Nucleòtids i Àcids nuclèics

Base nitrogenada + pentosa + àc. fosfòric

nucleòsid

nucleòtid

• Base nitrogenada caràcter bàsic i amb àtoms de N a l’anell

• Pentosesmonosacàrids de 5 C

Enllaç N-β-glicosídic (covalent) entre el C1’ de la pentosa i:El N9 de les bases púriquesEl N1 de les pirimidíniques

NomenclaturaSufixe: -osina (pùrica) –idina(pirimidinica)Prefixe: desoxi- (desoxirribosa)

H2O

Enllaç éster entre el grup fosfat i el grup hidroxil (-OH) del C5’ de la pentosa

Enllaç N-glicosídic

H2O

Nucleòtids interés biològic: intermediaris en reaccions químiques

1. Adenosín fosfats en reaccions on es desprèn o es consumeix energia

De la mateixa forma actuen els nucleòtids amb guanina= GTP

ATP (adenosín TRIfosfat)ADP (adenosín DIfosfat)

AMP (adenosín MONOfosfat)

E E

2. AMP cíclic Tipus d’AMP en què el grup fosfat està esterificat amb el C3’ i C5’ de la ribosa

• Actua com a 2n missatger en la recepció de senyals a la cel, quan el 1r missatger (hormona) no pot travessar la memb cel

http://www.mhhe.com/sem/Spanish_Animations/sp_second_messengers.swf

3. CoEZ derivats de nucleòtids

– subst NO protèiques q s’uneixen a l’EZ per a q aquest puga realitzar la seua funció (apoEZ + CoEZ = holoEZ)

– NO són específics de substrat, sino del tipus de reacció

A. Flavín-nucleòtids contenen una base nitrogenada = flavina participen en reaccions redox

– FMN (flavin mononucleòtid) = 1 nucleòtid la base nitrogdel qual és flavina

– FAD (flavin adenin dinucleòtid) = 2 nucleòtids, un té flavinai l’altre adenina

FMN FAD

• Piridin nucleòtids formats per 2 nucleòtids:

Un amb adenina + un amb nicotinamida

NAD NADP

Nicotinamida

Adenina

Piridina

Reaccions redox

• Coenzima A (CoA) derivat del ADP

S’enllaça amb àcids orgànics mitjançant enllaços tio-ester i els activa

Grup tiol

Àcids nuclèics

Els nucleòtids s’uneixen en llargues cadenes per a formar àcids nuclèics

• El sucre d’un nucleòtid s’uneix al grup fosfat del nucleòtid següent

Enllaç fosfodiester (covalent)

el grup fosfat (q està unit al C 5’ de la pentosa), s’uneix al C 3’ de la pentosa del nucleòtid següent:

• Estructura primària de l’ADN

Seqüència de ntunits covalentment

El descobriment de l’estructura secundària de l’ADN

• Phoebus Levene

• 1919 proposa l’estructura d’un nucleòtid i com estan units els components que el formen

• Comet un error: els nucleòtids

estan units de 4 en 4 (estructura

del tetranucleòtid) amb les bases

cap a l’exterior formant una

estructura repetitiva (1926)

https://www.youtube.com/watch?v=95s81jw70Lg

• 1940 Chargaff realitza uns experiments:

Regles de Chargaff:

Composició de bases difereix d’una sp a altra

Dins de la mateixa sp, diferents teixits tenen la mateixa composició de bases

La composició de bases d’una determ sp no varia amb l’edat, ni nutrició ni amb variacions ambientals

% A = % T i % G = % C A + G = C + T (quantitat de bases púriques = bases pirimidíniques)

• Linus Pauling 1951 havia descobert l’estructura de l’hèlix α de les proteïnes i continuà per aquest camí (hèlix) amb el ADN proposa una triple hèlix amb els grups P al centre

• Watson i Crick (1953) • Rosalind Franklin i Wilkins

ADN • 2 cadenes de nucleòtids:

– Doble hèlix dextrogira

– Els grups P i les pentoses (desoxiribosa) de cada cadena estan a la perifèria formant l’esquelet covalent, que és hidrofílic. Les bases, hidrofòbiques, es troben al centre de l’hèlix

– Les cadenes són antiparal·leles

5’

5’

3’

3’

– Les bases són complementaries:

• L’adenina i la timina s'uneixen per 2 enllaços de pont d’hidrògen

• la guanina i la citosina es mantenen unides per 3 enllaços de pont d’H

– A més dels ponts d’H l’estabilitat de l’hèlix es manté per: interaccions hidrofòbiques entre bases adjacents i interaccions entre els grup P (-) i l’aigua del medi

– Per a una mateixa espècie el contingut de bases púriques és igual al de pirimidíniques, és a dir: % A+T = % G+C (regla de Chargaff)

