Curs 5 Structura acizilor nucleici

Σχετικά έγγραφα
(a) se numeşte derivata parţială a funcţiei f în raport cu variabila x i în punctul a.

Planul determinat de normală şi un punct Ecuaţia generală Plane paralele Unghi diedru Planul determinat de 3 puncte necoliniare

Biochimia moleculelor informaţionale 14. XII XII Metabolismul ADN-ului

MARCAREA REZISTOARELOR

Curs 10 Funcţii reale de mai multe variabile reale. Limite şi continuitate.

I. Scrie cuvântul / cuvintele dintre paranteze care completează corect fiecare dintre afirmaţiile următoare.

Analiza în curent continuu a schemelor electronice Eugenie Posdărăscu - DCE SEM 1 electronica.geniu.ro

Metode iterative pentru probleme neliniare - contractii

a n (ζ z 0 ) n. n=1 se numeste partea principala iar seria a n (z z 0 ) n se numeste partea

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.3.ALCHINE

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor X) functia f 1

Functii definitie, proprietati, grafic, functii elementare A. Definitii, proprietatile functiilor

Aplicaţii ale principiului I al termodinamicii la gazul ideal

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Integrala nedefinită (primitive)

Seminariile Capitolul X. Integrale Curbilinii: Serii Laurent şi Teorema Reziduurilor

riptografie şi Securitate

REACŢII DE ADIŢIE NUCLEOFILĂ (AN-REACŢII) (ALDEHIDE ŞI CETONE)

Curs 4 Serii de numere reale

5.4. MULTIPLEXOARE A 0 A 1 A 2

Subiecte Clasa a VII-a

R R, f ( x) = x 7x+ 6. Determinați distanța dintre punctele de. B=, unde x și y sunt numere reale.

V.7. Condiţii necesare de optimalitate cazul funcţiilor diferenţiabile

Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenților în vederea asigurării de șanse egale

III. Serii absolut convergente. Serii semiconvergente. ii) semiconvergentă dacă este convergentă iar seria modulelor divergentă.

a. 11 % b. 12 % c. 13 % d. 14 %

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

Curs 1 Şiruri de numere reale

Activitatea A5. Introducerea unor module specifice de pregătire a studenţilor în vederea asigurării de şanse egale


Sisteme diferenţiale liniare de ordinul 1

Laborator 11. Mulţimi Julia. Temă

Curs 14 Funcţii implicite. Facultatea de Hidrotehnică Universitatea Tehnică "Gh. Asachi"

DISTANŢA DINTRE DOUĂ DREPTE NECOPLANARE

5. FUNCŢII IMPLICITE. EXTREME CONDIŢIONATE.

Metode de interpolare bazate pe diferenţe divizate

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.5.ARENE

Problema a II - a (10 puncte) Diferite circuite electrice

5.5. REZOLVAREA CIRCUITELOR CU TRANZISTOARE BIPOLARE

Asupra unei inegalităţi date la barajul OBMJ 2006

Subiecte Clasa a VIII-a

RĂSPUNS Modulul de rezistenţă este o caracteristică geometrică a secţiunii transversale, scrisă faţă de una dintre axele de inerţie principale:,

Fig Impedanţa condensatoarelor electrolitice SMD cu Al cu electrolit semiuscat în funcţie de frecvenţă [36].

Componente şi Circuite Electronice Pasive. Laborator 3. Divizorul de tensiune. Divizorul de curent

COLEGIUL NATIONAL CONSTANTIN CARABELLA TARGOVISTE. CONCURSUL JUDETEAN DE MATEMATICA CEZAR IVANESCU Editia a VI-a 26 februarie 2005.

