Acizii nucleici stochează și transmit informații genetice pe care le moștenim de la strămoșii noștri. Dacă ai copii, informațiile tale genetice din genomul lor vor fi recombinate și combinate cu informațiile genetice ale partenerului tău. Propriul genom este duplicat de fiecare dată când fiecare celulă se divide. În plus, acizii nucleici conțin anumite segmente numite gene care sunt responsabile de sinteza tuturor proteinelor din celule. Proprietățile genelor controlează caracteristicile biologice ale corpului tău.
Informații generale
Există două clase de acizi nucleici: acidul dezoxiribonucleic (mai bine cunoscut sub numele de ADN) și acidul ribonucleic (mai bine cunoscut sub numele de ARN).
ADN-ul este un lanț de gene asemănător unui fir care este necesar pentru creșterea, dezvoltarea, viața și reproducerea tuturor organismelor vii cunoscute și a majorității virusurilor.
Modificările în ADN-ul organismelor multicelulare vor duce la schimbări în generațiile ulterioare.
ADN este un substrat biogenetic,găsit în toate viețuitoarele existente, de la cele mai simple organisme vii până la mamifere extrem de organizate.
Multe particule virale (virioni) conțin ARN în nucleu ca material genetic. Cu toate acestea, trebuie menționat că virușii se află la granița naturii animate și neînsuflețite, deoarece fără aparatul celular al gazdei rămân inactivi.
Context istoric
În 1869, Friedrich Miescher a izolat nucleele din celulele albe din sânge și a descoperit că acestea conțineau o substanță bogată în fosfor pe care a numit-o nucleină.
Hermann Fischer a descoperit bazele purinice și pirimidinice în acizii nucleici în anii 1880.
În 1884, R. Hertwig a sugerat că nucleinele sunt responsabile de transmiterea trăsăturilor ereditare.
În 1899, Richard Altmann a inventat termenul „acid de bază”.
Și mai târziu, în anii 40 ai secolului XX, oamenii de știință Kaspersson și Brachet au descoperit o legătură între acizii nucleici și sinteza proteinelor.
Nucleotide
Polinucleotidele sunt construite din multe nucleotide - monomeri legați împreună în lanțuri.
În structura acizilor nucleici sunt izolate nucleotide, fiecare dintre ele conţinând:
- Bază de azot.
- Zahăr pentoză.
- Grup fosfat.
Fiecare nucleotidă conține o bază aromatică care conține azot atașată la o zaharidă pentoză (cu cinci atomi de carbon), care, la rândul său, este atașată la un reziduu de acid fosforic. Astfel de monomeri, atunci când sunt combinați între ei, formează polimerilanţuri. Ele sunt conectate prin legături covalente de hidrogen care apar între reziduul de fosfor al unui lanț și zahărul pentoză al celuil alt lanț. Aceste legături se numesc legături fosfodiester. Legăturile fosfodiesterice formează coloana vertebrală fosfat-carbohidrați (scheletul) atât a ADN-ului, cât și a ARN-ului.
Deoxiribonucleotidă
Să luăm în considerare proprietățile acizilor nucleici localizați în nucleu. ADN-ul formează aparatul cromozomic al nucleului celulelor noastre. ADN-ul conține „instrucțiunile software” pentru funcționarea normală a celulei. Când o celulă își reproduce propriul tip, aceste instrucțiuni sunt transmise noii celule în timpul mitozei. ADN-ul are aspectul unei macromolecule dublu catenare răsucite într-un fir dublu elicoidal.
Acidul nucleic conține un schelet de zaharidă fosfat-dezoxiriboză și patru baze azotate: adenină (A), guanină (G), citozină (C) și timină (T). Într-un helix dublu catenar, adenina se împerechează cu timină (A-T), guanina se perechează cu citozina (G-C).
În 1953, James D. Watson și Francis H. K. Crick a propus o structură tridimensională a ADN-ului bazată pe date cristalografice cu raze X de rezoluție scăzută. Ei s-au referit, de asemenea, la descoperirile biologului Erwin Chargaff că în ADN, cantitatea de timină este echivalentă cu cantitatea de adenină, iar cantitatea de guanină este echivalentă cu cantitatea de citozină. Watson și Crick, care au câștigat Premiul Nobel în 1962 pentru contribuțiile lor la știință, au postulat că două catene de polinucleotide formează o dublă helix. Firele, deși sunt identice, se răsucesc în direcții opuse.directii. Lanțurile fosfat-carbon sunt situate în exteriorul helixului, în timp ce bazele se află în interior, unde se leagă de bazele de pe celăl alt lanț prin legături covalente.
