acizii nucleici 2

146
Aci Aci zii zii nucleici nucleici

Transcript of acizii nucleici 2

Page 1: acizii nucleici 2

AciAcizii nucleicizii nucleici

Page 2: acizii nucleici 2

Obiectivele:Obiectivele:1.1. Tipurile de acizi nucleici, funcţiile şi repartizarea lor Tipurile de acizi nucleici, funcţiile şi repartizarea lor

în celulă.în celulă.2.2. Constituienţii acizilor nucleici; bazele azotate, Constituienţii acizilor nucleici; bazele azotate,

pentozele, acidul fosforic.pentozele, acidul fosforic.3.3. Nucleozidele şi nucleotidele. 3Nucleozidele şi nucleotidele. 3, 5, 5- cAMP - cAMP 4.4. Structura primară, secundară şi terţiară a acizilor Structura primară, secundară şi terţiară a acizilor

dezoxiribonucleici Cromatina. Nucleosomul.dezoxiribonucleici Cromatina. Nucleosomul.5.5. Structura acizilor ribonucleici (tRNA, mRNA, rRNA).Structura acizilor ribonucleici (tRNA, mRNA, rRNA).6.6. Denaturarea şi hibridizarea acizilor nucleici.Denaturarea şi hibridizarea acizilor nucleici.

Page 3: acizii nucleici 2

Acizi nucleiciAcizi nucleici

Acizi nucleiciAcizi nucleici –sunt polinucleotide–sunt polinucleotide, , alcătuite din mononucleotide, unite alcătuite din mononucleotide, unite prin legături 3’, 5’-fosfodiesterice. prin legături 3’, 5’-fosfodiesterice.

1.1. ADNADN - - acidul dezoxiribonucleicacidul dezoxiribonucleic;;

2.2. ARNARN - - acidul ribonucleicacidul ribonucleic..

Page 4: acizii nucleici 2

ADNADN

Localizarea: Localizarea:

a.a. 97-99% - 97-99% - concentrat în nucleu concentrat în nucleu

b.b. 1-3% 1-3% - - situat situat în mitocondriiîn mitocondrii. . Rolul: păstrează şi transmite Rolul: păstrează şi transmite

informaţia genetică informaţia genetică de de la ADN la ADN parental la ADN fiică sau ARN.parental la ADN fiică sau ARN.

Page 5: acizii nucleici 2

AARNRN Localizarea:Localizarea: 11% - în nucleu11% - în nucleu 15% -în mitocondrii15% -în mitocondrii 50% - în ribosomi50% - în ribosomi 24% - în hialoplasmă24% - în hialoplasmă Deosebim:Deosebim:i: i:

1.1. ARN mesager ARN mesager

2.2. ARN ribozomal ARN ribozomal

3.3. ARN de transportARN de transport ARN cromosomialARN cromosomial ARN nuclearARN nuclear

Page 6: acizii nucleici 2

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

LLocalizat ocalizat - -în nucleu şi citozol. în nucleu şi citozol. Prezintă copia sectorului de ADN Prezintă copia sectorului de ADN şi şi conţine conţine

informaţia despre structura catenei informaţia despre structura catenei polipeptidice a proteinei. polipeptidice a proteinei.

Rolul:Rolul:Transmite informaţia de la ADN spre Transmite informaţia de la ADN spre ribozomi, sediul de sinteză a proteinei. ribozomi, sediul de sinteză a proteinei.

ARN ribozomal (rARN)ARN ribozomal (rARN) constituie 60% din constituie 60% din tottotalulalul ARN-ul ARN-ului.ui.

Localizat- Localizat- în ribozomii citoplasmei.în ribozomii citoplasmei. Rolul - fRolul - formează scheletul ribozomilor. ormează scheletul ribozomilor.

Joacă un rol auxiliar în procesul de Joacă un rol auxiliar în procesul de asamblare a proteinelor.asamblare a proteinelor.

Page 7: acizii nucleici 2

ARN de transport (tARN)ARN de transport (tARN) constituie constituie 15% din totalul ARN-lui15% din totalul ARN-lui..

Localizat:Localizat: în citoplasmă, în citoplasmă, ribosomi, ribosomi, mitocondriimitocondrii..

Rolul: pRolul: participă la activarea şi articipă la activarea şi transportul transportul AAAA spre ribozomi şi spre ribozomi şi asamblarea lor în polipeptide.asamblarea lor în polipeptide.

ARN cromosomialARN cromosomial – activarea genelor – activarea genelor ADNADN

ARN nuclearARN nuclear – formarea scheletelor – formarea scheletelor particulei proteice care transportă particulei proteice care transportă ARN din nucleu în citoplasmăARN din nucleu în citoplasmă

Page 8: acizii nucleici 2

Structura Structura chimică a ANchimică a AN

La hidroliză AN degradează în La hidroliză AN degradează în mononucleotide, care la rândul lor, la mononucleotide, care la rândul lor, la hidroliza completă degradează în BA, hidroliza completă degradează în BA, pentoze şi acid fosforic. pentoze şi acid fosforic.

ADN----A; G; C; T+dR+H2PO3ADN----A; G; C; T+dR+H2PO3 ARN----A; G; C; U+ R+H2PO3ARN----A; G; C; U+ R+H2PO3

Page 9: acizii nucleici 2

Bazele azotateBazele azotate

a. BA se clasifică în : a. BA se clasifică în : 1.1. majore: purinice:majore: purinice: A, G şi pirimidinice: C,T,UA, G şi pirimidinice: C,T,U2.2. minore:purinice (2metil A; 1 metilG) şi minore:purinice (2metil A; 1 metilG) şi pirimidinice (5 metil C;5 hidroximetil C)pirimidinice (5 metil C;5 hidroximetil C)b. Sunt slab solubile în H2Ob. Sunt slab solubile în H2Oc. Prezintă fenomenul de tautomerie (forme lactim-c. Prezintă fenomenul de tautomerie (forme lactim-

lactam)lactam)d. Sunt responsabile de informaţia geneticăd. Sunt responsabile de informaţia geneticăe. BA purinice- au structură plană; cele pirimidinice- e. BA purinice- au structură plană; cele pirimidinice-

aproape plană, puţin platăaproape plană, puţin platăj. Max capacităţii de absorbţie în ultraviolet este j. Max capacităţii de absorbţie în ultraviolet este

între 260-280 nmîntre 260-280 nm

Page 10: acizii nucleici 2

Bazele puriniceBazele purinice

Page 11: acizii nucleici 2

Bazele pirimidiniceBazele pirimidinice

Page 12: acizii nucleici 2
Page 13: acizii nucleici 2

Molecular Biology

Bicyclic Purines:

Thymine (T) is a 5-methyluracil (U)

C1 Nucleic Acid Structure-1Bases

Monocyclic pyrimidine:

Page 14: acizii nucleici 2

Structura BA minoreStructura BA minore

Page 15: acizii nucleici 2

Molecular BiologyC1 Nucleic Acid Structure-2

Nucleosides

The structures of pentose sugar

Page 16: acizii nucleici 2

NucleozidulNucleozidulconstă dintr-o BA ( purinică sau Pirimidinică) +

o pentoză (riboza sau dezoxiriboza)atomul C-1 al pentozei este unit cu N-9 atomul C-1 al pentozei este unit cu N-9 al purinei sau N-1 al pirimidineial purinei sau N-1 al pirimidinei - leg. N - leg. N glicozidicăglicozidică. .

În funcţie de pentozăÎn funcţie de pentoză: : dezoxidezoxi şi şi riribonucleozidebonucleozideBA purinice +R(dR)BA purinice +R(dR) ------ ozin ozin (adenozin, guanozin (adenozin, guanozin sau dezoxiadenozin, dezoxiguanozin)sau dezoxiadenozin, dezoxiguanozin)BA pirimidinice +R (dR) --- idin BA pirimidinice +R (dR) --- idin (citidin, timidin, uridin sau dezoxicitidin)(citidin, timidin, uridin sau dezoxicitidin) Unite între ele prin

legătura N glucozidică

Page 17: acizii nucleici 2

NucleozideleNucleozidele Proprietăţile:Proprietăţile: Mai solubile în H2O decât Mai solubile în H2O decât

BABA Mai stabile în soluţii Mai stabile în soluţii

alcalinealcaline Uşor se hidrolizează la Uşor se hidrolizează la

încălzire cu acidîncălzire cu acid

Page 18: acizii nucleici 2

NUCLEOTIDE - cNUCLEOTIDE - compuompuşi alcătuiţi din nucleozide şi rest de şi alcătuiţi din nucleozide şi rest de acid fosforicacid fosforic

NucleoNucleozid mono-; di-; trifosfafatzid mono-; di-; trifosfafat

Rest al

acidului fosforic

Nucleozid

Page 19: acizii nucleici 2

NucleotideNucleotide - Rolul - Rolul

1.1. Element structural al ANElement structural al AN2.2. Intermediari energetici Intermediari energetici

(ATP- purtătorul energiei (ATP- purtătorul energiei chimice în organism)chimice în organism)

3.3. Intră în componenţa CoIntră în componenţa Co4.4. Servesc ca activatori ai Servesc ca activatori ai

unor molecule (UDP-Gl; unor molecule (UDP-Gl; CDP-colina)CDP-colina)

5.5. Servesc ca mesageri Servesc ca mesageri secunzi intracelulari ai secunzi intracelulari ai hormonilor (AMPc; GMPc)hormonilor (AMPc; GMPc)

Page 20: acizii nucleici 2

Molecular Biology

A nucleotide is a nucleoside with one or more phosphate groups bound covalently to the 3’-, 5’, or ( in ribonucleotides only) the 2’-position. In the case of 5’-position, up to three phosphates may be attached.

Deoxyribonucleotides (containing deoxyribose)

Ribonucleotides (containing ribose)

Phosphate ester bonds

C1 Nucleic Acid Structure-3Nucleotides

Page 21: acizii nucleici 2

Structura chimicăStructura chimică

Page 22: acizii nucleici 2
Page 23: acizii nucleici 2
Page 24: acizii nucleici 2

Structura primară a ANStructura primară a AN

Reprezintă secvenţa Reprezintă secvenţa mononucleotidelor în lanţul mononucleotidelor în lanţul polinucleotidic liniar, legate între ele polinucleotidic liniar, legate între ele prin legăturile prin legăturile 3' 3' -- 5' 5' fosfodiesterice fosfodiesterice

Catenele au două capete:Catenele au două capete: 5‘5‘ – nucleozid tri fosfatul; – nucleozid tri fosfatul; 3‘3‘ – gr. OH liberă – gr. OH liberă

Page 25: acizii nucleici 2
Page 26: acizii nucleici 2
Page 27: acizii nucleici 2

Structura secundară a ADNStructura secundară a ADN Watson şi Crick (1953) au Watson şi Crick (1953) au

postulat modelul postulat modelul structural al moleculei de structural al moleculei de DNA - dublul helix DNA - dublul helix (spirală dublă)(spirală dublă)

Caracteristicile dublei Caracteristicile dublei spirale: spirale:

1.1. 2 lanţuri 2 lanţuri polidezoxiribonucleotidice se polidezoxiribonucleotidice se răsucesc helicoidal în jurul unui răsucesc helicoidal în jurul unui ax comun, formând o dublă ax comun, formând o dublă helice cu orientare spre helice cu orientare spre dreapta;dreapta;

2.2. Cilindrul ce încadrează Cilindrul ce încadrează dublul helix are d=2nm dublul helix are d=2nm

Page 28: acizii nucleici 2

Structura secundară a ADNStructura secundară a ADN3. lanţurile sunt antiparalele (unul are direcţia 3. lanţurile sunt antiparalele (unul are direcţia

5’5’3’, altul 3’3’, altul 3’5’)5’)4. complimentaritatea (A îi corespunde T; iar 4. complimentaritatea (A îi corespunde T; iar

G-C).G-C).5. Stabilitatea dublului helix este asigurată 5. Stabilitatea dublului helix este asigurată

atât de interacţiunile hidrofobe dintre BA, atât de interacţiunile hidrofobe dintre BA, cât şi de legăturile de hidrogen între BA cât şi de legăturile de hidrogen între BA (A=T formează 2 legături de hidrogen, iar G (A=T formează 2 legături de hidrogen, iar G ≡C trei legături).≡C trei legături).

6. BA hidrofobe sunt situate în interiorul 6. BA hidrofobe sunt situate în interiorul spiralei duble şi aranjate sub formă de spiralei duble şi aranjate sub formă de stive, pe cînd complexul pentozofosfat este stive, pe cînd complexul pentozofosfat este situat la exteriorul spiralei duble, bine situat la exteriorul spiralei duble, bine interacţionează cu apa, de aceia molecula interacţionează cu apa, de aceia molecula gigantă de DNA se dizolva în apă. gigantă de DNA se dizolva în apă.

7. Spirală este regulată (fiecare spiră cuprinde 7. Spirală este regulată (fiecare spiră cuprinde 10 nucleotide). Distanţa dintre BA 10 nucleotide). Distanţa dintre BA învecinate este de 0,34 nm, perioada de învecinate este de 0,34 nm, perioada de identitate (pasul) – 3,4 nm. identitate (pasul) – 3,4 nm.

8. La pH=7 grupele fosfat sunt ionizate, poarta 8. La pH=7 grupele fosfat sunt ionizate, poarta sarcini negative, deaceia DNA prezintă acid sarcini negative, deaceia DNA prezintă acid puternic. puternic.

9. Dublul helix este de tip plectonemical, dar 9. Dublul helix este de tip plectonemical, dar nu paranemicalnu paranemical

Page 29: acizii nucleici 2
Page 30: acizii nucleici 2

Legităţile lui ChargaffLegităţile lui Chargaff1.1. Conţinutul adeninei este egal cu al timinei, iar al guaninei Conţinutul adeninei este egal cu al timinei, iar al guaninei

cu al citozinei (A=T, iar G=C)cu al citozinei (A=T, iar G=C)2.2. În orice preparat de DNA independent de specie suma În orice preparat de DNA independent de specie suma

bazelor purinice este egală cu cea a bazelor pirimidinice bazelor purinice este egală cu cea a bazelor pirimidinice (A+G=T+C)(A+G=T+C)

3.3. Preparatele de DNA separate din diferite ţesuturi a uneia Preparatele de DNA separate din diferite ţesuturi a uneia şi aceeiaş specie de organisme sunt absolut identice şi aceeiaş specie de organisme sunt absolut identice privind componenţa nucleotidică.privind componenţa nucleotidică.

