5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 1/35
ACIZII NUCLEICI:STRUCTUR I FUNCII
STRUCTURA PRIMAR ISECUNDAR A ADN
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 2/35
Acizii nucleici, purttorii informaiei
genetice sunt reprezentai de:
- acidul dezoxiribonucleic (ADN)
- acidul ribonucleic (ARN) sunt asociai cu proteinele histonice i
nonhistonice, alctuind nucleoproteinelecare intr în structura cromozomilor
ADN este purttorul informaiei genetice laorganismele eucariote i la unele organismeprocariote (bacterii, dezoxiribovirusuri).
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 3/35
Structura primar a ADN
Se refer la elementele din care estealctuit o singur caten
În structura ADN intr:- bazele azotate purinice ( A-adenina, G-guanina)- bazele azotate pirimidinice (C-citozina, T-
timina)- o pentoz (dezoxiriboza)- un radical fosforic
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 4/35
Nucleotidele
O caten polinucleotidic este alctuit dinuniti mai simple numite nucleotide
O nucleotid este alctuit dintr-o baz azotatpurinic sau pirimidinic, o molecul dedezoxiriboz i un radical f osf oric
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 5/35
Structura nucleotidei
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 6/35
Prin legareaunei bazeazotate cu
dezoxiribozarezult unnucleosid.
Legarea unui radical
fosforic denucleosid dnatere la unnucleotid.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 7/35
Polimerizareanucleotidelor de pe ocaten se face deci prin
intermediul radicaluluifosforic, care leag dounucleoside învecinateprin carbonii 3' i 5' dinpentoze.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 8/35
Structura secundar a ADN
se refer la structura dublu catenar (dublu helix) amacromoleculei de ADN.
Cele dou catene ale ADN sunt înfurate helicoidal în jurul unui ax longitudinal imaginar.
Una din catene are direcie ascendent (3' - 5')iar cealalt caten are direcie descendent (5µ-3').
Cele dou catene sunt legate între ele prin legturide hidrogen, care se realizeaz între o baz azotat
purinic de pe o caten i o baz azotat pirimidinicde pe cealalt caten. Între adenin i timin exist legturi de hidrogen
duble (A = T) iar între guanin i citozin legturitriple (G | C).
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 9/35
ADN-ul îndeplinete încelul dou funcii :
funcia autocatalitic funcia
autocatalitic ±
capacitatea ADN-ului de ase autoreplica(autosintetiza);
funcia heterocatalitic ±
capacitatea ADN de adetermina sinteze deproteine specifice cu oanumit secven deaminoacizi.
ADN deine informaiagenetic codificat pentrusinteza unei proteine.
Fiecrui codon din ADN îicorespunde un aminoacid înmolecula proteic.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 10/35
Replicarea ADN
Repl icar ea ADN sau biosinteza lui se facedup modelul semiconservativ . În urmareplicrii unei molecule de ADN dup acest
model, rezult dou molecule fiicebicatenare, fiecare având o catenpolinucleotidic veche i una nou.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 11/35
Replicarea ADN dup modelul
semiconservativ
Replicareamacromoleculei de ADN
începe prin ruperealegturilor de hidrogendintre cele dou catene.
cele dou catene sedesfac ca un fermoar.
Fiecare caten vecheadiioneaz nucleotidepe baz de
complementaritate,refcându-se structuradublu catenar a fiecreimolecule fiice.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 12/35
Etapele replicrii ADN-ului
1. iniierea replicrii
2. alungirea sau elongaia lanului polinucleotidic
3. terminarea replicrii
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 13/35
1. Iniierea replicrii
Prima enzim ce acioneaz este o endonucleazcare produce bree sau tieturi la nivelul catenelor.
În aceste bree ptrund ADN helicazele i rup
puniile de hidrogen,desprind cele dou catene idând natere unui ochi de sintez. Pentru a putea aciona în continuare ADN polimeraza
este nevoie de prezena unui primer care are ogrupare OH-3¶ liber.
Primerul este sintetizat de ctre primaz i estealctuit din 6-10 ribonucleotide la eucariote i din 10-60 ribonucleotide la procariote.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 14/35
La procariote iniierea replicrii are loc într-un singur punct de pe molecula bicatenar de
form circular a ADN-ului ±
punct denumitorigine (ORI ). La eucariote replicarea începe în puncte de
iniiere diferite.
În acest fel macromolecula de ADN coninemai multe iuniti de replicare numiterepliconi .
