Biochimica Applicata - Appunti

Nucleotidi e Acidi Nucleici

Acidi nucleici sono DNA acido desossiribonucleico e RNA acido ribonucleico. I depositari molecolari dell'informazione genetica.

La sintesi di ogni proteina è il prodotto dell'informazione appropriata usa sequenze nucleotidiche degli acidi nucleici di una cellula. La capacità di conservare e trasmettere l'informazione genetica da una generazione di cellule a un'altra condizione fondamentale per la vita.

Gene — è una sequenza di DNA che contiene le informazioni necessarie per la sintesi di un prodotto biologico funzionale.

DNA — funzione: conservazione e la trasmissione dell'informazione genetica.

RNA — diverse funzioni:

• rRNA (ribosomiale): componente strutturale dei ribosomi.
• mRNA (messaggero): intermediario che porta l'informazione da uno o pochi geni ai ribosomi.
• tRNA (trasferimento): traduce fedelmente le informazioni presenti in una molecola di mRNA in una specifica sequenza di amminoacidi.

Nucleotidi

Composti da:

• Base azotata
• Pentosio
• Gruppo fosforico

Nucleosidi: base azotata e pentosio.

Legame N-β-glicosidico: Il legame glicosidico è il legame che unisce il gruppo cingetico di uno zucchero con un atomo, base azotata nucleofilo, di un'altra molecola. Quando l'atomo è azoto si tratta di un legame N-glicosidico; è una condensazione in quanto si libera una molecola di acqua. In base alla direzione risultante il legame può essere definito legame β e entrambi legami legati (X sul piano opposto rispetto a 1C-1H) o α (sullo stesso piano).

Basi Azotate

Anelli eterociclici con presenza di doppi legami

Basi Puriniche

Adenina

NH₂

N

H

C

HN

Guanina

O

C

NH

CH

N

H₂N

Basi Pirimidiniche

Citosina

NH₂

C

CH

O

N

Timina (DNA)

O

C

CH₃

HN

C

O

Uracile (RNA)

O

C

CH

HN

C

O

Il DNA e l'RNA possono contenere piccole quantità di altre basi, in molti casi segnali per la regolazione o protezione dell'informazione genetica

Zucchero Pentoso

in conformazione β con l'ossidrile verso l'alto che si lega con la base azotata

2-Deossi-D-Ribosio -> DNA

D-Ribosio -> RNA

Organismi diversi presentano nel loro DNA diverse quantità delle 4 basi azotate la quantità di A = T(U) G = C

Il numero totale di basi puriniche è approssimativamente uguale a quello delle basi pirimidiniche

1942 HERSHEY E CHASE

STUDIO SU BATTERIOFAGI (BATTERIOFAGO T2)

Cioe' virus che parassitano i batteri iniettando al loro intemo il loro DNA e sfruttando l'apparato metabolico dei batteri per replicarsi (CICLO LITICO) oppure attuando un ciclo LISOGENO in cui il DNA del virus si fonde a quello del batterio rimanendo silente ma al momento della duplicazione di questo viene duplicato anche il DNA del virus nascondi quindi batteri gia infetti e questo DNA virale poi metteva un per via che ai altri batteri. Questi esperimenti dimostrarono definitivamenti che il materiale genetico e' il DNA in quanto il materiale genetico e' il RNA (materiale genetico che porta le caratteristiche ereditarie - DNA e come la polvere con le divisioni cellulari (poi inoltrato ncricotticostruirsi))

Anni 40 CHARGAFF

REGOLE DI CHARGOFF

1. La composizione in basi del DNA varia (ingente) da una specie ad altra
2. Le molecole di DNA isolate da tessuti diversi della stessa specie hanno la stessa composizione in basi
3. La composizione in basi del DNA di una data specie non si modifica con l'eta' dell'organismo, con lo stato nutrizionale o in seguito a variazioni ambientali
4. In tutte le molecole di DNA il numero di A = T e il numero di G = C quindi la somma dei residui purinici e' uguale alla somma dei residui pirimidinici A + G = T + C

