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Derivati nucleotidici

- oltre a donare un gruppo fosforico, in molte reazioni metaboliche un

nucleotide può donare anche altri costituenti

Es: sintesi amido nelle piante

- aggiunta unità glucosio donate

da ADP-glucosio

+

FAD e NAD

coenzimi nucleotidici Flavina Adenina Dinucleotide FAD

Nicotinamide Adenina Dinucleotide NAD +

(1) subiscono riduzione reversibile in modo da e

accettare elettroni

(2) ad altri trasportatori ed essere rigenerati

passarli Derivati nucleotidici

FAD (Flavina Adenina Dinucleotide)

- legata mediante alla

adenosina 2 gruppo fosforici riboflavina

(vitamina B2: sintetizzata da molti organismi ma non dall’uomo dieta)

- sistema eterociclico della riboflavina può essere ridotto reversibilmente

Derivati nucleotidici

sistema ad anelli coniugati

FAD (3 stati redox) assorbe luce giallo

λ

- riduzione per trasferimento di uno o due e - a = 450 nm (giallo) intenso

- FADH· (radicale stabile detto semichinone)

- FADH (forma totalmente ridotta o idrochinone)

2 assorbe luce

λ

a = 570 nm (blu) giallo

pallido

} isoallossazina

Derivati nucleotidici

+

NAD (Nicotinamide Adenina Dinucleotide)

- adenosina legata mediante 2 gruppo fosforici a un ribosio ed alla

nicotinamide

(versione fosforilata del NAD ): gruppo fosforico legato al ribosio

- NADP + +

dell’adenosina in posizione 2’

- sulla nicotinamide (derivato

della vitamina niacina) è

presente il sito di riduzione

reversibile (il C4 dell’anello

piridinico è il centro reattivo)

- N quaternario agisce come

trappola di elettroni

Derivati nucleotidici

+

NAD (Nicotinamide Adenina Dinucleotide)

- riduzione per trasferimento di uno ione idruro H: -

(trasferimento catalizzato da deidrogenasi)

- NAD e NADP sono trasportatori

+ +

di coppie di elettroni

- negli organismi aerobici l’accettore

terminale degli elettroni è O

2

- O può accettare solo elettroni non accoppiati. Gli elettroni devono

2

essere trasferiti ad O uno alla volta

2

⇒ gli elettroni rimossi da metaboliti a coppie (come quelli che riducono

NAD ) devono essere poi trasferiti ad altri trasportatori in grado di

+

subire reazioni redox con 2 od 1 elettrone soltanto (es: FAD)

Derivati nucleotidici

CoA (Coenzima A)

- funzione centrale nel metabolismo ma non viene ossidato/ridotto

(CH ) CO−].

- trasportatore di [CH

gruppi acili 3 2 n

legame al gruppo sulfidrilico della parte

mercaptoetilamminica della molecola

- legata

adenosina 3’-fosfato legame tioestere

mediante 2 gruppo fosforici legame amidico

all’acido pantotenico (vitamina B ),

3

β-mercaptoetilammina

unito alla

ΔG ’ = -31.5 kJ/mol per l’idrolisi

0

del legame tioestere dell’acetil-CoA

reazione più esoergonica dell’idrolisi ponte pirofosforico

di ATP (-30.5 kJ/mol)

Acidi nucleici

Acidi Nucleici: DNA e RNA

1) l’informazione genetica deve essere in una forma di

conservata

dimensioni ridotte e stabile per lunghi periodi

2) l’informazione genetica deve essere “decodificata”, spesso

parecchie volte, al fine di poter essere usata

⇒ il processo in cui la sequenza nucleotidica nel DNA

trascrizione, viene copiata nel RNA, al fine di poter passare al

successivo processo della

⇒ e cioè la sintesi delle proteine

traduzione,

3) l’informazione contenuta nel DNA o nel RNA deve essere resa

accessibile alle proteine e ad altri acidi nucleici

4) La progenie di un organismo deve essere dotata con lo stesso

blocco di istruzioni presente nel progenitore

⇒ il DNA deve andare incontro ad un processo di replicazione

Acidi Nucleici: DNA e RNA

Struttura Acidi Nucleici

RNA, DNA = polinucleotidi (polimeri di nucleotidi) in cui un gruppo

acidi nucleici fosforico fa da ponte fra le posizioni 3’ e 5’ di due unità

ribosio vicine

- legame fosfodiestere (2 legami esteri con 2

unità ribosio)

