adn_arn_proteine
TRANSCRIPT
ADNacid dezoxiribonucleic
MonomeriStructura
PrimarăSecundarăTerţiară
LocalizareProprietăţiFuncţiiSintezăParticularităţile ADN umanMetode de studiu
Momomerul ADN
NPPP
3’
C
CC
CC
O
2’
4’
5’
1’
α β γ
dNTP - nucleotid
nucleozid
N – baza azotatăPu – Adenina
GuaninaPy – Timina
Citozina
Monomer – nucleotidele (dNMP)
Structura primară:
catena polinucleotidică
Structura secundară:
bicatenară
Structura ADN
I – catena polinucleotidicăII – dublul helix = două catene spiralizate unite prin legături de hidrogenIII – DNP = dezoxiribonucleoproteid
Structura primară a ADN
5' GCGT ... 3‘
James Watson şi Francis Crick alături de modelul structurii secundare a ADN.
Rosalind Franklin
Maurice Wilkins
Complementaritatea ADN asigură:
stabilitatea moleculei ADN;mecanismul replicării;mecanismul transcripţiei;mecanismul recombinării;mecanismul reparării leziunilor ADN
Conformaţia spaţială a moleculelor de ADN liniarTip Lungimea spirei Baze/tur Înclinarea faţă
de ax
A 24,6 Å ~11 +19°
B 33,2 Å ~10 -1,2°
Z 45,6 Å ~ 12 -9°
Structura terţiarăADN + proteine = DNP
ADN + proteine situs-specifice= complex funcţionalADN nuclear + proteine histone = cromatina ↔ cromozomii
Proprietăţile ADNReplicare
dublarea IGReparaţie
Identificarea, înlăturarea greşelilorDenaturare
ruperea legăturilor de HRenaturare
refacerea dublului helixHeterogenitate
varietatea secv. nucleotidiceFlexibilitate
A↔B↔ZFragilitate
sensibilitate la factori mutageniMigrare în câmpul electric (ADN are “—”)Hibridizare
molecule de diferită origine formează noi molecule
Replicarea
= dublarea ADN= dublarea IG= transmiterea IG
Funcţiile ADNDeţine IG codificată:
succesiunea b.a. în ADN determină succesiunea aminoacizilor în proteină
Păstrează IG:de acţiunea nucleazelorde citirea neautorizatăde mutaţii
Transmite IG prin dublare=replicare:1ADN — replicare �2ADN
Realizează IGADN — transcripţie � ARN — translaţie � proteină
� globina
� globina
Insulina
actina
miozina
Imunoglobulina
Exemple
Hb
Reglează nivelul glucozei
Apărare imună
Asigură contracţiile musculare
Concluzii:
ADN are secvenţe codante = gene:Gene p/u proteine � ARNm ~ 30 000Gene preARNr ~ 250Gene ARNr 5S ~ 2000Gene ARNt ~ 1300Gene p/u microARN
ADN are secvenţe necodanteSecv. reglatoareSecv. spaţiatoriSecv. satelit (cen, t)Secv. minisatelit (markeri crs)Secv. microsatelit (markeri individuali)
Localizarea ADN
În nucleu 95 - 98%molecule mari liniare de ADNasociate cu proteine histonesub formă de cromatină ↔ cromozomi
În mitocondrii 2-5%molecule mici inelare
Particularităţile ADN umanADN nuclear (nucleul celulei somatice, diploid)cu o lungime de ~ 6,4x109p.n.; 7 picogramefragmentat în 46 de molecule;asociat cu proteine histone;extrem de eterogen:
secvenţe codificatoare şi necodificatoare;secvenţe repetitive şi unice;secvenţe active transcripţional şi inactive;secvenţe stabile şi instabile mutaţional;
conţine ~ 30000 perechi de gene;se replică numai în perioada S a ciclului celular;50% este de origine maternă şi 50% de origine paternă.
