Structura acizilor nucleici

Structura ACIZILOR NUCLEICI

grad mare de polimerizare

NUCLEOTID = unitate de structura

are 3 componente-baza azotata

glucid

radical fosfat

►           baza azotata - purinica (a)

- pirimidinica (b)

a)     2 heterocicluri - c pirimidinic 6

- c pentaheterociclu 5

adenina : A

guanina : G

b)     1 singur heterociclu –pirimidinic

timina : T

citozina : C ;   urea e U

Intre bazale azotate a, b exista legaturi de tip covalent →glucidul este o pentaza (heterociclu β furazam →dezoxiribaza / ribaza) de altfel pantaza da numele acidului AND , ARN radicalul fosfat

►           Esterificarea pentazei cu baza azotata BA + P = NUCLEOZID legatura H (9 baza perinica) cu - OH de la C1 a pentazei sau intre - C1 pentaza cu H₃ in casu baza pirimidinica.

La randul sau P ( radicalul fosfat) va esterifica cu - O C₃; C₅ al pentazei => nucleotidul (esterificarea se face succesiv C₃’, C₅’…..)

BA + P + PO4                 proportia comp 1:1:1

nucleazid

nucleotid

ADN → pentaza este dezoxiribaza iar bazele azot.

purinice A+ g

purimidinice T + C

Macromolecula ADN are 3 nivele structurale :           - primara

secundara

tertiara

a)     primara: - rezultatul polimerizarii + ordonarii a 4 tipuri nucleotide (Adenina, T,C,G) => se realizeaza lant polinucleotidic al ADN

cuplarea intre nucleotide se face prin legatura fosfodiester ce se vor realiza intre rad. fosfat 1 nucleotid + - OH de la C₃/C₅ al nucleotid adiacent. => lant polinucleotidic (polimer) gluco-fosfo-gluco-fosfo succesiunea lor este 3-5 (3⁵ – 5³.) =>

SCHELET GLUCIDOFOSFORIC al MACROMOLECULEI ADN

Daca ac. esterific se produce succesiv in functie de 3³ – 5³ => polimer 3³ – 5³ => se descrie o polaritate a catenei ADN ( 1 extremis 3³ liber, respectiv 1 C₅ liber)

: Ingrijiri ale pacientilor cu astm bronsic -tratament : Organele anexe ale globului ocular - pleoape, conjunctiva si aparat lacrimal

catena polinucleotidica – are apolaritate (imp. pt. fct. ADN)

permite asezarea in tandem a catenei ADN in structura bicatenara → 1 catena cu polarizare 3³ – 5³ si perechea 5³–3³ => stabilitatea bicatenei ADN (structura secundara)

initial s-a constatat o .. un singur mod?

=> 4 combinatii posibile. Sargrof dovedeste ca ordonarea GATC este aperiodica => se realizeaza suport material pentru stocarea informatiilor (practic inepuizabile) ex. 1000 nucleotide => combinatii posibile = 4¹⁰⁰⁰) daca late.46 cromozomi la om => posibilitatea de combinari ∞

b)     secundara: structura dublu catenara a ADN

Moleculele polinucleotidice legate prin punte (4 leg. covalente) intre baze azotate intercatenare dupa complementaritate

A-T (2 punti H) stricta complementaritate a bazei

G-C (3 puntiH)

(datorita structurii at. de 4) un nucleu intens electric pozitiv ( se necesita un alt electron de la H sau O) de la bazele azotate purinice/purimidinice care se completeaza asa => legatura electrocovalenta A=T, G=C

Sargrof demonstreaza complementaritatea        studiaza valorile cantitative absolute ale (valori apropiate de 1 a rapoartelor A/T; G/C ) =>stricta complementaritate

! valoarea sumelor (A+T)/(G+C) raport stocare = BAZA RATIO Nu este egal cu 1 (poate fi <,> ca 1) BAZA RATIO = (A+T)/(G+C) are specificitate de specie

= 1.4 la om

semnificatie dpdv biogenetic = structura II permite mecanism de replicare (pt. ADN – semiconservativ)

=> REPLICARE SEMICONSERVATIVA ADN

Structura II permite repararea moleculei ADN in caz de eroare, distructie in fazele anterioare replicarii

Repararea structurii secundare permite repararea erorilor din urma replicarii

Structura secundara (complementaritatea) este foarte importanta in hibridizarea (cuplarea cu alte molecule ADN) si in sinteza de laborator a ADN

c)     structura tertiara Wiekens si Frenkel (cu difractia RX cand ADN expus RX) au sustinut ca structura macromoleculara a ADN este tridimensionala, elicoidala si are cel putin 2 helixuri => (Wotras+Crich) dpdv teoretic stabilesc (Sargrof) structura 3D a ADN si apropriem ca posibilitate de compatibilitatea cu studii experiment de atunci => se defineste ca ADN are catene complementare antiparalele spiralizate in jurul unui ax virtual comun cu rotatie DEXTROGIR (Bazele azotate situate la interiorul helixului, exteriorul fiind de schelet glucido-fosforic)

pe un pas al helixului sunt dispuse 10 baze azotate => 1 nucleotid va fi la un unghi de 36⁰ fata de cele adiacente . Deci translatia intre oricare nucleotid va fi pe un pas de 3.4 Ĺ. Baza azotata are dispunerea perpendiculara fata de axul central. Deci orice pas al helix are h=3.4 Ĺ;

va avea 10 nucleotide iar diametrul spirei = 20 Ĺ

pe orice spira pas combinatie > 1000000 comb. pas =>pe o secv de 1000 de perechi .

Cele mai frecvente dimensiuni folosite in genetica :

Kilobaza (1 gena are 4-10 Kbaze) Exista gene foarte mari, uriase cu aprox megabaza (gena distrofinei afectata in DMD are 2.2 Mbaze)

→ trecerea intre A si B se face natural, functie de starea biologica (pe seama hidratarii PO₄)

Z     → rotatie levagira

→ helix alungit, subtire => aplatizare a santului mare (mai stearsa)

→ depresiunea mica mai profunda; vizibila la exterior

→ dispozitia scheletului glucidofosforic→ aspect de zig-zag

→ guaninele se deschid/everseaza catre exterior datorita triplei legaturi si prezinta o tendinta spontana de cuplare cu alte substante din exterior => efect cancerigen

→ nu s-a observat trecerea spontana A/B → Z

→ ADN Y este bogat in cupluri G-C

ADN A,B nu prezinta rata foarte mare G-C

Macromolecula de ADN se asociaza la exterior cu o proteina (histona), care va participa la realizarea arhitecturii cromozomiale; asociere acid nucleic – histona => NUCLEOPROTEINA ( reprezinta substanta de baza a cromozomului)

Legatura histona – acid nucleic este de tip salin

Sunt 5 tipuri de histane: (H) 1, (H) 2A, (H) 2B, (H) 3, (H) 4

H1 si 2 au afinitate pentru secventele bogate in A-T

H3 si 4 au afinitate pentru secvente bogate in G-C

Impreuna cu ionii de calciu C²⁺, histanele mentin arhitectura spatiala a moleculei de ADN si dispunerea la nivel cromozomial

Nucleoproteina/nucleohistana realizeaza scurtarea moleculei ADN (ex.: 7000 Ǻ ADN →histona→ 4000 Ǻ) si cresterea grosimii (20 Ǻ - 2000 Ǻ)

Masa nucleohistanei μ_histana Є 12-16.10⁶ daltoni (dalton = unitate de masura)

ADN este o macromolecula, un polimer cu doua catene complementare (bicatenar complementar), antiparalele, polarizate, dispuse helicoidal si neramificate.