4.4. Componenţa nucleotidică a DNA la aceeaşi specie nu se Componenţa nucleotidică a DNA la aceeaşi specie nu se modifică odată cu vârstă, nu depinde de regimul modifică odată cu vârstă, nu depinde de regimul alimentar şi modificările mediului.alimentar şi modificările mediului.

5.5. dacă A+T este mai dacă A+T este mai mare mare decît G+T avem decît G+T avem DNA de tip AT DNA de tip AT 6.6. dacă G+T este mai dacă G+T este mai mare mare decît A+T avem decît A+T avem DNA de tip DNA de tip GTGT 7.7. t de t de topire este mai topire este mai mica mica cînd predomină perechile A-Tcînd predomină perechile A-T8.8. t de t de topire este mai topire este mai mare mare cînd predomină perechile G-C cînd predomină perechile G-C 9.9. la la eucariote eucariote DNA DNA mitocondrial este mitocondrial este circular circular

Page 31: acizii nucleici 2

Există diferiteExistă diferite forme de DNAforme de DNA- care sunt determinate de gradulcare sunt determinate de gradul de de dehidratare a acizilor nucleici:dehidratare a acizilor nucleici: A,B şi Z. A,B şi Z.

ModificModificăările rile îîn n dublul helix suntdublul helix sunt dependente de anturajul extern aidependente de anturajul extern ai moleculei de DNAmoleculei de DNA.. Dublul Dublul helix helix posedă dinamism.posedă dinamism. forma Aforma A::- conconţţine ine 11 11 resturi resturi la o la o spirspirăă,, - esteeste răsucită spre dreapta. răsucită spre dreapta. forma forma clasica clasica BB::- conconţţine ine 10 10 m mononucleotide ononucleotide la o la o spiră.spiră.- esteeste răsucită spre dreapta. răsucită spre dreapta.- - 10 nucleotide 10 nucleotide ocupă ocupă 34 34 A A (3,4 (3,4 nm).nm).- - o nucleotidă cuprinde 3,4A (0,34 nm).o nucleotidă cuprinde 3,4A (0,34 nm).•• conformatia Zconformatia Z spre deosebire de Aspre deosebire de A şi B este răsucită spre stînga.şi B este răsucită spre stînga.

Page 32: acizii nucleici 2
Page 33: acizii nucleici 2

Structura terţiarăStructura terţiară Reprezintă superspiralizarea dublului helix la care Reprezintă superspiralizarea dublului helix la care

participă proteinele histonice şi formează cromatinaparticipă proteinele histonice şi formează cromatina Unitatea structurală a cromatinei este nucleosomulUnitatea structurală a cromatinei este nucleosomul Nucleosomul – este un octamer histonic (2H2A; Nucleosomul – este un octamer histonic (2H2A;

2H2b; 2H3; 2H4) înfăşurat de aproximativ de 2 ori 2H2b; 2H3; 2H4) înfăşurat de aproximativ de 2 ori de dublul helix cu o lungime de 146 perechi de de dublul helix cu o lungime de 146 perechi de nucleotide.nucleotide.

Între 2 nucleosmi se conţin porţiuni de ADN alcătuit Între 2 nucleosmi se conţin porţiuni de ADN alcătuit din 20-60 perechi de nucleotide asociate cu H1din 20-60 perechi de nucleotide asociate cu H1

Lanţul polinucleosomic formează un superhelix Lanţul polinucleosomic formează un superhelix (solenoid), fiecare spiră are 10 nucleosomi, (solenoid), fiecare spiră are 10 nucleosomi, d=30nm şi pasul de 10nmd=30nm şi pasul de 10nm

Page 34: acizii nucleici 2

30 nm Solenoid ~40 / 50

DNA

Firul de cromatină? ~ 1,000

Cromosoma metafazică/ cromatina interfazică ~ 10,000

Compactizarea cromatinei

Nucleosoma = оctamer de histoneH2a, H2b, H3, H4 146 / 200 bp DNACompactizare ~10 ori

Page 35: acizii nucleici 2

Structura secundară şi terţiară a Structura secundară şi terţiară a ARNmARNm

ARNm – fiecărei gene îi corespunde ARNm – fiecărei gene îi corespunde molecula sa de ARNm, de aceea el este molecula sa de ARNm, de aceea el este foarte heterogenfoarte heterogen

Elementul de codificare al ARNm este Elementul de codificare al ARNm este tripletul nucleotidic – numit codon. Fiecare tripletul nucleotidic – numit codon. Fiecare codon corespunde unui anumit AAcodon corespunde unui anumit AA

Structura secundară a ARNm – o catenă Structura secundară a ARNm – o catenă curbatăcurbată

Structura terţiară – se aseamănă cu un fir Structura terţiară – se aseamănă cu un fir înfăşurat pe bobină, rolul căreia îl înfăşurat pe bobină, rolul căreia îl îndeplineşte o proteină de transport îndeplineşte o proteină de transport numită informernumită informer

Page 36: acizii nucleici 2
Page 37: acizii nucleici 2

Structura secundară Structura secundară a a t-RNAt-RNA are are infinfăţăţişarea unei "frunze işarea unei "frunze de de trifoi" -trifoi" - se se formează îformează în n

urma imperecherii complementare intracatenare urma imperecherii complementare intracatenare a a nucleotidelor anumitor sectoare. nucleotidelor anumitor sectoare.

Sectoarele, Sectoarele, care care nu sunt încadrate înu sunt încadrate în n formarea legăturilor formarea legăturilor de H de H formează lanformează lanţţuurri sau buclei sau bucle

1.1. Sectorul de acceSectorul de accepptaretare (4 nucleotide, 3 din care au (4 nucleotide, 3 din care au aceeaşi succesiune-aceeaşi succesiune- CCA cu hidroxilul 3 CCA cu hidroxilul 3’’OHOH liber la care liber la care se fixează grupa COOH al AA.se fixează grupa COOH al AA.

2.2. Bucla anticodonicăBucla anticodonică - - formată din formată din 7 7 nucleotide. nucleotide. CCononţţine ine un triplet nucleotidic specific pentru fiecare t-RNA numit un triplet nucleotidic specific pentru fiecare t-RNA numit anticodon. Anticodonul t-RNA după principiul anticodon. Anticodonul t-RNA după principiul complementaritătii se împerechează cu codonul respectiv complementaritătii se împerechează cu codonul respectiv din RNAdin RNAm.m. Interac Interacţţiunea codon-anticodon determiniunea codon-anticodon determină ă ordinea aranjordinea aranjăării aminoacizilor rii aminoacizilor în în catena polipeptidică.catena polipeptidică.

3.3. Bucla pseudouridilicăBucla pseudouridilică - - constă din constă din 77 nucleotide nucleotide ((restul restul acidului pseudouridilic este obligatoriuacidului pseudouridilic este obligatoriu),), participă la participă la interacinteracţţiunea cu ribozomii.iunea cu ribozomii.

4.4. Bucla dihidrouridinicBucla dihidrouridinicăă - - constă din 8-12 resturi constă din 8-12 resturi nucleotidicenucleotidice ( ( resturi de dihidrouridin resturi de dihidrouridinăă ),), interactiunează interactiunează cu E-cu E- aminoacil-RNA aminoacil-RNAt-t-sintetaza, care contribuie la sintetaza, care contribuie la recunoaşterea de către aminoacid a ARN-t specific.recunoaşterea de către aminoacid a ARN-t specific.

Page 38: acizii nucleici 2

Structura terţiară a tRNAStructura terţiară a tRNA

Are forma LAre forma L Include 2 segmente de dublu helix Include 2 segmente de dublu helix

situate perpendicular (fiecare helix-situate perpendicular (fiecare helix-10 perechi de baze)10 perechi de baze)

În afara spiralei bazele formează În afara spiralei bazele formează legături de hidrogen. Interacţiuni legături de hidrogen. Interacţiuni apar între bazele necomplementare apar între bazele necomplementare (A-A; A-C).Multe baze sunt aranjate în (A-A; A-C).Multe baze sunt aranjate în stive (hidrofobe)stive (hidrofobe)

Page 39: acizii nucleici 2

Structura terţiară a tRNAStructura terţiară a tRNA

Are forma LAre forma L Include 2 segmente de dublu helix Include 2 segmente de dublu helix

situate perpendicular (fiecare helix-situate perpendicular (fiecare helix-10 perechi de baze)10 perechi de baze)

În afara spiralei bazele formează În afara spiralei bazele formează legături de hidrogen. Interacţiuni legături de hidrogen. Interacţiuni apar între bazele necomplementare apar între bazele necomplementare (A-A; A-C).Multe baze sunt aranjate în (A-A; A-C).Multe baze sunt aranjate în stive (hidrofobe)stive (hidrofobe)

Page 40: acizii nucleici 2

ARNrARNr

Structura secundară – e prezentată Structura secundară – e prezentată prin sectoare spiralate unite între ele prin sectoare spiralate unite între ele cu ajutorul unei catene curbatecu ajutorul unei catene curbate

Structura terţiară – prezintă scheletul Structura terţiară – prezintă scheletul ribosomului. Are forma unui bastonaş ribosomului. Are forma unui bastonaş sau ghem pe suprafaţa căruia sunt sau ghem pe suprafaţa căruia sunt înfăşurate proteinele ribosomului.înfăşurate proteinele ribosomului.

Page 41: acizii nucleici 2

ProprietProprietăţăţile fizico-chimice ale ile fizico-chimice ale acizilor nucleiciacizilor nucleici

- - masa moleculară mare.masa moleculară mare.- proprietatile coloidale si osmotiproprietatile coloidale si osmoticce, tipice e, tipice

pentru topentru toţţi compui compuşşii macromoleculari.ii macromoleculari.- ProprietProprietăţăţile lor hidrofile depind de fosfaile lor hidrofile depind de fosfaţţi.i.- viscozitatea şi densitatea înaltă a viscozitatea şi densitatea înaltă a

solusoluţţiilor,iilor,- capacitatea de denaturare.capacitatea de denaturare.- la pH fiziologic toti AN sunt polianioni (-)la pH fiziologic toti AN sunt polianioni (-)

Page 42: acizii nucleici 2

Denaturarea Denaturarea şşi renaturareai renaturarea DenaturareaDenaturarea –sub acţiunea temperaturii, mediului –sub acţiunea temperaturii, mediului

PH, substanţelor chimice are locPH, substanţelor chimice are loc ruperea ruperea legăturilor de hidrogen şi forţelor legăturilor de hidrogen şi forţelor hidrofobehidrofobe ce ce stabilizează structura secundară şi terţiară a DNA. stabilizează structura secundară şi terţiară a DNA.

La denaturare DNA îşi pierde proprietăţile La denaturare DNA îşi pierde proprietăţile biologice.biologice. Ex. încălzirea DNA-duce la desfacerea Ex. încălzirea DNA-duce la desfacerea spiralei duble în două catene spiralei duble în două catene (( are loc are loc transformarea „spirală - ghem“transformarea „spirală - ghem“))..

Degradarea unei jumătăţi de structură de ADN are Degradarea unei jumătăţi de structură de ADN are loc la temperatura de topire. ADN bogat în C şi G loc la temperatura de topire. ADN bogat în C şi G au o t mai înaltă decît cele bogate în A şi T.au o t mai înaltă decît cele bogate în A şi T.

La rLa răăcirea treptată catenele din nou se reunesc cirea treptată catenele din nou se reunesc după principiul complementaritătii, formînd spirala după principiul complementaritătii, formînd spirala dubldublăă nativă. nativă. Acest fenomen Acest fenomen se se numeşte numeşte renaturarerenaturare (atunci cînd t e mai mică decît cea de (atunci cînd t e mai mică decît cea de topire)topire)..

La La racirea bruscracirea bruscăă renaturarea nu renaturarea nu are are loc.loc. Denaturarea Denaturarea şşi renaturarea acizilor nucieici este i renaturarea acizilor nucieici este

însoînsoţţită ită de de schimbarea activitătii lor optice.schimbarea activitătii lor optice.

Page 43: acizii nucleici 2

Hibridizarea Hibridizarea ANAN Pe capacitatea Pe capacitatea de de renaturare renaturare a AN a AN este bazateste bazatăă

metoda metoda de de determinare determinare a a gradului gradului de de înrudire înrudire a a ANAN, , care care poartă denumirea poartă denumirea de de hibridizare hibridizare moleculară.moleculară.

La La baza baza eiei stă împerecherea complementar stă împerecherea complementarăă a a sectoarelor unicatenare sectoarelor unicatenare ale ale AN cu formarea unui AN cu formarea unui heteroduplex heteroduplex

Hibridizarea se efectuează în felul următor:Hibridizarea se efectuează în felul următor:1.1. ANAN se denaturează separat; se denaturează separat;2.2. se incubează împreună ambele tipuri de DNA (ori se incubează împreună ambele tipuri de DNA (ori

DNADNA şi RNA). şi RNA). 3.3. În condiţiile unui grad relativ crescut de În condiţiile unui grad relativ crescut de

complementaritate a acestora se formează complementaritate a acestora se formează moleculele hibride (DNA-DNA sau DNA-RNA). moleculele hibride (DNA-DNA sau DNA-RNA). Aceste molecule constau din sectoare spiralate şi Aceste molecule constau din sectoare spiralate şi nespiralate. Cu cît gradul de înrudire este mai nespiralate. Cu cît gradul de înrudire este mai înalt, cu atît hibridizarea este mai complectă.înalt, cu atît hibridizarea este mai complectă.

Page 44: acizii nucleici 2

Această metodă Această metodă a a permis permis descoperirea particularitădescoperirea particularităţţilor ilor structurii primare structurii primare a DNAa DNA. S-a stabilit, . S-a stabilit, ccăă î în n componencomponenţţa a DNA a DNA a animalelor animalelor se se află sectoare află sectoare cu o cu o succesiune succesiune nucleotidicnucleotidicăă identic identicăă, , care de care de multe multe ori ori se se repetă. Hibridizarea decurge repetă. Hibridizarea decurge foarte repede. Restul foarte repede. Restul DNA DNA este este prezentat printr-o succesiune unicalprezentat printr-o succesiune unicalăă a a nucleotidelor, nucleotidelor, care care nu nu se se dubleazdublează.ă.

