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NUCLEOTIDI: struttura usi e funzioni - Coggle Diagram

- - - - Tramite esclusivamente legame β-N-GLICOSIDICO,
        legando il C 1' e il N 9 per le puriniche e N 1 per le pirimidiniche
        
        Si usa solo l'anomero β del monosaccaride e questo si lega solo con un azoto
      - Legando almeno un gruppo fosfato al nucleotide tramite legame fosfo-esterico dall'O zsul C 5' il nucleoside diventa
        NUCLEOTIDE
        
        Si nominano mettendo una d se si usa il desossiribosio, niente se il ribosio, si mette l'iniziale della base azotata coinvolta e MP, DP e TP in base al numero di gruppi fosfati legati al nucleoside
        
        I nucleotidi si legano tra loro formando dei legami
        fosfo-diestere: legando un altro ossigeno del gruppo fosfato al C 3' dell'altro zucchero con cui vuole legarsi. La catena si muove sempre in direzione 5' --> 3'
        
        Si formano POLINUCLEOTIDI
        
        Poichè la struttura del nucleotide e del polinucleotide poi è caratterizzata da pochissimi doppi legami: queste molecole possiedono molta libertà rotazionale e conformazionale
        
        Il legame β-N-glicosidico può vedere
        
        la base azotata direttamente sopra il nucleotide se in sin
        
        oppure crea una diagonale con lo zucchero e quindi è in anti
        
        Il ribosio può avere una conformazione a busta
        
        endo: se il C dell'anello fuoriuscente dal piano dell'anello è dallo stesso lato del legame che collega il C che non fa parte del anello con l'anello
        
        eso: se è dal lato opposto *vedi sopra
        
        Polianioni carichi e idrofili
  - - - Uracile: 2,4 ossi pirimidina
      - Timina: 2,4 ossi 5 metil pirimidina
      - Citosina: 2 ossi- 4ammino pirimidina
    - - Adenina: 6 ammino-purina
      - Guanina: 2 ammino 6 ossi purina
- - - - mRNA (messagero): funge da "copia di stampo" del codice genetico contenuto nel DNA per la sintesi delle proteine.
        
        Il processo di formazione di questa copia di stampo avviene grazie alla RNA-POLIMERASI: questa svolge una funzione e catalizza una reazione identica a quella della DNA polimerasi, tuttavia questa NON necessita di PRIMER, e utilizza NTP e non dNTP
        
        Il processo non necessita di primer perchè meno importante se si fanno mutazioni
      - tRNA (tranfer): è l'RNa che funge da punto di contatto tra l'mRNA e gli amminoacidi e che direttamente traduce il messaggio delle basi azotate in proteina.
        
        Ad ogni diversa sequenza di 3 basi azotate del filamento di mRNA corrisponde un CODONE, per ogni codone vi è uno specifico anticodone diverso localizzato su una zona del tRNA.
        
        A sua volta per ognuno di queste molecole di tRNA vi è uno specifico amminoacido corrispondente, in forma attivata, che si lega alllo stelo di aggancio sul tRNA
        
        L'amminoacido si lega al transfer tramite legame esterico e per far avvenire questo legame è necessario un enzima specifico per ogni tRNA
      - Altri RNA hanno la funzione di regolare l'espressione genica
      - Funzione catalitica: una sorta di enzimi primordiali (poco usati)
      - rRNA: ha una funzione strutturale in quanto costituisce insieme alle proteine il ribosoma
    - - L'RNA può utilizzare il ribosio con l'OH sul C2' a differenza del DNA perché non avendo funzione conservativa la reattività non ne è un problema.
      - L'RNA ha mantenuto l'uracile poiché non essendo conservativo non creano grandi problemi eventuali mutazioni.
      - Anche qui quando ci sono sequenze palindrome autocomplementari quest'ultime si appaiano su loro stesse formando strutture riconosciute dalle proteine
        
        anse
        
        gemme
        
        forcine
        
        croci
  - - - Nonostante la libertà conformazionale dei polinucleotidi il doppio filamento si dispone seguendo una struttura A DOPPIA ELICA a causa dell'elevata stabilità della stessa struttura
        
