Acizii Nucleici
description
Transcript of Acizii Nucleici
ACIZII NUCLEICIAcizii Nucleici sunt molecule care stocheaza informatia
genetica necesara cresterii si reproducerii celulare;
Exista 2 tipuri de acizi nucleici:-acid dezoxiribonucleic (ADN) si acid ribonucleic (ARN)
Sunt polimeri formati din lanturi lungi de monomeri numiti nucleotide
Un nucleotid este alcătuit dintr-o baza azotata, o pentoza si un grup fosfat:
BAZELE AZOTATEBazele azotate din nucleotide sunt de 2 tipuri:
- purinice: adenina (A) şi guanina (G)
- pirimidinice: citozina (C), timina (T) şi Uracilul (U)
MONOZAHARIDELE PENTOZICE
Sunt doua pentoze inrudite:- ARN contine riboza
- ADN contine dezoxiribozaMonozaharidele au atomii de C numerotati cu prim
pentru a-i diferentia de bazele azotate.
NUCLEOZIDE SI NUCLEOTIDEUn nucleozid este format dintr-o baza azotata
legata printr-o punte glicozidica la atomul C1’al ribozei sau dezoxiribozei
Nucleozidele se denumesc modificand finalul bazei azotate prin adaugarea sufixului –ozina pentru purine si –idina pentru pirimidine
Un nucleotid este un nucleozid care formeaza un fosfoester cu grupul C5’ OH al ribozei sau dezoxiribozei
Nucleotidele se denumesc folosind numele nucleozidului urmat de 5’-monofosfat
NUMELE NUCLEOZIDELOR SI NUCLEOTIDELOR
AMP, ADP SI ATPGrupurile fosfat suplimentare pot fi adaugate nucleozid
5’-monofosfatilor pentru a forma difosfati si trifosfatiATP este sursa de energie majora pentru activitatea
celulara
STRUCTURA PRIMARA A ACIZILOR NUCLEICI
Structura primara a acizilor nucleici este data de secventa de nucleotide
Nucleotidele din acizii nucleici sunt unite prin legaturi fosfodiestericeGruparea 3’-OH a unui monozaharid dintr-o nucleotida formeaza o
legatura esterica cu grupul fosfat la nivelul carbonului 5’al monozaharidului din nucleotidul urmator
CITIREA STRUCTURII PRIMARE
Un polimer de acid nucleic prezinta o grupare 5’-fosfat libera la un capat si o grupare 3’-OH libera la celalalt capat
Secventa este citita de la capatul 5’- terminal liber folosind literele utilizate in prescurtarea bazelor
Exemplul din imagine se citeste:
5’—A—C—G—T—3’
EXEMPLE DE STRUCTURA PRIMARA A ARN-ULUIIn ARN, A, C, G si U sunt legate prin punti
esterice 3’-5’ intre riboza si fosfat
EXEMPLE DE STRUCTURA PRIMARA A ADNIn ADN, A, C, G si T sunt legate prin punti
esterice 3’-5’ intre dezoxiriboza si fosfat
STRUCTURA SECUNDARA: DUBLUL HELIX DE ADN
In ADN exista 2 lanturi de nucleotide care se reunesc intr-un dublu helix
- catenele sunt orientate in directii opuse
- bazele sunt aranjate pe baza complementaritatii formand perechi
- perechile de baze sunt unite specific prin legaturi de hidrogen
Complementaritatea perechilor de baze este intre A-T si G-C
- 2 legaturi de H se formeaza intre A si T
- 3 legaturi de H intre G si C
Fiecare pereche consta intr-o purina si o pirimidina, pastrand cele doua lanturi la aceeasi distanta unul de celalalt.
PERECHILE DE BAZE IN DUBLUL HELIX DE ADN
STOCAREA ADN -ULUIIn celulele eucariote (animale, plante, fungi), ADN
este stocat in nucleu, fiind separat de restul celulei printr-o membrana semipermeabila.
Pe parcursul replicarii celulare ADN este organizat in cromozomi.
