Estructura i funcions del DNA i RNA

Estructura i funcions del DNA

DNA: Molècula que emmagatzema la informació biològica que es transmet de progenitors a descendents. Format per 2 cadenes de nucleòtids enrotllades entre elles formant una doble hèlix (no virus). Cada cadena és un polímer de desoxinucleòtids sintetitzada des de l'extrem 5' cap al 3'. Pot presentar diferents estructures i trobar-se en diferents llocs de la cèl·lula: DNA de cèl·lules eucariotes (nucli, mitocondris i cloroplasts), DNA de cèl·lules bacterianes, DNA de cèl·lules d'arqueus, DNA de virus.

Estructura primària del DNA (seqüència de nucleòtids)

L'estructura primària del DNA: Seqüència de nucleòtids d'una sola cadena o filament, que pot presentar-se com un simple filament estès o bé una mica doblegada en ella mateixa. S'hi poden distingir un esquelet de fosfopolidesoxiriboses i una seqüència de bases nitrogenades. El nombre de filaments diferents de DNA que es pot formar és molt elevat → permet emmagatzemar el missatge biològic o informació genètica. El percentatge de G, C, A i T és el mateix per a tots els individus d'una mateixa espècie perquè les característiques són molt similars dins de l'espècie.

Estructura secundària del DNA (doble hèlix)

L'estructura secundària del DNA: És la disposició en l'espai de dues cadenes o filaments de polinucleotids en doble hèlix, amb les bases nitrogenades enfrontades i unides amb enllaços d'hidrogen. Es va deduir de les dades experimentals següents: La densitat i la viscositat de les dispersions aquoses del DNA eren superiors a les esperades i; l'ADN tenia una estructura fibrilar de 20 de diàmetre, i es repetien determinades unitats cada 3,4 Å, i hi havia una altra repetició més gran cada 34 Å. Tots els DNA tenien tantes molècules d’A com de T i de C com de G.

Estructura terciària del DNA (DNA superenrrotllat)

L’estructura terciària del DNA: La presenten les molècules de DNA circular, el DNA bacterià o el DNA mitocondrial. Consisteix en el fet que la fibra de 20 Å es troba retorçada sobre si mateixa formant un superhèlix → DNA superenrotllat. Proporcionen dos avantatges: aconsegueixen reduir la longitud del DNA, i faciliten el procés de la duplicació. Això és perquè el sentit de les voltes en la superhèlix és cap a la dreta, mentre que els enzims que desespiralitzen el DNA per iniciar-ne la duplicació originen voltes cap a l'esquerra. Per això, durant aquest procés de desespiralització es van anul·lant voltes en excés cap a la dreta, amb la qual cosa es provoca la relaxació de la molècula.

Collaret de perles (100 Å)

Collaret de perles (100 Å): Successió de partícules de 100 Å de diàmetre anomenades nucleosomes. Cada nucleosoma està format per: octàmer d'histones i fibra de DNA de 20 Å (doble hèlix) de 200 pb de longitud. El DNA que hi ha entre un octàmer i un altre rep el nom de DNA espaiador. Histones → proteines básiques i de baix pes. Rep el nom de forma laxa. Quan cada nucleosoma s'associa a una molècula d'un cinquè tipus d'histona (l'anomenada H1), la fibra s'escurça i rep el nom de forma condensada, i també filament nucleosomic o nucleofilament.

Solenoide (200 Å)

Solenoide (200 Å): Es forma per l'enrotllament sobre ella mateixa de la fibra condensada de cromatina de 100 Å. Per fer-ho, les histones H1 s'agrupen entre si i formen l'eix central de la fibra de 300 Å. S'inverteixen uns sis nucleosomes per volta. Això provoca un escurçament de cinc vegades. En el nucli interfàsic, l’eucromatina es troba en forma de fibres de 100 Å, en canvi, en els cromosomes el nivell més baix d'empaquetament és la fibra de 300 Å.

Dominis en forma de bucles

Dominis en forma de bucles: En els cromosomes la fibra de 300 Å forma una sèrie de bucles d'entre 20.000 i 70.000 parells de bases de longitud, que queden ancorats sobre un eix proteic intern anomenat bastida proteica del cromosoma → constituïda per proteïnes no històniques.