Lungimea repliconului este egal cu lungimea
dintre dou puncte de iniiere. Doi repliconi încep replicarea în momentediferite, iar replicarea începe uni saubidirecional.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 15/35
2. Elongaia
Biosinteza ADN este realizat de ADN polimeraz,prin alungirea primerului în direcia 5¶------3¶
încorporându-se un nou deoxinucleotid la captulterminal cu gruparea OH-3¶ liber adeoxinucleotidului precedent.
În replicare intervine ADN polimeraza III laprocariote i ADN polimeraza delta (H) ± laeucariote.
enzima se deplaseaz numai în direcia 3¶----- 5¶ peambele catene matri, determinând polimerizareanoilor catene numai în direcia 5¶----- 3¶.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 16/35
Prin aciunea ADN helicazelor se desfac
catenele pe lungimea repliconului astfel cmolecula de ADN dobândete în regiunearepliconului forma literei Y. Aceast regiunecu forma literei Y se numete furc de
replicare. modelul discontinu de replicare ± explic
faptul c noile catene sunt sintetizate pesegmente nucleotidice scurte de 100-200
nucleotide la eucariote i de 1000-2000nucleotide la procariote.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 17/35
La procariote, catena care se sintetizeaz pe catenamatri cu orientare 3¶----- 5¶ poart numele de catenconductoare, iar catena care se sintetizeazantiparalel este denumit caten decalat.
Sinteza catenei conductoare se desfoarcontinuu,în timp ce sinteza catenei decalate sedesfoar prin intermediul frag mentelor Okazaki ,adic discontinuu.
La eucariote, în loc de catena conductoare sefolosete denumirea de caten progresiv, iar în locde caten decalat ± caten retrograd.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 18/35
Terminarea alungirii sau replicrii
Fragmentele Okazaki ale catenei decalatesunt legate cu ajutorul ADN ligazelor , pentrua se realiza o caten fiic continu, dar
asamblarea catenei decalate necesit îndeprtarea primerului ribonucleotidic (ADNpolimeraza I are activitate exonucleazic )i
înlocuirea lui cu o secven corespunztoare
de deoxiribonucleotid.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 19/35
Denaturarea i renaturarea ADN
Denaturarea (topirea ADN) presupuneruperea legturilor de hidrogen dintrecatenele complementare ale ADN i a forelor
hidrofobe Van der Waals dintre bazeleazotate stivuite. se realizeaz prin ridicarea temperaturii la
70 - 940C
t emperat urmed i e de to pir e (Tm ) este temperatura la care 50% din ADN este denaturat
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 20/35
Valoarea Tm poate s ne dea inf ormaii asupra compoziiei î n baze azotate a ADN.
Tm > la un ADN bogat în perechi de bazeguanin-citozin (datorit legturilor triple) iTm mai mic la un ADN bogat în perechi debaze adenin-timin (datorit legaturilor duble).
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 21/35
Denaturarea vs renaturarea ADN
dup ce s-a realizat denaturarea termic areloc o rcire brusc a soluiei în care segsete ADN-ul, atunci nu se vor putea
reface punile de hidrogen dintre cele doucatene i ADN-ul rmâne monocatenar ( ADN denaturat ).
O rcire lent ± ADN renatureaz
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 22/35
!!!! Prin tehnica denaturrii i renaturrii se studiaz f ilogenia speciilor
Renaturarea este cu atât mai ef icient i mai rapid cu cât ADN-ul speciilor analizate prezint secvene de nucleotide
omoloage mai lungi, deci cu cât este mai strâns apropierea f ilogenetic.
Prin tehnica denaturrii i renaturrii se potrealiza hibrizi moleculari între catene de ADNprovenite de la specii diferite (hibrid ADN ±
ADN) i hibrizi ADN ± ARN pentruidentificarea prezenei unor gene în celule.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 23/35
ACIZII RIBONUCLEICI (ARN)
Localizare & î n citoplasma celulei, mai ales la nivelul ribozomilor i a mitocondriilor .
ARN difer de ADN din punct de vederechimic prin urmtoarele:
în locul dezoxiribozei se gsete riboza;
în locul timinei se gsete uracilul; ARN-ul este monocatenar iar ADN-ul este
bicatenar
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 24/35
Structura chimic a ARN
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 25/35
Tipuri de ARN
Exist trei tipuri de ARN, care se difereniazprin structur, locul pe care-l ocup în celuli prin funcia pe care o îndeplinesc. Cele trei
tipuri sunt: acidul ribonucleic mesager sau informaional
(ARNm), acidul ribonucleic ribozomal (ARNr) i acidul ribonucleic de transfer (ARNt).
