structura acizi nucleici.ppt

43
ACIZI NUCLEICI structura

Upload: ania-ania

Post on 29-Nov-2015

157 views

Category:

Documents


11 download

DESCRIPTION

Structura acizi nucleici

TRANSCRIPT

Page 1: Structura acizi nucleici.ppt

ACIZI NUCLEICI

structura

Page 2: Structura acizi nucleici.ppt

• 1869 - izolaţi pentru prima oară din nucleu de Friederich Miescher acizii nucleici

• 1940 - identificaţi de Casperson şi Brachet în orice celulă, animală sau vegetală.

• 1944 - Avery descoperă rolul ADN în transmiterea caracterelor ereditare

• 1951 - Chargaff stabileşte egalitatea cantitativă între componentele acizilor nucleici adenină - timină respectiv citozină - guanină;

• 1953 - Williams demonstrează structura ordonată a ADN • 1953 - Watson şi Crick elaborează modelul dublu spiralat al ADN.• 1962 – Premiul Nobel pt. fiziologie şi medicină – Watson, Crick şi

Wilkins

Page 3: Structura acizi nucleici.ppt

• Acizii nucleici - moleculele ce asigură atât transmiterea nealterată a caracterelor ereditare, cât şi utilizarea informaţiei genetice deţinute.

• Funcţie de structura lor, acizii nucleici sunt de două categorii:

• Acizii dezoxiribonucleici (ADN), molecule ce depozitează în structura lor toată informaţia genetică a celulei. Se mai numesc şi molecule replicon, deoarece se auto replică în cursul diviziunii celulare.

• Acizii ribonucleici (ARN), molecule ce servesc la transmiterea şi utilizarea datelor genetice din ADN, realizând sinteza proteinelor în celulă.

• o celulă umană conţine informaţii pentru sinteza a aproximativ 50.000 - 100.000 de proteine.

Page 4: Structura acizi nucleici.ppt

Structura

• structură macromoleculară, polinucleotidică, a cărei unitate structurală de bază este un mononucleotid.

Nucleoproteina

Holoproteina(protamine, histone, caracter bazic, masă

moleculară mică)

Acid nucleic(polinucleotid)

Mononucleotid

Riboza Dezoxi-riboza

Pirimidinică

Purinică

PentozaBază azotată

Acid fosforicNucleozid

Page 5: Structura acizi nucleici.ppt

• se disting mai multe nivele de organizare:

– structura primară, ce redă structura nucleotidică a lanţului polinucleotidic: număr, tip, secvenţa;

– structura secundară, ce redă conformaţia moleculei de ADN;

– structura superioară a ADN ce reprezintă modul de integrare al ADN în nucleu şi celulă.

Page 6: Structura acizi nucleici.ppt

Structura primară a ADN

• redă felul, numărul, secvenţa şi modul de legătură al nucleotidelor componente.

• În secvenţa nucleotidelor este "codificată" informaţia genetică,

• Conţine patru tipuri de nucleotide, cu bazele azotate adenina (A), guanina (G), timina (T) şi citozina (C);

• în ADN nu se găsesc nucleotide cu uracil (U). • Legătura dintre două mononucleotide succesive din

lanţul de ADN se face prin intermediul moleculei de H3PO4 - legătură monofosfat-diesterică între –OH-ul de la C'3' al pentozei unui mononucleotid şi –OH-ul de la C'5' al pentozei mononucleotidului următor.

• Un capăt al polinucleotidului trebuie să se termine în poziţia 5'-OH, în timp ce celălalt se termină cu 3'-OH (direcţionalitate).

• Aceste capete sunt denumite 5'- terminal, respectiv 3'- terminal.

