1

ACIZII NUCLEICI

Tagadiuc Olga,

dr.hab. t. med., conferen iar universitar

Tipurile (1)

ADNLocalizarea – nucleoid – procariote;

nucleu, mitocondrii - eucarioteFunc ia – conservarea i transmiterea

informa iei genetice între genera iiComponen a chimic -1. Bazele azotate – A, G, C, T2. Pentoza – dezoxiriboza3. Restul fosfat

Tipurile (2)ARN

Localizarea –procariote - citoplasm , ribozomieucariote – nucleu, citoplasm , ribozomiFunc ia – realizarea informa iei genetice

Componen a chimic -1. Bazele azotate – A, G, C, U2. Pentoza – riboza

3. Restul fosfat

2

Nivelurile organiz rii structurale a ADNului:

1. dublul helix2. superhelixul ADNului3. nucleozomul4. cromatina i cromozomii

Succesiunea nucleotidica ADN i ARN

STRUCTURA ADNului

3

STRUCTURA ADNului

Zamudio N M et al. Reproduction 2008;136:131-146

Ierarhia structural a ADN

Source: http://www.nature.com/scitable/topicpage/dna-packaging-nucleosomes-and-chromatin-310

The Nobel Prize in Physiology or Medicine 1962was awarded jointly to Francis H.C. Crick,

James D. Watson and Maurice H.F. Wilkins"for their discoveries concerning the molecular

structure of nucleic acids and its significance for information transfer in living material“.

http://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

4

Nivelurile organiz rii structurale a ARN

1. Primar – succesiunea ribonucleo-tidic în catena polinucleotidic

2. Secundar -

3. Ter iar - în func ie de4. Cuaternar - tipul ARNului

Structura tARN

1. Primar – succesiunea ribonucleo-tidelor în catena polinucleotidic(în medie 95 nucleotide)

1. Secundar – în forma “foiii de trifoi”

2. Ter iar – în forma “literei L”

Structura secundar a

ARNt

5

Structura ter iar a

ARNt

Structura ARNr

Structura ribozomilor

6

Structura ribozomilor

Realizarea informa iei genetice

1. Replicarea sau biosinteza ADNului

2. Transcrierea sau biosinteza ARNului3. Transcrierea invers

4. Replicarea ARNului5. Transla ia sau biosinteza proteinelor

REPLICAREA

1. Semiconservativ2. Matri a – molecula integr de ADN3. Substraturile – dATP, dGTP, dCTP, dTTP, ATP, GTP,

CTP, UTP4. Complexul polienzimatic:

HelicazaTopoizomerazele I i IIPrimaza sau ARN-polimeraza-ADN-dependent de ini iereADN-polimeraza I, II i IIIRibonucleaz HADN-ligaza

7

REPLICAREAsemiconservativ

ETAPELE REPLIC RII

1. Ini ierea2. Elongarea

3. Terminarea

Replicarea la procariote replicare

8

ETAPELE REPLIC RII – Ini ierea1. Mediat de proteinele dnaA, dna B i dna C

2. Situsul de ini iere:

Punctul ORI

boxa dna A – 5’-TTATCCACA-3’

boxa dna B – 5' - GATCTNTTNTTTT - 3

3. Topoizomeraza

4. Proteinele SSB (Single-stranded DNA-binding protein)

5. dnaG – Primaza – ARN-polimeraza-ADN dependent de ini iere

ETAPELE REPLIC RII Ini ierea – formarea furcii replicative

ADN-polimerazeleI II III

Gena polA polB polC

Subumit i 1 7 > 10

Viteza polimeriz rii 16-20 40 250-1000

Activ. exonucleazic 3' 5'

+ + +

Activ. exonucleazic 5' 3’

+ - -

Rolul Repara ie Repara ie Sintez

9

ADN-polimeraza IIIPrincipala enzim a sintezei ADN la procariote

are activitate polimerazic 5´ 3´

are activitate exonucleazic 3´ 5´

: men ine structuraheterodimeric

MECANISMUL REPLIC RII -ELONGAREA

http://themedicalbiochemistrypage.org/images/replicationforkdetail.jpg

MECANISMUL REPLIC RII –ELONGAREA –sinteza catenei

întârziate

http://www.slideshare.net/mbarshan/dna-replication-in-eukaryotes-and-prokaryotes

10

MECANISMUL REPLIC RII -TERMINAREA

ter - situsurile de terminare a replic rii la procariote

Repara ia ADN-ului

Repara ia ADN-ului

11

Xeroderma pigmentosum

TRANSCRIEREA

1. Matri a – un fragment al unei catene a ADN –transcriptonul

2. Substraturile – ATP, GTP, CTP, UTP

3. ARN-polimeraza-ADN-dependent

TRANSCRIEREA

Transcriptonul sau unitatea de transcrip ie

12

ETAPELE TRANSCRIERII

1. Ini ierea

2. Elongarea

3. Terminarea

La eucariote

4. Modific rile posttranscrip ionale

ETAPELE TRANSCRIERII

Ini ierea

http://course1.winona.edu/sberg/ILLUST/promoter.gif

MECANISMUL TRANSCRIERII

13

Mecanismele termin rii transcrip iei

BIOSINTEZA PROTEINEI -

TRANSLA IA

14

TRANSLA IA

1. Matri a – molecula ARNm

2. Substratele – moleculele activate ale aminoacizilor - aminoacil~ARNt

3. Complexul polienzimatic:Aminoacil-ARNt-sintetazele

Peptidiltransferaza

Proteinele specifice – IF, EF, RF

Etapele transla iei

1. Activarea aminoacizilor2. Ini ierea3. Elongarea4. Terminarea

5. Modific rile posttransla ionale

Activarea aminoacidului

E – aminoacil-ARNt sintetaza

15

Ini iereabiosintezei proteinei –

pasul I

Ini ierea biosintezei proteinei –pasul II

Ini ierea biosintezei proteineipasul III

16

Ini ierea-

pasul IV

Elongarea catenei polipeptidice

Elongarea catenei polipeptidice

17

Elongarea catenei polipeptidice

Elongarea catenei polipeptidice

http://themedicalbiochemistrypage.org/images/translation-elongation.png

Terminarea biosintezei proteinei

18

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa I.