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 26/35
ARN mesager (ARNm )
se gsete în nucleu i reprezint 2% din totalul ARNexistent în celul la mamifere i 5% la procariote;
prin transcripie, informaia genetic (succesiunea
nucleotidelor) din catena matri a ADN-ului (3' - 5')este copiat pe baz de complementaritate în catenade ARNm;
duce informaia genetic necesar sintezei uneiproteine la locul de sintez al proteinelor (ribozomi);
are greutatea molecular variabil are acelai numr i aceeai secven a nucleotidelor
ca i catena matri a ADN pe baza cruia s-asintetizat.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 27/35
ARNm la procariote i eucariote
La procariote, informaia genetic de pe mai multegene structurale este transcris într-o singurmolecul de ARNm, numit ARNm policistronic . Acest
ARNm conine numai exoni, fiind lipsit de introni. L
a eucariote prin transcripie se sintetizeaz prima dat o molecul de AR N m pr ecursor , care conine atât intronii cât i exonii
ARNm precursor suf er un proces de prelucrareprin care sunt eliminai intronii i se asambleaz numai exonii, rezultând AR N m mat ur .
ARNm matur trece prin porii membranei nucleare încitoplasm i se asociaz cu 4 ± 5 ribozomi laprocariote i 15 ± 20 ribozomi la eucariote, formândpoliribozomii.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 28/35
Transcripia
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 29/35
Transcripia i translaia
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 30/35
ARN ribozomal (ARNr) Î n 1953 G. Palade a constatat c majoritatea
moleculelor de ARN de la procariote i eucariote sunt asociate cu proteine, f ormând particule mici numite ribozomi.
reprezint 80-85% din cantitatea de AR
N din celul; este stabil i nu se modific în cursul sintezeiproteinelor;
ARNr se gsete asociat cu proteine la nivelulribozomilor.
Conine un numr foarte variabil de nucleotide, înfuncie de tipul de ARNr (ARNr 5S conine 120nucleotide, iar ARNr 28S conine 4.718 nucleotide)
! asigur funcia ribozomilor de citire i traducere ainformaiei genetice din ARNm.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 31/35
Ribozomii conin 40% proteine ribozomale i 60% ARN ribozomal.
Ribozomii procariotelor se deosebesc de cei aieucariotelor prin viteza de sedimentare msurat înuniti Svedberg (S ). O unitate Svedberg este egal
cu 1 x 10-13 secunde. La procariote, ribozomii au coeficientul de
sedimentare 70 S, iar la eucariote 80 S. La procariote, fiecare ribozom este alctuit din dou
subuniti: subunitatea mare de 50 S i subunitateamic de 30 S.
La eucariote, ribozomul este alctuit dintr-osubunitate mare de 60 S i una mic de 40 S.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 32/35
ARNr
ARNr este alctuit dintr-osingur catenpoliribonucleotidic,care se poatecontorsiona i asocia înanumite regiunicomplementare, avândo conformaie
secundar i teriardeosebit.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 33/35
ARN de transport (ARNt)
reprezint 10-15% din totalul ARN celular i are rolimportant în procesul de biosintez al proteinelor ,deoarece are proprietatea de a activa aminoaciziiliberi, pe care îi transport la ribozomi, centrul de
sintez al proteinelor Compoziia ARNt în ribonucleotide, (ce variaz în
funcie de aminoacidul de care se leag) determinexistena a cel puin atâtea tipuri de ARNt câiaminoacizi exist (ex. 40 de tipuri la eucariote).
Pentru alanin sunt 3 molecule de ARNt, iar pentruvalin 2 molecule de ARNt. Moleculele de ARNt specifice pentru acelai
aminoacid sunt identice între ele la toate speciile.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 34/35
ARNt
Este monocatenar cu poriunibicatenare, avândforma unei frunze detrifoi (trefl).
are greutatemolecular mic,
este alctuit din 70-90 ribonucleotide.
5/6/2018 CAPITOLUL 6ACIZII NUCLEICI STRUCTURĂ ŞI FUNCŢII - slidepdf.com
http://slidepdf.com/reader/full/capitolul-6acizii-nucleici-structura-si-functii 35/35
Se disting 4 regiuni de î mperechere î ntre bazele complementare i 3 bucle