Anemia cu hematii falciforme
A→T 17
Indivizii homozigoţi recesivi
Hemoglobină anomală
Hematii falciforme (în formă de seceră)
Distrugerea rapidă a
celulelor falciforme
Lipirea celulelor şi
blocarea circulaţiei sanguine
Acumularea celulelor
falciforme în splinăAnemi
e Dereglări locale în alimentare sanguină
Supraactivitatea
măduvei osoase
Defecte
cardiace
Defecte în
activitatea
musculară
Defecte întractul
gastrointestinalCreşterea
cantităţiimăduvei osoase
Dilatarea
corduluiAfectareaplămânilo
r
Dereglări
cerebrale
Defecte
renale
Deformări scheletic
e
Diminuarea
activităţiimintale
Dereglăricardiace
Pneumonie
Paralizie
Dureri nespecifi
ce
Dereglări
renale
Fibroza
splinei
ADN mitocondrialAre o lungime de 16,6 kbEste inelarNumărul moleculelor este variabil (2-10)Conţine 37 de geneGenele sunt dispuse compactSe replică în dependenţă de metabolismul celularEste de origine maternă
Particularităţile ADN uman
Particularităţile genomului uman
Genomul nuclearn=3,2 Gb / 2n=6,4 Gb(~ 30000 gene/perechi)
Genomul mitocondrial16,6 kb
37 de gene
ADN genic25%
ADN extragenic75%
ADN codant
10%
ADN necodant
90%
Secvenţe unice sau în număr mic de copii
60%
Secvenţe moderat sau
înalt repetitive40%
Genomul nuclearSECVENŢE OBLIGATORII SECVENŢE FACULTATIVE
Gene structurale (codificatoare de proteine)
Gene pentru ARNt, ARNr;
Palindromi;
- ADN satelit (c,t…)
Elemente mobile
Pseudogene
ADN viral
Secvenţele necodificatoare ale genomului umanSINEs – transpozoni; situsuri de iniţiere a replicării
LINEs – retrotranspozoni; situsuri de împerechere corectă a crs în timpul meiozei I
ADN minisatelit – markeri genetici ai crs
ADN satelit – rol structural, formează regiunile de heterocromatină constitutivă (c, t, h, s)
ADN microsatelit – markeri genetici individuali
SINEs (Short interspersed elements) – 11%LINEs (Long interspersed elements) – 16%
Stabilirea structurii genelor normale şi mutanteDepistarea mutaţiilorDiagnosticul bolilor geniceAnaliza polimorfismului individual
Studiul ADN pentru:
ARN –acid ribonucleic
Monomeri – NTP (ATP, GTP, CTP, UTP);Structura primară – catena polinucleotidică;Structura secundară – bucle;Structura terţiară – RNP (ARN+proteine)
Monomeri ARN - NTP
ARNm ARNr ARNt ARNm
!!! Toate tipurile de ARN sunt transcrise de pe ADN
!!! ARN - este complementar unei catene de ADN- este identic cu cealaltă catenă
Transcripţie
Processing
1 2 3 4
ARNm ARNr ARNt
Transcripţie
Processing
1 2 3
ADN
ARN precursor
ARNtARNr ARNm
ARNr + proteine ribozomale = ribozomi
Copia codului genetic despre structura proteineiMatriţă pentru sinteza proteinei în timpul translaţiei
Sediul sintezei proteinelor
Transportă aminoacizi spre ribozomiTranslează codul genetic din ARNm
transcripţie
processing
preARNmpreARNrpreARNt
ARNhn
funcţie
funcţie
ARNm – ARN mesager (informaţional, matricial)
Molecule monocatenare, heterogeneSe obţin prin transcrierea catenei anticodogene a genei structurale şi processing-ului
pre-ARNm Conţine informaţia despre un polipeptid şi serveşte ca matriţă p/u sinteza polipeptidului
Molecule monocatenare;Forma – 3 bucle funcţionale (anticodon, D, Ѱ);Se sintetizează prin transcripţia genelor ARNt, Conţin nucleotide cu baze azotate obişnuite şi minore (timina, pseudouracil, dihidrouridina)Asigură transportarea aminoacizilor spre locul
de sinteză a proteinelorReprezintă translatori ai codului geneticÎn celulă se conţin 61 tipuri
ARNt
Structura secundară a ARNr
ARNr – ARN ribozomal
Molecule monocatenareARNr se sintetizează prin transcripţia genelor ARNr, în regiunea nucleoluluiIntră în componenţa ribozomilor
18S + 33 proteine = 40S5S + 5,8S + 28S + 49 proteine = 60S
Asigură interacţiunea dintre subunităţile ribozomale, ribozom-ARNm, ribozom-ARNt.
ARNrTipul celulelor Coeficientul de sedimentare
Procariote5S
16S23S
Eucariote,nucleu
5S5,8S18S28S
Eucariote, mitocondrii12S16S
microARN
ARNsnARN-primerARN-telomerazicARN din componenţa spliceosomei
ARNscRibozimeARN de interferenţă
Structura proteinelorMonomeri – 20 tipuri de aminoacizi
Primară – lanţul polipeptidic de aminoacizi (ordinea a-a controlată de codul genetic ADN)
Secundară – �-spirale şi �-structuriTerţiară – globularăCuaternară - mai multe polipeptide formează o proteină complexă
!!! pot forma complexe cu alte proteine sau alte molecule (AN, glucide, lipide)
Formarea legăturilor peptidice
Formarea polipeptidului
Structura proteinelor
Structura primară a ribonucleazei A (RNase A)
Structura secundară a ribonucleazei A (RNase A)
Arhitectura proteinelor
Tranzitii conformationale ale hexokinazei
Domeniu: regiune compacta de 100-400 AA, specificata de un exon al genei, care determină o funcţie
Functii ale proteinelor
Clasa Functia Exemple
Proteine dinamice
enzime Proteaze, lipaze, nucleaze, polimeraze....
transport Hb, transferina
contractia musculara actina, miozina
semnale, hormoni insulina, STH
protectie Ig, IFN
reglarea exprimarii genelor
factori de transcripţie
Proteine structurale
matricea tisulara elastina,colagen
Proprietăţile majore ale proteinelor
Heterogenitate;Pot fi bazice, acide sau neutre;Interacţionează specific cu alte molecule;Catalizatori eficienţi;Adaptabilitate....
!!! Substratul moilecular al tuturor structurilor, fucţiilor şi însuşirilor organisnului viu
Factorii de mediu –to, pH, P, h�, cofactori, etc.
Structura chimică –primară
Configuraţia spaţială –Conformaţia (forma moleculei)
Proprietăţile moleculei
Funcţiile moleculei
� � � � � � �
Relaţia: structură – mediu – funcţie