La sfida digitale nella comunicazione mirata: dai primi passi alla complementarietà
Acidi nucleici - 3 presentazione del prof. Ciro Formica Struttura dei nucleotidi; Le basi azotate;...
-
Upload
uberto-pastore -
Category
Documents
-
view
228 -
download
2
Transcript of Acidi nucleici - 3 presentazione del prof. Ciro Formica Struttura dei nucleotidi; Le basi azotate;...
Acidi nucleici - 3Acidi nucleici - 3
presentazione del prof. Ciro Formica
Struttura dei nucleotidi; Le basi azotate; Il criterio di complementarietà delle basi azotate; L'antiparallelismo delle due catene polinucleotidiche di una molecola di DNA.Il modello a doppia elica di Watson e Crick: correlare la sua struttura con le sue funzioni. Le caratteristiche degli Acidi nucleici. L’organizzazione del DNA nella cellula eucariote. Gli istoni
Immagini e testi tratti dai website di: genome.wellcome.ac.uk, dnaftb.org, unipv.it, unimi.it, wikipedia.it, unibs.it, unina.it, uniroma2.it, nih.gov, zanichelli.it, sciencemag.org
I legami chimici nella doppia elica del DNAI legami chimici nella doppia elica del DNA
2
Basi azotate: purine e pirimidineBasi azotate: purine e pirimidine
3
Numerazione della base azotata: nelle purine (2 anelli) in senso
antiorario da 1 a 9
Numerazione della base azotata: nelle pirimidine in senso antiorario da 1 a 6 nel singolo anello
PURINE: 2 anelli eterociclici
PIRIMIDINE: 1 anello eterociclico
Purine: ADENINA, GUANINAPurine: ADENINA, GUANINA
4
ADENINAIn posizione 6: NH2
GUANINAIn posizione 2: NH2
In posizione 6: C=O
Pirimidine: CITOSINA, TIMINA, Pirimidine: CITOSINA, TIMINA, URACILEURACILE
5
CITOSINAIn posizione 6: NH2
In posizione 4: C=O
TIMINAIn posizione 1: CH3
In posizione 4 e 6: C=O
URACILEIn posizione 4 e 6: C=O
I NUCLEOSIDI I NUCLEOSIDI
Composti organici formati da una base purinica o pirimidinica e un pentoso (ribosio o desossiribosio), uniti con legame N-glicosidico. I nucleosidi vengono prodotti per idrolisi parziale dei nucleotidi. I principali nucleosidi sono l'adenosina, la guanosina, la citidina, l'uridina, la timidina e l'inosina.
6
Esempio di nucleosideEsempio di nucleoside
7
ADENOSINA: ADENINAGUANOSINA: GUANINA
CITIDINA: CITOSINATIMIDINA: TIMINA
Quando al posto del RIBOSIO c’è il DEOSSIRIBOSIO, il nome
è preceduto da deossi:
DEOSSIADENOSINADEOSSIGUANOSINA
DEOSSICITIDINADEOSSITIMIDINA
I NUCLEOTIDIEsteri fosforici di un nucleoside formati dalla funzione alcolica –OH di un pentoso (ribosio o deossiribosio) esterificata con una o più molecole di acido fosforico + legame N-glicosidico con una base azotata (purina o pirimidina).Il termine “estere” viene in genere usato per indicare gli esterialcol+acidi organici, ma si estende anche agli esterialcol+ acidi inorganici
8
Esempi Prodotto finale
Acido+ Base forte Sale CH3-COOH + NaOH CH3-COO-Na Acetato di sodio
Acido organico+ alcol
Estere organico CH3-COOH + CH3CH2-OH CH3-COO-CH2CH3
Acetato di etile
Acido inorganico+ alcol
Estere inorganico Acido fosforico + etanolo Fostato di etile
Viene eliminata una molecola di H2O come nelle condensazioni
Zuccheri: ribosio e deossiribosio
9
Numerazione degli zuccheri: in senso orario da 1’ a 5’, I primi 4 carboni sull’anello, il 5 fuori dall’anello.