Page 7: Structura acizi nucleici.ppt

P

P

P

3'

5'

A

C

G

T

N

N H 2

N

N

N

O

O

H H H

H

H

C H 2 O O

O H

P

P O O

O H

C H 2

N H 2

N

N O

H

H

H H H

O

O O P

O H

C H 2

H H H

H

H O

O

N

N N

N H

N H 2 O

O

O O

O H

P C H 2

H H H

H

H

O

O

O

O N

O H H

O

H

O

H

O

H

O C H 2 H O

C H 3

H N

Page 8: Structura acizi nucleici.ppt

Timpul de înjumătăţire pentru hidroliza legăturilor fosfodiesterice din ADN este de aproximativ 200 milioane de ani Nucleaze (endo şi exo) - numeroase enzime ce catalizează scindarea legăturilor fosfodiesterice. Endonucleazele de restricţie - recunosc şi clivează secvenţe strict specifice. Au fost în mod particular folosite în metodologiile de secvenţializare a ADN, conferind baza pentru tehnicile de recombinare a ADN.

Page 9: Structura acizi nucleici.ppt

Structura secundară a ADN • De importanţă au fost următoarele date:

– caracterul acid al substanţei ("acid nucleic")– raportul adenină + guanină / timină + citozină = 1 A+G = T+C– studiul difracţiei razelor X sugerează o configuraţie helicoidală;– Stabilitatea moleculei ADN este maximă atunci când lanţurile

polidezoxiribonucleotidice sunt menţinute împreună prin număr maxim de legături de hidrogen între baze.

molecula de ADN este alcătuită din 2 catene polinucleotidice înfăşurate în jurul unui ax comun, imaginar, constituind un dublu helix, cu bazele azotate proiectate spre interior, perpendicular pe ax.

Cele două catene sunt legate între ele prin punţi de hidrogen, stabilite între "bazele complementare" perechi (A=T şi GC), adică cele ce asigură un număr maxim de legături între cele două catene şi deci o stabilitate maximă; între A şi T se poate forma numărul de maxim 2 punţi de hidrogen, iar între G şi C maxim 3.

– Distribuţia celor două catene în helix este antiparalelă

Page 10: Structura acizi nucleici.ppt
Page 11: Structura acizi nucleici.ppt

• Suprastabilitatea structurii helicoidale este dependentă de factori ce includ: natura bazelor, pH, concentraţia sărurilor, temperatură.

• De exemplu, concentraţiile mari în cationi, în special ioni divalenţi de Mg2+ stabilizează conformaţia helicoidală prin schimbul de ioni cu grupările fosfodiesterice. În lipsa acestor schimburi ionice, sarcinile negative ale fosfaţilor ar destabiliza helixul prin respingere electrostatică.

• Structura helicoidală a ADN nu se menţine în orice condiţii, însăşi formarea ei este condiţionată de concentraţii saline mari, care, reducând respingerea electrostatică a grupărilor fosfat ionizate la pH = 7,0 (ce se opun realizării unei structuri compacte), favorizează forţele ce tind să determine înfăşurarea moleculei.

• În aceste condiţii, structura secundară realizată este, în esenţă, rezultatul legăturilor de hidrogen şi al forţelor hidrofobe.

• Semnificaţie biologică: modelul de structură secundară prezentat explică foarte bine capacitatea de replicare semiconservativă a materialului genetic, prin care, în cursul diviziunii celulare, se pot obţine două copii identice ale elicei parentale, asigurându-se transferul acesteia, identic din punct de vedere cantitativ şi calitativ, de la o generaţie celulară la următoarea.

Page 12: Structura acizi nucleici.ppt

• În mediul apos celular, structura ADN are un caracter dinamic

• Conformaţia majoritară B – mai afânată• conformaţii alternative A (mai compactă) şi Z - sunt

instabile, semnificaţia biologică constând în reglarea expresiei informaţiei genetice

B A Z

Page 13: Structura acizi nucleici.ppt

Organizarea superioară a ADN

• La celulele procariote, ADN este organizat într-un singur cromozom, care conţine ADN dublu-catenar, circular, supraspiralat.

