DIR Return Create A Forum - Home
---------------------------------------------------------
Forum Practic
HTML https://practic.createaforum.com
---------------------------------------------------------
*****************************************************
DIR Return to: Chimie
*****************************************************
#Post#: 83--------------------------------------------------
ACIZI NUCLEICI - Referat
DIR By: iulianstoian
Date: January 13, 2015, 6:10 pm
---------------------------------------------------------
Ř ACIZI NUCLEICI y9n24nc
Ř ADN
Ř ARN
Ř SINTEZA PROTEINELOR
Acizi nucleici
Acizii nucleici sunt compusi macromoleculari cu structura
complexa si mase moleculare cuprinse intre cateva zeci de mii si
milioane. Sunt, impreuna cu proteinele, componentele
nucleoproteidelor, compusi de importanta biologica, existenti in
celulele vii. Dupa provenienta lor, respectiv dupa materialele
din care au fost extrase, acizii nucleici erau considerati de
doua tipuri: acizi timonucleici (acizi nucleici din timus sau
acizi nucleici animali) si acizi zimonucleici (acizi nucleici
din drojdie sau acizi nucleici vegetali). Intrucat s-a constatat
ca deosebirea dintre ei consta in natura componentului glucidic
(acizii timonucleici contin in molecula lor dezoxi-D-riboza, iar
acizii zimonucleici contin D-riboza), denumirile lor au fost
inlocuite cu denumirile de acizi dezoxiribonucleici (ADN), si
acizi ribonucleici (ARN). Cercetari ulterioare au dovedit, insa,
ca aceste doua tipuri de acizi nucleici sunt prezente in toate
organismele vii, avand rol important in desfasurarea proceselor
vitale normale si patologice; acizii dezoxiribonucleici sunt
substantele de baza in aparatul genetic, care asigura ereditatea
si variabilitatea, pe cand acizii ribonucleici au mai mult rol
functional legat de sinteza proteinelor.
ADN
ADN-ul reprezinta materialul genetic din care sunt alcatuite
genele majoritatii organismelor si este localizat exclusiv in
cromozom; fiecare cromozom contine cate o molecula de ADN.
Rezulta din polimerizarea unor monomeri denumiti
dezoxiribonucleotizi. Prezenta in cromozom a ADN-ului a fost
relevata de chimistul german R.Feulgen, in 1924, prin utilizarea
unui colorant vital -fuxina bazica- care coloreaza rosu-violaceu
cromozomii; substanta din cromozomi, care reactioneaza specific
cu colorantul, era ADN.
James Watson si Francis Crick, au facut cunoscut un model al
moleculei de ADN pentru care au primit Premiul Nobel (in 1962).
Modelul se bazeaza pe combinarea a patru nucleotizi. Fiecare
nucleotid consta dintr-un radical fosforic monoacid, o pentoza
(dezoxiriboza) si o baza azotata (una din urmatoarele patru):
adenina(A), guanina(G), -A si G sunt baze purinice- timina(T),
citozina(C) - T si C sunt baze pirimidinice.
Combinatia dintre o baza si o pentoza se numeste
dezoxiribonucleosid, iar combinatia celor trei componente
dezoxiribonucleotid.
ADN-ul ca si ARN-ul consta dintr-un lant lung de molecule de
zahar, cu o nucleotida atasata-un inel de atomi de carbon si
azot. ADN-ul prezinta doua lanturi lungi unite intr-o spirala,
cu nucleotidele in interior, asa incat intreaga molecula
gigantica are aspectul unei scari rasucite(v.anexa1).
Secvente de trei nucleotide de pe lanturile ADN-ului formeaza un
cod special care stabileste ordinea in care sunt legati
aminoacizii pentru a forma molecule de proteine. Acesta este
cunoscut sub numele de cod genetic. Unii aminoacizi sunt
codificati prin mai mult de un triplet. Deoarece proteinele sunt
moleculele de constructie ale organismului si, ca si enzimele,
controlorii sai metabolici, codul ADN stabileste cum arata,
creste si functioneaza corpul. In concluzie, ADN-ul este
materialul genetic al corpului.
