Acidi Nucleici: DNA = acido deossiribonucleico

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Gabriele Costa
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ribonucleico trascrizione e traduzione dell

1 Acidi Nucleici: DNA = acido deossiribonucleico depositario dell informazione genetica RNA: acido ribonucleico trascrizione e traduzione dell informazione genetica dogma centrale della biologia molecolare

2 Unità costitutive degli acidi nucleici: nucleotidi Base azotata

3 ALDOSI (poliidrossi aldeidi) D o L si riferiscono alla configurazione assoluta dell atomo di C più lontano dal gruppo aldeidico o chetonico diastereoisomeri Epimeri in C2 1 centro diverso Epimeri in C4

4 Forma ciclica del ribosio Anelli β-furanosici costituiscono i nucleotidi 2 RNA DNA

5 RNA DNA

6 Unità costitutive degli acidi nucleici: nucleotidi Base azotata

7 DNA Citosina Timina RNA Citosina Uracile

8 DNA Adenina Guanina RNA Adenina Guanina

9 Base azotata + zucchero = NUCLEOSIDE H 2 O

10 Base azotata + zucchero + fosfato = NUCLEOTIDE Nucleoside Monofosfato

12 (deossinucleotidi) (nucleotidi)

13 Base azotata + zucchero + fosfato = NUCLEOTIDE Nucleoside Monofosfato Nucleoside Difosfato Nucleoside Trifosfato

15 Tutti i nucleotidi assorbono luce ultravioletta

16 Nucleotidi (acidi nucleici) Amminoacidi aromatici (proteine) Spettri di assorbimento

17 Basi minori : presenti in piccole quantità nel DNA d d Hanno spesso funzione di regolazione dell espressione genica d d Basi minori : presenti in piccole quantità nel RNA Effetto sulla struttura secondaria (es. trna)

18 Gli acidi nucleici sono polimeri lineari di nucleotidi Oligonucleotidi Polinucleotidi

19 Tipi diversi di rappresentazione di una catena polinucleotidica Struttura primaria

20 Appaiamento complementare delle basi: A-T (2 legami H) C-G (3 legami H) Interazioni di van der Waals tra coppie di basi sovrapposte (impilamento stacking) Per ogni molecola di DNA il contenuto di A è uguale al contenuto di T e il contenuto di C è uguale al contenuto di G (regola di Chargaff)

21 I legami idrogeno Hanno proprietà direzionali: raggiungono un massimo energetico quando i tre atomi sono allineati fra loro Sono legami deboli ma se presenti in gran numero partecipano in modo cooperativo a dare stabilità alle strutture Importanti per instaurare interazioni specifiche ma reversibili(ad es. proteine:dna proteine:proteine, RNA : proteine)

22 Gruppi funzionali delle basi azotate

25 Altri appaiamenti sono incompatibili e potrebbero alterare la geometria della struttura

26 Conseguenza della complementarietà delle basi l informazione contenuta nella sequenza di un filamento è conservata nella sequenza dell altro ATGCTAACC. TACGATTGG.

27 5 -P dr P dr P dr P dr-3 -OH A G A C T C T G HO-3 dr P dr P dr P dr P-5

28 Fattori che stabilizzano la doppia elica di DNA Legami idrogeno Energia di impilamento (stacking) deriva da: Forze di Van der Waals Interazioni idrofobiche Effetto della cooperatività

29 Struttura secondaria DNA RNA Il DNA ha una struttura a doppio filamento l RNA ha una struttura a filamento singolo

30 La doppia elica è destrorsa Le basi azotate sono disposte all interno e sono quasi perpendicolari all asse dell elica Lo scheletro zuccheri-fosfato si trova all esterno

31 10.5 Coppie di basi per giro - 34 Å - Diametro dell elica uniforme: - 20 Å - Immagine di diffrazione dei raggi X di una molecola di DNA (R. Franklin & M. Wilkins) Filamenti antiparalleli Struttura a doppia elica destrorsa del DNA (Watson e Crick, 1953)

elica 10 residui ogni giro di elica E stabilizzata da : 20

32 Struttura del DNA 2 catene antiparallele avvolte ad elica Le basi planari sono quasi perpendicolari all asse dell elica 10 residui ogni giro di elica E stabilizzata da : 20 A o Ponti idrogeno forze di van der Waals interazioni idrofobiche

34 st=pl86fb c01d&index=24 DNA Structureflp.flv

Eliche destrorse bp = base pair Kb = migliaia di coppie di basi bp/giro 10.

maggiore poco più profondo profondo solco minore solco minore meno profondo

35 Eliche destrorse bp = base pair Kb = migliaia di coppie di basi bp/giro Diametro (Å) Inclinazione basi solco maggiore solco maggiore poco più profondo profondo solco minore solco minore meno profondo stretto e profondo Elica sinistrorsa (favorita da alternanza purine-pirimidine, es: pcgcgcg.)

37 Conformazione del legame glicosidico Anti: nel DNA B e nel DNA A Nel DNA Z: anti per pirimidine sin per purine

38 DNA B DNA A Nota: nel DNA Z la conformazione del deossiribosio è C2 endo per le pirimidine e C3 endo per le purine

39 Il DNA a doppia elica può essere denaturato

40 La denaturazione si accompagna ad un aumento dell assorbanza a 260 nm: effetto ipercromico

41 a

La denaturazione del DNA è un processo reversibile La riassociazione dei filamenti annealing è rapida e avviene in una sola tappa se la separazione è incompleta Se i filamenti

42 La denaturazione del DNA è un processo reversibile La riassociazione dei filamenti annealing è rapida e avviene in una sola tappa se la separazione è incompleta Se i filamenti sono completamente separati la riassociazione avviene in due tappe: 1) appaiamento di un breve segmento complementare (fase più lenta); 2) rinaturazione completa (fase rapida)

43 La capacità di riassociazione di filamenti polinucleotidici secondo la regola della complementarietà delle basi viene sfruttata in molte tecniche di biologia molecolare Si possono formare ibridi DNA-DNA DNA-RNA RNA-RNA

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