Page 45: acizii nucleici 2
Page 46: acizii nucleici 2

Obiectivele:Obiectivele: Dogma centrală a geneticii moleculare. Dogma centrală a geneticii moleculare. Concepţia: o Concepţia: o

genă - un polipeptid.genă - un polipeptid. Replicarea ADN- mecanismul, substratele, matricea, Replicarea ADN- mecanismul, substratele, matricea,

enzimele şi factori proteici, etapele biosintezei ADN.enzimele şi factori proteici, etapele biosintezei ADN. Telomeraza. Rolul şi structura..Telomeraza. Rolul şi structura.. Reparaţia ADN.Reparaţia ADN. Transcripţia sau biosinteza ARN: matricea, substratele, Transcripţia sau biosinteza ARN: matricea, substratele,

enzimele, mecanismulenzimele, mecanismul Trsanscripţia inversă.Trsanscripţia inversă. Biosinteza ARN pe matrice de ARNBiosinteza ARN pe matrice de ARN Modificările posttranscripţionale (processing)Modificările posttranscripţionale (processing) Inhibitorii sintezei acizilor nucleici.Inhibitorii sintezei acizilor nucleici. Ingeneria genetică şi semnificaţia ei practică. Sinteza Ingeneria genetică şi semnificaţia ei practică. Sinteza

anticorpiloranticorpilor

Page 47: acizii nucleici 2

Dogma centrală a geneticei Dogma centrală a geneticei molecularemoleculare

Postulatul de bază a geneticei moleculare a fost Postulatul de bază a geneticei moleculare a fost formulat de Watson şi Crick (Meselson, Stahl):formulat de Watson şi Crick (Meselson, Stahl):

este transmiterea informaţiei genetice de la ADN la este transmiterea informaţiei genetice de la ADN la proteină. Sînt încluse trei procese:proteină. Sînt încluse trei procese:

replicarea;replicarea; transcripţia;transcripţia; translaţia.translaţia. Primele două procese au loc în nucleu, iar al treilea – în Primele două procese au loc în nucleu, iar al treilea – în

citozol.citozol. Procesul de transcripţie este reversibil. Enzima care Procesul de transcripţie este reversibil. Enzima care

catalizează transcripţia inversă se numeşte revertaza catalizează transcripţia inversă se numeşte revertaza (reverstranscriptaza) şi a fost descoperită la oncoviruşi. (reverstranscriptaza) şi a fost descoperită la oncoviruşi. Sinteza ARN-ului pe baza ARN se numeşte replicarea ARN, Sinteza ARN-ului pe baza ARN se numeşte replicarea ARN, ea are loc la viruşi, care nu au ADN. Procesul de translaţie ea are loc la viruşi, care nu au ADN. Procesul de translaţie este ireversibil şi se numeşte biosinteza proteinei. este ireversibil şi se numeşte biosinteza proteinei.

Page 48: acizii nucleici 2

Dogma centrală a geneticii moleculare

DNA

RNA Proteină

Page 49: acizii nucleici 2

Structura genelor- dimensiuni, GS; GRStructura genelor- dimensiuni, GS; GR Gene- porţiunile ADN ce conţin informaţia genetică cu Gene- porţiunile ADN ce conţin informaţia genetică cu

privire la sinteza unei proteineprivire la sinteza unei proteine Fiecărei gene îi coreFiecărei gene îi coresspunde un lanţ polipeptidic- de aici şi punde un lanţ polipeptidic- de aici şi

conceptul: conceptul: o genă –un lanţ polipeptidico genă –un lanţ polipeptidic GS- GS- genele ce codează polipeptide şi ARN. Porţiunile GS genele ce codează polipeptide şi ARN. Porţiunile GS

ce conţin informaţie (transductibile)ce conţin informaţie (transductibile) –exoni; –exoni; iar iar secvenţele ce nu sunt traduse în ARNmsecvenţele ce nu sunt traduse în ARNm – introni – introni

GR – GR – segmente de ADN, repetabile, relativ mici ce au un segmente de ADN, repetabile, relativ mici ce au un rol reglator.rol reglator.

Rolul lor:Rolul lor:1.1. Pot fi semnale ce ne arată începutul şi sfârşitul GSPot fi semnale ce ne arată începutul şi sfârşitul GS2.2. Participă în iniţierea şi terminarea transcripţiei GSParticipă în iniţierea şi terminarea transcripţiei GS Dimensiunile genelor – Dimensiunile genelor – f. variabile. Ex. Proteina ce f. variabile. Ex. Proteina ce

conţine 350 AA--- 350X3=1050 nucleotide. Ştiind că BA conţine 350 AA--- 350X3=1050 nucleotide. Ştiind că BA sunt localizate la 0,34 nm_----sunt localizate la 0,34 nm_----

0,34 nm X 1050=357 nm =0,360,34 nm X 1050=357 nm =0,36μμmm

Page 50: acizii nucleici 2

ReplicareaReplicareaReplicareaReplicarea – transmiterea informaţiei genetice de la ADN – transmiterea informaţiei genetice de la ADN

parental la ADN fiică.parental la ADN fiică.Caracteristicile:Caracteristicile:1.1. Se petrece în nucleuSe petrece în nucleu2.2. Proces semiconservativProces semiconservativ3.3. se se desfăşoară desfăşoară în în trei etape : initrei etape : iniţţiere, elongare, terminareiere, elongare, terminare4.4. prezenprezenţţa praimerului este obligatoriea praimerului este obligatorie5.5. replicarea este cuplată replicarea este cuplată cu cu desfdesfăăşurarea şurarea DNA parentalDNA parental

((necesitnecesităă energie energie))6.6. replicarea decurge replicarea decurge în în ambele direcambele direcţţii ii cu cu aceeaşi vitezăaceeaşi viteză. . 7.7. Pe catena întîrziată se sintetizează fragmentele Pe catena întîrziată se sintetizează fragmentele OkazakiOkazaki.. 8.8. EEste bazată pe împachetarea complementară ste bazată pe împachetarea complementară a a BABA9.9. CCatena-fiicatena-fiicăă este antiparalelă este antiparalelă cu cu catena parentală dar nu catena parentală dar nu

identică după secvenidentică după secvenţţa nucleotidicăa nucleotidică10.10. Forţa motrice a procesului este hidroliza pirofosfatuluiForţa motrice a procesului este hidroliza pirofosfatului11.11. angajeaza simultan intregul cromozomangajeaza simultan intregul cromozom..

Page 51: acizii nucleici 2
Page 52: acizii nucleici 2

Componentele necesare replicării:Componentele necesare replicării:1.1. Matriţă - ADN bicatenarMatriţă - ADN bicatenar

2.2. Substrat: dATP, Substrat: dATP, ddTTP, dGTP, dCTP; ATP, GTP, CTP, TTP, dGTP, dCTP; ATP, GTP, CTP, UTPUTP

3.3. prezenţa ionilor de Mg, Mn; Znprezenţa ionilor de Mg, Mn; Zn4.4. Sistemul multienzimatic complex:Sistemul multienzimatic complex: a.a. HelicazaHelicaza-desfacerea dublului helix, treptat, pe -desfacerea dublului helix, treptat, pe

porţiuni mici. Cele 2 catene rămân separate ca porţiuni mici. Cele 2 catene rămân separate ca urmare a intervenţiei proteinelor de stabilizare urmare a intervenţiei proteinelor de stabilizare (SSB).(SSB).

b.b. Topoizomerazele I şi IITopoizomerazele I şi II – înlătură supertorsiunile – înlătură supertorsiunile ADN, rezolvă problemele topologice apărute în ADN, rezolvă problemele topologice apărute în cursul desfacerii lui. (I – introduce supertorsiuni cursul desfacerii lui. (I – introduce supertorsiuni negative; II – scindează o leg. fosfodiesterică pe una negative; II – scindează o leg. fosfodiesterică pe una din catene şi permite celor 2 catene să se rotească din catene şi permite celor 2 catene să se rotească una faţă de alta)una faţă de alta)

c.c. ARN primazăARN primază - sintetizează primerul în direcţia 5'- - sintetizează primerul în direcţia 5'- 3‘ .3‘ .

Page 53: acizii nucleici 2

d. d. ADN polimerazaADN polimeraza ( ( ADNp ADNp I, II, III)- I, II, III)- sinteza catenei fiice în direcţia 5'→3' . sinteza catenei fiice în direcţia 5'→3' .

ADN p III:ADN p III: – – acţiune polimerazică (5'- 3‘) - sintetizează acţiune polimerazică (5'- 3‘) - sintetizează

în direcţia 5‘- 3' lanţul în direcţia 5‘- 3' lanţul polidezoxiribonucleotidic, preluînd polidezoxiribonucleotidic, preluînd instrucţii de la ADN-matriţă, instrucţii de la ADN-matriţă,

- acţiune exonucleazică (3'- 5‘) - acţiune exonucleazică (3'- 5‘) - ADN pIIADN pII - rol neclar. - rol neclar. ADN pIADN pI - posedă activitate 5'- 3‘ - posedă activitate 5'- 3‘

exonucleazică, înlătură primerul şi-l exonucleazică, înlătură primerul şi-l înlocuieşte cu fragmente de ADN înlocuieşte cu fragmente de ADN

e. e. ADN ligaza-ADN ligaza- uneşte fragmentele Okazaki uneşte fragmentele Okazaki de pe catena întîrziată. Catalizează de pe catena întîrziată. Catalizează formarea unei legături fosfat diestericeformarea unei legături fosfat diesterice între 3'-OH a unui fragment de ADN şi între 3'-OH a unui fragment de ADN şi extremitatea 5' monofosfat al altuia.extremitatea 5' monofosfat al altuia.

Page 54: acizii nucleici 2

Mecanismul replicăriiMecanismul replicării 3 etape: iniţierea, elongarea, terminarea3 etape: iniţierea, elongarea, terminarea Originea replicării este reprezentată de o secvenţă specifică Originea replicării este reprezentată de o secvenţă specifică

de nucleotide – secvenţade nucleotide – secvenţa ori. ori. Replisoma (complex proteic) Replisoma (complex proteic) recunoaşte punctul de recunoaşte punctul de

origine.origine. IniţiereaIniţierea parcurge două etape: parcurge două etape:a.a. Formarea furcii de replicaţie-Formarea furcii de replicaţie- ataşarea replisomului la ataşarea replisomului la

punctul de origine al replicării şi sub acţiunea helicazelor punctul de origine al replicării şi sub acţiunea helicazelor are loc desfacerea duplexului parental pe anumite porţiuni – are loc desfacerea duplexului parental pe anumite porţiuni – replicatori (la scindarea leg. de H dintre BA - se utilizează replicatori (la scindarea leg. de H dintre BA - se utilizează min 2 mol. de ATP). La desfacerea duplexului parental apar min 2 mol. de ATP). La desfacerea duplexului parental apar regiuni superhelicoidale, care se reglează cu ajutorul girazei regiuni superhelicoidale, care se reglează cu ajutorul girazei (topoizomerazei). (topoizomerazei).

Topoizomeraza efectuează rupturi monocatenare apoi Topoizomeraza efectuează rupturi monocatenare apoi sudează legătura fosfodiesterică şi favorizează relaxarea sudează legătura fosfodiesterică şi favorizează relaxarea structurii DNAstructurii DNA

Page 55: acizii nucleici 2

b. b. Sinteza primerului -Sinteza primerului - sub acţiunea primazei sub acţiunea primazei se sintetizează o se sintetizează o porţiune mică de ARN porţiune mică de ARN în direcţia 5'- 3'.în direcţia 5'- 3'. Primerul este format Primerul este format din 5-10 din 5-10 ribonucleotide. ribonucleotide. Cruparea 3‘OH – e un Cruparea 3‘OH – e un iniţiator al sintezei de iniţiator al sintezei de ADN. ADN.

Page 56: acizii nucleici 2

ElongareaElongarea ADN polimeraza IIIADN polimeraza III unindu-se la unindu-se la

capătul capătul 3'3' OH al primerului începe OH al primerului începe sinteza ADN fiică. Reacţia decurge sinteza ADN fiică. Reacţia decurge prin atacul nucleofil al grupei prin atacul nucleofil al grupei 3'3' OH al OH al primerului asupra unui dRNTP primerului asupra unui dRNTP complementar catenei de ADN complementar catenei de ADN matriţă. Se formează legătura matriţă. Se formează legătura fosfodiesterică şi se eliberează PP; fosfodiesterică şi se eliberează PP; hidroliza PP determină polimerizarea hidroliza PP determină polimerizarea propriu zisă.propriu zisă.

Elongarea decurge în direcţia 5Elongarea decurge în direcţia 5'→ 3‘'→ 3‘, , şi parcurge cu aceeaşi viteză pe şi parcurge cu aceeaşi viteză pe ambele cateneambele catene

Catena de bază se va sintetiza Catena de bază se va sintetiza continuu, iar cea întîrziată - continuu, iar cea întîrziată - discontinuu: va fi formată din discontinuu: va fi formată din fragmente Okazaki (dimensiuni de fragmente Okazaki (dimensiuni de 1000 – 2000 nucleotide la procariote 1000 – 2000 nucleotide la procariote şi 150-200 la eucariote). şi 150-200 la eucariote).

ADN polimeraza I exclude primerii şi ADN polimeraza I exclude primerii şi sintetizează complementar ADN.sintetizează complementar ADN.

Fragmentele sînt unite cu enzima Fragmentele sînt unite cu enzima ADN ligaza (necesită ATP la eucariote ADN ligaza (necesită ATP la eucariote şi NAD la procariote). şi NAD la procariote).

Page 57: acizii nucleici 2

TerminareaTerminarea

TerminareaTerminarea replicării are loc atunci, replicării are loc atunci, cînd cele două bifurcaţii de replicare cînd cele două bifurcaţii de replicare se întîlnesc într-o regiune opusă se întîlnesc într-o regiune opusă regiunii "ori". Proteinele speciale regiunii "ori". Proteinele speciale semnalizează oprirea repilcării semnalizează oprirea repilcării prevenind acţiunea helicazelor.prevenind acţiunea helicazelor.

