Transcript acizi nucleici ppt[1]

ACIZII NUCLEICI
Acizii 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 AZOTATE
Bazele 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 dezoxiriboza
Monozaharidele au atomii de C numerotati cu prim
pentru a-i diferentia de bazele azotate.
NUCLEOZIDE SI NUCLEOTIDE
Un 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 ATP
Grupurile fosfat suplimentare pot fi adaugate nucleozid 5’monofosfatilor pentru a forma difosfati si trifosfati
ATP 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 fosfodiesterice
Gruparea 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-ULUI
In ARN, A, C, G si U sunt legate prin punti esterice 3’-5’
intre riboza si fosfat
EXEMPLE DE STRUCTURA PRIMARA A ADN
In 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 -ULUI
In 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 ADN
Mitoza- 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 REPLICARE
Helicaza 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 MESANGER
Ribozomii- 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/transport
ARN de transfer transporta aminoacizii din citosol pe ribozomi in vederea
biosintezei proteice
Fiecare 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 printro secventa de 3 baze complementare
SINTEZA PROTEICA
Cele 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 POLIMERAZA
In 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 INDUCTORUL
Cand 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 GENETIC
Codul 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
GGA = Glicina
AGC = Serina
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