• Cromozomii bacterieni sunt organizaţi în structuri compacte, denumite nucleoizi, prin interacţiunea cu proteine histonice şi participarea de cationi, poliamine (ca de exemplu spermina, spermidina, putresceina, cadaverina), ARN, proteine nonhistonice.

Cromozomii bacterieni sunt structuri dinamice, care disociază şi se refac rapid, ceea ce reflectă nevoia de sinteză rapidă a ADN, diviziune celulară şi transcripţie rapide, ce caracterizează aceste organisme.

Page 14: Structura acizi nucleici.ppt

• La organismele superioare, inclusiv la om, s-a constatat că, în cursul ciclului celular, ADN este compactat în două forme:– sub formă de cromozomi, în mitoză, structuri vizibile la

microscopul optic;– sub formă de cromatină, în interfază, o structură mai puţin

densă decât cromozomii, mai adecvată desfăşurării proceselor de transcripţie şi translaţie

• Lungimea ADN dintr-o singură celulă umană este de aproximativ 1,74 m, acest ADN găsindu-se în nucleul celular ale cărui dimensiuni nu depăşesc 10 m.

• Acest lucru este posibil printr-un fenomenal proces de împachetare, proces prin care nu numai că ADN este compactat la dimensiuni miniaturale, dar îşi păstrează nealterat rolul funcţional.

Page 15: Structura acizi nucleici.ppt
Page 16: Structura acizi nucleici.ppt

Nucleozomi- particule au diametrul de aproximativ 10 nm şi sunt legate între ele prin intermediul unor catene de ADN. Nucleozomii sunt constituiţi din proteine bazice numite histone, care se leagă de ADN, având rol în compactarea şi protecţia ADN faţă de acţiunea enzimelor hidrolitice (nucleaze)

Page 17: Structura acizi nucleici.ppt

• Histonele din miezul histonic pot fi modificate chimic prin procese de: – Acetilare - induce activarea sau inactivarea transcripţiei unor

gene.– Acetilarea - este asociată cu asamblarea cromozomilor în

decursul replicării.– Fosforilarea - este asociată cu condensarea cromozomilor în

timpul ciclului celular.– ADP-ribozilarea - intervine în reglare ADN.– Metilarea - este corelată cu activarea (inducţia) şi inactivarea

(represia) procesului de transcripţie.• În afara histonelor, în nucleu s-au identificat sute de tipuri de

proteine, denumite generic proteine nehistonice. – enzimele implicate în procesele de replicare a ADN (de ex.

topoizomeraze) sau de transcripţie a ADN (de ex. complexul ARN polimeraza).

• Elementul de bază al acestui proces este nucleozomul. • Rolul acestor proteine constă probabil în:

– controlul expresiei genice în timpul dezvoltării şi diferenţierii celulare

– asigurarea legăturii cu hormoni sau alte molecule reglatoare.

Page 18: Structura acizi nucleici.ppt

• Lungimea unei molecule de ADN "in vivo" corespunde unui cromozom, cuprinzând 6 x 106 nucleotide la microbul Escherichia coli şi 108 nucleotide la om.

• Genomul uman - totalitatea cromozomilor din nucleul uman - 46 • În secvenţa nucleotidelor din molecula de ADN se află înregistrată

informaţia genetică. • Înregistrarea informaţiei este codificată, această codificare făcându-

se prin cele 4 nucleotide ATGC, care sunt grupate sub forma unor triplete numite "codoni".

• Din cele 4 nucleotide se pot forma 43 = 64 triplete, un număr foarte mare pentru a codifica cei 21 aminoacizi din proteine.

• Surplusul de codoni determină un excedent de informaţie privind biosinteza proteinelor, fenomenul fiind denumit prin termenul de "degenerarea" codului,

acelaşi aminoacid poate fi codificat de mai mulţi codoni, există şi codoni "non sens", care nu specifică nici un aminoacid,

dar indică oprirea (respectiv declanşarea) sintezei proteice. • Codul genetic este universal, adică, indiferent de specie,

aminoacizii sunt codificaţi de aceleaşi triplete

Page 19: Structura acizi nucleici.ppt

Codul genetic operaţional (ARNm)

Page 20: Structura acizi nucleici.ppt

• în ADN-ul cromozomilor se găseşte înscrisă, sub formă codificată, întreaga informaţie necesară dezvoltării şi multiplicării unei celule.

