curs 1 acizi nucleici. proteine
TRANSCRIPT
1
Tema 1 Macromoleculele = biopolimerii
Tipuri Structură Biogeneză Proprietăţi Funcţii Localizare Interacţiuni
2
Acizii nucleici
ADN molecule bicatenare; deţine informaţia genetică codificată despre....
ARN – molecule monocatenare: ARNm
copia genelor structurale* matriţa pentru sinteza proteinelor
ARNt transportă aminoacizi translatori ai codului genetic*
ARNr component al ribozomilor controlul translaţiei
microARN – reglarea expresiei IG
3
4
ADNacid dezoxiribonucleic
Monomeri Structura
Primară Secundară Terţiară
Localizare Proprietăţi Funcţii Biogeneza Particularităţile ADN uman Studiul ADN
dNMP = monomeri ADN
Momomerul ADN
N
PPP
3’
C
CC
CC
O
2’
4’
5’
1’
α
β
γ
dNTP
dNMP
N – baza azotată- Pu – Adenina Guanina- Py – Timina Citozina
7
8
Structura ADN
I – catena polinucleotidică II – dublul helix = două catene
Complementare antiparalele spiralizate unite prin legături de hidrogen
III – DNP = dezoxiribonucleoproteid
9
10
James Watson şi Francis Crick alături de modelul structurii secundare a ADN.
Rosalind Franklin Maurice Wilkins
11
Complementaritatea bazelor azotate în mol.ADN asigură: stabilitatea moleculei ADN; mecanismul replicării; mecanismul transcripţiei; mecanismul recombinării; mecanismul reparării leziunilor ADN
12
Conformaţia spaţială a moleculelor de ADN liniar și flexibilitatea
Tip Lungimea spirei Baze/tur Înclinarea faţă de ax
A 24,6 Å ~11 +19°
B 33,2 Å ~10 -1,2°
Z 45,6 Å ~ 12 -9°
Proprietăţile ADN Replicare
dublarea IG Reparaţie
Identificarea, înlăturarea greşelilor Denaturare
ruperea legăturilor de H Renaturare
refacerea dublului helix Heterogenitate
varietatea secv. nucleotidice Flexibilitate
A↔B↔Z Fragilitate
sensibilitate la factori mutageni Migrare în câmpul electric (ADN are “—”) Hibridizare
molecule de diferită origine formează noi molecule
14
Funcţiile ADN Deţine IG codificată:
succesiunea b.a. în ADN determină succesiunea aminoacizilor în proteină
Păstrează IG: de acţiunea nucleazelor de citirea neautorizată de mutaţii
Transmite IG prin dublare=replicare:1ADN — replicare 2ADN
Realizează IGADN — transcripţie ARN — translaţie proteină
ADN conţine secvenţe codante = gene: Gene structurale p/u proteine ( ARNm) ~ 30 000 Gene preARNr ~ 250 copii Gene ARNr 5S ~ 2000 copii Gene ARNt ~ 1300 copii Gene p/u microARN
ADN conţine secvenţe necodante Secv. reglatoare Secv. spaţiatori Secv. satelit (cen, t) Secv. minisatelit (markeri crs) Secv. microsatelit (markeri individuali)
Funcţiile ADN
16
Localizarea ADN În nucleu 95 - 98%
molecule mari liniare de ADN asociate cu proteine histone sub formă de cromatină ↔ cromozomi
În mitocondrii 2-5% molecule mici inelare
17
Particularităţile ADN umanADN nuclear (nucleul celulei somatice, diploid)
cu o lungime de ~ 6,4x109p.n.; 7 picograme fragmentat în 46 de molecule; asociat cu proteine histone; extrem de eterogen:
secvenţe codificatoare şi necodificatoare; secvenţe repetitive şi unice; secvenţe active transcripţional şi inactive; secvenţe stabile şi instabile mutaţional;
conţine ~ 30000 perechi de gene; se replică numai în perioada S a ciclului celular; 50% este de origine maternă şi 50% de origine paternă.