Intre replicari, ADN este stocat intr-o minge compacta denumita cromatina inconjurata de proteine denumite histone formand nucleozomi
REPLICAREA ADNMitoza- procesul de diviziune al celulei eucariote
- celula se rupe in doua celule fiice identice - AND tb sa sufere procesul de replicare, prin urmare fiecare celula fiica are o copie
Replicarea ADN presupune mai multe etape: - in prima etapa ADN este separat in doua lanturi- catena singura serveste drept matrita pentru sinteza noului lant cu secventa complementara- bazele sunt adaugate pe masura ce se produc doua lanturi noi de ADN care vor duplica ADN-ul original
Procesul se numeste replicare semi-conservativa deoarece un lant al fiecarui ADN fiica provine de la ADN parental, iar celalalt este nou.
Energia necasara sintezei rezulta din hidroliza gruparilor fosfat, intre baze fiind prezente legaturile fosfodiesterice.
REPLICAREA SEMI-CONSERVATIVA A ADN-ULUI
DIRECTIA DE REPLICAREHelicaza desfasoara o parte (mai multe fragmente) a
ADN parental. La nivelul fiecarei portiuni de ADN deschis, numita furculita de replicare, ADN polimeraza catalizeaza formarea puntilor esterice 5’-3’ale lantului conducator
Componenta ramasa care creste in directia 3’-5’ este sintetizata in fragmente mici numite Okazaki
Fragmentele Okazaki sunt unite de ADN ligaza rezultand un singur lant de ADN 3’-5’
ENZIME SI PROTEINE IMPLICATE IN REPLICAREA ADN
ACIDUL RIBONUCLEIC (ARN)
ARN este mult mai abundent decat ADN
Exista cateva diferente importante intre ARN si ADN:
- pentoza din ARN este riboza, in ADN dezoxiriboza
- in ARN, uracilul inlocuieste timina (U formeaza pereche cu A)
- ARN este monocatenar, in timp ce AND este dublu catenar
- moleculele de ARN sunt mult mai mici decat cele de ADN
Exista trei tipuri majore de ARN:
- ribozomal (rRNA), mesager (mRNA) si de transfer (tRNA)
Tipuri de ARN
ARN RIBOZOMAL SI ARN MESANGERRibozomii- locul sintezei proteice
- contin AND ribozomal (65%) si proteine (35%)
- sunt formati din doua subunitati, mare si mica
ARN mesager “transporta” codul genetic spre ribozomi
- lanturi de ARN complementare ADN-ului din gena proteinei ce urmeaza sa fie sintetizata
ARN DE TRANSFER/transportARN de transfer transporta aminoacizii din citosol pe
ribozomi in vederea biosintezei proteiceFiecare aminoacid este recunoscut si transportat de un ARNt
specific ARNt are o structura tertiara ce apartine seriei L
- un capat se ataseaza aminoacidului, iar altul se ataseaza ARNm printr-o secventa de 3 baze complementare
SINTEZA PROTEICACele doua procese majore implicate in sinteza proteica
sunt: - formarea ARNm din ADN (transcriere)- translatia: conversia la proteine cu ajutorul ARNt la nivel ribozomal
Transcrierea are loc in nucleu, in timp ce traducerea in citoplasma
Informatia genetica este transcrisa pentru a forma ARNm in timpul diviziunii celulare
TRANSCRIEREA
Etape ale transcrierii:
- desrasucirea unui fragment de ADN
- o catena de ADN este copiata incepand de la punctul de initiere ce prezinta secventa TATAAA
- sinteza de mRNA folosind bazele complementare cu uracilul (U) inlocuind timina (T)
- mARN nou format se deplaseaza din nucleu spre ribozomii din citoplasma
ARN POLIMERAZAIn timpul transcrierii, ARN polimeraza se
deplaseaza de-a lungul catenei de ADN in directia 3’-5’ pentru a sintetiza mARN corespunzator
mARN este eliberat la punctul terminal
PROCESAREA mARN
Genele in AND-ul celulei eucariote contin exoni care codeaza proteine si introni care nu le codeaza
Deoarece ARNm initial, numit pre-ARN, include intronii non-codanti, acesta trebuie sa fie procesat inainte de a fi citit de ARNt
In timp ce mRNA este inca in nucleu, intronii sunt indepartati din pre-ARN