• Segmentele din ADN ce sunt implicate în sinteza proteinelor au fost numite gene.

• Informaţia din ADN este copiată sub forma ARN şi transformată în proteine - factori de realizare a informaţiei ADN.

• Corelaţia dintre secvenţa nucleotidelor dintr-o genă şi secvenţa aminoacizilor dintr-o proteină codificată constituie codul genetic.

• Pe baza acestuia s-a constatat, paradoxal, că pentru cele aproximativ 100.000 de tipuri de proteine umane ar fi doar 1,1% din genomul uman, ceea ce înseamnă că restul secvenţei ADN nu se regăseşte în secvenţa proteinelor

• Acest aşa-zis exces de informaţie este dat de:– secvenţe necodante (introni) din constituţia genelor. Acestea

reprezintă cca 24% din genom.– gene ce sintetizează alte tipuri de ARN, ce nu codifică proteine, dar

asigură reglarea expresiei genelor codante implicate în dezvoltare şi adaptare la mediu.

– familii de secvenţe repetitive.

Page 21: Structura acizi nucleici.ppt

• Numărul de repetiţii şi localizarea acestora constituie polimorfismul microsateliţilor şi reprezintă o caracteristică individuală.

• În unele cazuri, modificarea structurii secvenţelor microsateliţilor este asociată cu apariţia unor boli, de ex. în atrofia musculară spinobulbară, în sindromul fragil X etc.

• 1% din totalul ADN din celulă este reprezentat de ADN-ul mitocondrial. Acesta are o formă circulară şi se găseşte în 2-10 copii în fiecare mitocondrie.

• Acest ADN codifică ARN ribozomal, ARN de transport şi ARN mesager pentru 13 proteine mitocondriale implicate în respiraţia celulară.

• Restul proteinelor mitocondriale, în număr de 54, sunt codificate de gene din nucleu

• Este transmis prin mamă

Page 22: Structura acizi nucleici.ppt

Structura genei la eucariote• Gena reprezintă secvenţa de ADN cromozomial care codifică

sinteza unei molecule de ARN functional. • La eucariote gena are structură complexă, neomogenă, conţinând:

– - zone codante şi translatabile, denumite exoni alternând cu– - zone netranslatabile numite introni.

• Exonii sunt regiuni din genă formate din secvenţe nucleotidice de pe a căror înşiruire se va sintetiza (prin transcripţie) un fragment de ARN mesager primar.

• Ele sunt fragmente codificante şi active pentru specificarea de proteine. Din punct de vedere molecular, gena poate fi definită ca structură secvenţială de nucleotide necesare pentru producerea unei molecule de ARNm, respectiv a unei unităţi de transcripţie.

• Intronii sunt fragmente din genă care participă ca şi exonii la transcripţie, dar ARNm sintetizat de pe introni este întotdeauna excizat în timpul asamblării ARN-ului mesager matur, deci intronii nu vor participa la translaţia mesajului; ei sunt regiuni netranslabile

• Fiecare gene începe cu o porţiune necodantă, numită promoter

Page 23: Structura acizi nucleici.ppt
Page 24: Structura acizi nucleici.ppt

• În genom, o parte din gene, deşi se află plasate pe cromozomi diferiţi, au origine comună şi concură în expresia aceluiaşi caracter. Ele sunt numite familii de gene.

• Membrii unei familii de gene pot fi localizaţi unul în vecinătatea celuilalt pe un cromozom sau pot fi răspândiţi în întregul genom.

• De asemenea, ei pot fi exprimaţi în momente diferite din dezvoltarea organismului sau în celule şi ţesuturi diferite şi pot dobândi funcţii diferite.