1.7. AMPLIFICATOARE DE PUTERE ÎN CLASA A ŞI AB

3. Noţiuni de biochimie

5.1. Noţiuni introductive

* K. toate K. circuitului. portile. Considerând această sumă pentru toate rezistoarele 2. = sl I K I K. toate rez. Pentru o bobină: U * toate I K K 1

V O. = v I v stabilizator

Definiţia generală Cazul 1. Elipsa şi hiperbola Cercul Cazul 2. Parabola Reprezentari parametrice ale conicelor Tangente la conice

SEMINAR 14. Funcţii de mai multe variabile (continuare) ( = 1 z(x,y) x = 0. x = f. x + f. y = f. = x. = 1 y. y = x ( y = = 0

Functii Breviar teoretic 8 ianuarie ianuarie 2011

Seminar 5 Analiza stabilității sistemelor liniare

Teoria mecanic-cuantică a legăturii chimice - continuare. Hibridizarea orbitalilor

Esalonul Redus pe Linii (ERL). Subspatii.

Capitolul 2 - HIDROCARBURI 2.4.ALCADIENE

Vectori liberi Produs scalar Produs vectorial Produsul mixt. 1 Vectori liberi. 2 Produs scalar. 3 Produs vectorial. 4 Produsul mixt.

2.1 Sfera. (EGS) ecuaţie care poartă denumirea de ecuaţia generală asferei. (EGS) reprezintă osferă cu centrul în punctul. 2 + p 2

Valori limită privind SO2, NOx şi emisiile de praf rezultate din operarea LPC în funcţie de diferite tipuri de combustibili

BARAJ DE JUNIORI,,Euclid Cipru, 28 mai 2012 (barajul 3)

BIOCHIMIA ACIZILOR NUCLEICI

SERII NUMERICE. Definiţia 3.1. Fie (a n ) n n0 (n 0 IN) un şir de numere reale şi (s n ) n n0

Unitatea atomică de masă (u.a.m.) = a 12-a parte din masa izotopului de carbon

TEMA 9: FUNCȚII DE MAI MULTE VARIABILE. Obiective:

Examen AG. Student:... Grupa:... ianuarie 2011

Electronegativitatea = capacitatea unui atom legat de a atrage electronii comuni = concept introdus de Pauling.

Proiectarea filtrelor prin metoda pierderilor de inserţie

Capitolul ASAMBLAREA LAGĂRELOR LECŢIA 25

Acizi carboxilici heterofuncționali.

2. Circuite logice 2.4. Decodoare. Multiplexoare. Copyright Paul GASNER

Geometrie computationala 2. Preliminarii geometrice

VII.2. PROBLEME REZOLVATE

Capitolul 4 PROPRIETĂŢI TOPOLOGICE ŞI DE NUMĂRARE ALE LUI R. 4.1 Proprietăţi topologice ale lui R Puncte de acumulare

Muchia îndoită: se află în vârful muchiei verticale pentru ranforsare şi pentru protecţia cablurilor.

MULTIMEA NUMERELOR REALE


6 n=1. cos 2n. 6 n=1. n=1. este CONV (fiind seria armonică pentru α = 6 > 1), rezultă

CIRCUITE INTEGRATE MONOLITICE DE MICROUNDE. MMIC Monolithic Microwave Integrated Circuit

Conice. Lect. dr. Constantin-Cosmin Todea. U.T. Cluj-Napoca

Capitolul 14. Asamblari prin pene

Curs 2 Aminoacizi, peptide, proteine

Să se arate că n este număr par. Dan Nedeianu

III. Reprezentarea informaţiei în sistemele de calcul

ŞTIINŢA ŞI INGINERIA. conf.dr.ing. Liana Balteş curs 7

z a + c 0 + c 1 (z a)

Curs 2 DIODE. CIRCUITE DR

Capitolul COTAREA DESENELOR TEHNICE LECŢIA 21

Ecuaţia generală Probleme de tangenţă Sfera prin 4 puncte necoplanare. Elipsoidul Hiperboloizi Paraboloizi Conul Cilindrul. 1 Sfera.

Metode Runge-Kutta. 18 ianuarie Probleme scalare, pas constant. Dorim să aproximăm soluţia problemei Cauchy

Ovidiu Gabriel Avădănei, Florin Mihai Tufescu,

Reflexia şi refracţia luminii.