- gruppi fosforici acidi (a pH fisiologico gli

acidi nucleici sono polianioni

- estremità 5’

⇒ residuo con posizione C5’ non

impegnata con altro nucleotide

- estremità 3’

⇒ residuo con posizione C3’ libera

Struttura Acidi Nucleici

RNA, DNA ⇒

- convenzione sequenza scritta a partire dall’estremità 5’ a 3’

- rappresentazione schematica:

linea verticale ribosio

linea diagonale legame fosfodiestere

base rappresentazione ad una lettera

tetraribonucleotide: ⇒ H

pApUpCpG o pAUCG

tetradeossiribonucleotide o

d(pApTpCpG) d(pATCG)

Struttura Acidi Nucleici

RNA, DNA

- le proprietà fisiche del polimero variano rispetto al monomero e

dipendono dalle dimensioni (es: carica, solubilità)

- il polimero (formato da monomeri non identici) rispetto al monomero

contiene una informazione relativa alla sequenza

⇒ nessuna regola sulla composizione nucleotidica

RNA ⇒ ⇒

n° e n° (Regole natura doppia

DNA A = T G = C di Chargaff) elica del DNA

- composizione in basi del DNA molto variabile tra organismi diversi

Es: G + C dal 25% -75%

(ma ~costante in specie correlate: es. 39% -46% nei mammiferi)

Struttura DNA (Watson-Crick, 1953)

basata sulle seguenti considerazioni:

- regole di Chargaff

- corretta forma tautomerica delle basi negli acidi nucleici

(tautumeri = isomeri interconvertibili che differiscono per la posizione

degli atomi di H) ⇒ solo forma chetonica

- natura elicoidale della struttura

Struttura DNA ripetitività

di 3.4 Å

(fra le basi)

struttura

ad elica (X) Struttura DNA

Struttura del DNA B

- doppia elica (catene antiparallele destrorse)

- 2 scanalature: scanalatura maggiore e minore

- scheletro covalente di unità ribosio e gruppi

fosforici

- gruppi fosforici all’esterno

(repulsione elettrostatica minimizzata)

- basi nella parte interna dell’elica

- coppie di basi planari (da catene opposte)

legate da legami a H (A↔T, G↔C) e ~ ┴

all’asse dell’elica

⇒ appaiamento complementare delle basi

Passo dell’elica 34 Å, diametro 20 Å, d-basi nucl/giro 10

3.4 Å,

Struttura DNA

⇒ ogni catena di DNA agisce

appaiamento complementare delle basi

da stampo per la sintesi della catena complementare ⇒

- ciascuna coppia di basi ha circa la stessa larghezza A•T e G•C sono

intercambiabili senza alterare lo scheletro di unità ribosio e gruppi

fosforici (analogamente A•T e T•A, C•G e G•C )

Struttura DNA

- molecole di DNA generalmente di grandi dimensioni (misurata in

coppie di basi, bp, o kb)

