Tema 7. Àcids nucleics

Transcripción

1 Tema 7. Àcids nucleics Funcions Són molècules portadores de la informació genètica. Són molècules responsables de la transmissió de la informació genètica en les cèl lules. Aquesta transmissió es realitza en dos passos: TRASCRIPCIÓ (AD AR) Característiques 1. Macromolècules formades per C, H,, i P 2. Són cadenes molt grans sense ramificar de nucleòtids, units per enllaços fosfodiester 3. Distingim dos tipus d àcids nuclèics: 1. AD 2. AR TRADUCCIÓ (AR Proteïna) Són els encarregats de transmetre la informació biològica d un individu a la seva descendència

2 ucleòtids ucleòtid Molècula formada per un nucleòsid més àcids fosfòrics. L àc. fosfòric s esterifica en qualsevol grup H de la pentosa, però normalment ho fa en les posicions 3 o 5. El nombre de grups fosfat varia entre 1 i 3 Funcions: 1. Portadors d energia. Ex.: ATP, GTP 2. Coenzims. Ex.: Coenzim A, FM 3. Donadors - receptors d electrons. Ex.: AD, FAD, ADP 4. Actuen com a segons missatgers. Ex.: AMP c 5. Constitueixen els àcids nucleics

3 ucleòsids Alguns nucleòsids són: H 2 H 2 HCH 2 HCH 2 ucleòsid Molècula formada per una pentosa (ribosa o desoxiribosa) més una base nitrogenada unides per un enllaç - glicosídic. L enllaç -glicosídic es realitza entre el C 1 de la pentosa i el 1 en les bases pirimidíniques o el 9 en les bases púriques El nom dels nucleòsids es forma afegint el sufix -osina al nom de la base púrica i el sufix -idina al de les bases pirimidíniques. Així, els nucleòsids són: ADESIA CITIDIA Adenosina, Desoxiadenosina, Guanosina, Desoxiguanosina, Citidina, Desoxicitidina, Uridina i Desoxitimidina

4 Pentoses Pentoses CH 2 H CH 2 H Ribosa (AR) Desoxirribosa (AD) Les pentoses que formen part dels àcids nuclèics poden ser o bé una ribosa o bé una desoxiribosa En el primer cas, es formen ribonucleòtids (AR), mentre que en el segon, es formen desoxiribonucleòtids (AD). A part de la pentosa, la composició de bases nitrogenades també determina la distinció entre ribonucleòtids i desoxiribonucleòtids

5 Bases nitrogenades Compostos nitrogenats que deriven o bé d un anell purina o bé d un anell pirimidina. Això permet distingir dos tipus de bases nitrogenades: Les bases pùriques: Deriven d un anell purina. Són dos: Adenina i Guanina Les bases pirimidíniques: Deriven d un anell pirimidina i són: Citosina, Timina i Uracil

6 Bases púriques PURIA Deriven d un anell purina. Són dos: Adenina i Guanina i les trobem formant part tant de l AD com de l AR H 2 H 2 GUAIA ( G ) ADEIA ( A )

7 Bases pirimidíniques PIRIMIDIA Deriven d un anell pirimidina. Són tres: Citosina, Timina i Uracil La citosina i la timina formen part de l AD, mentre que la citosina i l uracil formen part de l AR H 2 CH 3 URACIL ( U ) CITSIA ( C ) TIMIA ( T )

8 ATP Els Adenosinafosfats són nucleòtids formats per adenosina i àcids fosfòrics. Depenent del nombre, distingim: AMP (adenosina-monofosfat), ADP (adenosina-difosfat) ATP (adenosina-trifosfat) - Mg P P - P H 2 CH 2 L ATP es pot sintetitzar de 3 maneres: 1. Fosforilació a nivell de substrat (FERMETACIS) 2. Fosforilació oxidativa (RESPIRACIÓ CEL LULAR) 3. Fotofosforilació (FTSÍTESI) El més conegut dels adenosinafosfats és l ATP i actua com a molècula intermediària d energia. Aquesta energia s acumula als enllaços dels grups fosfat, de manera que quan aquests s alliberen, s obté l energia. Així: ATP ADP + P + 7,3 kcal/mol ADP AMP + P + 7,3 kacl/mol AMP Adenosina + P + 3,9 kcal/mol