Sinteza lan urilor polipeptidice primare

se produc peste 28 tipuri de colagen

(fibrilare i nefibrilare) în baza informa iei din cca 34 gene specifice COL

tipurile catenelor polipeptidice primare se noteaz – (I), (II), (III) etc.

subtipurile catenelor polipeptidice primare se noteaz 1(I), 2(I), etc.

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa I.

Sinteza lan urilor polipeptidice primare

toate catenele au succesiune aminoacidic similar (Gli-X-Y)n

se asambleaz cca 200 AA/min.

catenele se produc în form de precursori -pro- , ce posed secven e aminoacidice suplimentare la ambele capete

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa II. Hidroxilarea radicalilor Pro i Liz

19

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa II. Hidroxilarea radicalilor Pro i Liz

1. Enzimele prolil hidroxilaza i lizil hidroxilaza

2. Fac parte din Oxidazele Microzomiale cu Func ii Mixte (OMFM)

3. Sunt active doar în prezen a O2 , vit. C (acid ascorbic) i Fe2+

4. Reac ia are loc cu consum de -cetoglutaratHipovitaminoza C – scorbutul – diminueaz rata hidroxil rilor i rezisten a colagenului

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa III.

Formarea helixului triplu -protropocolagenului

1. Se asociaz trei catene primare 2. Se formeaz helixul triplu –

protropocolagenul – con ine fragmente nespiralizate la ambele capete ce sunt unite prin leg turi disulfurice

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa IV. Glicozilarea protropocolagenului

1. Se glicozileaz radicalii hidroxilizinei2. Se fixeaz resturi glucozil-galactoz la

gruparea -OH

20

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa IV. Glicozilarea protropocolagenului

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa V.

Expulzarea protropocolagenului din celul în matricea extracelular

i transportul la fibra în cre tere

1. Moleculele se concentreaz în aparatul Golgi.

2. Se formeaz vezicule secretoare.

3. Veziculele migreaz spre membrana celular i fuzioneaz cu ea.

4. Con inutul veziculelor se elimin în spa iul extracelular.

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapa VI. Maturizarea protropocolagenuluiI

1. Scindarea fragmentelor în exces de la capetele N- i C-terminal

2. Enzimele – procolagen-N-peptidaza i procolagen-C-peptidaza

3. Se formeaz unitatea structural a colagenului -TROPOCOLAGENUL

21

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaVI. Maturizarea protropocolagenuluiI

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaVII. Oxidarea radicalilor Liz i Hyl

1. Este catalizat de enzima Lizil oxidaza2. Necesit prezen a ionilor de cupru3. Se formeaz alizina i hidroxializina

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaVIII. Formarea leg turilor covalente încruci ate în

cadrul asambl rii microfibrilelor

Are loc prin:Condensarea radicalilor alizinei cu cei ai lizineiCondensarea a 2 radicali de alizinCondensarea radicalilor alizinei cu histidina

22

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaVIII. Formarea leg turilor covalente

încruci ate în cadrul asambl rii microfibrilelor

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaVIII. Formarea leg turilor covalente

încruci ate în cadrul asambl rii microfibrilelor

Particularit ile biosintezei colagenuluiEtapaIX. Asamblarea fibrilelor din microfibrile

Etapa X. Asamblarea fibrelor din fibrile

23

Sinteza colagenului

http://www.oulu.fi/biocenter/groups/myllyharju/details

Deregl rile ereditare ale biosintezei colagenului

Osteogenesis imperfecta (OI)Cauza – muta ii în gena ce codific catenele

1 i 2 ale colagenului tip ITip I OI – defect cantitativ – diminuarea cu 50% a

sintezei colagenului normalTipurile II, III i IV OI– defect structural – cel mai

frecvent substitu ia unui radical Gli cu un aminoacid cu radical înc rcat sau polar, ce afecteaz formarea helixului

Deregl rile ereditare ale biosintezei colagenului

Osteogenesis imperfecta

Semne clinice:1. Craniul nepropor ional de mare, fa de trunchi,

insuficient osificat2. Fa triunghiular , aplatizat3. Oase tubulare lungi, osteoporotice4. Fracturi multiple pe parcursul vie ii5. Scolioz6. Sclere albastre7. Diminuarea acutit ii auzului8. Dentinogenesis imperfecta

24

Deregl rile ereditare ale biosintezei colagenului

Osteogenesis imperfecta

a. Colagen normalb. Colagen anomal

specific OI

OSTEOGENESIS IMPERFECTA

• Click to add an outline

OSTEOGENESIS IMPERFECTA

25

Deregl rile ereditare ale biosintezei colagenului

Dentinogenesis imperfecta

Deregl rile ereditare ale biosintezei colagenului

Sindromul Ehlers-DanlosTipurile: clasic, hipermobil, vascular, kifoscoliotic,

artrohalazic, periodontal (tipul VIII)Cauze: modific ri structurale ale colagenului tip III, V,

caren a ereditar a lizil oxidazei, procolagen-N-peptidazei i procolagen-C-peptidazei

Sindromul Ehlers-Danlosa. hiperelasticitatea pielii

b. hipermobilitatea articula iilor