Exonii care raman sunt uniti pentru a forma mARN care paraseste nucleul cu informatia necesara sintezei proteice
INDEPARTAREA INTRONILOR DIN mRNA
REGLAREA TRANSCRIERII
Cand celula are nevoie de o anumita proteina este sintetizat un mARN specific
Sinteza este reglata la nivelul transcriptiei prin:
- control feedback, produsul final marind sau incetinind sinteza mARN-ului
- inductie enzimatica, cand un nivel crescut de reactant induce procesul de transcriere oferind enzimele necesare pentru reactant
Reglarea transcrierii la eucariote este complexa si nu vom insista aici
REGLAREA TRANSCRIPTIEI LA PROCARIOTE
La procariote, transcriptia proteinelor este reglata de un operon care este o secventa de AND precedand secventa genica
Operonul lactozei consta dintr-un situs de control si genele care produc mARN pentru enzimele lactozei
OPERONUL LACTOZEI SI REPRESORUL Cand nu este lactoza in celula, gena
reglatorie produce un represor proteic care previne sinteza enzimelor lactozei
- represorul opreste sinteza ARNm
OPERONUL LACTOZEI SI INDUCTORULCand lactoza este prezenta in celula, o parte se
combina cu represorul indepartand represorul din situsul de control
Fara represor, ARN polimeraza catalizeaza sinteza enzimelor din genele operonului
Nivelul de lactoza din celula induce sinteza enzimelor necesare metabolizarii sale
RNA Polymerase
CODUL GENETICCodul genetic se gaseste in secventa de
nucleotide a mARN care este transcris din ADN Un codon este un triplet de baze din mARN care
codeaza un anume aminoacid Fiecare dintre cei 20 aa are nevoie pentru a
construi o proteina de cel putin 2 codoni In plus, exista codoni care semnaleaza inceputul
si sfarsitul unui lant polipeptidic Secventa de aa dintr-o proteina poate fi
determinata prin citirea tripletelor din secventa de ADN care este complementara codonilor din mARN sau direct din secventa mARN-ului
A fost determinata intreaga secventa de ADN a catorva organisme incluzand omul desi- numai structura primara poate fi stabilita pe aceasta cale - fara structura tertiara sau functie proteica
CODONII MARN SI AMINOACIZII ASOCIATI
CITIREA CODULUI GENETIC
Presupunem ca vrem sa determinam aminoacizii codati de urmatoarea secventa de mARN
5’—CCU —AGC—GGA—CUU—3’
Conform codului genetic, aminoacizii pentru acesti codoni sunt:
CCU = Prolina AGC = Serina GGA = Glicina CUU = Leucina
Secventa de mARN codeaza urmatoarul peptid:
Pro—Ser—Gly—Leu
TRADUCEREA SI ACTIVAREA TARN
Dupa transcrierea ADN la mARN, codonii trebuie sa fie tradusi in secventa de aminoacizi a proteinei
Primul pas in traducere consta in activarea tRNA
Fiecarea tRNA are un triplet numit anticodon complementar codonului din mRNA
O sintetaza foloseste hidroliza ATP pentru a atasa un aminoacid tARN-ului specific
INITIEREA SI TRANSLOCATIA Initierea se produce cand un mARN se ataseaza
unui ribozom Pe mRNA, codonul start (AUG) se leaga tRNA cu metionina
Al doilea codon se ataseaza tRNA cu urmatorul aminoacid
Intre cei doi aminoacizi adjacenti se formeaza o legatura peptidica
Primul tRNA se detaseaza din ribozom , iar ribozomul se orienteaza spre codonul adjacent, proces denumit translocatie
Al treilea codon poate acum sa se ataseze in locul in care al doilea codon a fost inaintea translocarii
TERMINAREA
Dupa sinteza intregului lant polipeptidic ribozomul ajunge la codonul stop: UGA, UAA, or UAG
Nu exista tRNA cu anticodon pentru codonii stop
Astfel, sinteza proteinelor se termina
Polipeptidul este eliberat din ribozom si proteina poate
sa-si formeze structura 3-D
(unele proteine incep infasurarea in timp ce sunt sintetizate, iar altele nu incep acest proces pana cand nu sunt eliberate din ribozom