Anni 50 ROSALIND FRANLIN E WILKINS

Struttura del elica del DNA

1953 WATSON E CRICK

MODELLO DOPPIA ELICA DEL DNA

Il DNA e' costituito da 2 catene elicoidali; queste intomo assets sono poi formare una doppia elica DESTRORSA (si svolge in senso orario)

• Lo scheletro covalente, inoltre, e' il "corridoio della doppia elica," e' a carattet con l'ambiente incostituita deossiribosio e gruppo fosfatico
• Le basi PURICHE e PIRIMIDINICHE sono ripostate all'intemo della doppia elica su cione strutture (doppi per corseto per la parte ova

MECCANISMI

Delezione o inversione di parecchi geni contigui.

Inversione dei geni di un cromosoma.

Scambio di grosse porzioni di DNA tra cromosomi non omologhi.

CONSEGUENZE

Alterazioni fenotipiche molto gravi.

CAUSE MUTAZIONI

• INSORGENZA SPONTANEA
• Instabilità chimica delle basi.
• Errori durante la replicazione del DNA.
• ESPOSIZIONE AD AGENTI CHIMICI e FISICI
• UV
• Radiazioni ionizzanti
• Acidi
• Annicriti ossidanti
• Sostanze chimiche varie.

Molte GRAVI MALATTIE sono causate da mutazioni di un singolo gene

ANEMIA FALCIFORME: i globuli rossi anacolari in condizioni di bassa tensione di ossigeno assumono una forma falciforme; è causata da una mutazione nel gene per la catena beta dell'emoglobina.

L’EMOGLOBINA è una proteina che trasporta l’ossigeno nel sangue, è localizzata negli eritrociti, ed è formata da 4 catene di α e 2 catene β; ciascuna catena contiene al centro un gruppo protetico EME che è lega l’O₂.

La mutazione riguarda l’acido glutammico (polare, idrofilo) in posizione 6 della catena β che viene sostituito da una valina (apolare, idrofobica).

Le conseguenze sono: in condizioni di bassa tensione di O₂ l’emoglobina mutata si precipita; gli eritrociti vengono deformati e assumono una forma a falce per cui non scorrone bene nei capillari (occlusione delle vene), ischemie nei vari vicoli, danno tessutale e dolone. Questa deformazione è inizialmente reversibile se aumenta la tensione dell’O₂; dopo alcune volte div permanente. Gli eritrociti falciformi vengono privati distrutti e questo porta all’insorgenza dell’anemia.

I soggetti OMOZIGOTI possono solo di emoglobina mutata e generalmente muoiono prima dei 25 anni.

I soggetti ETEROZIGOTI possiedono solo il 50% di emoglobina normale. Hanno solo crisi sporadiche in presenza di basse tensioni di O₂, sono però più resistenti alla malaria.

RETINOBLASTOMA EREDITARIO

È causato dalla perdita della funzione del gene RB. Il portatore soffre della malattia ereditaria in gene mutato e non.

ENDONUCLEASI

agiscono sulla porzione interna degli acidi nucleici

idrolizzandoli in frammenti sempre più piccoli

Esistono alcune importanti classi di endonucleasi che effettuano tagli

solo in corrispondenza di specifiche sequenze nucleotidiche

IL DNA E' SINTETIZZATO DALLE DNA POLIMERASI

Le reazione fondamentali prevedono il trasferimento di un gruppo fosforico

CATENA IN CRESCITA

dNTP

* NUVOFILO é una specie che prende parte ad una

reazione donando un doppietto elettronico ad una

altra specie (elettrofilo) legandosi ad esso

(dNHP)_n + dNTP -> (dNHP)_{n + 1} + PP_i

La reazione sembra procedere con

soltanto una piccola variazione di

energia libera, dato che la formazione

di un legame fosfodiestere avviene

a spese di un legame fosfoanidridico

un po' meno stabile.

Le interazioni con l'ambiente che si

instaurano nell'impilamento o

nell'appaiamento delle basi

stabiliscono e stabilizzano maggiormente

la catena di DNA che si allunga.