NH2din poziia

C4), i metilarea adeninei formnd N6

-metiladenina. N4-metilcitozina i N6-metiladenina sunt specifice doat bacteriilor i unelor organosme archaice, pe cnd

5metilcitozina este larg rspndit n lumea vie.

Metilarea are loc cu ajutorul enzimei ADN metiltransferazei, care recunoate secvene specifice ninteriorul moleculei de ADN.

Alte metilrii a bazelor azotate sau a dezoxiribozei poate avea loc numai la aciunea unor agenicarcinogeni.

Metlarea pe cale natural are multe funcii celulare i anume: La bacterii i archae metilarea este parte component a sistemului imun, protejnd ADN de fragmentare,

cauzat de endonucleaze.

n unele organisme metilarea ajut la eliminarea secvenelor incorecte de baze azotate, care se formeazpe parcursul replicrii moleculei de ADN .

La eucariote 5-metilcitozina controleaz multe procese celulare ce previntrancrierea ADN-ului.

Metilarea se consider a fi implicat imprimarea semnalului, proces n care unele gene motenite de un

printe sunt selectiv inactivate.

Metilarea corect poate activa sau inhiba genele cheie n dezvoltarea embrionului.

Pe de alt parte, 5-metilcitozina este un agent mutagenic potenial, deoarece timina ce se produce nprocesul metilrii poate transforma perechile C:G n T:A.

La mamifere metilarea are loc n secvenele rare de CG, mai degrab din cauza c a fost pierdut prinmutaii. L a multe forme de cancer mutaiile sunt localizate n genele -cheie la nucleotidele CG.

D t i t


55/59

Denaturarea i renaturarea Denaturareasub aciunea temperaturii, mediului pH, substanelor chimice are loc

ruperea legturilor de hidrogen i forelor hidrofobe (Van-der-Waals), cestabilizeaz structura secundar i teriar a ADN.

La denaturare ADN i pierde proprietile biologice.Ex. nclzirea ADN-duce ladesfacerea spiralei duble n dou catene ( are loc transformarea spiral - ghem).

Degradarea unei jumti de structur de ADN are loc la temperatura de topire.ADN bogat n C i G au o temperatur de topire mai nalt dect cele bogate n A iT.

La rcirea treptat catenele din nou se reunesc dup principiul complementaritii,

formnd spirala dubl nativ. Acest fenomen se numete renaturare (atunci cnd te mai mic dect cea de topire). La rcirea brusc renaturarea nu are loc. Denaturarea i renaturarea acizilor nucleici este nsoit de schimbarea activittii

lor optice. Sectoarele spiralate (organizate ale AN rotesc planul luminii polarizate,adic sunt optic actve, dereglarea acestor structuri organizate duce la pierdereaactivitii optice a AN.

Toi AN posed activitate optic maxim la lungimea de und 260 nm, ceea ce corespundecu absorbia maxim a bazelor azotate. ns, intensitatea absorbiei acidul nucleic este maimic dect a amestecului de baze azotate, obinut la hidroliza acidului nucleic.Aceasta se explic prin organizarea structural a ADN i ARN, care provoac efectul clasic demicorare a densitii optice (efectul hipocromic). Acest efect maximal este pronunat laacizii nucleici cu structur spiralat (ADN) i care conin multe perechi GC (conin 3 legturide H i se despart mai greu).


56/59

Hibridizarea AN Pe capacitatea de renaturare a AN este bazat metoda de

determinare a gradului de nrudire a AN, care poartdenumirea de hibridizare molecular.

La baza ei st mperecherea complementar a sectoarelorunicatenare ale AN cu formarea unui heteroduplex

Hibridizarea se efectueaz n felul urmtor:

1. AN se denatureaz separat;2. se incubeaz mpreun ambele tipuri de ADN (ori ADN iARN).

3. n condiiile unui grad relativ crescut de complementaritatea acestora se formeaz moleculele hibride (AD-ADN sau

ADN-ARN). Aceste molecule constau din sectoare spiralate inespiralate. Cu ct gradul de nrudire este mai nalt, cu atthibridizarea este mai complect.


