Fiecare organism viu din lumea noastră este diferit. Nu numai oamenii diferă unul de altul. Animalele și plantele din aceeași specie au și ele diferențe. Motivul pentru aceasta nu este doar diferitele condiții de viață și experiența de viață. Individualitatea fiecărui organism este stabilită în el cu ajutorul materialului genetic.
Întrebări importante și interesante despre acizii nucleici
Chiar înainte de naștere, fiecare organism are propriul său set de gene, care determină absolut toate caracteristicile structurale. Nu este vorba doar de culoarea hainei sau de forma frunzelor, de exemplu. Caracteristicile mai importante sunt stabilite în gene. La urma urmei, un hamster nu se poate naște dintr-o pisică, iar un baobab nu poate crește din semințe de grâu.
Și acizii nucleici - moleculele de ARN și ADN - sunt responsabili pentru toată această cantitate imensă de informații. Importanța lor este foarte greu de supraestimat. La urma urmei, ele nu doar stochează informații de-a lungul vieții, ci ajută la realizarea acesteia cu ajutorul proteinelor și, pe lângă aceasta, o transmit generației următoare. Cum o fac, cât de complexă este structura moleculelor de ADN și ARN? Cum se aseamănă și care sunt diferențele lor? În toate acestea noiși ne vom da seama în următoarele capitole ale articolului.
Vom analiza toate informațiile bucată cu bucată, începând cu elementele de bază. În primul rând, vom afla ce sunt acizii nucleici, cum au fost descoperiți, apoi vom vorbi despre structura și funcțiile lor. La finalul articolului, așteptăm un tabel comparativ de ARN și ADN, la care vă puteți referi oricând.
Ce sunt acizii nucleici
Acizii nucleici sunt compuși organici cu greutate moleculară mare, sunt polimeri. În 1869 au fost descrise pentru prima dată de Friedrich Miescher, un biochimist elvețian. A izolat o substanță, care include fosfor și azot, din celulele puroiului. Presupunând că se află doar în nuclee, omul de știință a numit-o nucleină. Dar ceea ce a rămas după separarea proteinelor a fost numit acid nucleic.
Monomerii săi sunt nucleotide. Numărul lor într-o moleculă de acid este individual pentru fiecare specie. Nucleotidele sunt molecule formate din trei părți:
- monozaharidă (pentoză), poate fi de două tipuri - riboză și dezoxiriboză;
- bază azotată (una din patru);
- rezidu de acid fosforic.
În continuare, ne vom uita la diferențele și asemănările dintre ADN și ARN, tabelul de la sfârșitul articolului va rezuma.
Caracteristici structurale: pentoze
Prima asemănare dintre ADN și ARN este că acestea conțin monozaharide. Dar pentru fiecare acid sunt diferite. În funcție de ce pentoză se află în moleculă, acizii nucleici sunt împărțiți în ADN și ARN. ADN-ul conține deoxiriboză, în timp ce ARN-ul conțineriboza. Ambele pentoze apar în acizi numai sub forma β.
Deoxiriboza nu are oxigen la al doilea atom de carbon (notat ca 2'). Oamenii de știință sugerează că absența acestuia:
- scurtează legătura dintre C2 și C3;
- face molecula de ADN mai puternică;
- creează condițiile pentru compactarea ADN-ului în nucleu.
Comparația clădirilor: baze azotate
Caracterizarea comparativă a ADN-ului și ARN-ului nu este ușoară. Dar diferențele sunt vizibile de la bun început. Bazele azotate sunt cele mai importante blocuri de construcție din moleculele noastre. Ei poartă informația genetică. Mai exact, nu bazele în sine, ci ordinea lor în lanț. Sunt purine și pirimidine.
Compoziția ADN-ului și a ARN-ului diferă deja la nivelul monomerilor: în acidul dezoxiribonucleic găsim adenină, guanină, citozină și timină. Dar ARN-ul conține uracil în loc de timină.
Aceste cinci baze sunt principalele (principale), ele alcătuiesc majoritatea acizilor nucleici. Dar, pe lângă ei, mai sunt și alții. Acest lucru se întâmplă foarte rar, astfel de baze sunt numite minore. Ambele se găsesc în ambii acizi - aceasta este o altă similitudine între ADN și ARN.
Secvența acestor baze azotate (și, în consecință, nucleotide) din lanțul ADN determină ce proteine poate sintetiza o anumită celulă. Moleculele care vor fi create la un moment dat depind de nevoile organismului.