Nel DEOSSIRIBOSIO manca un atomo di OSSIGENO in posizione 2’
Formula molecolare
1 H3PO4
Formula di struttura
O-
I HO-P=O
I OH
Monofosfato
Gruppi fosfatoGruppi fosfato
10
Formula molecolare
2 H3PO4
Formula di struttura
O- O-
I IHO-P-O-P=O
I I OH OH
difosfato
Formula molecolare
3 H3PO4
Formula di struttura O- O- O-
I I IHO-P-O-P-O-P=O
I I I OH OH OH
trifosfato
Ciascun gruppo fosfato acquista una carica negativa quando cede un idrogeno; altri atomi di idrogeno vengono eliminati a causa dei legami dell’ossigeno.
L’esempio più noto di nucleotide: L’esempio più noto di nucleotide: l’ATP (adenosintrifosfato)l’ATP (adenosintrifosfato)
11
Il legame tra il ribosio C5’ e il fosfato è un processo di ESTERIFICAZIONE, che avviene tra un gruppo acido (fosfato) e un ossidrile (del ribosio), con eliminazione di una molecola di H2O. Il legame tra ribosio C1’ e base azotata avviene con l’azoto N9.
12
La molecola dell’ATP in 3DLa molecola dell’ATP in 3D
L’immagine riproduce la struttura tridimensionale dell’ATP ricavata dai dati contenuti in Protein Data Bank del NCBI. Sono rispettati i raggi di Van der Waals
Legenda: carbonio – grigio, azoto – blu, fosforo – giallo, ossigeno – rosso [per concessione di Sung Choe]
Tratto da: Darnell, Lodish et al. “Molecular cell biology - W.H.Freeman and Co cap 2- fig NN
Altre basi azotate: caffeina, acido urico, acido Altre basi azotate: caffeina, acido urico, acido orotico orotico
13
CAFFEINAIn posizione 2 e 6: C=O
ACIDO URICOIn posizione 2, 6 e 8:
C=O
Inoltre: INOSINA e PSEUDOURIDINA basi anomale del tRNA
14
Le bp (basi appaiate) si trovano su piani perpendicolari all’asse della DE, che è stabilizzata anche dalle interazioni idrofobiche tra le basi azotate
Caratteristiche della doppia elica
doppia elica e basi doppia elica e basi complementaricomplementari
I due filamenti sono antiparalleli perché decorrono entrambi in direzione 5’3’
Appaiamento delle basi del DNAAppaiamento delle basi del DNA
A = T
G C
T = A
A = T
C G
T
C
CA
G
GT
A
G C
T = A
T = A
C G
A = T
A = TG
C
5’
3’
5’
3’
5’ 3’
3’ 5’denatured
strands
hybridizedstrands
Hydrogen bonds
C G C
G
G C
Phosphate-sugar backbone
Youtube: Corso citologia-DNA e cromosomi
http://www.youtube.com/watch?v=el81jTUdl7s
Riassumiamo i dati sul DNARiassumiamo i dati sul DNA
17
Percentuale di basi azotate nei DNA di varie specie
Negli acidi nucleici solo radioattività da 32P
Dati di Franklin
Dati di Chargaff
Dati di Pauling
Distanza tra 2 eliche 2 nm
In caso di legame purina-purina
> 2 nm i filamenti formano una spirale , come per le proteine
In caso di legame pirimidina-pirimidina
< 2 nm
appaiamento A-T (31%)G-C (19%)
A G C T A/T G/C A+G/C+T
%G+C
Uomo 31,0 19,1 18,4 31,5 0,98 1,04 1,00 37,5
Topo 28,6 21,4 21,7 28,4 1,01 0,99 1,00 43,1
Drosophila 27,3 22,5 22,5 27,6 0,99 1,00 0,99 45,0
Mais 25,6 24,5 24,6 25,3 1,01 1,00 1,00 49,9
E. coli 26,0 24,9 25,2 23,9 1,09 0,99 1,04 50,1
Riassunto animato del DNARiassunto animato del DNA
18
http://www.dnaftb.org/19/animation.html
Le 3 forme di DNA eucarioteLe 3 forme di DNA eucariote
19
Parametro DNA A DNA B DNA Z
Bp/giro 11 10 12
Diametro (nm) 2.6 1.9 1.8
Orientamento elica Destrorso Destrorso Sinistrorso
Distanza tra le coppie di
basi (nm)
2,6 3,32 3.7
Inclinazione basi rispetto
all'asse della doppia elica
20° 6° 7°
Coppie di basi per giro 11 10,5 12
bp = base pairs (coppie di basi)nm = nanometri 10-9 m
Notare l’andamento sinistrorso della forma Z, di minore diametro, rispetto a quello destrorso di A e B.