9 Àcids nucleics Fragment d un polinucleòtid d AD P H Són polinucleòtids. Els nucleòtids s uneixen per enllaços fosfodiester, entre el radical fosfat d un nucleòtid situat al carboni 5 i el grup H de la posició 3 d un altre nucleòtid 3' C 5 'H 2 c 3 ' H 2 D aquesta manera s obté una cadena central formada alternativament per pentoses i grups fosfats. D aquest esquelet surten perpendiculars les bases nitrogenades 5' P H C 5 'H 2 Hi ha dos tipus d àcids nuclèics,l AD i l AR c 3 ' CH 3

10 Diferències entre AD i AR eucariòtics AD Composició química Pentosa: Desoxirribosa Bases nitrogenades: A, T, G, C Localització Funció Estructura Tipus Mitocondris Cloroplasts ucli Transcripció Cadena llarga bicatenària Bicatenari: - Lineal - circular AR Pentosa: Ribosa Bases nitrogenades: A, U, G, C ucli Citoplasma Traducció Cadena curta monocatenària ARm ARt ARr ARn

11 AD (Àcid desoxirribonucleic) Macromolècula formada per polimerització de nucleòtids que tenen com a pentosa la desoxiribosa i com a bases nitrogenades A, T, C i G Funció: Molècula portadora del missatge genètic Localització (eucariotes): ucli Mitocondris Cloroplasts Estructura: Com les proteïnes, l AD presenta diferents nivells estructurals a fi d augmentar l estabilitat de la molècula i afavorir la distribució de la mateixa al nucli cel lular Tipus: AD monocatenari (molt rar): Lineal: Ex.: parvovirus (virus animals) Circular: Ex.: Fag -X-174 AD bicatenari: Lineal: Ex.: nucli de cèl lules eucariotes Circular: Ex.: mitocondris, cloroplasts, bacteris

12 ivells estructurals Estructura primària Fa referència a seqüència de nucleòtids en una cadena. Dues cadenes de nuclèotids d AD es distingeixen per la longitud de la mateixa (quantitat de nucleòtids) tipus de nucleòtids que intervenen i l odre dels mateixos Estructura secundària (Model de la doble hèlix) Aquest model va ser proposat per James D. Watson i Francis H. Crick al Basant-se en altres estudis anteriors, proposen el següent model: L AD està format per dues cadenes de nucleòtids disposades de manera antiparal lela, amb les bases nitrogenades orientades cap a l interior i complementàries,formant una hèlix dextrogira enrotllada de manera plectonímica Estructura terciària Estructura que adopta l AD quan s associa a proteïnes (histones).

13 El model de la doble hèlix proposat pot presentar-se de tres formes: B, A i Z Model de la doble hèlix Forma B: Aquest model és el de la doble hèlix proposat per Watson i Crick. És una hèlix dextrogira amb les bases complementàries situades en plans horitzontals (inclinació zero), de manera que l eix de la molècula travessa els esmentats plans pel centre. Aquesta forma apareix quan la humitat és alta Forma A: També és dextrogira, però les bases complementàries es troben en plans inclinats i l eix de la molècula els travessa per punts desplaçats del centre. Aquesta forma apareix quan la humitat és baixa Tots tres models els trobem junts al llarg de les fibres de l AD Forma Z: L hèlix és levogira i té un enrotllament irregular que provoca un conformació en zig-zag. Apareix en regions de l AD on s alternen moltes citosines i guanines Sembla estar relacionat en processos d expressió i control de gens

