Biologia molecolare completo

NUCLEOTIDE

Un nucleotide è costituito da tre elementi: uno zucchero (pentoso, in questo caso il ribosio con 5 atomi di carbonio, i primi quattro sono nell'anello, mentre il quinto si trova al di fuori), la base legata al C1 e il gruppo fosfato legato al C5. Le basi possono essere: puriniche o pirimidiniche, sono dette anche basi eterocicliche ossia sono costituite da diversi tipi di atomi che sono legati tra loro in anelli ciclici. Etero perché contiene diversi tipi di atomi, si può trovare sia il carbonio che l'azoto. Nell'anello vi sono doppi legami nelle pirimidine, quindi sp2 ibridazione, tutti gli atomi di questo composto hanno ibridazioni sp2. Quindi, le pirimidine sono planari. Anche le purine sono ibridate sp2 e quindi molecole planari. Questo aspetto sarà importante nell'impilamento delle basi per la struttura del DNA.

- Ribosio: il C ha 4 legami sp3, sarà una molecola non planare. N si legherà a livello del C1 del

ribosio.- Purine: ADENINA, GUANINA ; Pirimidine: CITOSINA, TIMINA, URACILE(sostituisce la timina dell'RNA).- Le tre pirimidine: CITOSINA ha il gruppo NH2 mentre la TIMINA ha l'O e CH3a livello della base. La differenza tra timina e uracile: nella timina vi è un CH3legato al C5 , tutto il resto è uguale. Potrei chiamare la timina anche come5 metil-uracile. Confronto CITOSINA – URACILE: citosina sul C4 ha ungruppo NH2, mentre l'uracilepresenta un O. Cosa succedealla citosina in H2O? La citosinapuò andare incontro ad unareazione di DEAMINAZIONE,cioè può sostituire il gruppoNH2 con un O, esceammoniaca e si forma l'anello.L'acqua ha quindi trasformato la citosina inuracile. Supponiamo di avere un'origine dellavita che si basa su RNA con sequenza ACUUGA; siccome immersa in soluzione acquosa, lasequenza diventerà AUUGA (la citosinadiventerà uracile a causa della reazione dideaminazione), per cui non ho

più modo didistinguere i due uracili in quanto identici. Nonpotendole sistemare, la sequenza degliorganismi avrebbe perso le citosine, perdendo diconseguenza anche le guanine, per cui alla finel’info si sarebbe persa. Per ovviare a questoinconveniente supponiamo di avere unasequenza AUGCCAU , adesso se la C puòsubire deaminazione, sull’uracile metto unsegno, la contrassegno. Supponiamo cheavvenga una deaminazione: la sequenzadiventerà AU(contrassegnato)GUAU(contrassegnato). La Citosina è statatrasformata in uracile, ma dobbiamo farla diventare nuovamente C, e possoriformare la sequenza originaria. Dobbiamo trasformare U contrassegnato inqualcosa di molecolare: quel pallino utilizzato per la contrassegnazione rappresentail CH3 del C5. Nel DNA invece la situazione è: ATGCCAT, se una citosina per 11Deaminazione diventerà ATCUCAT (se nel DNA trovo una U quello deve essereeliminato e sostituito con la C ed è più facile da

riconoscere rispetto all'RNA visto che nel DNA non c'è presenza di U). Nel DNA vengono spesso aggiunti gruppi metile in modo da scrivere qualche informazione in più rispetto alla semplice frequenza, e può essere fatto a livello del C5 della citosina, una Citosina può essere metilata quindi a livello del C5. Se subisce una reazione di deaminazione, si trasforma in Timina e non più in uracile. Per cui queste sequenze sono più soggette a mutazione e la T è uguale al resto delle timine e la modifica è più difficile da correggere. Il nucleotide è formato da un zucchero pentoso, a livello del C1 ci devono essere un OH nel caso del ribosio o H nel caso del deossiribosio. Anche questa modifica aumenta notevolmente la stabilità chimica della molecola del DNA. Un altro modo per rendere stabile è stato togliere OH in quanto molto poco stabile, infatti la molecola di RNA è un po' meno stabile. Il ribosionon ci sono interazioni dirette tra le basi azotate, ma solo attraverso i ponti idrogeno.

entrareun’adenina e fare due ponti idrogeno con la guanina; si possono formareanche triple eliche● AGC ammino – carbonile Watson e Crick 13ACQUA

La molecola dell’acqua è formata da O e 2H. L’atomo di O è molto elettronegativo,tende a trarre su di se gli elettroni, l’H invecenon è molto elettronegativo, per cui glielettroni saranno spostati prevalentementeverso l’O. Ciò comporta che sull’O si viene acreare una parziale carica negativa delta- esull’H delta + , un dipolo. Con questaconfigurazione H2O possono interagirefacilmente tra di loro e questa prende il nome diPONTE IDROGENO, un’interazione debole.