BIOLOGIE GENERALĂ. - moleculară şi celulară CURS II. Bazele chimice ale organizării materiei vii

ORGANIZAREA CHIMICĂ A MATERIEI VII

Ecuatii trigonometrice

3. Momentul forţei în raport cu un punct...1 Cuprins...1 Introducere Aspecte teoretice Aplicaţii rezolvate...4

Transformata Laplace

a. 0,1; 0,1; 0,1; b. 1, ; 5, ; 8, ; c. 4,87; 6,15; 8,04; d. 7; 7; 7; e. 9,74; 12,30;1 6,08.

BARDAJE - Panouri sandwich

Corectură. Motoare cu curent alternativ cu protecție contra exploziei EDR * _0616*

Transcript:

BIOINFORMTICĂ PLICTĂ ÎN BIOLOI STRUCTURLĂ 3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 1 29.03.2018 Curs 5 Structura acizilor nucleici

Structura chimică a DN-ului - în 1869 Friedrich Miescher izolează din nuclei o substanță albă pe care o denumește nucleină. Datorită caracterului ușor acid capătă mai apoi denumirea de acid nucleic. - funcția și structura acestei substanțe rămane necunoscută pană în jurul anilor 1920. cizii nucleici sunt polimeri rezultați în urma legării prin legături fosfodiesterice unui număr mare de nucleotide. Funcţie de tipulde nucleotide, acizii nucleici se clasifică în: - acid ribonucleic (RN) conține în structura sa riboză; - acid dezoxiribonucleic (DN) - conține în structura sa deoxiriboză; O nucleotidă este alcătuită din un glucid cu 5 atomi de C (riboza sau deoxiriboza) în formă furanozică; o grupare fosfat (PO 4 ) legată de atomul C 5 al glucidului; bază azotată legată de atomul C1 al glucidului; Bază azotată se leagă printr-o legătură glicozidică de pentoză formând un nucleozid. O nucleotidă se defineşte astfel ca fiind un ester fosforic al nucleozidului corespunzător. În acizii nucleici se întâlnesc două tipuri de baze azotate: purinice - două heterocicluri cu N: denina () şi uanina () în DN şi RN pirimidinice un heterociclu cu N: Citozină (C) şi Timină (T) în DN şi C şi Uracil (U) în RN 2`-dezoxi-β-D-ribofuranozăβ-D-ribofuranoză (RN) (DN) 1 6 5 7 2 4 8 3 9 Citozina (C) denina () rupă fosfat Purine (R) Uracil (U) (doar în RN) Pirimidine (Y) uanina () Timina (T) (doar în DN) 3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 2 5 6 4 3 1 2

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 3 Structura primară a DN-ului Între gruparea -PO 4 de pe carbonul 5 (poziția 5') al unei nucleotide și gruparea -OH de pe carbonul 3 (poziția 3') al altei nucleotide se poate elimina o moleculă de apă cu formarea unei legături fosfodisterice (-O-P-O-). Se pot astfel forma astfel catene lungi de nucleotide al căror schelet are structura: Nucleotida 1 Nucleotida 2 Nucleotida n Prin convenție, secvența de nucleotide a DN-ul se notează în direcția 5' 3' Secvența de nucleotide TCCT se referă la o catenă cu structura: 5' PO 4 --PO 4 -T-PO 4 -C-PO 4 -C-PO 4 --PO 4 -T-OH 3' Și nu la PO 4 -C 5' -C 4' -C 3' -O-P-O-C 5' -C 4' -C 3' -O...P-O-C 5' -C 4' -C 3' -OH proape toate moleculele de DN au două capete diferite: - capătul 3' cu o grupare -OH liberă; - capătul 5' cu o grupa -PO 4 liberă. Ce molecule de DN nu respectă această regulă? 3' HO--PO 4 -T-PO 4 -C-PO 4 -C-PO 4 --PO 4 -T-PO 4 5' care este o moleculă diferită

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 4 Compoziția în baze azotate a DN-ului naliza lui Chargaff privind compoziția în baze azotate a DN-ului Procente molare Escherichia coli tulpina K12 Mycobacterium tuberculosis Drojdia de bere Hering Șobolan Om De ce procentele nu sunt perfect egale? Regulile lui Chargaff: Într-o moleculă de DN au loc întotdeauna următoarele relații: o proporția de este întodeauna egală cu cea de T, iar cea de cu cea de C =T; =C o proporția de baze azotate purinice este întotdeauna egală cu cea de baze pirimidinice +=T+C DN RN