– Els anells de les bases són perpendiculars a l’eix de l’hèlix

– 1 pas de volta (una volta completa) conté 10 parells de bases i mesura 34 Å la separació entre bases és de 3,4 Å

– 20 Å (2 nm) de gruix

• La asimetria de l’anell de desoxiribosa fa que aparega un solc major i un solc menor

• La longitud de la molec varia entre sp ha anat augmentant al llarg de l’evolució

Humans = 3 milions de parells de nucleòtids

Variacions de l’estruct ADN descrita per Watson i Crick

• La conformació que s’ha estudiat es coneix com a conformació B, però existeixen altres: A i Z

• A – També dextrogira però més ampla i aplastada

– Les bases es troben situades cap l’exterior de l’hèlix

– El pas de rosca mesura 28 Å i conté 11 pb per volta

– No apareix de forma natural, s’obté deshidratant el model B, s’utilitza al laboratori

• Z – levogira amb una forma de zig-zag

– Més estreta i allargada

– El pas de rosca mesura 45 Å i té 12 pb per volta

– Gran quantitat de G i C alternants

– Es pensa que pot estar implicada en la regulació de l’espressió gènica

• DNA monocatenari alguns virus

• DNA doble circular bacteris

• En mostres d’ADN aïllades en dues sp bacterianes no identificades, X i Y, la adenina representa el 32% i el 17 % respectivament, del total de bases. Quines proporcions relatives d’adenina, guanina, timina i citosina esperaries trobar en les dues mostres d’ADN?

• Una d’estes sp fou aïllada en un manantial d’aigua termal a 64ºC. Quina sp és probablement l’sptermòfila i per què?

Empaquetament (superenrotllament) del DNA (estruct 3aria)

• Degut a:

– Tamany del DNA humans = 2m de longitud en un nucli de 5 µm de Ø

– Elevada càrrega – dels grups P

• L’ADN es troba associat a proteïnes:

– Històniques

– NO històniques

HISTONES-proteïnes de baix pes molecular - gran quantitat de Lys i Arg (aa bàsics):

- molt bàsiques neutralitzen el caràcter àcid del DNA- Lys i Arg situades majoritàriament a l’extrem aminoterminal i projectats cap a l’exterior li confereixen càrrega + a pH fisiològic estes càrregues + fan que puguen interaccionar amb el filament de DNA

S’agrupen en paquets de 8 = octàmer

+

+

+

+

+

+

+

• 8 histones + quasi 2 voltes de DNA (al voltant de 146 parells de bases) + H1 (fixa el complex) = NUCLEOSOMA

• Un a altre s’uneixen per

un “linker” de DNA

(DNA espaiador)

Estructura de collar de perles

cromatinahttp://www.bionova.org.es/animbio/anim/cromatina.swf

FILAMENT DE 10 nm(collaret de perles)

La cromatina d’un nucli en interfase NO es troba així, sinó que es troba enrotllada sobre ella mateixa amb uns 6 nucleosomes per volta formant una fibra de 30 nm de grossor o solenoide que es torna a enrotllar formant uns llaços de 0,5 µm units que formen la fibra de llaços radials de quasi 1 µm de diàmetre

FIBRA DE CROMATINA DE 30 nm(solenoide)

Estruct 4aria

1400 nm

• Com que per a poder transcriure el DNA l’estruct de la cromatina s’ha de desmuntar (desacoblar de les histones) l’acoblament i desacoblament de l’ADNper canvis a les histones produiran una regulació de l’expressió gènica

FUNCIÓ DE L’ADN portar i transmetre la informació genètica

• Desnaturalització de l’ADN per Tª o pH es produeix el trencament dels ponts d’H entre bases però no dels enllaços covalents

- Si queda unit un segment de 12 pb o més ràpida renaturalitz

- Si les cadenes d’ADN estan completament separades la renaturalització és més lenta:

- 1r es produeix un “reconeixement” xocs fins que es troben dos segments complementaris-2n les bases s’aparellen = cremallera

• Les cadenes complementàries de dues spdiferents poden hibridar

• S’utilitza per a detectar seqüències similars en diferents sp o dins d’una mateixa sp Quan més propera siga la relació evolutiva entre dues spmajor serà el grau d’hibridació dels seus ADN

• ARN

– Solament està format per una cadena

– El sucre és una ribosa

– Les bases nitrogenades són: adenina, guanina, citosina i uracil

• És la còpia complementària d’un fragment de DNA amb sentit biològic

• Gral lineal, però poden aparèixer forquetes on acaba el missatge

• Molt inestable

• S’uneix a prot per a formar els ribosomes

• Existeixen 3 o 4 tipus

• Molec llargues amb complexos plegaments

• Apareixen bases rares

• Té 4 braços

• Estruct 3aria característica

https://www.rcsb.org/pdb/explore/jmol.do?structureId=3a3a&opt=3&bionumber=1