• De-a lungul timpului, unele copii ale genelor suferă mutaţii care duc la pierderea completă a funcţiei lor. Aceste aşa-numite pseudogene pot lua naştere prin acumularea de mutaţii în regiunea promotor a genei sau prezenţa unor mutaţii care împiedică translaţia genei.

• Fără un promotor funcţional gena nu poate fi transcrisă eficient. • Elementele genetice transpozabile sunt reprezentate de secvenţele

ADN care se deplasează în cadrul genomului. Acestea sunt considerate a fi o formă de ADN “egoist” (selfish gene), un tip de parazit genetic care nu îi este de folos gazdei, dar rămâne în genom deoarece acesta îi oferă un mediu ideal pentru autoreplicare.

• Genele suprapuse sunt definite ca fiind o pereche de gene adiacente ale căror regiuni codificatoare sunt parţial suprapuse. Cu alte cuvinte, o singură catenă ADN codifică segmente a două proteine diferite.

Page 25: Structura acizi nucleici.ppt

• În genetică, o alelă este orice porţiune din ADN codant, ce ocupă o anumită poziţie (locus) pe un cromozom.

alelele sunt secvenţe ADN care codează o genă, dar, uneori, termenul se referă şi la o secvenţă necodantă.

• Genotipul individual pentru acea genă este setul de alele pe care, întâmplător, organismul îl posedă.

• Într-un organism diploid, genotipul individual este format din 2 alele. • Organismele diploide, precum oamenii, au cromozomi omologi

perechi (câte 2 din fiecare) în celulele lor somatice, şi aceştia conţin câte 2 copii pentru fiecare genă.

• Un organism în care cele 2 copii ale genelor sunt identice – adică au aceeaşi alelă, este denumit homozigot pentru acea genă.

• Un organism care are 2 alele diferite pentru aceeaşi genă este numit heterozigot.

• Fenotipurile (caracteristicile exprimate) asociate cu o anumită alelă, pot fi uneori dominante, alteori recesive, dar adeseori nu sunt nici una nici alta.

• Un fenotip dominant va fi exprimat când cel puţin una dintre alele, asociate acelui tip, este prezentă.

• Un fenotip recesiv va fi exprimat doar dacă ambele alele sunt de acelaşi tip.

Page 26: Structura acizi nucleici.ppt

Structura ARN • compuşi macromoleculari în care unităţile repetitive sunt

ribonucleotide. • ARN sunt sintetizaţi majoritar în nucleu, dar şi în mitocondrie şi

ribozomi, prin acţiunea unor enzime ARN-polimeraze ADN dependente, care copiază complementar secvenţe din ADN.

• Rolul ARN în celulă constă în traducerea şi utilizarea informaţiei codificate din ADN în sinteza de proteine.

• transcripţie - ARN copiază secvenţa din ADN corespunzătoare unei anumite proteine

• translaţie - ARN de mesaj (ARNm - mesager), trece în citoplasmă, unde dirijează, la nivelul ribozomilor, sinteza proteinei respective, conform secvenţei de cod din ADN.

• Procesul de transfer al informaţiei al ADN la sinteza proteică reprezintă dogma centrală a geneticii şi constă în forma clasică, în:

ADN ARN SINTEZĂ PROTEICĂtranscripţie translaţie

Page 27: Structura acizi nucleici.ppt

• chimic, ARN este un polinucleotid asemănător cu ADN, după matriţa căruia este sintetizat. Diferenţele sunt următoarele:– timina din ADN este înlocuită cu uracil– ca pentoză conţine riboza – masă moleculară mult mai mică– structură monocatenară liniară, cu excepţia unor porţiuni unde

existenţa complementarităţii bazelor azotate permite o structură dublu spiralată intracatenară

– existenţa unor modificări posttranscripţionale ale unor baze azotate componente, în urma cărora rezultă baze azotate modificate ca: nucleotide metilate, tiouridină, pseudouridină, 5,6–dihidropurină, etc. Rolul acestor modificări este de protecţie împotriva acţiunii nucleazelor

– stabilitate redusă, fiind degradat după îndeplinirea funcţiei biologice.