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 5 Structura tridimensională a DN-ului o o nalizând modul în care razele X sunt difractate de o fibră cristalizată de DN, Franklin propune în 1953 că molecula de DN are forma de tirbușon, cu diametrul de 2 nm și o spiră de 3.4 nm; Watson and Crick propun in 1953 un model al structurii DN-ului ce are la bază un dublu helix; Rosalind Elsie Franklin (1920-1958) Watson, J. D. & Crick, F. H. C. Molecular structure of nucleic acids: structure for deoxyribose nucleic acid. Nature 171, 737 738 (1953)

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 6 Structura tridimensională a DN-ului o Scheletul moleculei este reprezentat de catenele cu legături fosfodiesterice ce formează un dublu helix spre dreapta. Catenele sunt antiparalele, una are orientare 5' 3' iar cealaltă 3' 5' o Bazele azotate sunt orientate spre interior. Între bazele de pe o catenă și formează legături de hidrogen pe bază de complementaritate: -T (2 legături); -C (3 legături). O pereche de baze azotate complementare formează un plan perpendicular pe catenă. Distanța dintre 2 perechi de baze (pb) consecutive este de 0.34 nm. T o Legăturile se formează întotdeauna între o bază purinică și una pirimidinică - dimensiunea unei perechi de baze complementare (pb) și deci diametrul helix-ului dublu este constant 2 nm C

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 7 Structura tridimensională a DN-ului o O spiră completă a dublul helix-ului are 10 pb - 3.4 nm o u fost descrise două sanțuri: șanțul mare larg de 22 Å - șanțul mic larg de 12 Å 2 nm 3,4 nm Șanțul mic 0,34 nm Șanțul mare

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 8 Conformații ale moleculei de DN Catena de DN (și RN) este deosebit de flexibilă și poate adopta diverse conformații. ceastă flexibilitate rezultă din: 1. rotația liberă a covalențelor ce alcătuiesc legătura fosfo-diesterică au fost descrise 6 unghiuri posibile de rotație, notate: a, b, g, d, e, z. a P O C5 b 2. rotația liberă a legăturii glicozidice C1 - N - al 7-lea unghi de rotație, notat c. O serie de constrângeri sterice fac ca acest unghi să ia valori limitate, în raport cu glucidul bazele azotat putând avea 2 orientări distincte: syn și anti (pentru purine doar anti) c - xi C1 C2 C4 C3 O g d e z - zeta 3. conformațiile posibile ale restului glucidic -

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 9 Conformații ale moleculei de DN Funcție de valorile pe care le iau cele 7 unghiuri și conformația restului de deoxiriboză au fost descrie 3 forme majoritare diferite ale moleculei de DN: 1. Conformația sau forma B (DN-ul B) este structura descrisă de Watson-Crick, forma în care DN-ul este cel mai stabil în condiții fiziologice, o spiră completă este alcătuită din 10,5 baze; 2. Conformația sau forma (DN-ul ) - forma în care DN-ul este cel mai stabil în medii ne-apoase; helix-ul este mai larg, bazele nu sunt perpendiculare pe catene ceea ce face ca sanțul mare să fie mai adânc, o spiră completă conține 11 baze ; 3. Conformația sau forma Z (DN-ul Z) helix-ule este spre stânga, o spiră completă conține 12 baze.

