Gli acidi nucleici sono eteropolimeri lineari costituiti da subunità nucleotidiche (monomeri).

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1 Gli acidi nucleici sono eteropolimeri lineari costituiti da subunità nucleotidiche (monomeri). Un nucleotide è formato da: uno zucchero: (Ribosio o Deossiribosio), a 5 atomi di carbonio in forma ciclica Un acido fosforico; Una base eterociclica Fosfato Base azotata Zucchero 1

2 Ciascun nucleotide è formato da tre molecole Fosfato Base azotata Zucchero MOTIVO dell ACIDITA del DNA e dell RNA 2

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4 D Isomeri ottici: rappresentazione nello spazio, in due modi diversi, producendo molecole che sono una l immagine speculare dell altra con differenti proprietà biologiche. Alcuni farmaci sono RIBOSIO miscele di isomeri di cui solo 2 -DEOSSIRIBOSIO uno dei due ha attività biologica di interesse (meno effetti coll. maggiore efficacia) In altri casi i due isomeri mostrano attività biologiche e farmacologiche completamente diverse: DARVON: ANTIDOLORIFICO NOVRAD: CALMANTE DELLA TOSSE Uno stereoisomero della KETAMINA è un anestetico l altro causa allucinazioni. uno zucchero: (Ribosio o Deossiribosio), a 5 atomi di carbonio in forma ciclica 4

5 Le basi eterocicliche che costituiscono gli ac. nucleici sono alternativamente: Pirimidiniche Puriniche Acidi nucleici - basi eterocicliche - pirimidine I derivati pirimidinici costituenti degli ac. nucleici sono: DNA DNA / RNA RNA Specifica del DNA Specifica dell RNA 5

6 Acidi nucleici - basi eterocicliche - purine I derivati purinici costituenti degli ac. nucleici sono: DNA / RNA DNA / RNA 6

7 7

8 NUCLEOTIDE C1 -N1 (Pirimidine) C1 -N9 (Purine) Legame -N Glicosidico Legame - estere 8

9 Un nucleoside è la forma non esterificata con l ac. Fosforico (Base + Zucchero) 9

10 Un nucleoside è la forma non esterificata con l ac. Fosforico (Base + Zucchero) 10

11 11

12 L adenosina fosfato Oltre che negli ac. nucleici, l adenosina mono-, bi-, e trifosfato sono coinvolte in diversi processi metabolici nei quali viene messo in gioco l assorbimento o il rilascio di energia attraverso la formazione o l idrolisi dei legami fosforici. 12

13 13

14 Gli Acidi nucleici Gli acidi nucleici (DNA e RNA) sono macromolecole specializzate per l immagazzinamento e la utilizzazione delle informazioni che servono al funzionamento della cellula e dell intero organismo Acido desossiribonucleico o DNA È la molecola che contiene le istruzioni per il funzionamento della cellula ( i geni) (è l archivio dell informazione genetica). Viene trasmesso alle cellule figlie e pertanto costituisce la base chimica del meccanismo dell eredità - Acido ribonucleico o RNA - Trascrive le informazioni dal DNA - Traduce le informazioni del DNA in proteine 14

15 I diversi nucleotidi sono legati tra loro attraverso il gruppo fosfato 5 P DIREZIONE DI SINTESI 3 OH 15

16 I diversi nucleotidi sono legati tra loro attraverso il gruppo fosfato 5 P DIREZIONE DI SINTESI 3 OH 16

17 RNA L RNA è costituito da un singolo filamento 5 P I nucleotidi non sono tutti uguali ma differiscono per la base Ci sono 4 differenti tipi di basi: Adenina Citosina Guanina Uracile 3 OH L informazione contenuta negli acidi nucleici è codificata nella sequenza di basi che compongono il filamento (un alfabeto di 4 lettere) 17

18 James Watson Francis Crick 1962 Nobel Prize Una scoperta, malgrado le apparenze, non è mai frutto di un colpo di genio individuale, o di poche intelligenze, ma emerge dall'incontro, per molti versi fortuito, di una serie di circostanze favorevoli maturate in un determinato contesto storico. 18

19 - Erwin Chargaff - Franklin e Wilkins A=T=C=G (equimolarità delle basi) Inizialmente si riteneva che la sequenza del DNA fosse molto semplice (Ipotesi del tetranucleotide). ACTG-ACTG-ACTG-ACTG-ACTG 19

20 In seguito Erwin Chargaff misurò la percentuale delle singole basi nelle diverse specie. REGOLE DI CHARGAFF 20

21 Franklin e Wilkins 21

22 Franklin e Wilkins ottennero fotografie di cristalli di DNA altamente purificato che permisero di constatare che il DNA è avvolto a spirale (ELICA) con le basi perpendicolari alla lunghezza della fibra (scala a pioli attorcigliata) 0,34 nm (PERIODO MINORE) 3,4 nm (PERIODO MAGGIORE) Inoltre, STABILIRONO che la molecola del DNA aveva un DIAMETRO COSTANTE di 2 nm. 22

23 Stessa direzione verso opposto 23

24 Nel DNA le basi appartenenti ai due filamenti sono COMPLEMENTARI: la timina si appaia sempre con l adenina attraverso la formazione di 2 legami idrogeno, la guanina si appaia sempre con la citosina attraverso la formazione di 3 legami idrogeno 5 -TATTCCGA-3 3 -ATAAGGCT-5 24

25 Struttura degli acidi nucleici La molecola del DNA assume una struttura tipica a doppia elica Solco Maggiore Solco Minore 25

26 26

27 Forze che stabilizzano la doppia elica del DNA 1. Le due eliche tenderebbero a respingersi elettrostaticamente perché sono cariche negativamente, sono tenute insieme principalmente dai ponti idrogeno che si formano tra le basi azotate complementari che giacciono nello stesso piano perpendicolare all asse delle doppia elica 2. dalle Interazioni elettrostatiche tra le catene di polideossiribosio-fosfato (scheletro) e i controioni (Poliammine, ioni metallici, istoni) del solvente 3. Forze di attrazione idrofobica derivanti da interazioni reciproche tra coppie di basi sovrapposte lungo l asse della molecola 27

28 28

29 In condizioni chimico fisiche diverse si possono avere altre conformazioni della molecola del DNA Nel 1979 è stata scoperta una terza conformazione detta Z Unica conformazione con elica sinistrorsa Ogni giro d elica comprende 12 coppie di basi Ha proprietà antigeniche a differenza delle strutture A e B è capace di indurre la formazione di anticorpi 29

30 A B Z 30

31 Tautomeria le basi possono passare dallo stato chetonico normale a quello enolico raro; dalla forma aminica normale a quella iminica rara. by GP&NA AMINICA NH2 IMINICA NH CHETONICA C=O ENOLICA C-OH 31

32 Tautomeria e conseguenze Nella sua forma rara una base puo formare legami diversi rispetto a quelli normali e causare appaiamenti errati. Tautomeria e conseguenze 32

33 Transizione Se il tautomero si forma durante la duplicazione del DNA causa la sostituzione di basi. 5 3 A C G T C T G C A G 3 5 A C T G 5 3 A C G T C T G T A G A C G T C T G C A G A C G T C T G C A G A C A T C T G T A G A C G T C T G C A G A C G T C T G C A G

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