Page 58: acizii nucleici 2
Page 59: acizii nucleici 2
Page 60: acizii nucleici 2

Replicarea la eucarioteReplicarea la eucariote Particularităţi:Particularităţi:ADN polimerazele: ADN polimerazele: αβγδαβγδ αα- implicată în replicarea ADN nuclear- responsabilă de - implicată în replicarea ADN nuclear- responsabilă de

sinteza catenei întârziată – sinteza primerilorsinteza catenei întârziată – sinteza primerilor δδ – răspunde de sinteza catenei lider. Ea manifestă – răspunde de sinteza catenei lider. Ea manifestă

acţiune exonucleazicăacţiune exonucleazică ββ – implicată în reparaţia ADN – implicată în reparaţia ADN γγ - implicat în replicarea ADN mitocondrial, acţiune - implicat în replicarea ADN mitocondrial, acţiune

exonucleazicăexonucleazică Bifurcaţia replicii este de 3000 baze pe minut comparativ Bifurcaţia replicii este de 3000 baze pe minut comparativ

cu 16.000 la procariotecu 16.000 la procariote Pe o moleculă de ADN există mai multe origini de Pe o moleculă de ADN există mai multe origini de

replicare (replicare (3X103X1044 - 3X10 - 3X1055 separateseparate prin perechi de prin perechi de baze). În aceste origini multiple de replicare se baze). În aceste origini multiple de replicare se organizează bifurcaţii- ce se deplasează biderecţional pe organizează bifurcaţii- ce se deplasează biderecţional pe cromosomul eucariot în curs de replicare.cromosomul eucariot în curs de replicare.

Fragmentele OkaFragmentele Okazaki 150-200 nucleotidezaki 150-200 nucleotide

Page 61: acizii nucleici 2

Telomer TelomerazaTelomer Telomeraza Replicarea capetelor 5’ ale Replicarea capetelor 5’ ale

catenelor este incompletă (teoria catenelor este incompletă (teoria lui Olovnicov, 1971), deoarece lui Olovnicov, 1971), deoarece după înlăturarea primerului după înlăturarea primerului ultimului fragment Okazaki, ADN pultimului fragment Okazaki, ADN p II nu e e capabilă să completeze nu e e capabilă să completeze aceste goluri. Astfel la fiecare aceste goluri. Astfel la fiecare replicare, capetele ADN se replicare, capetele ADN se scurtează. scurtează.

Aceasta nu afectează informaţia Aceasta nu afectează informaţia genetică deoarece catenele conţin genetică deoarece catenele conţin fragmente repetitive neinformative fragmente repetitive neinformative – telomere. – telomere.

Telomerele sunt replicate de o E Telomerele sunt replicate de o E specifică – telomerazaspecifică – telomeraza

TelomerazaTelomeraza - reprezintă o - reprezintă o ribonucleoproteidă: ARN şi proteinăribonucleoproteidă: ARN şi proteină

Subunitatea proteică TRT Subunitatea proteică TRT (telomeraze revers transcriptase) (telomeraze revers transcriptase) posedă activitate cataliticăposedă activitate catalitică

Page 62: acizii nucleici 2

TelomerazaTelomeraza – fiind o revertază (ADN – fiind o revertază (ADN polimeraza ARN dependentă) polimeraza ARN dependentă) foloseşte ca matriţă propria coenzimă foloseşte ca matriţă propria coenzimă – un fragment de ARN.– un fragment de ARN.

I etapă – are loc asocierea I etapă – are loc asocierea telomerazei la capătul telomerazei la capătul 3’3’ al catenei al catenei lider din regiunea telomerică- lider din regiunea telomerică- TTAGGGTTAGGG

II – E extinde catena, utilizând ca II – E extinde catena, utilizând ca matriţă ARN telomeric (se repetă)matriţă ARN telomeric (se repetă)

III – Catena complementară a ADN III – Catena complementară a ADN telomeric e sintetizată după principiul telomeric e sintetizată după principiul catenei întârziate de ADNpcatenei întârziate de ADNp

Page 63: acizii nucleici 2

Mecanismul elongării capetelor Mecanismul elongării capetelor cromozomului la eucariotecromozomului la eucariote

Page 64: acizii nucleici 2
Page 65: acizii nucleici 2

Mecanismul elongării capetelor Mecanismul elongării capetelor cromozomului la eucariotecromozomului la eucariote

cromozoma GGGTTAG 3’cromozoma GGGTTAG 3’ AUCCCAAUC 5’ AUCCCAAUC 5’ Fixarea telomerei TTAGGG Fixarea telomerei TTAGGG elongarea GGGTTAGGGTTAGelongarea GGGTTAGGGTTAG 5’ AUCCCAAUC5’ AUCCCAAUC

translocarea GGGTTAGGGTTAGtranslocarea GGGTTAGGGTTAG 5’ 5’

AUCCCAAUCAUCCCAAUC

Page 66: acizii nucleici 2

Structura şi funcţia RNA Structura şi funcţia RNA telomerazice.telomerazice.

Structura primară:Structura primară: la majoritatea la majoritatea RNA telomerice, regiunea matricială RNA telomerice, regiunea matricială se află la depărtarea de 50 se află la depărtarea de 50 nucleotide de la capătul 5’, şi are nucleotide de la capătul 5’, şi are următoarea succesiune de nucleotide următoarea succesiune de nucleotide 5’-CUAACCCUA-3’.5’-CUAACCCUA-3’.

Structura secundarăStructura secundară e compusă e compusă din 4 bucle şi un fragment din 4 bucle şi un fragment unicatenar, ce conţine matriţa pentru unicatenar, ce conţine matriţa pentru sinteza DNA telomerice.sinteza DNA telomerice.

Page 67: acizii nucleici 2

IInhibitorii telomerazeinhibitorii telomerazei

oligonucleotidele modificate, oligonucleotidele modificate, complementare regiunii matrice a RNA – complementare regiunii matrice a RNA – telomerazice. Aşa nucleotide specific se telomerazice. Aşa nucleotide specific se fixează de matriţa RNA –telo a omului, fixează de matriţa RNA –telo a omului, inhibînd activitatea telomerazică in vitro. inhibînd activitatea telomerazică in vitro. In vivo apare problema transportului In vivo apare problema transportului inhibitorilor prin membrana celulară şi inhibitorilor prin membrana celulară şi mişcarea dirijată în nucleul celular. mişcarea dirijată în nucleul celular.

Ca inhibitori au fost testaţi şi inhibitorii Ca inhibitori au fost testaţi şi inhibitorii reverstranscriptazelor – azidotimidina, reverstranscriptazelor – azidotimidina, didezoxiguanozina.didezoxiguanozina.

Page 68: acizii nucleici 2

La om telomeraza e activă numai în La om telomeraza e activă numai în celulele embrionacelulele embrionalle, în epiteliul e, în epiteliul intestinului, spermatozoizi şi celule intestinului, spermatozoizi şi celule canceroase.canceroase.

Page 69: acizii nucleici 2

Numărul telomerilor determină Numărul telomerilor determină durata vieţii fiecărei celule şi durata vieţii fiecărei celule şi condiţionează reducerea critică a condiţionează reducerea critică a numărului lor, induce moartea numărului lor, induce moartea programată a celulei deci programată a celulei deci pierderea pierderea motivelor telomerice este cauza motivelor telomerice este cauza imbimbăătrtrîînirii (telomera connirii (telomera conţţine mii de ine mii de motive TTAGGG). motive TTAGGG).

lungimea telomerei este marcherul lungimea telomerei este marcherul biologic al îmbătrîniriibiologic al îmbătrînirii..

Page 70: acizii nucleici 2

Reparaţia ADNReparaţia ADN

Erorile în timpul replicării sunt reduse la Erorile în timpul replicării sunt reduse la minminimumimum datorită DNA polimerazei ce datorită DNA polimerazei ce posedă funcţie endonucleazicăposedă funcţie endonucleazică

Tipuri de deteriorări:Tipuri de deteriorări:

1.1. Formarea de breşeFormarea de breşe

2.2. Modificarea BAModificarea BA

3.3. Pierderea de BAPierderea de BA

4.4. Formarea dimerilor de pirimidină sub Formarea dimerilor de pirimidină sub acţiunea razelor ultravioleteacţiunea razelor ultraviolete

Page 71: acizii nucleici 2

Reparaţia ADNReparaţia ADN InciziaIncizia dimerului dimerului

sub acţiunea sub acţiunea endonucleazelorendonucleazelor

PeticireaPeticirea – sub – sub acţiunea ADN acţiunea ADN polimerazei Ipolimerazei I

ExciziaExcizia fragmentului lezat fragmentului lezat sub acţiunea sub acţiunea exonucleazeiexonucleazei

SudareaSudarea – sub – sub acţiunea ADN ligazeiacţiunea ADN ligazei

Page 72: acizii nucleici 2

Reparaţia prin Reparaţia prin excizia dimeruluiexcizia dimerului

Page 73: acizii nucleici 2

Reparaţie prin fotoreactivareReparaţie prin fotoreactivare

Page 74: acizii nucleici 2

Reparaţie prin recombinareReparaţie prin recombinare

Page 75: acizii nucleici 2

TranscripţiaTranscripţia biosinteza ARN pe matriţă de ADNbiosinteza ARN pe matriţă de ADN Particularităţi:Particularităţi: Matriţă - DNA dublu helicoidal (prezenţa Matriţă - DNA dublu helicoidal (prezenţa

catenei anticodogene de ADN) catenei anticodogene de ADN) (catena+), (catena+), Substrat - ribonucleozidtrifosfaţi (ATP, GTP, Substrat - ribonucleozidtrifosfaţi (ATP, GTP,

CTP, UTP)CTP, UTP) Sinteza are loc în direcţia 5Sinteza are loc în direcţia 5’’3’3’ Este asimetrică – copierea catenei Este asimetrică – copierea catenei

necodificătoarenecodificătoare Este incompletă –are loc copierea doar a Este incompletă –are loc copierea doar a

unei porţiuni de ADN (transcripton: unei porţiuni de ADN (transcripton: promotor, operator, GS, terminator)promotor, operator, GS, terminator)

Forţa motrice a procesului e hidroliza PPForţa motrice a procesului e hidroliza PP Enzima - ARN polimeraza Enzima - ARN polimeraza

Page 76: acizii nucleici 2

ARN polimeraza ARN polimeraza 1.1. este o holoenzimăeste o holoenzimă2.2. la procariotela procariote - este oligomer din 5 protomeri - este oligomer din 5 protomeri

(2(2, , , , 1 şi sigma 1 şi sigma ).). subunităţile – centre catalitice;subunităţile – centre catalitice; - fixează substratul; - fixează substratul; 1 – se leagă de ADN,1 – se leagă de ADN, - are rol în recunoaşterea secvenţelor - are rol în recunoaşterea secvenţelor

matriţei numit promotor, unde aderă enzimamatriţei numit promotor, unde aderă enzimala la eucarioteeucariote:: 1.1. RNApI sintetizeaza RNApI sintetizeaza RNA RNA ribozomal ribozomal (28S (28S si si 18S)18S)2.2. RNApII sintetizeaza RNAmRNApII sintetizeaza RNAm••3.3. RNApIII sintetizeaza RNAt, RNAr RNApIII sintetizeaza RNAt, RNAr 5S 5S şşi i molecule molecule mai mici mai mici

3. Nu necesită prezenţa primerului3. Nu necesită prezenţa primerului4. Nu posedă funcţie nucleazică4. Nu posedă funcţie nucleazică, doar polimerazic, doar polimerazicăă5. ADN polimeraza conţine Zn2+ şi necesită 5. ADN polimeraza conţine Zn2+ şi necesită

prezenţa în mediu a ionilir de Mg2+, Mn2+prezenţa în mediu a ionilir de Mg2+, Mn2+

Page 77: acizii nucleici 2

Etapele transcripţieiEtapele transcripţiei Sinteza decurge în 3 etape: iniţierea, elongarea, Sinteza decurge în 3 etape: iniţierea, elongarea,

terminarea.terminarea. IniţiereaIniţierea – începe în anumite secvenţe de ADN numite – începe în anumite secvenţe de ADN numite

promotor (P – 40 nucleotide). promotor (P – 40 nucleotide). Pe P deosebim 2 locusuri: Pe P deosebim 2 locusuri: de recunoaşterede recunoaştere (depistat cu (depistat cu

ajutorul sigmei) şi ajutorul sigmei) şi locusul de legare laxă a ARN locusul de legare laxă a ARN polimerazeipolimerazei. Locusul de recunoaştere e situat la o distanţă . Locusul de recunoaştere e situat la o distanţă de 25 nucleotide de locusul de legare şi 10 nucleotide de la de 25 nucleotide de locusul de legare şi 10 nucleotide de la punctul de iniţiere (+1)punctul de iniţiere (+1)

Toţi P bacterieni au 2 secvenţe consens situate pe catena Toţi P bacterieni au 2 secvenţe consens situate pe catena codificătoare:codificătoare:

Caseta Pribnow (-10) 5’ TATAAT 3’ –responsabilă de Caseta Pribnow (-10) 5’ TATAAT 3’ –responsabilă de iniţierea denaturării locale a ADN iniţierea denaturării locale a ADN

Caseta -35 5’ TTGACA 3’ - la care are loc asocierea Caseta -35 5’ TTGACA 3’ - la care are loc asocierea primară a ARN polimerazeiprimară a ARN polimerazei

subunitatea recunoaşte caseta -35 şi se leagă la ea. E. subunitatea recunoaşte caseta -35 şi se leagă la ea. E. alunecă de-a lungul ADN şi în jurul casetei -10 (Pribnow) alunecă de-a lungul ADN şi în jurul casetei -10 (Pribnow) deschide dublul helix – formând complexul deschis de deschide dublul helix – formând complexul deschis de iniţiereiniţiere

ARN p catalizează formarea primei leg. fosfodiesterice între ARN p catalizează formarea primei leg. fosfodiesterice între nucleotidul +1 şi +2 -nucleotidul +1 şi +2 - disociază, iar E-cor continuă sinteza. disociază, iar E-cor continuă sinteza.