        L'impalcatura data degli zuccheri legati ai gruppi fosfato si mantengono all'esterno della struttura avvolgendo le basi azotate che rimangono interne. La struttura esterna è quindi molto negativa e idrosolubile
        
        Le basi azotate dei due filamenti si accoppiano tra loro formando legami ad idrogeno
        
        Questo istituisce delle precise coppie di basi azotate che combaciano perfettamente le une con le altre:
        le coppie Watson-Crick: ADENINA-TIMINA e GUANINA-CITOSINA
        
        Tenendo conto solo dei legami ad idrogeno sarebbero possibili altri accoppiamenti ma a causa dello spazio occupato se questi accoppiamenti avvenissero, verrebbe meno la struttura molto stabile della doppia elica
        
        Si accoppiano solo pirimidine con purine
        
        è LA STESSA STABILITA DATA DAI LEGAMI TRA LE BASI AZOTATE A GIUSTIFICARE L'ESISTENZA DELLA DOPPIA ELICA
        
        Nel caso in cui si presentino sequenze palindrome in uno stesso filamento questo anziché avvolgersi con l'altra catena si accoppia con sé stessa, essendo autocomplementari formando delle strutture
        
        a croce (palindromo su tutti e due i filamenti)
        
        a forcina: palindromo solo su uno dei due
        
        Le basi azotate che corrono in modo quasi perpendicolare allo scheletro fosfo-zuccherino si ritovano poi poste parallelamente le une con le altre (IMPILATE) sviluppando tra loro interazioni idrofobiche ulteriormente stabilizzanti per la struttura
        
        L'impalcatura della struttura a doppia elica non riveste completamente la pila di basi azotate ma lascia delle zone scoperte definite solchi, attraverso cui altre molecole possono interagire con il DNA: questi sono il SOLCO MAGGIORE ed il SOLCO MINORE.
        
        A seconda delle diverse coppie di basi azotate che si trovano nei diversi solchi dell'elica si sviluppano diversi legami ad idrogeno.
        
        Questi diversi legami ad H portano le molecole esterne a poter riconoscere quali siano le sequenze in quel momento presenti nel solco e quindi a sviluppare interazioni SEQUENZA SPECIFICO
        
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        Forma B: la più comune, elica destrorsa
        
        Forma Z: elica sinistrorsa che si forma in corrispondenza di sequenze CGCGCGCG
        
        Forma A: elica destrorsa ma con basi azotate più inclinate rispetto alla forma B e e spazio tra i filamenti decisamente maggiore.
        
        Usata nelle forme ibride DNA-RNA
      - Come zucchero il DNA utilizza il DEOSSIRIBOSIO: infatti il gruppo OH sul carbonio 2' viene sostituito da un idrogeno perché questo ha la tendenza a reagire autonomamente (stesso gruppo che interviene nella DNA polimerasi) e questo non va bene per una struttura conservativa
      - Il DNA (diversamente dal RNA) non utilizza come base azotata l'URACILE ma la TIMINA.
        
        Questo perché il gruppo amminico della CITOSINA ha la tendenza a deamminare le basi trasformandosi praticamente in URACILE.
        
        Questo sarebbe un problema se il DNA utilizzasse regolarmente l'uracile perché la DNA polimerasi anzichè legare la citosina trasformata alla guanina, scambiandola con uracile la legherebbe all'adenina comportando una MUTAZIONE, che è molto male per una struttura conservativa.
        