Page 28: Structura acizi nucleici.ppt
Page 29: Structura acizi nucleici.ppt

• În celulă există mai multe tipuri de ARN, diferenţiate structural şi funcţional.

• 3-5% din totalul ARN este reprezentat de ARNm ce va codifica proteine,

• restul este format de ARNt (de transfer), ARNr (ribozomal), snARN, microARN, ARN antisens.

• ARNt şi ARNr participă alături de ARNm la sinteza proteică,

• restul tipurilor de ARN sunt implicaţi în reglarea expresiei genelor, intervenind în special la nivelul proceselor posttranscripţionale ale ARNm, ARNt, şi ARNr.

Page 30: Structura acizi nucleici.ppt

Tipul de ARNDenumire

prescurtatăRol în celulă Dimensiune

Loc de biosinteză

ARN de mesaj

citoplasmaticARNm

Transferă informaţia ADN de la genă la ribozom

1000 - 10000 nucleotide

Nucleu

ARN de mesaj

mitocondrialARNm mit.

Sinteză proteine mitocondriale

9S - 40S Mitocondrie

ARN de transfer

citoplasmaticARNt

Transferă aminoacizi liberi din citoplasmă la complexul de sinteză proteică format

din ARNm-ribozom

4S65 - 110 nucleotide

Nucleu

ARN de transfer

mitocondrialARNt mit.

Sinteză proteică mitocondrială

3,2S - 4S Mitocondrii

ARN ribozomal

citoplasmaticARNr

Constituie scheletul ribozomului

28S - 5400 nucleotide18S - 2100 nucleotide5,8S - 158 nucleotide5S - 120 nucleotide

Nucleu

ARN ribozomal

mitocondrialARNr mit.

Constituie scheletul ribozomului

16S - 1650 nucleotide12S - 1100 nucleotide

Mitocondrii

Page 31: Structura acizi nucleici.ppt

ARN nuclear cu masă mică

ARNsnreglator în splicing şi menţinerea telomerelor

100 - 300 nucleotide Nucleu

ARN citoplasmatic cu masă mică

ARNmcselectarea proteinelor de

secreţie129 nucleotide

CitoplasmaReticul

endoplasmatic

ARNantisens

Reglator în blocarea translaţiei

~1000 nucleotide Nucleu

ARNinterferent

ARNsiReglarea expresiei genice

(supresor)19 nucleotide Citoplasma

micro ARN miARN Reglarea expresiei genice 19–25 nucleotide Citoplasma

Page 32: Structura acizi nucleici.ppt

ARNt (de transfer)

• solubilizat în citoplasmă, având rolul de a recunoaşte, de a lega sub formă activată şi de a transporta aminoacizii necesari sintezei proteinelor la ribozomii pe care se află ARNm.

• Aminoacizii dispun de molecule ARNt specifice. • Toţi ARNt au molecula alcătuită dintr-un număr de 75 - 90 nucleotide, aranjate sub

forma unui trifoi. Reprezintă circa 5 - 10% din ARN-ul celular. • în constituţia ARN există şi baze azotate "rare" (DiHU, MetG, pseudouridină, etc.).• Fiecare moleculă de ARNt conţine următoarele segmente lipsite de legături de

hidrogen:– Capătul 3' conţine secvenţa ACC (aceiaşi pentru toţi ARNt) şi un al 4-lea

nucleotid variabil - va lega aminoacidul ce va fi transportat; – prima buclă a trifoiului, alcătuită din 7 baze neîmperecheate (3'U–T5'), regiune

care are rolul de fixare pe suprafaţa ribozomului.– A doua buclă alcătuită din alte 7 baze azotate, conţine "anticodonul",

reprezentat din 3 baze azotate, prin care se asigură legarea ARNt de cele trei baze azotate complementare de pe ARNm - "codonul replică"

– A treia buclă conţine 6 - 12 baze neîmperecheate - intervine în legarea de enzima activatoare specifică (aminoacil–ARNt–transferaza).