57/59

Aceast metod a permis descoperireaparticularitilor structurii primare a ADN. S-a stabilit,c n componena ADN a animalelor se afl sectoare cuo succesiune nucleotidicidentic, care de multe ori serepet (pn la 100000 ori), constituind 10-20% din totADN. Hibridizarea decurge foarte repede.

Restul ADN este prezentat printr-o succesiune unicalanucleotidelor, care nu se dubleaz. Aceste sectoare sehibridizeaz foarte ncet, iar probabilitatea coincideneilor la organisme diferite este mic.Cu ajutorul metodei hibridizrii moleculare se poate

stabili nrudirea ADN al organismului unei specii cuADN al altei specii sau nrudirea ARN cu sectoareleADN:


58/59

Acizii nucleici i Genosistematica

Acizii nucleici, n special ADN sunt purttorii materialului genetic, ce determin specificitatea despecie a organismului, format pe parcursul evoluiei. Studierea particularitilor componeneinucleotidice a ADN din diferite organisme a permis trecerea de sistematica dup caractereleexterioare la sistematica genetic. Aceast direcie n biologia molecular poart denumirea degenosistematic.

Compararea componenei nucleotidice a ADN din diferite organisme a dus la concluzii interesante. S-a dovedit c coeficientul specificitii ADN-ului, adic raportul G+C i A+T variaz mult la

microorganisme, pe cnd la pante superioare i animale este destul de constant. La

microorganisme se observ variabiliti de la tipul GC pn la tipul AT pronunat. La organismelesuperioare s-a pstrat constant tipul AT de ADN. De asemenea la organismele superioarespecificitatea ADN-ului este determinat nu de variabilitatea componenei nucleotidice, ci desuccesiunea alternrii nucleotidelor de-a lungul catenei.

O informaie mai ampl, privind rudenia organismelor este obinut prin metoda hibridizriimoleculare, cu ajutorul creia a fost stabilit gradul de rudenie a diferitor specii de animale i plantesuperioare.

Ex. a omului i a maimuelor. Circa 98 din genomul uman corespunde cu cel ai maimuei cimpanzeu.

Particularitile structurale primare ale ADN-ului de asemenea pot fi folosite n sistematic.Omologia dup sectoarele succesiunii lor se repet (hibridizarea repetat) este folosit nmacrosistematic, iar pentru fragmentele unice de ADN (hibridizarea lent) n microsistematic (lanivelul superior al genurilor).


59/59

Testul de paternitate consta in analizarea a 16 secvente ADN (markeri) pentrufiecare persoana testata. Pe baza acestor 16 markeri se realizeaz, pentrufiecare persoana (prezumtivul tata, copil), un profil genetic. Profilele secompara, stabilindu-se corespondenta pentru fiecare marker.In cadrul testului de paternitate sunt analizate anumite segmente dinstructura ADN denumite markeri STR(Short Tandem Repeats). Aceti markeri,localizai in diferii cromozomi, prezint o variabilitate ampla in populaiaumana, fcnd combinaii specifice fiecrui individ. Pe baza acestui fapt, prinutilizarea mai multor astfel de secvene, acurateea de identificare a unei

persoane creste enorm in comparaie cu alte metode.Testarea ADN este utilizata de cele mai mari laboratoare criminalistice dinlume, de exemplu FBI, atingnd o acuratee de 1018. Cu alte cuvinte,probabilitatea ca doi indivizi sa aib aceleai caracteristici genetice, deci sa fieconfundati prin aceasta analiza, este de 1 la 10.000.000.000.000.000.000.Markerii STR utilizai fac parte din sistemul de date al USA

CODIS(COmbined DNA Index System)folosit de FBI in tehnica pentrustabilirea profilelor ADN umane.

acizi nucleici (1)

Documents