Stabilirea structurii primare a DN-ului Secvenţierea DN-ului - procesul de identificare a ordinii precise a nucleotidelor (TC) într-o moleculă de DN structura primara a DN-ului. În prezent există numeroase metode de secveţializare a DN-ului clasificate în: - metode derivate de la metoda chimică a lui Maxam şi ilbert; - metode derivate de la metoda enzimatică a lui Sanger; - metode de ''nouă generaţie (next-gen)'' sau mai corect metode de secvențiere în masă (high throughput) pirosecvenţiere, ion-torrent, etc. Metoda enzimatică Sanger - una din primele metode de secvenţializare a fost descrisă în 1977 de Frederick Sanger care a primit cel de-al doilea premiu Nobel pentru descoperirea sa; - se bazeză tot pe reacţia de replicare a DN-ului catalizată de o polimerază DN-dependentă; Elementele esenţiale realizării unei reacţii de secvenţiere prin metoda Sanger a) fragment DN de secvenţiat o moleculă de DN monocatenară; b) polimeraza DN; c) cele 4 deoxinucleotide obişnuite (dntp:, T, C, ); c) o oligonucleotide amorsă (primer) complementare cu molecula de secvenţiat marcată radioactiv şi care oferă un capăt 3' liber; d) 4 di-deoxinucleotide (ddntps: dd, ddc, dd, ddt) nucleotide ce nu au gruparea fosfat în poziţiile 2' (deoxi) şi 3' (di). Frederick Sanger - 13 ugust 1918 19 November 2013 3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 10

Etapele reacţiei de secvenţializare DN prin metoda Sanger 1) Legarea oligonucleotidului primer 3 5 3 Catenă DN de secvenţiat 5 Oligonucleotidă primer marcată radioactiv 2) Elongarea primerului prin acţiunea DN polimerazei în prezenţa dntp şi ddntp cu sinteza unei catene noi. Reacţia se realizeză în 4 eprubete diferite, fiecare conţinând un singur tip de ddntp (ddtp, ddtp, ddctp sau ddttp). Încorporarea unui ddntp în noua catenă face ca sinteza acesteia să se oprească (ddntp sunt ''terminatori'' de catenă). Încorporarea unui ddntp de către DN-polimeraza este un proces statistic ceea ce face ca prin elongare să se genereze în fiecare eprubetă câte o colecţie de catene DN nou sitetizate de dimensiuni diferite. dd + ddc + dd + ddt + ; T; C; ; C ; T; C; ; T; C; T ; T; C; #TCCC #TCCC #TCCC #TCCC morsa # morsa # morsa # morsa # #dd #ddc #dd #CddT #CTCCC #CTddC #CTdd #CTCCC #CTCddC #CTCCCdd #CTCCddC #CTCCC #CTCCC 3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 11

Etapele reacţiei de secvenţiere DN prin metoda Sanger 3) Separarea catenelor nou sintetizate funcţie de dimensiune se realizeză prin electroforeză moleculele de DN sunt încărcate negativ şi la aplicarea unui curent vor migra spre polul pozitiv. Electroforeza se realizează în geluri de poliacrilamidă ce acţioneză ca o sită, frânând moleculele mari, astfel încât moleculele mici vor migra mai mult iar cele mari mai puţin. Catod Fragmente mari el Fragmente mici 3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 12

3/28/2018 Curs V - Structura acizilor nucleici 13 Etapele reacţiei de secvenţiere DN prin metoda Sanger 4) Vizualizarea catenelor nou sintetizate se realizeză prin autoradiografie pe baza marcajului radioactiv al oligonucleotidului amorsă. - + #CTCCC dd C #CTCCC #CTCCddC #CTCddC #CTddC #ddc #CTCCC #CTCCCdd #CTdd #dd T C T #CTCCC #CddT Schema autoradiografiei unui gel de secvenţializare C C T C

Secvenţierea DN-ului 3/28/2018 O variantă a metodei Sanger este: utilizarea de ''terminatori'' de catenă marcaţi fluorescenţi. Fiecare din cele 4 ddntp sunt marcate cu câte un florocrom diferit (dd verde, ddt roşu, dd galben, ddc albastru). Reacţia se desfăşoară într-o singură eprubetă, iar fragmentele generate sunt separate prin electroforeză. Ordinea nucleotidelor este citită cu ajutorul unui laser şi reprezentată ca ''peak-uri''. - C T T C dd; ddt; Dd; ddc + ; T; C; TCCC #dd #dd #ddc #CddT #CTdd #CTddC #CTCddC #CTCCddC #CTCCCdd #CTCCC Separare funcţie de dimensiune + #CTCCCdd #CTCCddC #CTCddC #CTddC #CTdd #CddT #ddc #dd #dd Curs V - Structura acizilor nucleici 14