– Capătul 5' al ARNt este constituit de un nucleotid cu bază purinică.• Forma ARNt suferă modificări atunci când se leagă de aminoacidul pe care îl

transportă. Structura terţiară a ARNt dispune spaţial "trifoiul" descris de maniera unui "trifoi presat".

Page 33: Structura acizi nucleici.ppt
Page 34: Structura acizi nucleici.ppt

ARNm (mesager)

• conţine informaţia (copiată de pe o genă a ADN) necesară sintezei unei proteine (procesul de transcripţie).

• Masa lui moleculară şi lungimea catenei polinucleotidice variază în limite foarte largi (300 - 1.500 nucleotide) şi este extrem de heterogenă, aceasta ţinând de rolul ARNm în sinteza proteinelor.

• au o durată de existenţă scurtă şi reprezintă aproximativ 10 – 15% din ARN celular.

• De-a lungul catenei polinucleotidice a fiecărui ARNm se află înşirate tripletele de baze azotate alcătuind "codonii replică". Secvenţa acestor codonii este dictată de fragmentul de ADN pe care a fost sintetizat ARNm.

• La capete se găsesc doi codoni specifici (non-sens), care marchează începutul şi, respectiv, sfârşitul lanţului polipeptidic.

• Structura secundară a ARNm ar fi implicată în semnalele de începere şi terminare a sintezei lanţului polipeptidic.

• În cursul transcripţiei, ARNm suferă procesul de maturare, astfel încât ARNm matur va conţine doar secvenţa complementară exonilor din genă.

Page 35: Structura acizi nucleici.ppt
Page 36: Structura acizi nucleici.ppt

ARN ribozomal

• localizat în ribozomi, la nivelul lor având loc biosinteza proteinelor. • La procariote

– 3 tipuri de acizi ribonucleici, deosebiţi prin greutăţile lor moleculare: 5S (35 x 103), 16S (5 x 105) şi 23S (1 x 106).

– au secvenţa şi structura tridimensională foarte asemănătoare pentru a se potrivi în structura ribozomului.

– Toate cele trei tipuri de ARNr se sintetizează intranuclear, pe matriţe de ADN, de unde migrează în citoplasmă şi prin ataşarea de anumite proteine, numite proteine ribozomale, formează ribozomii.

– au constanta de sedimentare 70S şi sunt formaţi din două subunităţi, cu constantele de sedimentare 50S şi 30S.

• La eucariote, – constanta de sedimentare a ribozomilor este de 80S (subunităţile fiind

de 60S şi 40S) – conţine 4 tipuri de ARNr cu greutate moleculară: 5S, 5,8S, 18S şi 28S.

• Unirea celor două subunităţi 50S şi 30S, respectiv 60S şi 40S, are loc prin legarea de ARNm;

• de asemenea, frecventă este şi formarea unor agregate poliribozomale, rezultate prin fixarea concomitentă a mai multor ribozomi pe aceeaşi moleculă de ARNm.

Page 37: Structura acizi nucleici.ppt
Page 38: Structura acizi nucleici.ppt

• Mitocondriile (mt) prezintă propriul lor aparat de sinteză proteică, inclusiv ribozomi, ARNt, ARNm, ARNr. Majoritatea ADN mitocondrial (ADNmt) codează proteine implicate în transportul de electroni şi sinteza de ATP.

• Alte specii mici, stabile de ARN se găsesc sub formă de particule ribonucleice, ce se găsesc în nucleu, citoplasmă, mitocondrii, având rol în procesarea ARN, transport, control al translaţiei, ca şi în recunoaşterea proteinelor exportate.

• Dintre acestea, la ora actuală s-au identificat specii de ARN nuclear cu masă mică (ARNsn), ARN antisens, ARN interferent şi micro ARN.