Nivells superiors d’empaquetament

Nivells superiors d’empaquetament: Encara no es coneixen bé quins són els nivells d'empaquetament superiors. Són necessaris perquè amb la fibra de 300 Å tan sols s'aconsegueix reduir entre 35 i 40 vegades la longitud de la fibra de 20 Å; en canvi, el grau d'empaquetament en el nucli és d'unes 100 a 1.000 vegades, i en els cromosomes és gairebé de 10.000.

Tipus de DNA

Tipus de DNA: Segons el nombre de cadenes: monocatenari / bicatenari. Segons la longitud (la longitud no té relació amb la seva complexitat). Segons la forma: circular / lineal. Segons les molècules de suport: associat a histones formant nucleosomes / a protamines / a un altre tipus de proteïnes.

Estructura i funcions del RNA

RNA: Constituït per nucleòtids de ribosa. Aquests ribonucleotids s'uneixen entre si mitjançant enllaços fosfodièster en sentit 5' → 3', igual que en el DNA. És gairebé sempre monocatenari. Es troba en les cèl·lules procariotes i eucariotes. També es troba en molts tipus de virus amb la funció de contenir la informació genètica. S'ha observat l'existència d'RNA amb funció biocatalitzadora → primeres molècules capaces d'autoduplicar-se i que, després, van delegar la funció de contenir la informació en el DNA, ja que la seva cadena és més estable, i la funció enzimàtica, en les proteïnes. Així, l'RNA només ha mantingut la funció de sintetitzar les proteïnes seguint la informació continguda en el DNA.

RNA transferència

RNA transferència: Es troba en el citoplasma en forma de molècula dispersa. Funció de transportar aminoàcids específics fins als ribosomes, on, segons la seqüència especificada en un RNA missatger (transcrit, al seu torn, del DNA), se sintetitzen les proteïnes. És monocatenari però presenta zones amb estructura secundària en doble hèlix, a causa de la complementarietat entre les bases d'uns segments i les d'uns altres. S'hi distingeix un braç D, un T, un anticodó i un acceptor.

RNA missatger

RNA missatger: Funció de copiar la informació continguda en el DNA i dur-la fins als ribosomes, perquè s'hi sintetitzin les proteines a partir dels aminoàcids que aporten els RNAt. RNA m eucariòtic: té una sèrie de segments amb informació (exons) alternats amb uns altres sense informació (introns) que després són suprimits i no apareixen en l'RNAm → maduració. Té caputxa (bloqueja l'acció d’exonucleases i inicia la síntesi de proteïnes) i de cua de poli-A (estabilitzador enfront dels enzims exonucleases). És monocistrònic (només conté informació per a una cadena polipeptídica). RNA m procariòtic: no adopta l'estructura de l'RNA eucariòtic, ni presenta exons ni introns. Està mancat de caputxa i de cua de poli-A. És policistrònic (conté informacions separades per a diferents proteïnes)

RNA ribosòmic

RNA ribosòmic: És el que constitueix els ribosomes. Units a les proteïnes ribosòmiques, originen en els ribosomes llocs adequats per donar allotjament a l'RNAm i també als RNAt, que són els portadors dels aminoàcids que formen les proteïnes. L'RNAr té segments en doble hèlix per els segments amb seqüències complementàries. Pes de RNAr i ribosomes se sol expressar segons el coeficient de sedimentació de Svedberg (S).

RNA nucleolar

RNA nucleolar: Es troba constituint el nuclèol. S'origina a partir de diferents segments de DNA, un dels quals s'anomena regió organizadora nucleolar.

Transmissió de la informació genètica

Transmissió de la informació genètica des del DNA fins als ribosomes: els enzims RNA-polimerases sintetitzen un RNA missatger, procés denominat transcripció. Després, aquest RNAm arribarà fins als ribosomes. El DNA s'utilitza únicament com a magatzem d'informació genètica.

Conversió de la seqüència de ribonucleòtids d'RNAm en una seqüència d'aminoàcids

Conversió de la seqüència de ribonucleòtids d'RNAm en una seqüència d'aminoàcids: aquest procés s'anomena traducció i es duu a terme en els ribosomes. Hi intervenen, a més de l'RNAm, l'RNAr dels ribosomes i l'RNAt que transporten els aminoàcids, «maons» de l'edifici proteic.

Emmagatzemament de la informació genètica: a alguns virus els manca DNA i, per això, tenen la informació biològica en forma d'RNA.