acido nucleico
Funzione del DNA
Il materiale genetico principale è portatore di informazioni genetiche
Funzione dell'RNA
Partecipare alla biosintesi delle proteine
Nei virus a RNA, l’RNA è il materiale genetico
Elaborazione e modificazione post-trascrizionale dell'RNA
Coinvolto nella regolazione dell'espressione genica e della funzione cellulare
Nucleotide
base
Citosina (C), Uracile (U), Timina (T)
Nucleotidi rari: come l'IMP (sostanza importante per il metabolismo degli acidi nucleici)
zucchero pentoso
Zucchero pentoso nel DNA: β-D-2′-desossiribosio
Zucchero pentoso dell'RNA: β-D-ribosio
nucleoside o deossinucleoside
DNA
struttura primaria
Si riferisce alla modalità di connessione e all'ordine di disposizione tra i deossinucleotidi. La modalità di connessione è il legame 3', 5'-fosfodiestere.
struttura secondaria
Struttura a doppia elica (proposta da Watson e Crick)
Doppia elica antiparallela destrorsa con solchi maggiori e minori sulla superficie
La struttura portante del desossiribosio-fosfato è all'esterno e l'accoppiamento delle basi complementari è all'interno
Il diametro dell'elica è di 2 nm, la distanza verticale tra piani base adiacenti è di 0,34 nm, ogni giro è di 10 bp e il passo dell'elica è di 3,4 nm.
Le principali forze che stabilizzano la struttura a doppia elica: forze di impilamento delle basi e legami idrogeno di accoppiamento delle basi
Legge sulla composizione delle basi del DNA (legge di Chargaff)
Legge di equivalenza delle basi: nel DNA di quasi tutti gli organismi, A=T, G=C, A G=T C
La composizione in basi del DNA è specie-specifica e il rapporto di asimmetria (A T)/(G C) varia da specie a specie.
struttura terziaria
struttura superelicoidale
Il DNA naturale esiste principalmente in una struttura superelicoidale negativa
RNA
mRNA
L'mRNA è il modello per la sintesi proteica e utilizza principalmente la struttura primaria (metodo di connessione dei ribonucleotidi e ordine di disposizione) per trasmettere informazioni genetiche.
Struttura molecolare dell'mRNA procariotico
Composto da una regione leader, diverse regioni di traduzione (cistron) e sequenze terminali
Solitamente policistronico
La regione leader dell’estremità 5’ ha una sequenza ricca di basi puriniche, che è la sequenza SD.
Struttura molecolare dell'mRNA eucariotico
C'è una struttura a cappuccio all'estremità 5', seguita dalla regione 5' non tradotta, dalla regione codificante e dalla regione 3' non tradotta.
L'estremità 3' è una coda di poli(A).
tRAN
Trasportano e trasportano amminoacidi attivati, riconoscono i codoni sull'mRNA e trasportano amminoacidi specifici al ribosoma per la sintesi proteica secondo la sequenza del codice genetico sull'mRNA.
Caratteristiche della struttura primaria: contiene nucleosidi più rari; l'estremità 3' ha la sequenza CCA
Le estremità 4 e 5 ´ sono per lo più pG (alcune sono pC)
Struttura secondaria: struttura a forma di trifoglio, composta da quattro bracci e quattro anelli: anello diidrouracile (anello D), braccio D, anello anticodone, braccio anticodone (braccio AC), anello aggiuntivo, anello TψC, braccio TψC, braccio amminoacidico (il L'estremità 3'-CCA è il sito di legame per gli amminoacidi attivati)
Struttura terziaria: struttura ad L rovesciata
rRNA
Le cellule procariotiche hanno 3 tipi di rRNA (5S, 16S, 23S rRNA)
Esistono 4 tipi di rRNA nelle cellule eucariotiche (5S, 5.8S, 18S, 28S rRNA)
Funzione: l'attività transferasi che costituisce i ribosomi e catalizza la formazione di legami peptidici esiste sull'rRNA 23S ed è coinvolta nel legame del tRNA e dell'mRNA.
ribosoma
Virus
organismi non cellulari composti da acidi nucleici e proteine
cromosoma
L'unità strutturale di base dei cromosomi e della cromatina è il nucleosoma, composto da DNA avvolto attorno agli istoni.
