Acizi Nucleici și Rolul Lor

Acizi Nucleici

• Acizii nucleici sunt compuși macromoleculari, care formează lanțuri polinucleotidice formate din monomeri numiți nucleotide.
• Nucleotidele sunt legate prin legături fosfodiesterice.
• Există două tipuri de acizi nucleici: ADN (acid dezoxiribonucleic) și ARN (acid ribonucleic).

Rolul acizilor nucleici

• Rolul acizilor nucleici în organismele vii este păstrarea, transmiterea și expresia informației genetice.
• ADN-ul are funcția de stocare și transmitere a informației genetice.
• ARN-ul este implicat în expresia informației genetice, și în biosinteza proteinelor.

Distribuția acizilor nucleici în celulă

• ADN-ul se găsește în principal în nucleu (97-99%), și în mitocondrii (1-3%).
• ARN-ul se găsește în nucleu (10%), mitocondrii (15%), ribozomi (50%), și hialoplasmă (25%).
• ARN-ul constituie aproximativ 5-10% din masa celulară, în timp ce ADN-ul reprezintă circa 1%.

Tipuri de ARN

• Există trei tipuri majore de ARN:
  • ARN ribozomal (ARNr): formează ribozomii, implicați în biosinteza proteinelor.
  • ARN mesager (ARNm): transportă informația despre ordinea aminoacizilor în proteine de la gena localizată în ADN spre ribozomi.
  • ARN de transport (ARNt): transportă aminoacizi specifici spre locul de biosinteză a proteinelor.
• Cantitatea de ARN în celulă depinde de activitatea celulei și de intensitatea proceselor de biosinteză a proteinelor.

Structura acizilor nucleici

• Toți acizii nucleici sunt alcătuiți din monomeri numiți nucleotide.
• Nucleotidele sunt compuse din: bază azotată, pentoză și rest de acid fosforic.

Baze azotate

• Bazele azotate din componența acizilor nucleici sunt compuși heterociclici aromatici derivați ai purinei sau pirimidinei.
• Există baze purinice (adenină și guanină) și baze pirimidinice (citozină, uracil și timină).
• Uracilul se găsește în ARN, în timp ce timina se găsește în ADN.

Structura bazelor azotate purinice

• Adenina
• Guanina

Structura bazelor azotate pirimidinice

• Citozina
• Uracil
• Timină

Baze azotate minore

• 7-metilguanină
• 5-metilcitozină
• pseudouracil

Pentoze

• Pentozele sunt zaharuri cu 5 atomi de carbon.
• Ribolza este o pentoză care se găsește în ARN.
• Deoxiriboza este o pentoză care se găsește în ADN.
• Diferența dintre riboză și deoxiriboză este absența unui atom de oxigen situat la poziția 2 în molecula deoxiribozei.

Nucleoside

• O nucleotidă rezultă din atașarea unei baze purinice sau pirimidinice la o pentoză printr-o legătură N-glicozidică.
• Purinele se leagă prin atomul N9 la atomul C1' al pentozei.
• Pirimidinele se leagă prin atomul N1 la atomul C1' al pentozei.

Nucleotide

• O nucleotidă este un ester 5'-fosfat al nucleozidei.
• Conține o bază azotată, o pentoză și un rest de acid fosforic.

Denumirea nucleozidelor şi nucleotidelor

• Nucleozidele purinice se termină în "-zină".
• Nucleozidele pirimidinice se termină în "-dină".
• Denumirea nucleotidelor se formează din denumirea nucleozidei urmată de prefixul "mono-", "di-" sau "tri-" și cuvântul "fosfat".

Legătura fosfodiesterică

• Două nucleotide sunt legate printr-o legătură 3'-5'-fosfodiesterică.
• Fosfatul din poziția 5' al unei nucleotide formează o legătură esterică cu hidroxilul din poziția 3' a nucleotidei adiacente.

Structura primară a acizilor nucleici

• Secvența de nucleotide dintr-o moleculă de ADN sau ARN se numește structură primară.
• ADN-ul are timină, iar ARN-ul are uracil.
• ADN-ul conține deoxiriboză, iar ARN-ul conține riboză.

Structura secundară a ADN-ului

• ADN-ul are o structură dublu-helix.
• Cele două catene sunt antiparalele, cu direcția 5'-3' și 3'-5'.
• Bazele azotate complementare (A cu T, G cu C) sunt legate prin legături de hidrogen.

Catene antiparalele

• Cele două catene ale ADN-ului sunt antiparalele, având direcții opuse (5'→3' și 3'→5')

Catene complementare

• Bazele pirimidinice (T,C) se potrivesc cu bazele purinice (A, G) .
• Legăturile de hidrogen dintre bazele complementare stabilizează spirala dublă.

Tipuri de ADN

• ADN tip B: conformație stabilă în condiții fiziologice, dublu helix de dreapta, 10,5 bp/spirala.
• ADN tip A: dublu helix de dreapta, 11 bp/ spirala ; este mai frecvent observat în condițiile de dehidratare.
• ADN tip Z: dublu helix de stânga, 12 bp/spirala și este mai puțin frecvent observat.

Cromozomi umani

• Genomul uman conține circa 3 miliarde de perechi de nucleotide organizate în 23 perechi de cromozomi.

Cromatină

• Cromatina este forma complexată a ADN-ului în celulă.
• Cromatina este formată din nucleozomi, structuri formate dintr-o porțiune scurtă de ADN supraspiralizat (146 pb) răsucită în jurul unui miez de proteine histone.
• Cromatina este în continuare compactă în solenoidi formând fibre de cromatină de 30 nm lățime.
• Cromatina se compactizează într-o structură helicoidala, numită solenoid, determinând compactizarea ADN-ului într-o fibrilă de cromatină de 30 nm lățime (30 nm fibers).
• Prin continuarea procesului de compactizare sunt formate rozete, bucle, și solenoidii formând fibroase de cromatină de 700 nm lățime.
• Interacțiunea ADN-ului cu proteinele (proteine DNA-binding) determină și stabilizează structura cromatinei.

Histone

• Histonele sunt proteine bazice implicate în menținerea structurii compactate a cromatinei.
• Există 5 tipuri de histone: H1, H2A, H2B, H3, și H4.

Proteine non-histone

• Alte proteine implicate în structura și funcția cromatinei, inclusiv factori de transcriere, polimeraze, receptori hormonali și alte enzime nucleare.

Structura ARN-ului

• Sunt 3 tipuri majore de ARN:
  • ARNr (ARN ribozomal): componente structurale ale ribozomilor,
  • ARNt (ARN de transport): transportă aminoacizi în timpul sintezei proteinelor,
  • ARNm (ARN mesager): poartă informația genetică de la ADN la ribozomi.

Structura ARNt

• ARNt-ul posedă brațul acceptor, bucla Dihidrourilică, bucla TyC (pseudouridinică) și bucla anticodon.

ARNm - ARN mesager

• ARNm este o copie a informației genetice conținută în gena din ADN,
• Transportă informația genetică din ADN spre locul de sinteză a proteinelor (ribozomi).