Ribonucleotide
Molecula de ARN există ca un fir spiralat monocatenar. Structura ARN conține un schelet de carbohidrați fosfat-riboză și baze nitrate: adenină, guanină, citozină și uracil (U). Când ARN-ul este creat pe șablonul de ADN în timpul transcripției, guanina se asociază cu citozina (G-C) și adenina cu uracil (A-U).
Fragmentele de ARN sunt folosite pentru a reproduce proteinele în toate celulele vii, ceea ce asigură creșterea și diviziunea lor continuă.
Există două funcții principale ale acizilor nucleici. În primul rând, ele ajută ADN-ul, servind ca intermediari care transmit informațiile ereditare necesare nenumăraților ribozomi din corpul nostru. Ceal altă funcție principală a ARN-ului este de a furniza aminoacidul corect de care fiecare ribozom are nevoie pentru a produce o nouă proteină. Există mai multe clase diferite de ARN.
Messaging ARN (ARNm, sau mARN - șablon) este o copie a secvenței de bază a unui segment de ADN obținut ca rezultat al transcripției. ARN-ul mesager servește ca intermediar între ADN și ribozomi - organele celulare care acceptă aminoacizi din ARN-ul de transfer și îi folosesc pentru a construi un lanț polipeptidic.
Transfer ARN (ARNt) activează citirea datelor ereditare din ARN-ul mesager, rezultând în procesul de traducereacid ribonucleic - sinteza proteinelor. De asemenea, transportă aminoacizii potriviți acolo unde sunt sintetizate proteinele.
ARN-ul ribozomal (ARNr) este blocul principal al ribozomilor. Leagă ribonucleotida șablon într-un anumit loc unde este posibil să îi citească informațiile, pornind astfel procesul de traducere.
MiARN-urile sunt molecule mici de ARN care acționează ca regulatori ai multor gene.
Funcțiile acizilor nucleici sunt extrem de importante pentru viață în general și pentru fiecare celulă în particular. Aproape toate funcțiile pe care le îndeplinește o celulă sunt reglate de proteine sintetizate folosind ARN și ADN. Enzimele, produsele proteice, catalizează toate procesele vitale: respirația, digestia, toate tipurile de metabolism.
Diferențe între structura acizilor nucleici
| Dezoskiribonucleotide | Ribonucleotide | |
| Funcție | Stocarea și transmiterea pe termen lung a datelor ereditare | Transformarea informațiilor stocate în ADN în proteine; transportul aminoacizilor. Stocarea datelor ereditare ale unor viruși. |
| Monozaharide | Deoxiriboză | Riboză |
| Structură | Formă dublu spirală | Formă elicoidală cu un singur fir |
| Baze nitrate | T, C, A, G | U, C, G, A |
Proprietăți distinctive ale bazelor de acid nucleic
Adenina si guanina deproprietăţile lor sunt purine. Aceasta înseamnă că structura lor moleculară include două inele benzenice fuzionate. Citozina și timina, la rândul lor, aparțin pirimidinelor și au un inel benzenic. Monomerii ARN își construiesc lanțurile folosind baze de adenină, guanină și citozină, iar în loc de timină adaugă uracil (U). Fiecare dintre bazele pirimidinice și purinice are propria sa structură și proprietăți unice, propriul set de grupe funcționale legate de inelul benzenic.
În biologia moleculară, abrevierile speciale cu o literă sunt folosite pentru a desemna bazele azotate: A, T, G, C sau U.
Zahăr pentoză
Pe lângă un set diferit de baze azotate, monomerii ADN și ARN diferă în ceea ce privește zahărul pentoză. Carbohidratul cu cinci atomi din ADN este dezoxiriboză, în timp ce în ARN este riboză. Sunt aproape identice ca structură, cu o singură diferență: riboza adaugă o grupare hidroxil, în timp ce în dezoxiriboză este înlocuită cu un atom de hidrogen.
Concluzii
În evoluția speciilor biologice și continuitatea vieții, rolul acizilor nucleici nu poate fi supraestimat. Ca parte integrantă a tuturor nucleelor celulelor vii, ele sunt responsabile pentru activarea tuturor proceselor vitale care au loc în celule.