18
ADN mitocondrial Are o lungime de 16,6 kb Este inelar Numărul moleculelor este variabil (2-10) Conţine 37 de gene Genele sunt dispuse compact Se replică în dependenţă de metabolismul celular Este de origine maternă
Particularităţile ADN uman
19
Particularităţile genomului uman
Genomul nuclearn=3,2 Gb / 2n=6,4 Gb(~ 30000 gene/perechi)
Genomul mitocondrial16,6 kb
37 de gene
ADN genic25%
ADN extragenic75%
ADN codant
10%
ADN necodant
90%
Secvenţe unice sau în număr mic de copii
60%
Secvenţe moderat sau
înalt repetitive40%
20
Genomul nuclearSECVENŢE OBLIGATORII SECVENŢE FACULTATIVE
- Gene structurale (codificatoare de proteine)
- Gene pentru ARNt, ARNr;
- Palindromi;
- ADN satelit (c,t…)
Elemente mobile
Pseudogene
ADN viral
21
Secvenţele necodificatoare ale genomului umanSINEs – transpozoni; situsuri de iniţiere a replicării
LINEs – retrotranspozoni; situsuri de împerechere corectă a crs în timpul meiozei I
ADN minisatelit – markeri genetici ai crs
ADN satelit – rol structural, formează regiunile de heterocromatină constitutivă (c, t, h, s)
ADN microsatelit – markeri genetici individuali
SINEs (Short interspersed elements) – 11%LINEs (Long interspersed elements) – 16%
22
Stabilirea structurii genelor normale şi mutante
Depistarea mutaţiilor Diagnosticul bolilor genice Analiza polimorfismului individual
Studiul ADN pentru:
23
ARN –acid ribonucleic Monomeri – NTP (ATP, GTP, CTP, UTP); Structura primară – catena polinucleotidică; Structura secundară – bucle; Structura terţiară – RNP (ARN+proteine)
24
25
ARNm ARNr ARNt ARNm
!!! Toate tipurile de ARN sunt transcrise de pe ADN
!!! ARN - este complementar unei catene de ADN- este identic cu cealaltă catenă
Transcripţie
Processing
1 2 3 4
ARNm ARNr ARNt
Transcripţie
Processing
1 2 3
ADN
ARN precursor
ARNtARNr ARNm
ARNr + proteine ribozomale = ribozomi
• Copia codului genetic despre structura proteinei
• Matriţă pentru sinteza proteinei în timpul translaţiei
Sediul sintezei proteinelor
• Transportă aminoacizi spre ribozomi
• Translează codul genetic din ARNm
transcripţie
processing
preARNmpreARNrpreARNt
ARNhn
funcţie
funcţie
ARNm – ARN mesager (informaţional, matricial)
Molecule monocatenare, heterogene Se obţin prin transcrierea catenei anticodogene a
genei structurale şi processing-ului pre-ARNm Conţine informaţia despre un polipeptid şi serveşte
ca matriţă p/u sinteza polipeptidului
ARNt
Structura secundară Conformația spațială
Structura primară, lineară
ARNt
31
• Molecule monocatenare;• Forma – 3 bucle funcţionale (anticodon, D,
Ѱ);• Se sintetizează prin transcripţia genelor
ARNt, • Conţin nucleotide cu baze azotate
obişnuite şi minore (timina, pseudouracil, dihidrouridina)
• Asigură transportarea aminoacizilor spre locul
de sinteză a proteinelor• Reprezintă translatori ai codului genetic
Structura secundară a ARNr
ARNr – ARN ribozomal
Molecule monocatenare ARNr se sintetizează prin transcripţia genelor
ARNr, în regiunea nucleolului Intră în componenţa ribozomilor
ARNr 18S + 33 proteine = 40S ARNr 5S + 5,8S + 28S + 49 proteine = 60S
Asigură interacţiunea dintre subunităţile ribozomale, ribozom-ARNm, ribozom-ARNt.
34
microARN
ARNsn ARN-primer ARN-telomerazic ARN din componenţa spliceosomei
ARNsc Ribozime ARN de interferenţă
ProteineMonomeri – 20 tipuri de aminoacizi Primară – lanţul polipeptidic de aminoacizi (ordinea a-a controlată de codul
genetic ADN) Secundară – a-spirale şi b-structuri Terţiară – globulară Cuaternară - mai multe polipeptide formează
o proteină complexă!!! pot forma complexe cu alte proteine sau alte
molecule (AN, glucide, lipide)
Formarea polipeptidului
Structura proteinelor
Proprietăţile majore ale proteinelor
Heterogenitate; Pot fi bazice, acide sau neutre; Interacţionează specific cu alte molecule; Catalizatori eficienţi; Adaptabilitate Denaturare ↔ renaturare ....
!!! Substratul moilecular al tuturor structurilor, fucţiilor şi însuşirilor organisnului viu
Functii ale proteinelor
Clasa Functia Exemple
Proteine dinamice
enzime Proteaze, lipaze, nucleaze, polimeraze....
transport Hb, transferina
contractia musculara actina, miozina
semnale, hormoni insulina, STH
protectie Ig, IFN
reglarea exprimarii genelor
factori de transcripţie
Proteine structurale
matricea tisulara elastina,colagen
Structura primară a ribonucleazei A (RNase A)
Structura secundară a ribonucleazei A (RNase A)
Tranzitii conformationale ale hexokinazei
• Domeniu: regiune compacta de 100-400 AA, specificata de un exon al genei, care determină o funcţie
Tranzitii conformationale ale hexokinazei
• Proteina poate avea 1 sau mai multe domenii funcţionale
• Domeniu - regiune compacta de 100-400 AA care determină o funcţie
• Configuraţia domeniului corespunde configuraţiei mol cu care interacţonează
Factorii de mediu –to, pH, P, h, cofactori, etc.
Structura chimică –primară
Configuraţia spaţială –Conformaţia (forma moleculei)
Proprietăţile moleculei
Funcţiile moleculei
Relaţia: structură – mediu – funcţie
Calitatea ADN
Calitatea sau cantitatea proteinelor celulare şi
extracelulare
Calitatea şi longevitatea vieţiiCunoaşterea --- cheia
succesului medicului sec XXI