Page 78: acizii nucleici 2

Fig. 5.4

Page 79: acizii nucleici 2

Etapele transcripţieiEtapele transcripţiei Sinteza decurge în 3 etape: iniţierea, elongarea, terminarea.Sinteza decurge în 3 etape: iniţierea, elongarea, terminarea. IniţiereaIniţierea – începe în anumite secvenţe de ADN numite promotor (P – 40 – începe în anumite secvenţe de ADN numite promotor (P – 40

nucleotide). ARN – polimeraza recunoaşte cu ajutorul sigma nucleotide). ARN – polimeraza recunoaşte cu ajutorul sigma Toţi P bacterieni au 2 secvenţe consens situate pe catena codificătoare:Toţi P bacterieni au 2 secvenţe consens situate pe catena codificătoare:1.1. Caseta Pribnow 5’ TATAAT 3’ Caseta Pribnow 5’ TATAAT 3’ 2.2. Caseta 35 5’ TTGACA 3’ Caseta 35 5’ TTGACA 3’ P la eucariote: P la eucariote: 1.1. GC casete GGGCGGC casete GGGCG2.2. CAAT casete CCAATCAAT casete CCAAT3.3. Caseta Hogness –TATAT/ATCaseta Hogness –TATAT/ATPrimele 2 sunt responsabile de frecvenţa transcripţiei (când începe), a 3 - - Primele 2 sunt responsabile de frecvenţa transcripţiei (când începe), a 3 - -

implicată în iniţiere – semnal (unde). Toate sunt responsabile de exacitatea implicată în iniţiere – semnal (unde). Toate sunt responsabile de exacitatea iniţieriiiniţierii

Pe P deosebim 2 locusuri: Pe P deosebim 2 locusuri: de recunoaşterede recunoaştere (depistat cu ajutorul sigmei) şi (depistat cu ajutorul sigmei) şi locusul de legare laxă a ARN polimerazeilocusul de legare laxă a ARN polimerazei. Locusul de recunoaştere e . Locusul de recunoaştere e situat la o distanţă de 25 nucleotide de locusul de legare şi 10 nucleotide de situat la o distanţă de 25 nucleotide de locusul de legare şi 10 nucleotide de la punctul de iniţiere (+1)la punctul de iniţiere (+1)

Page 80: acizii nucleici 2

SiSigma subunitatea găseşte punctul de iniţiere şi:gma subunitatea găseşte punctul de iniţiere şi:1.1. Activează identificarea secvenţelor de RNA Activează identificarea secvenţelor de RNA

polimerazăpolimerază2.2. Ia parte la desfacerea dublului helix de ADNIa parte la desfacerea dublului helix de ADN3.3. Ia parte la formarea primei legături Ia parte la formarea primei legături

fosfosiestericefosfosiestericeAstfel complexul de iniţiere este format, sigma Astfel complexul de iniţiere este format, sigma

subunitatea e disociată de la holoenzimă şi ia subunitatea e disociată de la holoenzimă şi ia parte la iniţierea unui alt ciclu de transcriere.parte la iniţierea unui alt ciclu de transcriere.

Page 81: acizii nucleici 2

Elongarea şi TerminareaElongarea şi Terminarea

ElongareaElongarea - alunecarea ARN polimerazei pe - alunecarea ARN polimerazei pe matrţa de ADN – sinteza transcriptului (50 matrţa de ADN – sinteza transcriptului (50 nucleotide pe secundă) . RNAp nu controlează nucleotide pe secundă) . RNAp nu controlează catena sintetizată – erorile sunt mai multe faţă de catena sintetizată – erorile sunt mai multe faţă de replicare. Pe măsură înaintării ARNp are loc replicare. Pe măsură înaintării ARNp are loc desprinderea ARN de la ADN şi refacerea dublului desprinderea ARN de la ADN şi refacerea dublului helixhelix

TerminareaTerminarea – RNAp recunoaşte secvenţele – RNAp recunoaşte secvenţele nucleotidice specifice de pe ADN, ce conţin un nucleotidice specifice de pe ADN, ce conţin un număr mare de G, C . Proteina număr mare de G, C . Proteina ρρ - se asociază la - se asociază la E şi se mişcă împreună cu ea, însă la identificarea E şi se mişcă împreună cu ea, însă la identificarea semnalelor de terminare coboară de pe matriţă şi semnalelor de terminare coboară de pe matriţă şi încetineşte acţiunea E,producând transcriptul cu încetineşte acţiunea E,producând transcriptul cu folosirea energiei – ATPfolosirea energiei – ATP

Page 82: acizii nucleici 2
Page 83: acizii nucleici 2

Transcripţia la eucarioteTranscripţia la eucariote

1.1. RNA p alcătuită din 9-11 subunităţiRNA p alcătuită din 9-11 subunităţi2.2. Folosesc mai multe tipuri de ARN p:Folosesc mai multe tipuri de ARN p:a.a. ARN polimeraza I – ARNr (18S, 28S, 5,8S; 45S) –în nucleoli; ARN polimeraza I – ARNr (18S, 28S, 5,8S; 45S) –în nucleoli; b.b. ARN polimeraza II – ARNm; ARN polimeraza II – ARNm; c.c. ARN polimeraza III –ARNt şi ARNr (5S)ARN polimeraza III –ARNt şi ARNr (5S)d.d. ARN polimeraza IV (mitocondrială)- toate tipurile de ARN ARN polimeraza IV (mitocondrială)- toate tipurile de ARN

mitocondrial mitocondrial P la eucariote: P la eucariote: GC casete GGGCG (-90)GC casete GGGCG (-90) CAAT casete – 5-GGCCAATCT -3CAAT casete – 5-GGCCAATCT -3 (-75)(-75) Caseta Hogness –TATAT/AT (-35)Caseta Hogness –TATAT/AT (-35)Primele 2 sunt responsabile de frecvenţa transcripţiei (când începe), Primele 2 sunt responsabile de frecvenţa transcripţiei (când începe),

a 3 - - implicată în iniţiere – semnal (unde). Toate sunt a 3 - - implicată în iniţiere – semnal (unde). Toate sunt responsabile de exacitatea iniţieriiresponsabile de exacitatea iniţierii

Secvenţele alcătuite din 10-20 nucleotide “enhancers” şi “silencers” – Secvenţele alcătuite din 10-20 nucleotide “enhancers” şi “silencers” – cresc şi scad respectiv V transcrierii; pot fi situate la distanţe cresc şi scad respectiv V transcrierii; pot fi situate la distanţe mari de gena transcrisă.mari de gena transcrisă.

Page 84: acizii nucleici 2

ProcesingulProcesingul Toţi precursorii de ARN în nucleu trec etapa de Toţi precursorii de ARN în nucleu trec etapa de

maturizare posttranscripţională. Pe parcursul maturizare posttranscripţională. Pe parcursul procesingului - pre-ARN se transformă în ARN procesingului - pre-ARN se transformă în ARN matur.matur.

Procesingul înclude:Procesingul înclude:1. 1. Modificarea fragmentelor terminale 5’ şi 3’ Modificarea fragmentelor terminale 5’ şi 3’

ale ARNale ARN: : a. “Cap”-area: la capătul 5’ -este adiţionată a. “Cap”-area: la capătul 5’ -este adiţionată

guanozina metilată (5’- 5’ trifosfat - protejarea guanozina metilată (5’- 5’ trifosfat - protejarea mARN de atacul 5’-exonucleazelor şi pentru mARN de atacul 5’-exonucleazelor şi pentru recunoaşterea de către ribosomi ca semnal de recunoaşterea de către ribosomi ca semnal de iniţiere); iniţiere);

b. la capătul 3’ – se adaugă o secvenţă mare de b. la capătul 3’ – se adaugă o secvenţă mare de poli A (200 A -coadă). Ea serveşte la exportul poli A (200 A -coadă). Ea serveşte la exportul moleculelor de ARN din nucleu în citoplasmă.moleculelor de ARN din nucleu în citoplasmă.

Page 85: acizii nucleici 2

Fig. 5.11

Page 86: acizii nucleici 2

2.2.Splisingul - excizia intronilor şi Splisingul - excizia intronilor şi sudarea exonilor. sudarea exonilor. Aşa numitul splising Aşa numitul splising are loc în nucleul celulei. are loc în nucleul celulei.

a.a.ARN nuclearARN nuclear (ARN U) (ARN U) identifică secvenţele identifică secvenţele de baze la joncţiunea intron – exon, de baze la joncţiunea intron – exon,

b. b. se fixează complementar la ele, buclează se fixează complementar la ele, buclează intronul, astfel apropiind capetele exonilor.intronul, astfel apropiind capetele exonilor.

c.c. Are loc scindarea legăturilor Are loc scindarea legăturilor fosfodiesterice dintre exoni şi introni, fosfodiesterice dintre exoni şi introni, capetele exonilor sunt juxtapuse, apoi capetele exonilor sunt juxtapuse, apoi sudate de sudate de RNA ligazeleRNA ligazele

Page 87: acizii nucleici 2

Fig. 5.13

Page 88: acizii nucleici 2

e.g., Fig. 5.13

Page 89: acizii nucleici 2
Page 90: acizii nucleici 2

Transcripţia inversăTranscripţia inversă sinteza ADN pe catena de ARNsinteza ADN pe catena de ARN Matriţa – ARNMatriţa – ARN Substrat – dRNTP:dATP, dGTP, dCTP, TTPSubstrat – dRNTP:dATP, dGTP, dCTP, TTP Enzima – revers transcriptazaEnzima – revers transcriptaza Caracteristic viruşilor oncogeniCaracteristic viruşilor oncogeni Mecanismul:Mecanismul:a. Revers transcriptaza sintetizează pe ARN viral a. Revers transcriptaza sintetizează pe ARN viral

catena de ADN- hibridcatena de ADN- hibrid:: ADN_ARN ADN_ARNb. Scindarea ARN viral de o nucleazăb. Scindarea ARN viral de o nucleazăc. Autoreplicarea ADN – cu formarea unui duplex de c. Autoreplicarea ADN – cu formarea unui duplex de

ADNADN

Page 91: acizii nucleici 2

CodCodul geneticul geneticTranslaţiaTranslaţia

Reglarea sintezei Reglarea sintezei proteineiproteinei

Page 92: acizii nucleici 2

Obiectivele:Obiectivele: Codul genetic. Proprietăţile.Codul genetic. Proprietăţile. RibozomiiRibozomii - sediul sintezei proteinelor, structura lor.- sediul sintezei proteinelor, structura lor. PProcesul de translarerocesul de translare (sinteza proteinelor) (sinteza proteinelor).. ModificModificăările rile

posttranslaţionare ale proteinelor.posttranslaţionare ale proteinelor. Reglarea biosintezei proteinelor. InducReglarea biosintezei proteinelor. Inducţţia ia şşi represia i represia

enzimelor.enzimelor. Inhibitorii sintezei proteiInhibitorii sintezei proteicece.. Polimorfismul proteinelor (variantele hemoglobinei, Polimorfismul proteinelor (variantele hemoglobinei,

enzimelor, grupelor sanguine).enzimelor, grupelor sanguine). Bolile ereditare Bolile ereditare şşi diagnosticul lor biochimic.i diagnosticul lor biochimic.

Page 93: acizii nucleici 2

Codul geneticCodul genetic InformaInformaţţia genetică referitor la ia genetică referitor la

biosinteza proteinelor se transmite cu biosinteza proteinelor se transmite cu ajutorul ajutorul codului geneticcodului genetic - - dicţionar dicţionar ce traduce secvenţa nucleotidelor din ce traduce secvenţa nucleotidelor din ADN în succesiunea AA din lanţul ADN în succesiunea AA din lanţul polipeptidic.polipeptidic.

Page 94: acizii nucleici 2

Proprietăţile codului geneticProprietăţile codului genetic

Este tripletEste triplet -64 codoni: 3 nonsens:UAG; UGA; -64 codoni: 3 nonsens:UAG; UGA; UAA; 61 – codifică AA corespunzătoriUAA; 61 – codifică AA corespunzători

- este degenerateste degenerat - - unui unui AAAA poate să-i corespunda poate să-i corespunda mai mulmai mulţi codoni (Ex. Arg, Lţi codoni (Ex. Arg, Leu, eu, SSerer - - codificatcodificatee de de 6 codoni6 codoni; M; Met- şi et- şi TTrprp - un - un codon codon)). Codonii unui . Codonii unui aminoacid sint sinonime. Specificitatea codonului aminoacid sint sinonime. Specificitatea codonului e determinată de primele două litere. e determinată de primele două litere. Degenerarea se referă la nivelul nucleotidului 3 Degenerarea se referă la nivelul nucleotidului 3 din codon sau 1 din anticodon care oscileazadin codon sau 1 din anticodon care oscileaza..

- nu nu este ambiguueste ambiguu- a- acelaşi tripletcelaşi triplet nu semnifică 2 nu semnifică 2 AAAA diferi diferiţţii

- Are o structură liniarăAre o structură liniară (colinear) – o (colinear) – o concordanţă liniară între genă şi proteina concordanţă liniară între genă şi proteina codificătoarecodificătoare

- Nu se suprapuneNu se suprapune (excepţie- viruşii) (excepţie- viruşii)

Page 95: acizii nucleici 2

- Este universalEste universal – toate veţuitoarele utilizează – toate veţuitoarele utilizează acelaşi mecanism de traducereacelaşi mecanism de traducere (abatere prezintă (abatere prezintă codul genetic al mitocondricodul genetic al mitocondriilorilor););

- nu are virgulenu are virgule, semne de punctuatie, semne de punctuatie - - ce ar indica ce ar indica începutul şi sfîrşitul fiecarui codon.începutul şi sfîrşitul fiecarui codon.