Accesaținivelurile de organizare a acizilor nucleici. Pentru ca caracteristicile comparative ale ADN-ului și ARN-ului să fie cât mai complete și obiective posibil, vom avea în vedere structura fiecăruia. ADN-ul are patru dintre ele, iar numărul de niveluri de organizare în ARN depinde de tipul acestuia.
Descoperirea structurii ADN-ului, principii de structură
Toate organismele sunt împărțite în procariote și eucariote. Această clasificare se bazează pe proiectarea miezului. Ambele au ADN în celulă sub formă de cromozomi. Acestea sunt structuri speciale în care moleculele de acid dezoxiribonucleic sunt asociate cu proteine. ADN-ul are patru niveluri de organizare.
Structura primară este reprezentată de un lanț de nucleotide, a căror secvență este respectată cu strictețe pentru fiecare organism individual și care sunt interconectate prin legături fosfodiester. Succese enorme în studiul structurii catenei ADN au fost obținute de Chargaff și colaboratorii săi. Ei au stabilit că raporturile bazelor azotate respectă anumite legi.
Au fost numite regulile Chargaff. Prima dintre acestea afirmă că suma bazelor purinice trebuie să fie egală cu suma pirimidinelor. Acest lucru va deveni clar după ce vă familiarizați cu structura secundară a ADN-ului. A doua regulă rezultă din caracteristicile sale: rapoartele molare A / T și G / C sunt egale cu unu. Aceeași regulă este valabilă pentru al doilea acid nucleic - aceasta este o altă similitudine între ADN și ARN. Doar al doilea are peste tot uracil în loc de timină.
De asemenea, mulți oameni de știință au început să clasifice ADN-ul diferitelor specii în funcție de un număr mai mare de baze. Dacă suma este „A+T”mai mult decât „G + C”, un astfel de ADN se numește de tip AT. Dacă este invers, atunci avem de-a face cu tipul de ADN GC.
Modelul structurii secundare a fost propus în 1953 de oamenii de știință Watson și Crick și este încă general acceptat astăzi. Modelul este un dublu helix, care constă din două lanțuri antiparalele. Principalele caracteristici ale structurii secundare sunt:
- compoziția fiecărei catene de ADN este strict specifică speciei;
- legătura dintre lanțuri este hidrogen, format conform principiului complementarității bazelor azotate;
- lanțuri de polinucleotide se înfășoară unul în jurul celuil alt, formând o spirală dreaptă numită „helix”;
- reziduurile de acid fosforic sunt situate în afara helixului, bazele azotate sunt în interior.
Mai departe, mai dens, mai greu
Structura terțiară a ADN-ului este o structură supercoiled. Adică, nu numai că două lanțuri se răsucesc unul cu celăl alt într-o moleculă, pentru o mai mare compactitate, ADN-ul este înfășurat în jurul unor proteine speciale - histone. Ele sunt împărțite în cinci clase, în funcție de conținutul de lizină și arginină din ele.
Ultimul nivel al ADN-ului este cromozomul. Pentru a înțelege cât de strâns este împachetat în el purtătorul de informații genetice, imaginați-vă următoarele: dacă Turnul Eiffel a trecut prin toate etapele de compactare, precum ADN-ul, ar putea fi plasat într-o cutie de chibrituri.
Cromozomii sunt simpli (constă dintr-o cromatidă) și dubli (se compune din două cromatide). Acestea oferă stocare sigurăinformații genetice și, dacă este necesar, se pot întoarce și pot deschide accesul în zona dorită.
Tipuri de ARN, caracteristici structurale
Pe lângă faptul că orice ARN diferă de ADN în structura sa primară (lipsa timinei, prezența uracilului), diferă și următoarele niveluri de organizare:
- ARN de transfer (ARNt) este o moleculă monocatenar. Pentru a-și îndeplini funcția de transport a aminoacizilor la locul sintezei proteinelor, are o structură secundară foarte neobișnuită. Se numește „frunză de trifoi”. Fiecare dintre buclele sale își îndeplinește propria funcție, dar cele mai importante sunt tulpina acceptor (un aminoacid se lipește de ea) și anticodonul (care trebuie să se potrivească cu codonul de pe ARN-ul mesager). Structura terțiară a ARNt a fost puțin studiată, deoarece este foarte dificil să izolați o astfel de moleculă fără a perturba nivelul ridicat de organizare. Dar oamenii de știință au câteva informații. De exemplu, în drojdie, ARN-ul de transfer are forma litera L.