La forma B è la più comune tra gli eucarioti
20
Com’è organizzato il DNA nella Com’è organizzato il DNA nella cellula eucariote: il nucleosoma e cellula eucariote: il nucleosoma e
gli istonigli istoniOltre l’80% di DNA nelle cellule eucariotiche è organizzato sotto forma di nucleosomi ripetuti ognuno dei quali consiste di 200 bp di DNA associate ad un ottametro definito “core” istonico (H2A, H2B, H3, H4) ed un istone “linker” H1.L’ottamero è organizzato in:tetramero H32-H42 posto al centro del NUCLEOSOMA+ 2 eterodimeri H2A, H2B attorno al tetramero.Gli istoni hanno p.m. 11-16 kD, H3 e H4 sono molto conservati dall’evoluzione.Il DNA è organizzato intorno agli istoni con superelica sinistrorsa, 1,65 giri e 10-11 bp.
21
Nucleosoma e istoniNucleosoma e istoni
22
A livello molecolare le interazioni del DNA con le proteine istoniche sono dovute a vari tipi di legami: - legami idrogeno che si instaurano tra gruppi fosfato del DNA e i residui amminici degli istoni, - interazioni elettrostatiche con la catena basica laterale.Linker H1-caratteristiche:Si trova negli eucarioti superioristabilizza strutture cromatiniche superiori mediante neutralizzazione delle cariche elettrostatiche del DNA di unione, attraverso il suo dominio C-terminale molto ricco di residui amminoacidici carichi positivamente.
23
Dalla doppia elica al cromosomaDalla doppia elica al cromosoma
24
Dalla doppia elica al cromosomaDalla doppia elica al cromosoma
25
RNA e trascrizione
26
RNA e trascrizione
27
28
Il nuovo mondo degli RNAIl nuovo mondo degli RNA
29
RNA non è solo:mRNA – veicola le informazioni dal DNA ai ribosomi per la biosintesi proteicatRNA – trasporta gli amminoacidi ai ribosomi rRNA – componente strutturale e funzionale basilare del ribosoma ma anche:Spliceosomal RNAs – parte del macchinario che stacca l’RNA non-codificante (introni)Small nucleolar RNAs (snoRNAs) –modifica l’rRNA del nucleolo. MicroRNAs (miRNAs) – brevi (21 nucleotidi) RNA che inibiscono la traduzione dei mRNA : sono oltre 250 e regolano più di 10.000 geni Small interfering RNAs (siRNAs) – simili ai precedenti ma innescano la distruzione dei mRNAs.Inoltre esistono degli mRNA non codificanti:da pseudogeni, 20.000 geni non più funzionanti che accumulano mutazioniantisenso, 9%: prodotti durante la trascrizione in senso opposto a quello normaleRNA implicati nell’inattivazione genica di uno dei 2 cromosomi sessuali della femmina XX