Els àcids nucleics 1

Els àcids nucleics 1

Àcids nucleics 2 Composició química L'àcid desoxiribonucleic (DNA) L'àcid ribonucleic (RNA) 2

3

L àcid desoxiribonucleic (DNA) Polímer de nucleòtids amb desoxiribosa i bases d A,T,G,C. 4

Localització: Eucariotes: nucli, cloroplasts i mitocondris. 5

Procariotas: lliure en el citoplasma. 6

Tipus de DNA segons l'estructura: Monocatenari (un sol filament): només en alguns virus. Bicatenari (dos filaments): en tota la resta d organismes. 7

Tipus de DNA segons la forma: Circular: com el DNA dels cloroplasts, mitocondris, bacteris i alguns virus. Lineal: com el DNA del nucli dels eucariotes i d'alguns virus. 8

Tipus de DNA segons l empaquetament: Associat a histones i a proteïnes no històniques: fibra de cromatina: en DNA d'eucariotes menys el dels espermatozoides (que es troba associat a protamines) Associat a proteïnes semblants a histones, a RNA i a proteïnes no històniques: nucleoide: en DNA de procariotes 9

Tres nivells estructurals: Estructura primària. Estructura secundària. Estructura terciària. 10

Estructura primària Seqüència de nucleòtids d una sola cadena o filament. La combinació de 4 nucleòtids (A,G,C,T,) és molt elevat i permet emmagatzemar la informació genètica o missatge biològic. % de A,G,C,T = individus de la mateixa espècie. 11

Estructura secundària 1953 Watson i Crick a partir de fotografia de difracció de rajos X de Rosalind Franklin (20Å Ø, cada nucleòtid 3,4Å): 12

Disposició en l espai de dues cadenes o filaments de polinucleòtids complementàries*, antiparal leles* i enrotllades de forma plectonímica*, que formen una doble hèlix: *Bases nitrogenades enfrontades en l interior doble hèlix amb complementarietat de bases(na/nt=1, ng/nc=1). Les pentoses i els grups fosfat queden cap a l exterior. Unió de les bases per enllaços d hidrogen: 2 entre A i T, 3 entre G i C. *Les dues cadenes en sentit 5 3 però orientats en diferent sentit. *Per separar les dues cadenes de DNA cal girar-ne una respecte de l altra. 13

14

15

16

17

Desnaturalització: a 100ºC, les dos cadenes del DNA se separen. Renaturalització: a 65ºC, les dos cadenes del DNA tornen a unir-se. Aquesta tècnica permet intentar la hibridació de cadenes de DNA de diferents orígens per saber el grau de parentiu entre els individus i també per facilitar-ne la replicació 18

19

Unitats de mesura en citologia 1mm = 1.000 µm (micra) 1µm = 1.000 nm (nanòmetre) 1nm = 10 Å (angstrom) 1mm = 10.000.000 Å (angstrom) 1µm =1x10-6 m 1nm=1x10-9 m 1Å=1x10-10 m 20

Estructura terciària L estructura secundària o fibra de 20Å, es troba retorçada sobre ella mateixa formant un superhèlix o DNA superenrotllat. Objectiu: reduir la longitud del DNA i facilitar la duplicació. Dintre d aquesta estructura es troben els següents nivells d empaquetament: -Primer nivell d empaquetament: Ø 100 Å (= 10 nm) -Segon nivell d empaquetament: Ø 300 Å (= 30 nm) -Tercer nivell d empaquetament: Ø 3000 Å (= 300 nm) -Nivells superiors d empaquetament. 21

22

Primer nivell d empaquetament: Fibra de cromatina de 100Å o collaret de perles Format per nucleosomes: - Cada nucleosoma està format per 1 octàmer d histones (8 mol. de 4 tipus diferents d histones) i per una fibra DNA de 20 Å de 200 parells de bases (pb) de longitud. - Entre cada octàmer hi ha un fragment de DNA anomenat DNA espaiador. - El collaret de perles es troba al nucli en repòs de totes les cel. eucariotes Fibra de cromatina de forma laxa. 23

Quan cada nucleosoma s associa a una molècula d un cinquè tipus d histona (H1): la fibra s escurça forma condensada 24

25

Estat del DNA amb la cèl lula en repòs en cèl lules eucariotes (menys espermatozoides). 26

Quan la cèl lula s ha de dividir per mitosi o meiosi, ha de formar els cromosomes per facilitar la divisió cel lular. Llavors es produeixen els nivells 2,3 i els superiors d empaquetament. 27

28

Segon nivell d empaquetament: fibra de cromatina de 300Å o solenoide Enrotllament sobre si mateixa de la fibra condensada de cromatina de 100Å. Les histones H1 s agrupen entre si i formen l eix central de la fibra de 300Å 6 nucleosomes per volta Escurçament de cinc vegades la longitud del collaret de perles 29

SOLENOIDE 30

solenoide 31

Tercer nivell d empaquetament: Fibra de cromatina de 3000Å o bucle) La fibra de 300 o A forma bucles, anomenats dominis estructurals en forma de bucle, d'entre 20.000 i 70.000 parells de bases de longitud, que queden estabilitzats per proteïnes no històniques. 32

Nivell superiors d empaquetament: Els cromosomes Plegament de la bastida proteïca del tercer nivell d empaquetament i formació dels cromosomes. Des de el primer nivell d empaquetament fins al cromosoma hi ha una reducció d unes 7000 vegades la longitud del DNA. 33

TIPUS DE DNA - Segons el nombre de cadenes: - DNA monocatenari: poc freqüent. - DNA bicatenari: el presenten la majoria dels organismes. - Segons la forma: - CIRCULAR: DNA en bacteris, arqueus, mitocondris, cloroplast i en alguns virus. - LINEAL: DNA en el nucli de les cèl lules eucariotes i en alguns virus, com el virus de l herpes. - Segons tipus de molècules que serveixen de suport per empaquetar el DNA: - DNA associat a histones formant nucleosomes: nucli de les cèl lules eucariotes i en els arqueus. - DNA associat a protamines: nucli dels espermatozoides. Les protamines són més bàsiques que les histones, el grau d empaquetament és superior. - DNA associat a un altre tipus de proteïnes: en els bacteris. DNA associat a proteïnes similars a les histones però sense formar nucleosomes, a RNA, i a proteïnes no històniques. 34

MIDES DEL DNA DNA de E. coli (bacteri) : 1,36 mm DNA del virus del papiloma : 1,7 micres DNA en cada cèl lula de Drosophila : 11,2 cm DNA d una cèl lula humana : 2,36 m (sumant el DNA dels 46 cromosomes) 35