T1, Composició i estructura del DNA i RNA (2014)

Apunte Catalán
Universidad Universidad Rovira y Virgili (URV)
Grado Bioquímica y Biología Molecular - 2º curso
Asignatura Expressió i replicació génica
Año del apunte 2014
Páginas 15
Fecha de subida 10/04/2015
Descargas 16
Subido por

Vista previa del texto

TEMA 1 Composició i estructura del DNA i RNA Àcids nucleics Els àcids nucleics, DNA i RNA, son polímers de nucleòtids.
Nucleòtid (=Mononucleòtids) = Nucleòsid + Fosfat = Base + Sucre + Fosfat Enllaç N-glucosídic Sucre: Ribosa (al RNA) 2-desoxiribosa (al DNA) Bases dels àcids nucleics: Compostos heterocíclics aromàtics derivats de la purina i de la pirimidina.
Enllaç ester d’àcid carboxylic Tautómers de bases.
Tautomería amino - imino i ceto - enol.
a) La citosina sol estar en la forma amino i rares vegades adquireix la configuració imino.
b) La guanina en general està en la forma ceto i amb molt poca freqüència apareix en la configuració enol.
Tautómers: dos isòmers que es diferencien només en la posició d'un grup funcional.
Nucleòsid = base + sucre (ribosa / 2’-desoxiribosa) Nucleòtid = nucleòsid + fosfat Nucleòsids dels àcids nucleics •Al RNA: Nucleòsids = Ribosa (b-D-furanosa i C1 b) + Base Enllaç N-glicosidic entre C-1 i N-1/N-9 –Ribosa + Adenina Adenosina (A) –Ribosa + Guanina Guanosina (G) –Ribosa + Citosina Citidina (C) –Ribosa + Uracil Uridina (U) •Al DNA: Desoxinucleòsids = 2-desoxirribosa (furanosa, C1b) + Base Enllaç N-glicosidic entre C-1 i N-1/N-9 –2-desoxirribosa + Adenina 2’-desoxiadenosina (dA) –2-desoxirribosa + Guanina 2’-desoxiguanosina (dG) –2-desoxirribosa + Citosina 2’-desoxicitidina (dC) –2-desoxirribosa + Timina 2’-desoxitimidina (dT) Nucleòtids dels àcids nucleics Els nucleòsids monofosfat son els monòmers dels àcids nucleics (ácid fosfòric esterificat amb OH del C5 de la ribosa) (=nucleòsid-5’-monofosfat) •Al RNA: Nucleòtids = Nucleòsids + Àcid Fosfòric –Adenosina (A) + Pi AMP (adenosina-5’-monofosfat) –Guanosina (G) + Pi GMP –Citidina (C) + Pi  CMP –Uridina (U) + Pi  UMP •Al DNA: Desoxinucleòtids = Desoxinucleòsids + Àcid Fosfòric – 2’-desoxiadenosina (dA) + Pi dAMP (2’-desoxiadenosina-5’-monofosfat) – 2’-desoxiguanosina (dG)+ Pi dGMG – 2’-desoxicitidina (dC) + Pi g dCMP – 2’-desoxitimidina (dT)+ Pi dTMP Enllaç fosfodiéster entre nucleòtids Es forma entre grup fosfat d’un nucleòtid/desoxinucleòtid i el grup 3’OH a la ribosa / 2’desoxiribosa del següent nucleòtid/desoxinucleòtid.
És l’enllaç entre els nucleòtids/desoxinucleòtids a les cadenes de RNA i DNA És l’enllaç que formen els enzims que sintetitzen RNA (RNAs polimerases) o DNA (DNAs polimerases) de qualsevol classe.