• ARN poate avea funcţii catalitice. În anumite cazuri, ARN ca şi component al ribonucleoproteinelor reprezintă centrul catalitic al unei enzime, dar reacţiile catalitice pot avea loc in vitro, sub acţiunea ARN, în absenţa oricărei proteine.

• Enzimele al căror centru catalitic este reprezentat de ARN poartă denumirea de ribozime. Există 5 clase de ribozime. Trei din acestea intervin în reacţii proprii, în timp ce celelalte, acţionează asupra unor substraturi diferite. Aceste ribozime introduse într-un mediu de cultură pot bloca expresia genică.

Page 39: Structura acizi nucleici.ppt

• ARN catalitic a creat astfel oportunitatea apariţiei „ARN-medicamentelor”.

• A fost identificat un ARN capabil să distingă teofilina de cafeină. Teofilina este utilizată în tratamentul astmului bronşic, dar nivelul sanguin al acesteia trebuie atent controlat pentru a evita efectele secundare.

• Monitorizarea nivelului sanguin al teofilinei prin metoda imunologică convenţională este dificilă, deoarece cafeina şi teofilina diferă printr-o singură grupare metil. Anticorpii anti-teofilină vor prezenta astfel o considerabilă reacţie încrucişată cu cafeina.

• A fost descoperit un ARN sintetic specific ce se poate lega la teofilină de 10.000 de ori mai puternic decât la cafeină.

Page 40: Structura acizi nucleici.ppt

Proprietăţile acizilor nucleici • masă moleculară mare, care variază în limite largi: între 2 x 104 - 5

x 105 pentru ARN şi între 3 x 104 - 109 pentru ADN. • ADN are formă circulară sau liniară şi constituie unul sau mai mulţi

cromozomi. Mărimea cromozomilor este în funcţie de specie, de exemplu la drojdie e constituit din 2,2 x 106 perechi de baze azotate în timp ce la om e constituit din 240 x 106 perechi de baze azotate.

• Sunt puţin solubili în apă rece, dar solubilitatea creşte odată cu temperatura. Sunt foarte solubili în soluţii alcaline şi insolubili în etanol şi alţi solvenţi organici.

• Toţi acizii nucleici, nucleozidele şi nucleotidele absorb intens radiaţia ultravioletă, proprietate datorată bazelor azotate. Absorbţia maximă are loc la =260 nm, fiind proporţională cu concentraţia acidului nucleic.

• Structura secundară reduce absorbţia UV, deoarece bazele azotate, legate între ele prin legături de hidrogen, sunt mai puţin expuse..

Page 41: Structura acizi nucleici.ppt

Absorbţie ADN

nm220 300260

pH = 1

pH = 7

Absorbţie ARN

nm260220 300

Page 42: Structura acizi nucleici.ppt

• Prin denaturarea ADN (la pH puternic acid sau alcalin sau la încălzire) se dezorganizează structura secundară prin ruperea legăturilor de hidrogen.

• Temperatura la care jumătate din ADN este denaturat se numeşte temperatură de topire a ADN, Tm.

• în urma denaturării ADN, că are loc o creştere a absorbţiei luminii la = 260 nm, fenomen numit efect hipercromic.

• Tm este mai mare daca conţinutul în citozină şi guanină este mai mare (3 legături de hidrogen)

1,0

1,1

1,2

1,3

A260nm Grad denaturare ADN %

0

50

100

Tm

100 Co

80 Co

60 Co

40 Co

Page 43: Structura acizi nucleici.ppt

• Denaturarea este reversibilă, astfel că la scăderea temperaturii se refac legăturile de hidrogen şi structura dublu cuaternară.

• Procesul se desfăşoară la t < Tm şi este însoţit de un efect hipocromic, adică de scăderea absorbţiei la 260 nm.

• Acizii nucleici au caracter acid, datorită prezenţei unui număr mare de resturi de acid fosforic şi formează săruri cu metalele sau cu grupări bazice de tip amino sau guanidino din proteinele de care se leagă.