Legatura dintre pentoza si una din bazele azotate este
N-glucidica. La dezoxiribonucleosidele purinice legatura
N-glucidica se formeaza intre pozitia N9 a heterociclului dublu
purinic si pozitia C1 a pentozei, iar la nucleosidele
pirimidinice legatura se realizeaza intre pozitia N3 a nucleului
pirimidinic si pozitia C1 a pentozei. Aditionarea radicalului
fosforic se realizeaza, obisnuit, prin intermediul pozitiei 5’ a
nucleosidului. Astfel rezulta nucleotizii, care sunt esteri ai
acidului fosforic cu nucleosidele. Atat conectarea bazelor cu
pentoza, cat si a nucleosidului cu acidul fosforic se realizeaza
prin pierderea unei molecule de H2O. Fiecare radical fosforic al
unui nucleotid poate, prin gruparile acid libere, sa se lege fie
cu un radical fosforic, fie cu un alt nucleotid prin pozitia 3’
a dezoxinucleosidului. In primul caz, dezoxinucleotizii pot
aparea sub forma de monofosfat, difosfat sau trifosfat. In
functie de numarul grupelor fosfat si de baza din constitutia
nucleotidului, dezoxinucleotizii monofosfat se numesc: adenozin
5’-fosfat (AMP), guanozin 5’-fosfat (GMP), citidin 5’-fosfat
(CMP) si timidin 5’-fosfat (TMP);dezoxinucleotizii difosfati:
ADP, GDP, CDP si TDP, dezoxinucleotizii trifosfati:ATP, GTP, CTP
si TTP. In al doilea caz, dezoxinucleotizii se leaga unul de
altul prin legaturi fosfodiesterice astfel: primul nucleotid,
prin grupul fosfat la nivelul unei grupari acid libere, se leaga
de nucleotidul adiacent inferior prin pozitia 3’, iar de
nucleotidul adiacent superior prin pozitia 5’ etc. In acest fel,
intre nucleotizi se stabileste o legatura in zigzag. Se formeaza
astfel un lant polidezoxiribonucleotidic cu o lungime variabila.
Aceasta este stuctura primara a ADN sau monocatenara. Obisnuit,
molecula de ADN este constituita din doua lanturi
polinucleotidice sau doua catene: aceasta este structura
secundara. Analiza chimica a aratat ca exista o relatie de 1:1
intre adenina (o purina) si timina (o pirimidina) si intre
citozina (o pirimidina) si guanina (o purina). O asemenea
relatie nu exista intre cele doua purine sau intre cele doua
pirimidine. Legatura dintre cele doua catene se realizeaza prin
punti de hidrogen intre perechi de baze situate la acelasi nivel
in cele doua catene: doua punti de hidrogen intre adenina si
timina A=T si T=A si trei punti intre guanina si citozina.
Faptul ca la acelasi nivel aditionarea radicalului fosforic la
dezoxiriboza este diferita (intr-o catena la pozitia 3’, iar in
catena complementara la pozitia 5’) a dus la concluzia ca cele
doua catene sunt indreptate in directii opuse. Prin urmare cele
doua catene complementare au o orientare spatiala inversa sau
antiparalela. Studiul structurii moleculei de ADN a relevat
faptul ca bazele azotate sunt asezate spre interior,
perpendicular pe axa principala lunga, la o distanta una de alta
de 3,4A. Deoarece unghiul intre doi nucleotizi apropiati ai
aceleiasi catene este de 36o, structura se repeta la fiecare 10
nucleotizi, adica la 34A. Dubla spirala helicoidala coaxiala are
un diametru de 20A. Molecula de ADN are dimensiuni foarte mari
(fiind cea mai mare macromolecula biologica), cu o greutate
moleculara care poate ajunge la 12 si 16*106. Majoritatea
moleculelor de ADN au o rasucire a helixului la dreapta (“forma
B de ADN”); exista insa si molecule cu o rasucire a helixului
spre stanga: Z-ADN.