Dóna orientació/direccionalitat a les cadenes de DNA/RNA: del carboni C3’ cap al C5’ de les riboses/desosixiriboses de la cadena: C5’ Fosfat C3’ Hidroxil •L’adició seqüencial de nucleòtids mitjançant l’enllaç fosfodiester produeix oligonucleòtids i polinucleòtids que son molècules de: •DNA: polinucleòtid fet amb desoxirribonucleòtids units per enllaços fosfodiéster •RNA: polinucleòtid fet amb ribonucleòtids units per enllaços fosfodiéster •Les cadenes estan orientades: 5’ Fosfat 3’ Hidroxil A les cèl·lules la polimerització de DNA i RNA es fa unint a la cadena nucleòtids monofosfat provenint de l’hidròlisi de nucleòtids trifosfat. La termodinàmica desfavorable de l’ enllaç es salva amb l’energia alliberada pel trencament de l’enllaç d’alta energia que composa la forma trifosfat del nucleòtid nou.
•Es estable, espontani però tant lent que no es produiria de no estar catalitzat per POLIMERASSES de DNA o de RNA.
•Les NUCLEASSES de DNA o de RNA catalitzen la hidròlisi de l’enllaç fosfodiéster.
•L’acoblament entre la unió d’un NMP a la cadena polinucleotídica es endergònica però al tractar-se de NTP i acoblar-li es converteix en exergònica.
ATP trifosfat d’adenosina RESUM: Estructura primaria del DNA i del RNA   La seqüència de nucleòtids es l’estructura primaria.
La seqüència es Direccional: tenim un esquelet constant en tots els DNAs/RNAs format per la repetició de: [fosfat5’ (desoxi)ribosa 3’]n    fosfat5’(desoxi)ribosa3’fosfat5’(desoxi)ribosa3’fosfat5’(desoxi)ribosa3’… ……fosfat5’(desoxi)ribosa3’fosfat5’(desoxi)ribosa3’ 5’ fosfat …..3’ OH.
La seqüència de nucleòtids es representa de forma simplificada pel nom de les bases unides al carboni 1 de la (desoxi)ribosa: 5’ AGGCTA……GCGTTAC 3’.
La seqüència de nucleòtids conté la informació genètica.
Un gen es una seqüència de nucleòtids i cada gen té una seqüència única propia.
Un DNA es pot abreviar de la forma següent: Si només interessa la seqüència de bases, es pot emprar una notació encara més compacta: ACGTA Estructura secundària del DNA i del RNA       Proposada per James Watson i Francis Crick, el model de doble hèlix de ADN.
Aquest model es format per dues hebres de nucleòtids, situats antiparal·lelament: una orientada en sentit 5' → 3' i l’altra de 3' → 5'. Les dos són paral·leles, formant ponts d’hidrogen entre les bases nitrogenades enfrentades.
Doble hèlix estabilitzada per ponts d'hidrogen entre bases: A-2 ponts amb-T i C-3 ponts amb-G.
Les dos formes principals d’estructura 2ª son A i B.
La majoria del DNA està en forma B, amb 10 parells de bases per volta de la hèlix.
Les hèlixs RNA-RNA i DNA-RNA estan en forma A.
Aparellament de bases del DNA  Les bases tenen tendència a formar ponts d’hidrogen entre elles. Grups amino, =N-H, de les bases formen ponts d'hidrogen amb grups carbonil (keto) (=C=O) i amb àtoms de =N en els anells de les bases a la cadena que està enfront. L’aparellament de bases per ponts d’hidrogen al DNA i al RNA es coneix com a aparellament de Watson-Crick.