ETANO ED ETANOLO

Sono molto simili tra di loro, ma l’etanolo ha ungruppo OH mentre l’etano solo H. L’etano è ungas , mentre l’etanolo lo troviamo allo stato liquido.Il fatto che l’etanolo sia liquido dipende da questogruppo OH. Guardando la temperatura diebollizione

notiamo che quella dell'etano è -88 gradi mentre quella dell'etanolo è 78 gradi, e questa enorme differenza dipende appunto dalla presenza del gruppo OH, in particolare dal fatto che l'etanolo così come l'H2O forma il ponte idrogeno che le costringe a stare unite, anche per l'etanolo vale questa regola. Attraverso quest'ossigeno può fare dei legami con altre molecole di etanolo e questa interazione rende le molecole meno volatili, non riescono a liberarsi e per poterle trasformare in un gas devo fornire energia per rompere i legami. La temperatura è più bassa di quella dell'H2O perché questa ha più ponti idrogeno, mentre l'etanolo ne ha solo uno e quindi evapora prima. A temperatura ambiente invece l'etano è un gas perché il legame C-H non è così polarizzato, non ci sono dipoli molto forti. Il legame C-H non forma legami idrogeno così forti come capita.più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; 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le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; le due cariche si attirano di più nel vuoto piuttosto che nell'acqua; 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più nel benzene piuttosto che nell’acqua (perché il benzene è apolare quindi le due cariche non vengono schermate dagli idrogeni che gli si avvicinano e dunque le due cariche possono interagire; invece l’acqua è un liquido polare quindi le due cariche attirano i dipoli e gli idrogeni dei dipoli le schermano e quindi le interazioni tra le due cariche risultano essere molto più deboli). Le strutture macromolecolari (sia il DNA sia le proteine) possono escludere l’acqua dal loro interno quindi le interazioni saranno molto forti (simili a quelle che avvengono tra le cariche immerse nel benzene anche se ovviamente negli organismi viventi il benzene non è presente). L’interazione tra queste due cariche è determinata dalla LEGGE DI COULOMB F= k Q1Q2/(r^2) Carica positiva che interagisce con quella negativa. La distanza r è quella tra le due cariche. La forza dell’interazione è direttamente proporzionale alle

Le cariche sono inversamente proporzionali alla distanza. Più alte sono le cariche, più forte è la loro attrazione; più distanti sono le cariche, meno forte è la loro attrazione.

Ogni mezzo dielettrico ha una determinata caratteristica che è rappresentata dal valore della COSTANTE DIELETTRICA DEL MEZZO ε. Questa determina le caratteristiche del mezzo: se il valore è alto, allora la forza sarà piccola; se invece il valore è piccolo, la forza sarà grande.

Nelle cellule che sono immerse in una sostanza acquosa, le cariche si attraggono in modo diverso rispetto al vuoto. L'energia di interazione U = k q1q2/(εr^x) dipende dalle cariche, dal mezzo e dal tipo di interazione.

Ad esempio:

• Carica - carica dipende dalla distanza 1/r (possiamo anche cambiare leggermente la distanza e non cambia molto)
• Carica - dipolo distanza 1/r^2
• Dipolo - dipolo distanza 1/r^3
• Dipolo - quadrupolo

distanza 1/r⁴ ● Van der Waals – forze di dispersione distanza 1/r⁶ (anche un piccolo cambiamento fa variare di molto il valore dell'energia d'interazione) A seconda del tipo di interazione la distanza ha un effetto diverso. EFFETTO POLARIZZAZIONE DELLE MOLECOLE D'ACQUA Se faccio interagire molecola d'acqua in successione, la forza di interazione delle molecole si rafforza sempre di più. I ponti idrogeno si influenzano tra di loro e l'energia quindi aumenta. L'effetto di polarizzazione fa sì che la somma dei vari legami è più grande del singolo legame. L'interazione in TIMINA e ADENINA è più forte rispetto alla somma dei singoli ponti idrogeno. REGOLE DEL LEGAME IDROGENO ● Maggiore &