- ARN-ul mesager (numit și informațional) îndeplinește funcția de a transfera informații de la ADN la locul sintezei proteinelor. Ea spune ce fel de proteină va rezulta în cele din urmă, ribozomii se deplasează de-a lungul ei în procesul de sinteză. Structura sa primară este o moleculă monocatenară. Structura secundară este foarte complexă, necesară pentru determinarea corectă a începerii sintezei proteinelor. ARNm este pliat sub formă de agrafe de păr, la capetele cărora există locuri pentru începutul și sfârșitul procesării proteinelor.
- ARN-ul ribozomal se găsește în ribozomi. Aceste organite constau din două subparticule, fiecare dintre elegăzduiește propriul ARNr. Acest acid nucleic determină plasarea tuturor proteinelor ribozomale și a centrilor funcționali ai acestui organel. Structura primară a ARNr este reprezentată de o secvență de nucleotide, ca și în soiurile anterioare de acid. Se știe că etapa finală a plierii ARNr este împerecherea secțiunilor terminale ale unei catene. Formarea unor astfel de pețioli aduce o contribuție suplimentară la compactarea întregii structuri.
funcții ADN
Acidul dezoxiribonucleic acționează ca un depozit de informații genetice. Toate proteinele corpului nostru sunt „ascunse” în secvența nucleotidelor sale. În ADN, ele nu sunt doar stocate, ci și bine protejate. Și chiar dacă apare o eroare în timpul copierii, aceasta va fi corectată. Astfel, tot materialul genetic va fi păstrat și va ajunge la urmași.
Pentru a transmite informații descendenților, ADN-ul are capacitatea de a se dubla. Acest proces se numește replicare. Un tabel comparativ de ARN și ADN ne va arăta că un alt acid nucleic nu poate face acest lucru. Dar are multe alte funcții.
Funcții ARN
Fiecare tip de ARN are propria sa funcție:
- Acidul ribonucleic de transport furnizează aminoacizi la ribozomi, unde aceștia sunt transformați în proteine. ARNt nu numai că aduce material de construcție, ci este și implicat în recunoașterea codonilor. Și cât de corect va fi construită proteina depinde de activitatea sa.
- Mesajul ARN citește informații de laADN-ul și îl transportă la locul sintezei proteinelor. Acolo se atașează de ribozom și dictează ordinea aminoacizilor din proteină.
- ARN ribozomal asigură integritatea structurii organitelor, reglează activitatea tuturor centrilor funcționali.
Iată o altă similitudine între ADN și ARN: ambele au grijă de informația genetică pe care o poartă celula.
Comparație între ADN și ARN
Pentru a organiza toate informațiile de mai sus, haideți să le scriem pe toate într-un tabel.
| ADN | ARN | |
| Locația cuștii | Nucleu, cloroplaste, mitocondrii | Nucleu, cloroplaste, mitocondrii, ribozomi, citoplasmă |
| Monomer | Deoxiribonucleotide | Ribonucleotide |
| Structură | Elicoidal dublu catenar | Lant unic |
| Nucleotide | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Funcții | Stable, capabil de replicare | Labile, nu se poate dubla |
| Funcții | Depozitarea și transmiterea informațiilor genetice | Transfer de informații ereditare (ARNm), funcție structurală (ARNr, ARN mitocondrial), participare la sinteza proteinelor (ARNm, ARNt, ARNr) |
Astfel, am vorbit pe scurt despre asemănările dintre ADN și ARN. Masa va fi un asistent indispensabil la examen sau un simplu memento.
Pe lângă ceea ce am aflat deja mai devreme, mai multe fapte au apărut în tabel. De exemplu, capacitatea ADN-uluiduplicarea este necesară pentru diviziunea celulară, astfel încât ambele celule să primească materialul genetic corect în totalitate. În timp ce pentru ARN, dublarea nu are sens. Dacă o celulă are nevoie de altă moleculă, o sintetizează din șablonul ADN.
Caracteristicile ADN-ului și ARN-ului s-au dovedit a fi scurte, dar am acoperit toate caracteristicile structurii și funcțiilor. Procesul de traducere – sinteza proteinelor – este foarte interesant. După ce ne-am familiarizat cu acesta, devine clar cât de mare este rolul ARN-ului în viața unei celule. Iar procesul de duplicare a ADN-ului este foarte interesant. Ce merită să spargeți dublul helix și să citiți fiecare nucleotidă!
Aflați ceva nou în fiecare zi. Mai ales dacă acest lucru nou se întâmplă în fiecare celulă a corpului tău.