- di solito più un organismo è complesso maggiore è il suo contenuto

in DNA

- il genoma di un organismo è distribuito in diversi cromosomi, ognuno

contenente una molecola di DNA

- molti organismi sono diploidi, cioè contengono 2 serie equivalenti di

cromosomi, una per ogni genitore il contenuto di DNA specifico

(aploide) è quindi la metà del contenuto di DNA totale

Es: 46 cromosomi per cellula umana numero aploide 23

Struttura DNA

- DNA a doppia elica: diverse strutture a seconda della composizione

del solvente e della sequenza di basi

⇒ DNA A, DNA Z

DNA A ⇒

- condizioni di deidratazione cambio conformazionale reversibile del

DNA B struttura più larga e meno profonda

- passo dell’elica 34 Å, diametro 26 Å, d-basi

elica destrorsa, 2.9 Å,

nucl/giro 11.6

- presenza di un buco assiale (6 Å di diametro)

- piani delle basi ruotate di 20° rispetto all’asse dell’elica

⇒ profonda scanalatura maggiore, scanalatura minore poco profonda

DNA B

DNA A Struttura DNA

DNA Z

- polinucleotidi complementari con che alternano purine a pirimidine

ad alta concentrazione di sali assumono conformazione Z

es: poli d(GC) • poli d(GC), poli d(AC) • poli d(GT)

- passo dell’elica 44 Å, diametro ~18 Å, d-basi

elica sinistrorsa, 7.4 Å,

nucl/giro 12

- stretta e profonda scanalatura minore, scanalatura maggiore molto

poco profonda

- il sale stabilizza la struttura Z riducendo la repulsione elettrostatica fra

i gruppi fosfati dei filamenti opposti (nell’elica Z sono più vicini rispetto

all’elica B: 8 Å 12 Å)

vs

DNA B

DNA Z Struttura DNA

DNA Z

funzione biologica ed esistenza ?

in vivo

- esistono che legano DNA Z (uno per filamento)

domini proteici Zα

interazione ionica e legami-H fra catene laterali polari e basiche e

scheletro di unità ribosio e gruppi fosforici (non coinvolte le basi)

- complementarità strutturale e di carica fra la superficie proteica e lo

DNA Z

- sequenze in grado di formare DNA Z presenti spesso in vicinanza

dell’inizio dei geni conversione reversibile fra DNA Z e DNA B può

avere un ruolo nel controllo della trascrizione two ADAR1 Zα domains

in complex with Z-DNA

Struttura DNA

Limitata flessibilità del DNA

- l’interconversione fra diverse strutture di DNA non avviene liberamente

⇒ inusuali condizioni fisiche (deidratazione o interazione con

in vivo proteine che legano il DNA)

- residui individuali possono differire dalle conformazioni medie

- le molecole di DNA B (spesse ~20 Å) possono adottare diversi gradi

di curvatura (le variazioni più elevate dalla linearità richiedono il

legame di specifiche proteine)

- la conformazione dell’unità nucleotidica

dipende da 7 angoli di torsione di cui uno

descrive l’orientazione della base rispetto

χ)

al (N-C1, angolo

legame glicosidico

- limitati gradi di libertà rotazionali dovuti a constraints interni


PAGINE

54

PESO

2.25 MB

AUTORE

Atreyu

PUBBLICATO

+1 anno fa


DESCRIZIONE DISPENSA

Il corso si propone di fornire le conoscenze di base relative alla struttura e funzione della cellula animale e vegetale. La dispensa tratta della struttura e descrizione del DNA e in particolare:
- Nucleotidi, Acidi Nucleici, Cromatina
- Struttura nucleotidi
- Derivati nucleotidici
- Acidi nucleici
- Struttura DNA
- Struttura dei cromosomi eucariotici
- Cromatina


DETTAGLI
Corso di laurea: Corso di laurea in biotecnologie
SSD:
Università: L'Aquila - Univaq
A.A.: 2011-2012

I contenuti di questa pagina costituiscono rielaborazioni personali del Publisher Atreyu di informazioni apprese con la frequenza delle lezioni di Biologia cellulare e studio autonomo di eventuali libri di riferimento in preparazione dell'esame finale o della tesi. Non devono intendersi come materiale ufficiale dell'università L'Aquila - Univaq o del prof Nardini Marco.

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