Insusirea genetica continuta intr-o molecula de ADN aste
determinata de insusirea perechilor de baze de-a lungul
moleculei. Cum numarul secventelor posibile de baze este egal cu
4n, unde n este egal cu numarul de nucleotizi per catena, se
ajunge la un numar astronomic de variante posibile de informatie
genetica. In timpul replicarii cele doua catene ale moleculei de
ADN se separa enzimatic, fapt ce permite sinteza unor catene
complementare noi pe matricele reprezentate de cele doua
monocatene vechi. Rezulta astfel doua bicatene de ADN identice.
Bicatenele de ADN se pot separa -denatura- prin expunere la
temperaturi apropiate de punctul de fierbere si la pH extrem
(pH<3 si pH>10) si se pot combina -renatura- formand helice
duble native prin expunerea monocatenelor complementare la
temperatura de aproximativ 65oC.
ARN
Complex macromolecular, structural si functional, similar in
anumite privinte, ADN-ului. ARN-ul rezulta din polimerizarea
unor ribonucleotizi, care determina formarea unor lanturi lungi,
monocatenare (structura primara). Pe anumite portiuni monocatena
de ARN se poate rasuci in jurul ei, determinand aparitia unei
structuri duble intre secventele complementare de baze
(structura secundara). Polimerizarea implica patru tipuri de
ribonucleotizi legati impreuna prin legaturi fosfodiesterice in
pozitiile 3’-5’. Componentul pentozic al ARN-ului este riboza,
iar bazele azotate sunt: adenina, guanina, citozina si uracilul.
Sunt doua clase de ARN si anume: ARN genetic care controleaza
ereditatea la unii virusi, alta, ARN negenetic care este
implicata in sinteza substantelor proteice(v. Sinteza
proteinelor).
ARN negenetic implicat in sinteza proteinelor sau ARN celular.
Exista trei tipuri de acid ribonucleic celular prezente in toate
celulele, si care, avand structuri si functii diferite , joaca
un rol esential in biosinteza proteinelor. Aceste tipuri sunt :
acidul ribonucleic mesager-mARN, acidul ribonucleic solubil sau
de transfer-sARN sau tARN si acidul ribonucleic
ribozomal-rARN(v.anexa2). In celule se gaseste o mare cantitate
de rARN (80-90% din ARN-ul celular) o cantitate oarecare de
sARN(10-15%) si o cantitate mica de mARN(mai putin de 5%).
ARN mesager. mARN este sintetizat in timpul transcriptiei
mesajului genetic de pe o catena de ADN si serveste ca tipar
pentru sinteza proteinelor. A fost gasit in stransa legatura cu
ADN-ul cromozomal. mARN are urmatoarele caracteristici: este
foarte repede sintetizat, are o singura catena, complementara
uneia dintre catenele ADN-ului propriu, la nivelul careia a fost
sintetizat. In mARN mesajul este inscris codificat in codoni
care contin triplete de baze azotate (ribonucleotizi). La
capatul 3’, moleculele de mARN contin o secventa de acid
poliadenilic-poly-A (intre 70-250 nucleotizi). Aceste “cozi”
poly-A sunt adaugate posttranscriptional. Terminatia 5’ a
mARN-urilor sunt blocate prin aditia unor capete de m7 Gppp
(7-metilguanozine reziduale legate de mARN prin legaturi
trifosfat).
ARN solubil, de transfer sau adaptor. sARN-ul sau tARN-ul este
similar ca structura cu orice acid ribonucleic. Este
caracterizat printr-o slaba polimerizare , are rolul de a activa
enzimele din citoplasma. Apoi reactioneaza cu aminoacizii
specifici -;prin formarea gruparilor aminoacil-sARN- care sunt
transferati la locul de biosinteza a proteinelor: complexe
mARN-ribozomi sau poliribozomi. Anumite parti din catena de
sARN, constituite din serii scurte de nucleotizi, reprezinta
bazele complementare ale codului mARN pentru un aminoacid
caracteristic. In asemenea portiuni reprezentate de tripleti de
baze, denumite anticodoni, sARN-ul diferitelor specii este
identic. Faptul ca in citoplasma exista toti sau aproape toti
cei circa 20 de aminoacizi proteici, presupune ca trebuie sa
existe un numar de minimum 20 de tipuri de sARN, cate unul
pentru fiecare aminoacid (maximum 64, cati codoni se pot forma
de cele patru baze azotate). Moleculele de sARN constau dintr-o
singura catena, alcatuita din 75-80 de ribonucleotizi. La un
capat al catenei (capatul 5’) se gaseste acid guanilic (G), iar
la capatul 3’ se gaseste un triplet format din bazele CCA
(citozina-citozina-adenina). Intre bratul scurt, cu G, si bratul
lung la nivelul primului nucleotid C, se formeaza punti de
hidrogen. Regiunile bicatenare includ trei bucle monocatenare
intermediare. Regiunea de curbura a lantului polinucleotidic
reprezinta celalalt capat al moleculei de sARN. Curbura este
constituita dintr-un segment de trei nucleotizi necomplementari,
deci legati prin punti hidrogenice. Acest triplet de baze a
capatat denumirea de anticodon tocmai pentru a indica
complementaritatea lui fata de codonii mARN.