1.1. AUGAUG - - este este codonulcodonul de initiere de initiere 2.2. UAG, UAA,UGA UAG, UAA,UGA - codoni stop - codoni stop (non sens) (non sens) 3.3. ToToţi ţi codoncodoniiii cu U cu U (în pozitia 2) codifica (în pozitia 2) codifica AA AA hidrofobi hidrofobi 4.4. codoniicodonii cu cu A A în pozitia -2 codifică în pozitia -2 codifică AAAA polari polari5.5. Uracilul în poziţia 1 prezintă codonul nonsensUracilul în poziţia 1 prezintă codonul nonsens 6.6. dacă în anticodon în directia (5'->3') prima bază dacă în anticodon în directia (5'->3') prima bază

nucleotidică e:nucleotidică e: a) a) Citozina sau Adenina, el va citi un singur Citozina sau Adenina, el va citi un singur codon; codon; b) b) Uracilul sau Guanina el va citi 2 codonUracilul sau Guanina el va citi 2 codonii; ; c) inozina - respectiv c) inozina - respectiv va citi 3 codonva citi 3 codonii

Page 96: acizii nucleici 2

RibozomiiRibozomii Reprezintă sediul de traducere a ARNm şi sinteza Reprezintă sediul de traducere a ARNm şi sinteza

proteinelor.proteinelor. Structura- complexe ribonucleoproteice şi sunt formaţi Structura- complexe ribonucleoproteice şi sunt formaţi

din două subunităţi de mărime inegală (mare şi mică)din două subunităţi de mărime inegală (mare şi mică) Structura ribozomilor procariotici:Structura ribozomilor procariotici:subunitatea 30 S – conţine ARNr 16S şi 21 proteine.subunitatea 30 S – conţine ARNr 16S şi 21 proteine.ssubunitatea 50S – ARN r 5S, 23S şi 31 proteine. ubunitatea 50S – ARN r 5S, 23S şi 31 proteine. Sinteza ARNr şi formarea subunităţilor are loc în citoplasmă.Sinteza ARNr şi formarea subunităţilor are loc în citoplasmă. Structura ribosomilor eucariotici: Structura ribosomilor eucariotici: subunitatea 40S – ARNr 18S şi 33 proteine. subunitatea 40S – ARNr 18S şi 33 proteine. ssubunitatea 60S – ARN r 5S, 5,8S, 28S şi 49 proteine. ARNr – ubunitatea 60S – ARN r 5S, 5,8S, 28S şi 49 proteine. ARNr –

se formează în nucleol.se formează în nucleol. RRibozomul va avea constanta de sedimentare 70S la ibozomul va avea constanta de sedimentare 70S la

procarioteprocariote si 80S la si 80S la eucariote. eucariote. S – este coeficientul de sedimentare Svedberg, care S – este coeficientul de sedimentare Svedberg, care

depinde de forma, densitatea şi dimensiunea particulelor.depinde de forma, densitatea şi dimensiunea particulelor.

Page 97: acizii nucleici 2

Centrele catalitice ale ribosomilorCentrele catalitice ale ribosomilor SSitusul Aitusul A - aminoacil – responsabil de unirea - aminoacil – responsabil de unirea

complexului aminoacil- ARNtcomplexului aminoacil- ARNt Situsul PSitusul P – peptidil – – peptidil – ggăăzduiezduieşşte ARNt legat de te ARNt legat de

un lanun lanţţ polipeptidic deja sintetizat polipeptidic deja sintetizat Situsul ESitusul E – e responsabil de eliminarea ARNt – e responsabil de eliminarea ARNt Procesul de sintezProcesul de sintezăă proteic proteicăă poate fi schi poate fi schiţţat at

sumar prin interacsumar prin interacţţiunea celor 3 tipuri de ARNiunea celor 3 tipuri de ARN - - informainformaţţia din ARNia din ARNmm este citit este citităă in ribozom si in ribozom si transpustranspusăă îîn proteine, AA necesari fiind adun proteine, AA necesari fiind aduşşi de i de ARNARNtt..

În starea complet nedisociată ribozomii sunt În starea complet nedisociată ribozomii sunt activi. activi.

Deplasarea lberă a ribozomilor în diferite sectoare Deplasarea lberă a ribozomilor în diferite sectoare ale celulei, sau combinarea lor în diferite locuri cu ale celulei, sau combinarea lor în diferite locuri cu membranele reticulului endoplasmatic oferă membranele reticulului endoplasmatic oferă posibilitatea de asamblare a proteinei în celulă.posibilitatea de asamblare a proteinei în celulă.

Page 98: acizii nucleici 2

Mai mulMai mulţţi ribozomi i ribozomi pot citi simultan pot citi simultan acelaacelaşş ARN mesager ARN mesager pe care il parcurg in pe care il parcurg in acelaacelaşş sens. Se sens. Se constituie astfel un constituie astfel un poliribozom, poliribozom, structurstructurăă ce permite ce permite accelerarea sintezei accelerarea sintezei proteice.proteice.

Page 99: acizii nucleici 2

TranslaTranslaţiaţia Translaţia Translaţia sausau biosinteza proteinelor propriu biosinteza proteinelor propriu

zisă. zisă. Bazele moleculare ale translaţiei:Bazele moleculare ale translaţiei:1.1. m-RNA ca matriţă genetică, programul căreia m-RNA ca matriţă genetică, programul căreia

determină succesiunea AA în proteină;determină succesiunea AA în proteină;2.2. aminoacil – tRNA;aminoacil – tRNA;3.3. ribozomii ca maşini moleculare pentru unirea ribozomii ca maşini moleculare pentru unirea

succesivă a succesivă a AAAA în catena polipeptidică conform în catena polipeptidică conform programului mRNA;programului mRNA;

4.4. GTP ca sursă de energie;GTP ca sursă de energie;5.5. ““factorii” proteici care vin în ajutor în diferite factorii” proteici care vin în ajutor în diferite

etape ale asamblării proteinei în ribozomi;etape ale asamblării proteinei în ribozomi;6.6. unii ioni ca cofactori (Mg 2+, K+).unii ioni ca cofactori (Mg 2+, K+).

Page 100: acizii nucleici 2

EtapeleEtapele

se realizeaza in 5 etape: se realizeaza in 5 etape: Activarea AA.Activarea AA. IniIniţţierea lanierea lanţţului polipeptidic.ului polipeptidic. Elongarea lanElongarea lanţţului polipeptidic.ului polipeptidic. Terminarea lanTerminarea lanţţului polipeptidic si ului polipeptidic si

eliberarea acestuia.eliberarea acestuia. PrelucrPrelucrăări post traducere ale ri post traducere ale

proteinei sintetizate.proteinei sintetizate.

Page 101: acizii nucleici 2

Activarea AAActivarea AA are loc în are loc în citcitozolozol Sunt necesare:Sunt necesare:1.1. AA (procariote – Nformil-Met; la eucariote – Met)AA (procariote – Nformil-Met; la eucariote – Met)2.2. ARNtARNt3.3. ATP, Mg, KATP, Mg, K4.4. E – aminoacil ARNt sintetaza (există nu mai puţin de 20 – E – aminoacil ARNt sintetaza (există nu mai puţin de 20 –

indentificate 32 de tipuri de ARNt):indentificate 32 de tipuri de ARNt):a.a. Posedă 4 centre: pentru AA, ATP, ARNt, HPosedă 4 centre: pentru AA, ATP, ARNt, H22OOb.b. Specificitatea E e determinată de structura ARNtSpecificitatea E e determinată de structura ARNtc.c. Fidelitatea e asigurată de capacitatea de autocontrolFidelitatea e asigurată de capacitatea de autocontrold.d. Conţine grupări libere sulfhidriliceConţine grupări libere sulfhidrilicee.e. sunt ligazelesunt ligazele, , care au o specificitate absolutcare au o specificitate absolutăă. .

Page 102: acizii nucleici 2

Se desfăşoară în două etape:Se desfăşoară în două etape: ATP PPiATP PPi1. NH1. NH22-CH-COOH NH-CH-COOH NH22-CH-CO –O-AMP-CH-CO –O-AMP I II I

R R R Aminoacil AdenilatR Aminoacil Adenilat

2. NH2. NH22-CH-CO –O-AMP+-CH-CO –O-AMP+ARARNt NHNt NH22-CH-CO –O-RNAt +AMP-CH-CO –O-RNAt +AMP I I I I

R R R R Aminoacil RNAtAminoacil RNAt

II etapetapă - AAă - AA reac reacţţioneazioneazăă cu ATP rezult cu ATP rezultâând aminoacil-AMP. Pnd aminoacil-AMP. PPP eliberat este hidrolizat eliberat este hidrolizat şşi in acest fel reaci in acest fel reacţţia ireversibilia ireversibilăă..

II II etapetapă - ă - complexul cedeazcomplexul cedeazăă AAAA molecule moleculeii de ARNt, specific de ARNt, specificăă acelui acelui AAAA

Activarea AA Activarea AA

Aminoiacil ARNt sintetaza

Page 103: acizii nucleici 2

Activarea AAActivarea AA

Parcurge în 2 etape:Parcurge în 2 etape:

Page 104: acizii nucleici 2

Activarea AAActivarea AA

Esenţa procesului de activare este Esenţa procesului de activare este fixarea AA la ARNt propriu acestui AA, în fixarea AA la ARNt propriu acestui AA, în zona acceptorie la 3' zona acceptorie la 3' CCACCA –OH (sau 2' –OH (sau 2' OH) al ribozei OH) al ribozei restului adenilicrestului adenilic

Enzima poate recunoaste daca un AA Enzima poate recunoaste daca un AA gresit s-a fixat pe ARNt, situatie in gresit s-a fixat pe ARNt, situatie in care il elimina si il inlocuieste cu AA care il elimina si il inlocuieste cu AA corespunzator deoarece prezinta si corespunzator deoarece prezinta si un locus hidrolitic.un locus hidrolitic.

Page 105: acizii nucleici 2

Activarea AAActivarea AA

Activarea AA consumă 2 legături Activarea AA consumă 2 legături macroergice macroergice

ARNt pe calea difuziunii simple ARNt pe calea difuziunii simple transferă AA adiţionat la el - la transferă AA adiţionat la el - la ribozomi, unde are loc asamblarea ribozomi, unde are loc asamblarea proteinei din AA.proteinei din AA.

Page 106: acizii nucleici 2
Page 107: acizii nucleici 2

Translaţia propriu zisăTranslaţia propriu zisă

Citirea ARNm se face în direcţia 5‘- 3' Citirea ARNm se face în direcţia 5‘- 3' iar proteina se sintetizează de la iar proteina se sintetizează de la capătul “N”terminal la “C” terminalcapătul “N”terminal la “C” terminal

se desting trei etape: se desting trei etape: IniţiereaIniţierea ElongareaElongarea terminarea.terminarea.

Page 108: acizii nucleici 2

IniţiereaIniţierea Necesar:Necesar:1.1. ARNm (AUG)ARNm (AUG)2.2. Ribosomul cu subunităţile Ribosomul cu subunităţile

disociatedisociate3.3. ARNt f-met (Met)ARNt f-met (Met)4.4. GTP, MgGTP, Mg5.5. IF1, IF2, IF3IF1, IF2, IF3 Scopul: formarea Scopul: formarea

complexului de iniţierecomplexului de iniţiere

Page 109: acizii nucleici 2

Formarea complexului de iniţiereFormarea complexului de iniţiere:: Subunitatea mică leagă IF3 şi Subunitatea mică leagă IF3 şi

previne reasocierea ribosomilorprevine reasocierea ribosomilor La subunitate adiţionează La subunitate adiţionează

ARNm (AUG) – fixarea codonului ARNm (AUG) – fixarea codonului e determinat de un fragment de e determinat de un fragment de pe ARNm compus din 6-8 pe ARNm compus din 6-8 resturi de A-G şi este resturi de A-G şi este complementar cu succesiunea complementar cu succesiunea OH al ARNrOH al ARNr

La complex adiţionează IF1, mai La complex adiţionează IF1, mai apoi IF2 legat de GTP şi formil apoi IF2 legat de GTP şi formil Met-ARNt Met-ARNt

Îndată cum are loc fixarea Îndată cum are loc fixarea anticodonului fMet-ARNt cu anticodonului fMet-ARNt cu codonul AUG (ARNm), are loc codonul AUG (ARNm), are loc hidroliza GTP, eliberarea FI şi hidroliza GTP, eliberarea FI şi unirea subunităţilorunirea subunităţilor

Formil Met-ARNt –e fixată în Formil Met-ARNt –e fixată în centrul Pcentrul P

30SFI3

P 50S A

FI1

FI2

Page 110: acizii nucleici 2
Page 111: acizii nucleici 2

ElongareaElongarea Necesar:Necesar:1.1. ARNm cu următorul codonARNm cu următorul codon2.2. ARNt cu următorul AAARNt cu următorul AA3.3. GTPGTP4.4. FE: Tu, Ts, GFE: Tu, Ts, G ElongareaElongarea translaţiei include trei etape:translaţiei include trei etape:1.1. Legarea aminoacil – ARNt;Legarea aminoacil – ARNt;2.2. Transpeptidarea- formarea legăturii peptidice,Transpeptidarea- formarea legăturii peptidice,3.3. Translocarea (deplasarea ARNm cu un codon).Translocarea (deplasarea ARNm cu un codon).

Page 112: acizii nucleici 2

1. Adaptarea (legarea)AA1. Adaptarea (legarea)AA are loc după principiul codon- are loc după principiul codon-

anticodon în centrul Aanticodon în centrul A a. Aminoacil-ARNt se fixează cu a. Aminoacil-ARNt se fixează cu

Tu+GTP – adiţionează la Tu+GTP – adiţionează la complexul de iniţiere. complexul de iniţiere.

b. AA se fixează în centrul A. b. AA se fixează în centrul A. Simultan are loc hidroliza GTP Simultan are loc hidroliza GTP în GDP şi Pîn GDP şi P

Tu-GDP+GTP-Ts------Tu-GTPTu-GDP+GTP-Ts------Tu-GTP

Page 113: acizii nucleici 2
Page 114: acizii nucleici 2

2. Transpeptidarea2. Transpeptidarea

esteeste formarea legăturii peptidice formarea legăturii peptidice între doi aminoacizi.între doi aminoacizi.

AA din centrul P sub acţiunea AA din centrul P sub acţiunea peptidiltransferazei trece în centrul peptidiltransferazei trece în centrul A.A.

Se formează dipeptidaSe formează dipeptida În centrul P rămîne ARNt liberÎn centrul P rămîne ARNt liber

Page 115: acizii nucleici 2
Page 116: acizii nucleici 2

3. Translocarea3. Translocarea

deplasarea ARNm cu un triplet în deplasarea ARNm cu un triplet în direcţia 5‘- 3' .direcţia 5‘- 3' .

Dipeptida din centrul A trece în Dipeptida din centrul A trece în centrul P sub acţiunea factorului G centrul P sub acţiunea factorului G (translocazei) şi GTP(translocazei) şi GTP

ARNt din P părăseşte ribosomulARNt din P părăseşte ribosomul

Page 117: acizii nucleici 2

ElongareaElongarea Decurge Decurge în 3 în 3 etape etape :1 :1 fixareafixarea

noului Aminoacil ARNt noului Aminoacil ARNt complexul: complexul: aminoacil-ARNtaminoacil-ARNt,,

factorul factorul de de elongare elongare T T (FE-T) (FE-T) şşi i GTP. GTP.

se se fixează pefixează pe situsul A, după situsul A, după ce are locce are loc hidroliza GTP la GDP hidroliza GTP la GDP care secare se eliberează împreună eliberează împreună cu cu FE-T.FE-T.

