curs3 sinteza adn
32
SINTEZA ADN SINTEZA ADN
Transcript of curs3 sinteza adn
SINTEZA ADNSINTEZA ADN
Diviziunea celulara – asigura Diviziunea celulara – asigura transmiterea informatiei genetice transmiterea informatiei genetice parentale. parentale.
Sinteza ADN - eveniment interfazic (S) ce Sinteza ADN - eveniment interfazic (S) ce presupune dublarea cantitatii de ADN prin presupune dublarea cantitatii de ADN prin autoreplicare autoreplicare
DNA Replication and MitosisDNA Replication and Mitosis
Normal Body Cell (2n Chromosomes)
Replicate all the DNA (4n Chromosomes)
Split all the DNA Divide into two Daughter Cells
(2n Chromosomes in each cell)
Repeat
DNA Replication and MitosisDNA Replication and Mitosis
(Splitting the 4n Chromosomes)(2n Chromosomes
in each Daughter Cell)
DNA Replication and DNA Replication and MeiosisMeiosis
Normal Body Cell (2n Chromosomes)
Replicate the DNA (4n Chromosomes)
Split the DNA into two Daughter Cells (2n Chromosomes in each cell)
Looks like Mitosis so far.
Immediately split the cells (and the DNA) again into
two sets of Daughter Cells (1n Chromosomes in each cell)
PRIMUL MODEL DE SINTEZA IMAGINAT DE PRIMUL MODEL DE SINTEZA IMAGINAT DE WATSON SI CRICK WATSON SI CRICK
Este valorificata structura tertiara a ADNEste valorificata structura tertiara a ADN
replicarea este semiconservativa prin “ modelul fermoarului”replicarea este semiconservativa prin “ modelul fermoarului”
dublul helix se desface sub actiune enzimaticadublul helix se desface sub actiune enzimatica
progresia ruperii legaturilor de hidrogen= asemanatoare unui fermoarprogresia ruperii legaturilor de hidrogen= asemanatoare unui fermoar
bazele azotate expuse se cupleaza complementar cu bazele azotate din bazele azotate expuse se cupleaza complementar cu bazele azotate din mediumediu
se refac cele 2 catene=2 molecule noise refac cele 2 catene=2 molecule noi
sub actiune enzimatica catenele se rotesc formind helixul initialsub actiune enzimatica catenele se rotesc formind helixul initial
LIMITE- sinteza nu poate fi sincrona pe ambele catene deoarece acestea LIMITE- sinteza nu poate fi sincrona pe ambele catene deoarece acestea sunt antiparalele.sunt antiparalele.
-
DNA DNA Replication Replication
Basepairing rules Basepairing rules determine which determine which nucleotide is added nucleotide is added next.next.
DNA replication DNA replication requires a template requires a template strand from which to strand from which to copy.copy.
Either stand can be Either stand can be used a template.used a template.
MODELUL FURCII DE REPLICAREMODELUL FURCII DE REPLICARE
Complex de initiere a replicarii Complex de initiere a replicarii 1).ADN polimeraza1).ADN polimeraza (tipurile (tipurile αα,,ββ,,γγ,,δδ,,εε)) – –sintetizeaza ADN in prezenta deoxinucleotidtrifosfatului sintetizeaza ADN in prezenta deoxinucleotidtrifosfatului
si a ionului de Mg2+ si a ionului de Mg2+
4dNTP + ADN parental→ ADN progen4dNTP + ADN parental→ ADN progen
completeaza catena ADN in sens 5’-3’completeaza catena ADN in sens 5’-3’
2).nucleotid trifosfati (dATP,dGTP, dTTP,dCTP )2).nucleotid trifosfati (dATP,dGTP, dTTP,dCTP )
3). ioni de magneziu3). ioni de magneziu
MODELUL FURCII DE REPLICAREMODELUL FURCII DE REPLICARE
4).Primer 4).Primer →→ este un oligonucleotid ARN, sintetizat de primazaeste un oligonucleotid ARN, sintetizat de primaza
→→ sub actiunea ARNpolimerazei este elongat in directia 5’-3’sub actiunea ARNpolimerazei este elongat in directia 5’-3’
→ → localizarea si secventa primerului depind de proteinele de localizarea si secventa primerului depind de proteinele de
recunoastere ce aleg situsul de aliniererecunoastere ce aleg situsul de aliniere
5).ADN parental 5).ADN parental ca matritaca matrita
6).Helicaza : 6).Helicaza : topoizomeraze, relaxazetopoizomeraze, relaxaze
Complexul enzimatic care participa la sinteza se numeste PRIMOZOM.PRIMOZOM.
Complementaritatea se face cu ADN matrita, prin asociere: A-U, G-C.
Sinteza ADN se face diferit pe cele 2 catene :
pe catena CONDUCATOARE se face direct, in sensul de actiune a ADN polimerazei-5’-3’
pe catena DECALATA se face pe segmente scurte – fragmente OKAZAKI in prezenta primerului.