Importanti proprietà fisiche e chimiche
Proprietà generali:
(1) Forma cristallina: DNA sotto forma di fibra bianca, RNA sotto forma di polvere bianca
(2) Solubilità: solubile in acqua, insolubile in solventi organici
(3) Acidità e alcalinità: acidità evidente, punto isoelettrico fino a 2,0--2,5,
(4) Viscosità: il DNA ha un'alta viscosità, l'RNA ha una bassa viscosità
(5) Caratteristiche di dissociazione anfotera: idrolisi alcalina e idrolisi acida
Caratteristiche dell'idrolisi alcalina e dell'idrolisi acida:
(1) In condizioni leggermente alcaline: i legami fosfodiesterici del DNA sono stabili e i legami fosfodiesterici dell’RNA sono tutti decomposti in nucleotidi ciclici 2’ e 3’
(2) Esposizione dell'acido diluito per un lungo periodo (o aumento della temperatura o dell'acidità): la purina viene separata e un piccolo numero di legami fosfodiestere viene decomposto.
(3) Trattamento con acido medio-forte o acido concentrato: la pirimidina si decompone e più legami fosfodiestere si decompongono
Caratteristiche di assorbimento UV: massimo assorbimento vicino a 260 nm
Denaturazione, rinaturazione e ibridazione molecolare degli acidi nucleici
Denaturazione: sotto l'influenza di fattori fisici e chimici, i legami idrogeno tra le coppie di basi del DNA si rompono e la doppia elica si dipana. Si tratta di un processo climatico, accompagnato da un aumento di A260 (effetto ipercromico) e dalla perdita della funzione del DNA.
Fattori di denaturazione: denaturazione termica, denaturazione acido-base (pH inferiore a 4 o superiore a 11),
Denaturante (urea, guanidina cloridrato, formaldeide, ecc.)
Tm: La temperatura alla quale A260 raggiunge la metà del suo valore massimo durante la denaturazione termica è chiamata temperatura di fusione del DNA, rappresentata da Tm
Rinaturazione: in determinate condizioni, le basi tra i singoli filamenti del DNA denaturato vengono riparate per ripristinare la struttura a doppia elica. Insieme alla riduzione di A260 (effetto ipocromico), viene ripristinata la funzione del DNA.
Principali fattori che influenzano la rigenerazione
1. Temperatura: il DNA denaturato termicamente può essere rinaturato se raffreddato lentamente, ma non può essere rinaturato mediante raffreddamento rapido.
2. Concentrazione del DNA: maggiore è la concentrazione, più veloce è la rinaturazione
3. Dimensione del frammento di DNA: maggiore è il frammento, più lenta è la rinaturazione
4. Il numero di sequenze ripetute in un frammento di DNA
5. Forza ionica della soluzione
Ibridazione molecolare: finché esiste una regione di appaiamento delle basi tra singoli filamenti di DNA provenienti da fonti diverse o tra DNA a singolo filamento e RNA, durante la rinaturazione può formarsi una regione locale a doppia elica, chiamata ibridazione molecolare dell'acido nucleico.
applicazione:
1. Identificazione della purezza (A280 è il massimo assorbimento di proteine e sostanze fenoliche)
L'A260/A280 del DNA puro dovrebbe essere 1,8 (1,65-1,85)
L'A260/A280 dell'RNA puro dovrebbe essere 2,0.
Se contiene proteine o fenoli, il rapporto A260/A280 sarà significativamente ridotto.
2. Determinare se il DNA è denaturato
Durante il processo di denaturazione del DNA, il coefficiente di assorbimento molare aumenta (effetto cromico)
Durante il processo di rinaturazione del DNA, il coefficiente di assorbimento molare diminuisce (effetto sottrattivo)
Tra i tre tipi di RNA, il tRNA è il più abbondante, seguito dall'rRNA e da pochissimo mRNA.
Base sperimentale importante
① Esperimento di trasformazione del pneumococco
② Esperimento di infezione da batteriofago
[Obiettivo] Padroneggiare la composizione dei nucleotidi, la legge di Chargaff, le caratteristiche strutturali e le funzioni di DNA, tRNA, rRNA e mRNA, in particolare i punti chiave e il significato del modello della struttura a doppia elica del DNA. Padroneggia le proprietà di assorbimento UV, denaturazione e rinaturazione degli acidi nucleici e ibridazione molecolare.
[Punti chiave] La struttura del DNA, le caratteristiche strutturali e le funzioni di tRNA, mRNA e rRNA e le proprietà fisiche e chimiche degli acidi nucleici.
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