ARN ribozomal. Una din caracteristicile principale care
deosebeste rARN de celelalte tipuri de ARN consta in aceea ca el
apare intotdeauna legat de proteine. Lantul rARN-ului este
constituit atat din portiuni monocatenare cat si din portiuni
bicatenare helicoidale cu bucle monocatenare. In lantul
polinucleotidic al rARN-ului raportul molar intre bazele azotate
componente este in favoarea bazelor purinice. Astfel continutul
in adenina/uracil=21:19, guanina/citozina=36:25, iar raportul
general purine/pirimidine circa 1,3. Molecula de rARN are peste
1000 de nucleotizi.
Sinteza proteinelor
Proces care consta in polimerizarea aminoacizilor, in celule sau
in vitro. (v.anexa3)Intr-o celula pot exista circa 10000
proteine care au rol esential in functionarea si reproducerea
celulei si organismului. Biosinteza proteinelor se desfasoara in
urmatoarele momente. In primul moment are loc transcriptia, care
consta in sinteza mARN de catre una dintre catenele de ADN
dintr-o gena. Acest mARN are o structura complementara catenei
de ADN matrice, reprezentand o “imagine in oglinda” a acestuia,
o transcriere mecanica a codonilor catenei de ADN, respectiv a
mesajului genetic, cu simboluri complementare. In al doilea
momont are loc translatia care consta in migrarea mARN in
citoplasma si asocierea mARN cu ribozomii activi in sinteza
proteica. Catena de mARN se fixeaza simultan prin absorbtie pe
mai multi ribozomi la distanta intre ei de 300-350A, formand
poliribozomi. In al treilea moment are loc activarea
aminoacizilor, care consta in reactia unui aminoacid cu
adenozin-trifosfat (ATP) catalizata de aminoacil-ARN sinteza, si
formarea de aminoacil-adenilat (aminoacil AMP), care se ataseaza
de o molecula de tARN, determinand aparitia unui complex
aminoacil-tARN. Acest complex este transportat in locul lui
propriu in lantul proteic, determinat de mARN din polizomi. Pe
catena mARN din polizom, se vor amplasa, la nivelul fiecarui
ribozom, numai acele complexe aminoacil-tARN care, pe bucla
centrala, reprezentand anticodonul, poseda o secventa de trei
ribonucleotizi complementara codonilor mARN din complexul
polizomului. In acest fel aminoacizii sunt legati enzimatic
intr-o ordine impusa de ADN care a matritat mARN si care joaca
un rol direct in biosinteza proteinelor. In al patrulea moment
are loc translatia, polimerizarea sau asamblarea aminoacizilor.
Legatura se realizeaza intre gruparea COOH a primului aminoacil
care reprezinta punctul activ al biosintezei progresive, cu
gruparea NH2, a celui de al doilea aminoacil, in prezenta
enzimei peptid-polimeraza, care catalizeaza formarea legaturilor
peptidice intre aminoacizi; incorporarea aminoacizilor este
ireversibila; iau astfel nastere lanturi polipeptidice care se
elibereaza de polizom, prin translocarea ultimului complex
aminoacil-tARN de ultimul ribozom din polizom, cand acesta a
ajuns in urma rotirii la extremitatea matricei mARN de care se
detaseaza. Un lant polipeptidic se sintetizeaza intr-un minut.
*****************************************************
Page 1 of 1