DNA DNA Replication Replication
It’s not just smoke and It’s not just smoke and mirrors!mirrors!
DnaB - Helicase unwinds DNA.DnaB - Helicase unwinds DNA.
Pol III Catalytic Core:Pol III Catalytic Core:
(polymerase)(polymerase)
(dimerization component)(dimerization component)
(dimeric clamp)(dimeric clamp)
(clamp loader)(clamp loader)
DnaG - Primase DnaG - Primase
SSB - Single stranded binding protein SSB - Single stranded binding protein (straightens out the DNA)(straightens out the DNA)
ETAPELE REPLICARII ADN :ETAPELE REPLICARII ADN :desfacerea ( derularea helixului) in prezenta ADN helicazei
replicarea incepe simultan pe ambele catene in directia 5’-3’pe catena conducatoare conducatoare este continua in prezenta ADNpolimerazei epsilon si dNTP.Pe catena decalata sinteza se face discontinuu in prezenta ADNpolimerazei epsilon+ dNTP+ primer+ primozom. Fragmentele OKAZAKI se unesc prin ADN ligaze
Primerul este indepartat si inlocuit cu ADN
Cele 2 molecule nou formate se rasucesc
DNA DNA Replication Replication
The Lagging StrandThe Lagging Strand
Primase synthesizes a Primase synthesizes a start point on the start point on the lagging strand.lagging strand.
DNA Polymerase DNA Polymerase extends the DNA from extends the DNA from the start point.the start point.
This process is This process is repeated over and over. repeated over and over.
At the end all the small At the end all the small gaps in the new DNA gaps in the new DNA strand are sealed up.strand are sealed up.
Pot exista mai multe origini de replicare cu aspect electronomicroscopic de BULE DE REPLICARE.
Durata de replicare este de 4-5 ore desi viteza este de 5pb/secunda.
Can you say Can you say MechanicalMechanical
Form follows function. The clamp part of Form follows function. The clamp part of DNA Polymerase keeps the replication DNA Polymerase keeps the replication machine on the DNA. Now that’s just cool!machine on the DNA. Now that’s just cool!
APLICATII ALE REPLICARII ADNAPLICATII ALE REPLICARII ADN
Tehnici de biologie moleculara:Tehnici de biologie moleculara:
PCRPCR
HIS. HIS.
Denaturation / Denaturation / Renaturation Renaturation
The bonds The bonds that hold that hold DNA DNA strands strands together together are easily are easily broken and broken and reformed.reformed.
P
OH
5'
3'
TAC
G
CC
T
G
TT
TC
T
A
AA
P
OH
5'
3'
ATG
C
GG
A
C
AA
AG
A
T
TT
......
......
......
......
......
......
......
......
......
......
.........
.........
.........
.........
.........
.........
P
OH
5'
3'
TAC
G
CC
T
G
TT
TC
T
A
AA
P
OH
5'
3'
ATG
C
GG
A
C
AA
AG
A
T
TT
EXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHLEXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHL
DOVEZI DOVEZI ale replicarii semiconservative a ADNale replicarii semiconservative a ADN
EXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHLEXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHL
EXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHLEXPERIMENTUL MESELSOHN si STAHL
ACIDUL RIBONUCLEIC - ARNACIDUL RIBONUCLEIC - ARN
1869- MIESCHER- 1869- MIESCHER- material nuclearmaterial nuclear
1939- CASSPERSON-1939- CASSPERSON- rol ARN in sinteza de proteinerol ARN in sinteza de proteine
1964-HOLLEY1964-HOLLEY – – Premiul NOBEL pentru descoperirea Premiul NOBEL pentru descoperirea secventei de 77 nucleotide ARN la drojdia de beresecventei de 77 nucleotide ARN la drojdia de bere
STRUCTURA ARNSTRUCTURA ARN
STRUCTURA PRIMARASTRUCTURA PRIMARA – cea mai frecventa forma de exprimare – cea mai frecventa forma de exprimare-este monocatenara -este monocatenara - unitatea structurala = unitatea structurala = NUCLEOTIDULNUCLEOTIDUL ( baza azotata+riboza+rest ( baza azotata+riboza+rest
fosfat)fosfat)
- BAZA AZOTATABAZA AZOTATA::
--PENTOZA –PENTOZA –ribozariboza -( -( are o grupare hidroxil atasata la inelul pentozic in pozitia 2’)are o grupare hidroxil atasata la inelul pentozic in pozitia 2’)
ARN ARN are 2 grupari hidroxil libereare 2 grupari hidroxil libere →→ mai putin stabil mai putin stabil
In interiorul nucleotidului sunt legaturi de tip fosfodiester In interiorul nucleotidului sunt legaturi de tip fosfodiester (similare ADN dar bazele azotate se dispun pe scheletul (similare ADN dar bazele azotate se dispun pe scheletul glucidofosforic cu orientare spre stinga). glucidofosforic cu orientare spre stinga).