2. 2. formarea legăturii peptidiceformarea legăturii peptidice. . Enzima peptidil-transferaza Enzima peptidil-transferaza

catalizează formarea legăturii catalizează formarea legăturii peptidice între doi peptidice între doi AA din AA din situsul situsul A A şi şi PP..PPeptida rămîne eptida rămîne ataşată ataşată de de RNAt RNAt de de pe situsul pe situsul AA..

translocatranslocaţţiaia ribozomul ribozomul sese deplasează deplasează la la

următorul codon următorul codon de de pe ARNm şi pe ARNm şi peptidil ARNt trece peptidil ARNt trece de de pe situsul pe situsul AA pe Ppe P

această etapă necesită această etapă necesită factorul factorul de de elongare elongare G G (FE-G) şi (FE-G) şi GTPGTP ( (necesar pentru realizarea necesar pentru realizarea modificărilor conformamodificărilor conformaţţionale ionale care deplasează ribozomulcare deplasează ribozomul))..

30S

P 50S A

FE-T

E-PT

FE-G

FE-T

Page 118: acizii nucleici 2

TerminareaTerminarea

are loc cînd sunt întîlniţi codonii UAA, UGA, are loc cînd sunt întîlniţi codonii UAA, UGA, UAG şi factorii proteici de terminare: R1, UAG şi factorii proteici de terminare: R1, R2, S. R2, S.

Nici un tRNA nu se poate lega cu codonii Nici un tRNA nu se poate lega cu codonii de terminare. de terminare.

Factorii de terminare:Factorii de terminare: eliberează lanţul polipeptidiceliberează lanţul polipeptidic Elimină ARNt din centrul PElimină ARNt din centrul P Disocierea ribosomului în subunităţile Disocierea ribosomului în subunităţile

respectiverespective

Page 119: acizii nucleici 2

La formarea unei legături peptidice La formarea unei legături peptidice se consumă patru legături se consumă patru legături macroergice: macroergice:

2 în etapa de activare a AA (ATP) şi2 în etapa de activare a AA (ATP) şi

2 în elongare: legare şi translocare - 2 în elongare: legare şi translocare - GTP. GTP.

Page 120: acizii nucleici 2

Prelucrările posttraducerePrelucrările posttraducere Modificarea capătului N- şi C-terminal; capătul N se Modificarea capătului N- şi C-terminal; capătul N se

acetilează;acetilează; Îndepărtarea secvenţei semnalizante cu ajutorul unei Îndepărtarea secvenţei semnalizante cu ajutorul unei

peptidaze;peptidaze; modificarea unor AA: modificarea unor AA: 1.1. hidroxilarea enzimatică a Pro, Lyz – obţinerea hidroxilarea enzimatică a Pro, Lyz – obţinerea

hidroxiprolinei, hidroxilizinei . hidroxiprolinei, hidroxilizinei . 2.2. Metilarea (Lyz în muşchi)Metilarea (Lyz în muşchi)3.3. Carboxilarea Glu - Carboxilarea Glu - -carboxil-glutamatului (protrombină) -carboxil-glutamatului (protrombină) 4.4. oxidarea reziduuriilor de Cis - cistinei;oxidarea reziduuriilor de Cis - cistinei;5.5. iodurarea reziduurilor de Tir ale tireoglobulinei.iodurarea reziduurilor de Tir ale tireoglobulinei. ataşarea unor gr. funcţionale: fosfat, glicozil, metalelor ataşarea unor gr. funcţionale: fosfat, glicozil, metalelor

pentru formarea fosfoproteinelor,glicoproteinelor, pentru formarea fosfoproteinelor,glicoproteinelor, metaloproteinelor ş.a.metaloproteinelor ş.a.

Formarea punţilor disulfuriceFormarea punţilor disulfurice Proteina se autoasamblează – formând conformaţia nativă Proteina se autoasamblează – formând conformaţia nativă

– structura tridimensională– structura tridimensională

Page 121: acizii nucleici 2

Inhibitori ai sintezei proteineiInhibitori ai sintezei proteinei

la la nivelul replicăriinivelul replicării:: 1.1. MitomicinaMitomicina –î –împiedica separarea mpiedica separarea

catenelor de ADNcatenelor de ADN

2.2. Acid nalidixicAcid nalidixic –i –inhiba ADN girazanhiba ADN giraza la nivelul transcriptiei:la nivelul transcriptiei:- - Actinomicina DActinomicina D - s - se fixeaza pe ADNe fixeaza pe ADN

– – RifampicinaRifampicina - i - inhiba ARN polimerazanhiba ARN polimeraza

Page 122: acizii nucleici 2

Inhibitorii sintezei proteineiInhibitorii sintezei proteinei la nivelul translatiei:la nivelul translatiei: StreptomicinaStreptomicina –i–inhiba legarea ARNt initiator la nhiba legarea ARNt initiator la

subunitatea 30Ssubunitatea 30S CloramfenicolCloramfenicol -in-inhiba peptidil transferazahiba peptidil transferaza TetraciclinaTetraciclina - i- inhiba legarea ARNt la ribozominhiba legarea ARNt la ribozomi Eritromicina,AzitromicinaEritromicina,Azitromicina – b – blocheaza subunitatea locheaza subunitatea

50S50S PuromicinaPuromicina – b – blocheaza elongarea inhiblocheaza elongarea inhibâând nd

competitiv ARNtcompetitiv ARNt StreptomicinaStreptomicina - interferă cu legarea formil-Met- - interferă cu legarea formil-Met-

ARNt la locul de iniţiere.ARNt la locul de iniţiere. Neomicina, KanamicinăNeomicina, Kanamicină - erori în reproducerea - erori în reproducerea

codului geneticcodului genetic Toxina diftericăToxina difterică - inhibă translocaza - inhibă translocaza

Page 123: acizii nucleici 2

Reglarea sintezei proteinelorReglarea sintezei proteinelor Sinteza proteinelor nu e constantă – ea trebuie să Sinteza proteinelor nu e constantă – ea trebuie să

se adapteze cerinţelor vitalese adapteze cerinţelor vitale Celulel dispun de 3 tipuri de enzime :Celulel dispun de 3 tipuri de enzime :1.1. ConstitutiveConstitutive - se sintetizează în celulă cu o viteză - se sintetizează în celulă cu o viteză

constantă.constantă.2.2. InductibleInductible - sunt E a căror concentraţie depinde - sunt E a căror concentraţie depinde

de prezenţa sau absenţa din mediu a unui de prezenţa sau absenţa din mediu a unui compus denumit compus denumit inductorinductor. Sunt implicate în căile . Sunt implicate în căile catabolice,catabolice,

3.3. RepresibleRepresible - sunt E a căror concentraţie depinde - sunt E a căror concentraţie depinde de prezenţa sau absenţa din mediu a unui de prezenţa sau absenţa din mediu a unui compus denumit compus denumit corepresorcorepresor. Sunt implicate în . Sunt implicate în căile anabolice.căile anabolice.

În mod normal cantitatea de E inductibile în În mod normal cantitatea de E inductibile în celule este foarte mică,dar ea poate creşte atunci celule este foarte mică,dar ea poate creşte atunci cînd apare necesitatea utilizării substratului E cînd apare necesitatea utilizării substratului E respective ( S care se comportă ca inductor).respective ( S care se comportă ca inductor).

Page 124: acizii nucleici 2

Teoria lac-operonuluiTeoria lac-operonului Schema reglării biosintezei proteinei la procariote a fost descrisă în 1961 Schema reglării biosintezei proteinei la procariote a fost descrisă în 1961

de către Jacob şi Monod - poartă denumirea de de către Jacob şi Monod - poartă denumirea de teoria lac-operonului . teoria lac-operonului . Modelul e bazat pe studiul reglării mtabolismului lactozei în Escheria coli. Modelul e bazat pe studiul reglării mtabolismului lactozei în Escheria coli. Exprimarea GS (conţin informaţia cu privire la biosinteza E impicate în Exprimarea GS (conţin informaţia cu privire la biosinteza E impicate în

utilizarea lactozei:utilizarea lactozei:-galactozidaza, permeaza şi transacetilaza –1,2,3) e -galactozidaza, permeaza şi transacetilaza –1,2,3) e controlată de un fragment de ADN denumit genă reglatoare (GR) - controlată de un fragment de ADN denumit genă reglatoare (GR) - codifică represorul (R). R se leagă de un fragment de ADN denumit codifică represorul (R). R se leagă de un fragment de ADN denumit operator (O).operator (O).

Legarea R la O blochează accesul ARN – polimerazei la promotor avînd ca Legarea R la O blochează accesul ARN – polimerazei la promotor avînd ca rezultat suprimarea transcrierii GS.rezultat suprimarea transcrierii GS.

Page 125: acizii nucleici 2

Ce se întâmplă dacă bacteria dispune Ce se întâmplă dacă bacteria dispune simultan de glucoză şi lactoză?simultan de glucoză şi lactoză?

Bacteria nu consumă energie pentru Bacteria nu consumă energie pentru sinteza lac-operonului, atâta timp cât sinteza lac-operonului, atâta timp cât dispune de glucoză.dispune de glucoză.

Bacteria creşte pe seama glucozei - şi Bacteria creşte pe seama glucozei - şi numai atunci când c% acesteea devine numai atunci când c% acesteea devine minimă începe să utilizeze lactoza. minimă începe să utilizeze lactoza. Metabolizarea simultană a glucozei şi Metabolizarea simultană a glucozei şi lactozei sunt excluse. lactozei sunt excluse.

Cum se comută activitatea bacteriei pe Cum se comută activitatea bacteriei pe utilizarea lactozei când c% glucozei utilizarea lactozei când c% glucozei scade?scade?

Page 126: acizii nucleici 2

Bacteria are ca sursă glucozaBacteria are ca sursă glucoza

Page 127: acizii nucleici 2

Reglarea sintezei proteinei prin inducţieReglarea sintezei proteinei prin inducţie

În prezenţa lactozei:În prezenţa lactozei: Inductorul (în acest caz lactoza) se leagă specific la R, ca Inductorul (în acest caz lactoza) se leagă specific la R, ca

urmare are loc desprinderea acestuia de la operator. În urmare are loc desprinderea acestuia de la operator. În această situaţie, ARN p se leagă la promotor, iniţiind această situaţie, ARN p se leagă la promotor, iniţiind transcrierea GS, adîcă a ARNm care codifică E implicate în transcrierea GS, adîcă a ARNm care codifică E implicate în catabolismul lactozei.catabolismul lactozei.

Page 128: acizii nucleici 2

Bacteria are ca sursă lactozaBacteria are ca sursă lactoza

Page 129: acizii nucleici 2

În lipsa glucozei se măreşte c% AMPc – ce reprezintă semnalul În lipsa glucozei se măreşte c% AMPc – ce reprezintă semnalul foamei la bacterii. foamei la bacterii.

Ca urmare, AMPc se leagă de o proteină receptoare specifică Ca urmare, AMPc se leagă de o proteină receptoare specifică (proteina activatoare a genei catabolice – CAP) - formează (proteina activatoare a genei catabolice – CAP) - formează complex (CAP- AMPc), apt să se lege de promotor (p-locus)complex (CAP- AMPc), apt să se lege de promotor (p-locus)

Acest proces favorizează pătrunderea ARNp în locusul de Acest proces favorizează pătrunderea ARNp în locusul de reglare. Dacă lactoza este prezentă în mediu, operatorul este reglare. Dacă lactoza este prezentă în mediu, operatorul este liber şi ARNp efectuează transcrierea genelor lac.liber şi ARNp efectuează transcrierea genelor lac.

CAP dispune de 2 centre: pentru AMPc şi pentru ADNCAP dispune de 2 centre: pentru AMPc şi pentru ADN

Page 130: acizii nucleici 2

Reglarea lac-operonului într-un mediu Reglarea lac-operonului într-un mediu ce conţine glucozăce conţine glucoză

Cu cât c% glucozei e mai mare, c%AMPc – e Cu cât c% glucozei e mai mare, c%AMPc – e mai mică. Lipseşte şi complexul CAP- AMPc. mai mică. Lipseşte şi complexul CAP- AMPc. În final ARNp nu se leagă de P şi GS nu sunt În final ARNp nu se leagă de P şi GS nu sunt transcrise, indiferent dacă există sau nu transcrise, indiferent dacă există sau nu lactoză, indiferent de faptul dacă operatorul lactoză, indiferent de faptul dacă operatorul este sau nu ocupat de R.este sau nu ocupat de R.

Page 131: acizii nucleici 2

Ilustrarea mecanismului de reglare a Ilustrarea mecanismului de reglare a sintezei proteinei prin represiesintezei proteinei prin represie

Teoria Teoria operonului explică şi represia operonului explică şi represia prin produs final al biosintezei Eprin produs final al biosintezei E

Ex: sinteza His: la c% mari de His Ex: sinteza His: la c% mari de His (corepresor) – se leagă de R, (corepresor) – se leagă de R, modificându-i conformaţia – modificându-i conformaţia – activându-l – în rezultat favorizează activându-l – în rezultat favorizează legarea R la O.legarea R la O.

His – produs final, CoR- sistează His – produs final, CoR- sistează transcrierea genelor ce codifică E transcrierea genelor ce codifică E implicate în propria sa sinteză implicate în propria sa sinteză

Page 132: acizii nucleici 2

Ilustrarea mecanismului de reglare Ilustrarea mecanismului de reglare a sintezei proteinei prin represiea sintezei proteinei prin represie

Page 133: acizii nucleici 2
Page 134: acizii nucleici 2

REZUMĂM:REZUMĂM: GR controlează exprimarea anumitor GS prin GR controlează exprimarea anumitor GS prin

intermediul unei proteine – Rintermediul unei proteine – R Ra – suprimă sinteza de ARNm, deci de proteine; Ra – suprimă sinteza de ARNm, deci de proteine;

R inactivat – permite transcrierea GS şi sinteza R inactivat – permite transcrierea GS şi sinteza proteineiproteinei

E inductibile – Ra – nu are loc transcrierea. Când E inductibile – Ra – nu are loc transcrierea. Când în mediul apare I – R se inactivează – are loc în mediul apare I – R se inactivează – are loc sinteza ARNm- proteineisinteza ARNm- proteinei

E represibile – R este inactiv – are loc transcripţia E represibile – R este inactiv – are loc transcripţia şi translaţia. Când în mediu se acumulează şi translaţia. Când în mediu se acumulează produsul final al căii anabolice (CoR)- R se produsul final al căii anabolice (CoR)- R se activează, formarea complexului R-CoR – şi activează, formarea complexului R-CoR – şi sistarea transcripţiei şi translaţiei.sistarea transcripţiei şi translaţiei.