  Regles de Chargall (resultats empírics de composició de DNAs als essers vius): Suma purines = suma pirimidines A+G = C+T Suma bases aminades= suma bases cetòniques A+C+G = T+C+G A=T C=G, (son las bases que formen ponts d’hidrogen entre ellas) Model de Watson – Crick 1. El DNA és una doble hèlix dextrógira, amb un pas de rosca de 3.4 nm 2. Cada una de les dos hèlix és un polinucleòtid entrellaçat amb l’altre de manera que la seva polaritat és oposada 5’P 3’OH 3’OH 5’P (és a dir, corren en sentit antiparal·lel) 3. L’eix de ribosa es troba cap a l'exterior de la doble hèlix, en contacte amb el dissolvent 4. Mentre que les bases nitrogenades (anells planars) se situen cap l’interior de l’estructura en un entorn hidrofòbic 5. Les bases es troben en plànols aproximadament perpendiculars a l’eix major de la doble hèlix. La distancia entre planols és de 0.34 nm 6. Cada base interacciona amb la seva oposada per un enllaç d’hidrogen (ponts d’hidrogen), de manera que : a) A nomès pot interaccionar amb T (i viceversa), a través de dos ponts d’hidrógen b) G nomès pot interaccionar amb C (i viceversa), a través de tres ponts d’hidrogen 7. L’eix de la doble hèlix no pasa pel centre geomètric del par de bases. Això determina que l’hèlix tinga un solc ample i un solc estret.
Interaccions febles que mantenen l’estructura del DNA 1) Enllaços d’hidrogen entre bases complementaries 2) Interaccions hidrofòbiques entre planols de bases contigus 3) Interaccions ióniques dels fosfats (electronegatius) amb molècules electropositives (proteïnes: grups amino, histones, factors de transcripció; metalls, etc.) Grups químics exposats en els solcs major i menor des de les vores dels parells de bases Aceptors d’enllaços d’hidrògen; Donants d'enllaços d'hidrogen; Hidrògens no polars; Grups Metil.
- Aquests grups químics determinen la interacció del DNA de doble hèlix amb proteïnes específiques que reconeixen així la seqüència de les bases en el DNA.
- El solc major aporta molta més informació estructural que el solc menor Conformacions del DNA de doble cadena Tipus de RNA a les cèl·lules Tipus segons la funció Conformacions del RNA La majoria dels ARN són de cadena senzilla amb regions autocomplementàries: Estructures hairpin (bucles).
Ribosomes Ribosomes: orgànuls ribonucleoproteics on te lloc la síntesi de proteïnes mitjançant el process de traducció = la seqüència de nucleòtids del mRNA es tradueix a una seqüència d’aminoàcids de la proteïna. El codi de traducció (codi genètic) está determinat pels diferents tRNA.
El 28S rRNA tè activitat peptidil transferasa: formació de l’enllaç peptídic.
rRNA, RNA ribosomal: 80-90% del RNA de les cèl.lules mRNA, RNA missatger: Un 5% de tot el RNA.
      Se sintetitza durant la transcripció, copiant el DNA i és el motlle per a la síntesi de proteïnes als ribosomes.
A una cél.lula existeixen tants mRNAs diferents com proteïnes (1 classe de mRNA per cada proteïna) A diferència dels anteriors RNAs, és inestable: vida mitjana de minuts Molt diverses mides, de 100 a 10.000 nucleòtids Lineals i de cadena única Tenen estructura secundària important, sobretot hèlixs d'una cadena, i alguns fragments de doble cadena transitoris.
- Altres RNA d'organismes cel.lulars: - Els precursors dels rRNA, tRNA i dels mRNA (són els hnRNA, inmadurs) -snRNA (small nuclear): RNA petit nuclear, dels eucariotes, funció en el proces de “splicing” en la maduració del hnRNA per produir mRNA.
-siRNA (small interfering): funció de silenciament gènic unint-se als mRNas Com es troba l’ ADN in vivo? Estructura terciària del DNA •Lineal: relaxat, enrotllat i empaquetat •Circular: relaxada i enrotllat amb diferents grau d’enrotllament (plegaments d’ordre superior a l’estructura 2ª.) DNAs circulars  Els cromosomes bacterians, els plasmidis (elements de DNA extracromosomal a bacteris i llevats) i el cromosoma de mitocondris i cloroplasts son molècules de DNA de doble cadena circular.
 Els plasmídis poden esta en forma relaxada i superenrotllada.
 L’enrotllament i desenrotllament el fan les topoisomerases –Tipus I : trencan i relligan 1 cadena, i relaxan el DNA –Tipus II: trencan les dues cadenes, les giran dues vegades i tornen a lligar-les.
...