11 Gli acidi nucleici.pptx

Corso di Laurea Magistrale in Ingegneria Biomedica Complemen( di Chimica Organica e Biochimica Gli Acidi Nucleici Francesca Anna Scaramuzzo, PhD Dipar&mento di Scienze di Base e Applicate per l’Ingegneria – Via A. Scarpa 14 Centro di Nanotecnologie Applicate all’Ingegneria – P.le A. Moro, 5 [email protected] Acidi nucleici: polimeri di nucleo'di (polinucleo'di), isola& per la prima volta nel 1869 da Friedrich Miescher. DNA (acido deossiribonucleico): •  Con&ene e trasmeNe da una generazione all’altra l’informazione gene&ca RNA (acido ribonucleico): •  Raccordo tra DNA e proteine •  Catalizzatore (ipotesi di primordiale «mondo a RNA») Dogma centrale della biologia molecolare: •  L’informazione gene&ca è monodirezionale e viene espressa in due stadi DNA → RNA → Proteine NucleoEdi Nucleosidi Base Azotata Gruppo Fosfato Base Azotata Zucchero Zucchero Zucchero Ribosio → RibonucleoEdi / Ribonucleosidi 2’-­‐deossiribosio → DeossiribonucleoEdi (deossinucleoEdi) / Deossiribonucleosidi 2-O
5'
3PO
CH2
H
4'
1'
H
3'
H
Base Azotata
O
2'
OH
H
5'
2- O PO
3
CH2
H
4'
5’-­‐ribonucleoEde (ribonucleoside-­‐5’-­‐fosfato) H
5'
HO CH2
Base Azotata
O
H
H
H
5’-­‐deossiribonucleoEde (deossiribonucleoside-­‐5’-­‐fosfato) 5'
4'
2'
OH
OH
1'
H
3'
H
Base Azotata
O
1'
H
3'
OPO32-
2'
H
OH
3’-­‐ribonucleoEde HO CH2
H
4'
H
Base Azotata
O
1'
H
3'
OPO32-
2'
H
H
3’-­‐deossiribonucleoEde Basi Azotate 7
Purina 6
N
5
N
4
8
9
H
1
N3
N
2
N
1
NH 2
NH 2
Adenina (A) N
N
N
N
N
O
Citosina (C) H
H
O
O
N
Guanina (G) 2
N
3
N
Pirimidina N
NH
NH
N
H
NH 2
N
O
Timina (T) H
O
NH
Solo in RNA N
H
O
Uracile (U) StruSura degli acidi nucleici •  Catene di nucleo&di in cui un gruppo fosforico è a ponte tra le posizioni 3’ e 5’ di due unità di ribosio •  I nucleo&di sono tenu& insieme da legamifosfodiesterei •  A pH fisiologico i gruppi fosforici sono deprotona& (fosfa&) NH2
N
HO
N
O
H
Estremità 5’ H
O
N
NH 2
H
O
H
P
H
N
O
H
O
H
H
O
H
P
O
N
O
H
H
O
H
P
O
NH 2
H
N
N
O
-
H
Estremità 3’ N
O
O
OH H
H
O
H
P
O-
O-
H
3’ N
N
OH 3’ OH 3’ P 2’ A 2’ A H P 5’ A H P 5’ 2’ H P 5’ N
N
O
H
3’ NH2
O
-
OH N
H
3’ 5’ N
N
O
O-
5’ Gli acidi nucleici sono polianioni N
2’ H A La doppia elica •  Regole di Chargaff (1940-­‐1950): n° A = n° T ; n° G = n° C •  Il DNA è una molecola elicoidale e due catene polinucleo&diche si avvolgono intorno a un asse comune formando una doppia elica (Watson e Crick, 1953) •  Le basi formano una pila parallela all’asse della fibra La doppia elica •  Le due catene sono an&parallele, ma entrambe destrorse •  Le basi sono all’interno •  Zuccheri e gruppi fosforici sono all’esterno •  La doppia elica è caraNerizzata da due solchi di diversa profondità •  Ogni base è legata da legami H con la base presente nella catena opposta •  A si appaia solo con T e G si appaia solo con C Acidi nucleici a catena singola •  DNA single strand in virus •  RNA generalmente single strand, ma con capacità di ripiegarsi RNA Dogma centrale della biologia molecolare: il DNA dirige la propria replicazione e la propria trascrizione in sequenze complementari di RNA La sequenza di RNA così sinte&zzata viene tradoSa nella corrispondente sequenza di amminoacidi per formare una proteina. Tipologie principali di RNA •  RNA messaggero (m-­‐RNA): corrisponde a geni che codificano per una proteina •  RNA ribosomiale (r-­‐RNA): componente del ribosoma, a cui si associa m-­‐RNA per prepararsi alla traduzione, e che catalizza l’unione degli amminoacidi delle nuove proteine •  RNA transfer (t-­‐RNA): si appaia con m-­‐RNA e trasferisce gli amminoacidi necessari per la sintesi delle nuove proteine RNA Dogma centrale della biologia molecolare: il DNA dirige la propria replicazione e la propria trascrizione in sequenze complementari di RNA La sequenza di RNA così sinte&zzata viene tradoSa nella corrispondente sequenza di amminoacidi per formare una proteina. DerivaE degli acidi nucleici ATP: •  Adenina + ribosio + 3 gruppi fosfato •  Trasportatore di energia •  L’energia è resa disponibile per idrolisi DerivaE degli acidi nucleici FAD (Flavina adenin dinucleo&de): •  Adenosina + 2 gruppi fosfato + riboflavina (Vitamina B2) •  Partecipa alle reazioni biologiche di ossido-­‐riduzione NAD+ e NADP+ (Nico&namide adenin dinucleo&de / Nico&namide adenin dinucleo&de fosfato): •  Adenosina + 2 gruppi fosfato + ribosio + nico&nammide •  Partecipa alle reazioni biologiche di ossido-­‐riduzione DerivaE degli acidi nucleici Coenzima A (CoA): •  Adenisina–3-­‐fosfato + acido pantotenico + β-­‐
mercaptoe&lammina •  Trasportatore di gruppi acili (CH3(CH2)nCO-­‐)