Page 135: acizii nucleici 2

Reglarea sintezei la eucarioteReglarea sintezei la eucariote Atât la nivelul transcripţiei cât şi la nivelul Atât la nivelul transcripţiei cât şi la nivelul

translaţieitranslaţiei Reglarea hormonală (cortizol- sinteza E Reglarea hormonală (cortizol- sinteza E

gluconeogenezei; estrogenii, androgenii, vitamina gluconeogenezei; estrogenii, androgenii, vitamina D – sinteză de proteine specifice)D – sinteză de proteine specifice)

Reglarea exspresiei genetice prin moleculele Reglarea exspresiei genetice prin moleculele proteice legate de ADN (histonele) – sinteza ARN proteice legate de ADN (histonele) – sinteza ARN pe ADN e inhibată prin adaosul de histonepe ADN e inhibată prin adaosul de histone

Reglarea proteinei la nivelul translaţiei – e Reglarea proteinei la nivelul translaţiei – e posibilă prin acţiunea factorilor proteici, care posibilă prin acţiunea factorilor proteici, care contribuie iniţierea, elongarea, terminarea.contribuie iniţierea, elongarea, terminarea.

Page 136: acizii nucleici 2

Ingineria geneticăIngineria genetică ştiinta, preocupatştiinta, preocupatăă de crearea noilor fenotipuri de crearea noilor fenotipuri

prin transplantarea genei unui organism prin transplantarea genei unui organism îînn genomul altuia genomul altuia îîn scop de a lichida defectelen scop de a lichida defectele ereditare ale genomului, adică tratareaereditare ale genomului, adică tratarea afectiunilor ereditare (gena întrodusă nuafectiunilor ereditare (gena întrodusă nu gurează în patrimoniul ereditar al genomului -gurează în patrimoniul ereditar al genomului -gazdgazdăă))

SeSe obtin molecule hibride (himerice)obtin molecule hibride (himerice) În linii marl procedura include etapele:În linii marl procedura include etapele: 1. Căpătarea genei1. Căpătarea genei 2. Căpătarea ADN-ului recombinat2. Căpătarea ADN-ului recombinat 3.Clonarea ADN-ului recombinat3.Clonarea ADN-ului recombinat Căpătarea genei:Căpătarea genei:Stiind structura primară a proteinei în Stiind structura primară a proteinei în

laboratorlaborator se poate obline gena respectivă (se oblin se poate obline gena respectivă (se oblin gengene e pînă la 250 codoane)pînă la 250 codoane)- mai greu e obtinerea genei - mai greu e obtinerea genei din genomul celuleidin genomul celulei (genele se despart prin introni)- (genele se despart prin introni)- mai uşor e căpătarea genelor din virusuri cumai uşor e căpătarea genelor din virusuri cu enzima enzima revertaza.revertaza.

Page 137: acizii nucleici 2

Căpătarea ADN-ului recombinat-Căpătarea ADN-ului recombinat-

gena necesară gena necesară se se întroduce întroduce în în celulă pentru celulă pentru aa se se integra integra cu cu genomul acestuia. Pentru aceastagenomul acestuia. Pentru aceastaîn vitro gena se uneşte cu ADN-în vitro gena se uneşte cu ADN-vector(plasmide ce conţin ADN inelar (cîteva gene).vector(plasmide ce conţin ADN inelar (cîteva gene).

De regulă se foloseşte E Coli, ce contine unDe regulă se foloseşte E Coli, ce contine un cromozom şi plasmide, cromozom şi plasmide, ce pce pllutesc în citozolutesc în citozol (plasmida este de 1000 ori mai mica decît(plasmida este de 1000 ori mai mica decît cromozomul).cromozomul). PlasmidelePlasmidele se replicase replica independent de independent de replicarea materialului genetic.replicarea materialului genetic. Unele plasmide se pot include în Unele plasmide se pot include în cromozom şicromozom şi apoi din nou să-apoi din nou să-ll părăsească. Plasmidele pot părăsească. Plasmidele pot trece trece dintr-o celulă în alta în procesul decondintr-o celulă în alta în procesul deconjjugare.ugare. Plasmidele se separă Plasmidele se separă din E.Coli şi li sedin E.Coli şi li se înlătură o parte de ADN inelar cu înlătură o parte de ADN inelar cu ajutorulenzimelor restrictaze, care recunosc şi taiediferite ajutorulenzimelor restrictaze, care recunosc şi taiediferite sectoare. Folosind restrictaze diferite sesectoare. Folosind restrictaze diferite se poate de tăiat ADN în poate de tăiat ADN în locusurile necesare. Inrezultat se formează capete lipicioase locusurile necesare. Inrezultat se formează capete lipicioase (sectoaremonocatenare, capabile de a uni nucleotide(sectoaremonocatenare, capabile de a uni nucleotide complimentare. La fel se procedeazcomplimentare. La fel se procedeazăă şi cu gena, şi cu gena,care trebuie care trebuie întrodusă (se formează capeteîntrodusă (se formează capete lipicioase complimentare capetelor lipicioase complimentare capetelor plasmidei).plasmidei). Dacă se amestecă gena şi plasmida ele se vorDacă se amestecă gena şi plasmida ele se vor uni uni cu cu capetele lipicioase. Enzima ligaza va unicapetele lipicioase. Enzima ligaza va uni capetele şi se va căpăta capetele şi se va căpăta molecula ADN inelara,molecula ADN inelara, care care contine gena menită pentru contine gena menită pentru transplantare.transplantare.

Page 138: acizii nucleici 2

3.Clonarea3.Clonarea

ADN-ului recombinat- obtinereaADN-ului recombinat- obtinerea cantităţilor dorite cantităţilor dorite de proteină codificată de genade proteină codificată de gena eucariotă eucariotă întrodusă în plasmid. Dacă în culturaîntrodusă în plasmid. Dacă în cultura E.Coli se E.Coli se întroduc plasmide recombinate, seîntroduc plasmide recombinate, se formează formează bacterii recombinate. In celulăbacterii recombinate. In celulă plasmidele se plasmidele se replică. Bacteriile înmulţindu-sereplică. Bacteriile înmulţindu-se formează celule, formează celule, care concare conţţin aceste plasmide.in aceste plasmide. Acum din masa Acum din masa bacteriană se poate de capatatbacteriană se poate de capatat cantităti cantităti sufuciente de ADN recombinesufuciente de ADN recombine

Page 139: acizii nucleici 2

Ranadamentul sintezei bacterieneRanadamentul sintezei bacteriene esteeste impresionabil: Ex- 100 celule E.Coli producimpresionabil: Ex- 100 celule E.Coli produc prin clonare 5 mg somatostatină (cantitate, ce prin clonare 5 mg somatostatină (cantitate, ce sese obţine prin prelucrarea a 100 tone de obţine prin prelucrarea a 100 tone de creier decreier de bovine).bovine). Prin tehnica ingineriei Prin tehnica ingineriei genetice s-au obtinutgenetice s-au obtinut cantităţi mari decantităţi mari de ininsulinâsulinâ (Humulună),(Humulună), Interferon, vaccine.Interferon, vaccine.

Diversitatea formelor în Iimita Diversitatea formelor în Iimita uneia şi uneia şi aceaşi specie se datoreşteaceaşi specie se datoreşte mutamutaţţiilor şi iilor şi înîntr-otr-o măsura mai mare măsura mai mare recombinării recombinării genetice.genetice.

Page 140: acizii nucleici 2

MutaMutaţţiile.iile.

Modificările genomului organismului, care se Modificările genomului organismului, care se păstrează şi se transmit prin ereditate păstrează şi se transmit prin ereditate

se transmit apoi de la o generase transmit apoi de la o generaţţie la alta.ie la alta. Modificările pot interesa o pereche de baze Modificările pot interesa o pereche de baze

(mutatii punctiforme) sau un grup de baze pe una (mutatii punctiforme) sau un grup de baze pe una sau pe ambele catene ale unei molecule de DNA.sau pe ambele catene ale unei molecule de DNA.

Page 141: acizii nucleici 2

Mutatiile punctiforme: Mutatiile punctiforme: pot pot decurge prin:decurge prin:l.l. substitutie (misens mutatii, unde deosebim substitutie (misens mutatii, unde deosebim 2 2 tipuri):tipuri): a.a. T Tranzitie - ranzitie - o BA o BA purinică este înlocuită purinică este înlocuită tot tot

cu cu una purincă, una pirimidinică -una purincă, una pirimidinică -tot cu tot cu una pirimidinică.una pirimidinică. b.Transversie - o pereche de baze purinice b.Transversie - o pereche de baze purinice

este înlocuită cu una pirimidinică sau invers.este înlocuită cu una pirimidinică sau invers.2.2. InserInserţţie -ie - acestacest mecanismmecanism constă în întroducerea unei constă în întroducerea unei

perechi de baze suplimentare în catena de DNA.perechi de baze suplimentare în catena de DNA.3.3. DeleDeleţţia constă în excluderea unei perechi de baze în aşa mod ca ia constă în excluderea unei perechi de baze în aşa mod ca

ea nu mai poate fî complementară şi la replicare apare "golul" în ea nu mai poate fî complementară şi la replicare apare "golul" în ambele catene.ambele catene. Unele modificări în secventa nucleotidică pot duce Unele modificări în secventa nucleotidică pot duce la formarea codonului sinonim şi succesiunea aminoacizilor nu se la formarea codonului sinonim şi succesiunea aminoacizilor nu se va schimba (mutatii benigne).va schimba (mutatii benigne).

La afectarea segmentelor mari de genă apar mutatii întinse. In La afectarea segmentelor mari de genă apar mutatii întinse. In dependentă de consecindependentă de consecinţţele modificele modificăărilor deosebim mutarilor deosebim mutaţţie ie benignă, neutră, nocivă.benignă, neutră, nocivă.

AgenAgenţţii mutageni pot provoca mutaii mutageni pot provoca mutaţţiile spontane cît şi mutaiile spontane cît şi mutaţţiile iile induse.induse.

Page 142: acizii nucleici 2

Anticorpii suntAnticorpii sunt

•şi două uşoare (L-214AA),

constituiti din:- 2 lanturi polipeptidice grele identice (H 446 AA)

fiecare dintre ele contin cite o porţiune:

constantă „C"

varîabilă „V".

şi una

Page 143: acizii nucleici 2

Secvenţa de AA în porţiunea variabilSecvenţa de AA în porţiunea variabilăă este este diferită diferită pentru fiecare anticorp. Lanţurile suntpentru fiecare anticorp. Lanţurile sunt unite între unite între ele prin legături disulfidice.ele prin legături disulfidice.

Genele ce corespund porţiunilor „V" şi „C“Genele ce corespund porţiunilor „V" şi „C“ ale ale unui anumit tip de lanunui anumit tip de lanţţ uşor sunt foarte uşor sunt foarte apropiate apropiate în ADN al imunocitelor care producîn ADN al imunocitelor care produc acest tip de acest tip de lanlanţţ uşor, dar se găsesc departe una uşor, dar se găsesc departe una de alta în de alta în ADN al celulelor ce produc alte tipuride anticorpi.ADN al celulelor ce produc alte tipuride anticorpi.

De aici reiese, De aici reiese, căcă în imunocit se selectează în imunocit se selectează un un anumit segment de ADN, ce codificăanumit segment de ADN, ce codifică porţiunea porţiunea variabilă a unui anumit lant uşor, carevariabilă a unui anumit lant uşor, care se se transferă prin transpoziţie în vecinătateatransferă prin transpoziţie în vecinătatea secvenţei codificatoare a porţiunii constante asecvenţei codificatoare a porţiunii constante a lantului uşor.lantului uşor. Deci ADN ce codifică sectoarele „V" Deci ADN ce codifică sectoarele „V" aleale lanlanţţurilor „H" şiurilor „H" şi "L" constă din cîteva gene de"L" constă din cîteva gene de tip diferit care-şi pot schimba locurile proprii şitip diferit care-şi pot schimba locurile proprii şi asocia cu formarea imenselor combinaasocia cu formarea imenselor combinaţţii.ii.

Page 144: acizii nucleici 2

Sinteza AnticorpilorSinteza Anticorpilor Fiecare dintre milioanele de anticorpiFiecare dintre milioanele de anticorpi

produşproduşii leagă unul dintre milioanele de leagă unul dintre milioanele de antigeneantigene posibile. Este greu de crezut că posibile. Este greu de crezut că organismul areorganismul are î în patrimoniul său n patrimoniul său genetic cîte o genă pentrugenetic cîte o genă pentru fiecare fiecare anticorp pe care-anticorp pe care-ll produce întrucât produce întrucât aceasta ar presupune o aceasta ar presupune o supradimensionare asupradimensionare a genomului genomului eucariot.eucariot.

Page 145: acizii nucleici 2

Gradul de diversificare în obGradul de diversificare în obţţinereainerea lanlanţţurilor „H" urilor „H" şi „L" este crescut prin faptul că oşi „L" este crescut prin faptul că o porţiune porţiune variabilă este rezultatul asamblării a 3variabilă este rezultatul asamblării a 3 regiuni.regiuni. Deci ADN ce determină porţiunea variabilăDeci ADN ce determină porţiunea variabilă a a anticorpului este constituită dinanticorpului este constituită din::

1.1. PorPorţţiunea variabilă (V) constituită diniunea variabilă (V) constituită din - 400 de - 400 de gene.gene.

2.2. Porţiunea de diversitate (D) ce cuprinde -12 genePorţiunea de diversitate (D) ce cuprinde -12 gene3.3. Portiunea de articulare sau jonciunePortiunea de articulare sau jonciune ţ(J) -ţ(J) - 4 4

genegeneAsamblarea acestor gene în diferiteAsamblarea acestor gene în diferite combinacombinaţţii ii

permite construirea permite construirea a 20000 dea 20000 de sectoare sectoare V V -- fapt fapt ce asigură extrema varietate ce asigură extrema varietate aa anticorpiloranticorpilor..

Page 146: acizii nucleici 2