14 Se sabia que la molècula d AD era molt gran, molt llarga i prima i que estava formada per nucleòtids d adenina, guanina, timina i citosina n. molècules n. molècules d'a d't Estudis anteriors al model de la doble hèlix Chargaff Demostra, a l inici dels anys 50, que a l AD, el n. de bases púriques és igual al n. de bases pirimidíniques n. molècules de C 1 i 1 1 n. molècules de G T C A G Franklin & Wilkins També a l inici dels anys 50 demostren, mitjançant la difracció dels raigs X, que l AD és una fibra de 20 Å de diàmetre L. Pauling Proposa, el 1950, que les cadenes d aminoàcids que formen les proteïnes sovint es troben fent una hèlix i que es manté estable per ponts d hidrogen. Suggereix que l estructura de l AD pot ser semblant

15 Doble hèlix de l AD Característiques

16 Característiques de la doble hèlix La doble hèlix té un diàmetre de 20 Å, una de 34 Å (on hi ha 10 nucleòtids) i una distància entre bases de 3,4 Å Las bases que es troben enfrontades (complementàries) sempre ho fan de la mateixa manera. Així, davant d una timina sempre hi ha una adenina i davant d una guanina sempre hi ha una citosina L AD pot desnaturalitzar-se si es troba sotmès a elevades tª o el ph es modifica. De la mateixa manera, pot tornar a renaturalitzar-se si tornen les condicions inicials Aquesta estructura es manté estable gràcies als ponts d hidrogen que s estableixen entre les bases

17 Estructura terciària S adopta quan l AD s associa a proteïnes (histones) Hi ha diferents nivells de complexitat, des de la doble hèlix (poc associat a proteïnes) fins al nivell de cromosoma (molt associat a proteïnes) Els nivells més ben coneguts són: 1. Collaret de perles 2. Fibra de 30 nm

18 AR (Àcid ribonucleic) Macromolècula formada per polimerització de nucleòtids que tenen com a pentosa la ribosa i com a bases nitrogenades A, U, C i G Funció: Forma part del ribosomes (ARr) Intervé en la traducció de l AD (ARm, ARt) Tipus: ARm (missatger) ARr (ribosòmic) ARt (transferència) ARn (nucleolar)

19 ARm (missatger): Bàsicament és monocatenari lineal. Es forma per transcripció La seva seqüència és complementària a un fragment d AD. Té una vida curta (de minuts, en procariotes, fins a hores, en eucariotes) Porta la informació genètica del nucli fins als ribosomes del citoplasma ARr (ribosòmic): Tipus d AR ARn (nucleolar): Es localitza al nucli. És el precursor dels diferents tipus d ARr Presenta zones amb estructura secundària És el més abundant i es troba formant part del ribosomes (constitueix entre el 70 i el 80 % del seu pes). Hi ha diferents tipus, depenent d en quina subunitat ribosòmica formi part ARt (transferència): Monocatenari, té zones amb estructura secundària a causa dels enllaços per pont d hidrogen entre bases complementàries. Adopta una estructura típica de trèvol, on distingim tres braços. En un d aquests braços es troba situat l ATICDÓ, seqüència de 3 bases complementària al CDÓ (situat a l ARm). És l encarregat de portar els aminoàcids des del citoplasma fins al ribosomes durant la traducció

20 CEZIM A

21 DADRS - RECEPTRS D ELECTRS AD + FAD ADP +

22 ivells estructurals

23 CLLARET DE PERLES Es diu així a l estat de cromatina. A microscopi electrònic s observa l AD com un rosari de partícules de forma discoïdal d uns 10 nm de diàmetre. Aquestes partícules s anomenen UCLESMES. Consten de proteïnes (histones) més AD associat a ell. El nombre d histones que formen el cos central són 8 (2 del tipus H2A, 2 del tipus H2B, 2 del tipus H3 i 2 del tipus H4). L AD s associa a aquest octàmer donant un parell de voltes

24 FIBRA DE 30 nm També correspon a l estat de cromatina. Aquesta forma s adopta quan el collaret de perles es replega sobre ell mateix (de manera que al microscopi electrònic s observa una fibra allargada de 30 nm). S han suggerit dos models per explicar aquest replegament, però sembla que es fa seguint el model del solenoide, de manera que l AD internucleosòmic queda recollit a l interior de la estructura helicoïdal que es forma, on interacciona amb les H1 del nucleosomes.

25 ARm

26 ARt