STRUCTURA SECUNDARA A ARNSTRUCTURA SECUNDARA A ARNARN dublu catenar(dsRNA)ARN dublu catenar(dsRNA)
se formeaza pe principiul complementaritatii bazelor (A-U, G-C)/ similarADNse formeaza pe principiul complementaritatii bazelor (A-U, G-C)/ similarADN confera mai multa stabilitate dar apare doar la-ARNt, ARNr confera mai multa stabilitate dar apare doar la-ARNt, ARNr legatura intre legatura intre
catene se face prin punti de hidrogencatene se face prin punti de hidrogen actioneaza ca un actioneaza ca un triggertrigger in initierea procesului de sinteza in initierea procesului de sinteza aspect de bucla, ac de paraspect de bucla, ac de par
STRUCTURA TERTIARA A ARNSTRUCTURA TERTIARA A ARN
dependenta de desfasurarea spatiala → bucle
SINTEZA ARNSINTEZA ARN matrita ADNmatrita ADN ARN polimerazaARN polimeraza sintezasinteza se initiaza se initiaza prin legarea enzimei de o secventa prin legarea enzimei de o secventa
promotor la ADN; promotor la ADN; enzima progreseaza de-a lungul matritei enzima progreseaza de-a lungul matritei in directia 3’-5’ in directia 3’-5’
sintetizind o molecula ARN complementara; sintetizind o molecula ARN complementara; elongareaelongarea se face in directia 5’-3’ se face in directia 5’-3’ terminarea terminarea sintezei este dictata de molecula de ADN.sintezei este dictata de molecula de ADN.
SINTEZA ARNSINTEZA ARN
TIPURI ARN- ROL BIOLOGICTIPURI ARN- ROL BIOLOGIC
ARN MESAGER-ARNm-reprezinta 2-4% din ARN celular-reprezinta 2-4% din ARN celular-preia informatia de la ADN fiind -preia informatia de la ADN fiind complementar cu acestacomplementar cu acesta
-odata transcris se exporta in -odata transcris se exporta in citoplasma unde se leaga de ribozomicitoplasma unde se leaga de ribozomi
-se degradeaza in componente se degradeaza in componente nucleotidice in prezenta ARN nucleotidice in prezenta ARN polimerazei.polimerazei.
-este heterogen- cu masa moleculara -este heterogen- cu masa moleculara mica,mica,
-are 150-12000 nucleotide,-are 150-12000 nucleotide,
- este monocatenar, spiralat- este monocatenar, spiralat
ARN RIBOZOMAL-ARNrARN RIBOZOMAL-ARNr
80-85% din ARNcelular80-85% din ARNcelular este component ribozomaleste component ribozomal are 4 forme moleculare-18S, 5.8S, 28S, si 5S.are 4 forme moleculare-18S, 5.8S, 28S, si 5S. se sintetizeaza in nucleol.se sintetizeaza in nucleol. masa moleculara mare-10masa moleculara mare-1066//55//44 daltoni, daltoni, are zone dublu catenare alternind cu zone are zone dublu catenare alternind cu zone
monocatenare,monocatenare, este implicat in sinteza de proteine.este implicat in sinteza de proteine.
ARN DE TRANSPORT-ARNtARN DE TRANSPORT-ARNt
- - -8-10% din totalul ARN
- este scurt- 73-93 nucleotide,
-transfera aminoacidul specific pe lantul polipeptidic la situsul ribozomal al sintezei proteice in timpul translatiei,
-se sintetizeaza in nucleu,
-are structura spatiala de “ frunza de trifoi”
-are dubla polaritate functionala:are dubla polaritate functionala: o extremitate se temina cu secventa CCA- unde se va fixa aminoacidul specific;-a doua polaritate este bucla centrala cu o secventa de 3 nucleotide (ANTICODON),(ANTICODON), complementara codonului de pe ADN .
ARN NECODANT- small ARNARN NECODANT- small ARN
nu se transcrie in proteinenu se transcrie in proteine este ARN genic –ex: ARN t,ARNr. este ARN genic –ex: ARN t,ARNr. poate cataliza anumite reactii chimice- prin poate cataliza anumite reactii chimice- prin
taierea sau legarea moleculelor de ARN in taierea sau legarea moleculelor de ARN in sinteza de proteine.sinteza de proteine.
FUNCTIILE ACIZILOR NUCLEICIFUNCTIILE ACIZILOR NUCLEICI
ADN ADN -- autocatalitica (autoreplicare, reparare)-conserva autocatalitica (autoreplicare, reparare)-conserva
informatia genetica;informatia genetica;-heterocatalitica-datorita structurii primare -heterocatalitica-datorita structurii primare
aperiodice transcrie informatia genetica in ARN- aperiodice transcrie informatia genetica in ARN- proteine-caracter.proteine-caracter.-variabilitate-variabilitate
ARNARN ARNmARNm-in transcriptie-in transcriptie ARNrARNr-cupleaza ribozomii in procesul de translatie.-cupleaza ribozomii in procesul de translatie. ARNtARNt-transporta aminoacizii spre poliribozomi. -transporta aminoacizii spre poliribozomi.