        Sostituendo invece l'uracile con la timina, quando la citosina diventa uracile questo viene riconosciuto come errore e eliminato.
    - - La replicazione del DNA è di tipo semiconservativo: ovvero ciascuno dei due filamenti figli presenta uno dei due filamenti dell'elica madre
        
        Si srotolano i 2 filamenti
        
        Un'enzima si inserisce su ognuno di questi filamenti e ne crea il complementare usando il primo filamento come STAMPO
        
        Si sono create due eliche dove prima ve ne era una
        
        Questa classe di enzimi si chiama D.N.A. POLIMERASI: quest'enzima si occupa di legare i nucleotidi ad un PRIMER iniziale appaiando il nucleotide con la base complementare a quella presente sullo stampo.
        
        La polimerasi al suo interno possiede anche delle UNITA DI CONTROLLO che verificano l'accoppiamento eseguito sia corretto e nel caso in cui non lo fosse interrompono il processo di polimerasi e sostituiscono il nucleotide
        
        La polimerasi allunga soltanto perché sarebbe troppo pericoloso per l'incidenza di mutazioni se lui avesse anche il compito di iniziare la catena
        
        Precisamente quest'enzima catalizza la reazione per cui un desossi-nucleotide trifosfato si lega con il più interno dei fosfati allo zucchero (legame fosfodiesterico) che costituisce l'inizio del filamento: primer allungando la catena e rilasciando del pirofosfato (due gruppi fosfati)
        (DNA)n + dNTP = (DNA)n+1 +PPi
        
        Essendo la reazione di sintesi endoergonica, si usa come substrato un nucleotide trifosfato che tramite l'idrolisi del legame
        fosfo-anidridico tra i gruppi fosfati direziona la reazione
        
        Avviene anche la reazione di idrolisi del pirofosfato così da eliminare uno dei prodotti e spingere Re-Chatelier verso i prodotti tra cui il filamento formato.
        
        Più precisamente il gruppo OH del C3' attacca il fosfato più interno che per legarsi con l'OH spezza il suo legame anidridico con il fosfato intermedio
        
        Questo processo viene definito DENATURAZIONE e coonsiste appunto nella rottura dei legami a idrogeno tra le coppie di basi azotate che tengono insieme i filamenti. Può avvenire sia naturalmente per via enzimatica che artificialmente con la temperatura.
        
        Questo processo anche artificialmente, se condotto con cautela, è REVERSIBILE e può essere molto utile poiché tutte le tecniche di analisi o che operano con il DNA necessitano prima che questo si denaturi.
        
        Per monitorare lo stato di denaturazione di una proteina si può utilizzare una proprietà degli acidi nucleici definita effetto IPOCROMICO per cui le basi azotate degli acidi nucleici sono in grado di assorbire una certa quantità di luce UV
        
        Le basi azotate del DNA a filamento singolo (denaturato) assorbo di più la luce UV in quanto queste non sono impegnate a svolgere legami ad idrogeno
        
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- - - - Dagli enzimi il NADH è talmente utilizzato che esiste un vero e proprio dominio proteico ricorrente atto al legame con questo cofattore
    - - Il centro reattivo è caratterizzato dal solo anello piridinico del nicotin-ammide, tutto il resto della struttura è utile affinchè il NADH sia riconosciuto dall'enzima come coenzima
  - - - Risulta necessario creare un'altra moleocla con la stessa fuinzione perchè varia il POTENZIALE OSSIDORIDUTTIVO di cui necessitano le diverse reazioni
  - - - Difatti questo viene usato dagli enzimi come molecola da cui prelevare il gruppo acetil che è attaccato al coenzima A tramite legame tioestere
        
        Essendo inoltre molto esoergonica la reazione di idrolisi dell'acetil coenzima A questo fa anche in modo che le reazioni possano spontaneamente avvenire, alternandone la termodinamica
        
        Si può quindi dire che l'acetil-coenzima A funge da attivatore dei substrati prima che questi subiscano l'azione enzimatica.
- - - - I sistemi biologici hanno iniziato ad coordinare l'idrolisi di queste molecole (estremamente esoergoniche) con meccanismi di reazione endoergonici di cui però i sistemi biologici hanno bisogno per influenzarne la termodinamica e far avvenire la reazione.