Acizi nucleici și ADN

Acizii nucleici sunt compuși chimici de mare importanță biologică; toate organismele vii conțin acizi nucleici sub formă de ADN și ARN (respectiv acid deoxiribonucleic și acid ribonucleic). Acizii nucleici sunt molecule foarte importante deoarece exercită un control primar asupra proceselor vitale de viață în toate organismele.

Totul sugerează că acizii nucleici au jucat un rol identic de la primele forme de viață primitive care ar putea supraviețui (cum ar fi bacteriile).

În celulele organismelor vii, ADN-ul este prezent mai ales în cromozomi (în celulele divizate) și în cromatină (în celule intercinetice).

De asemenea, este prezent în afara nucleului (în special în mitocondrii și în plastide, unde își îndeplinește funcția de centru de informare pentru sinteza unei părți sau a întregii organelle).

ARN, pe de altă parte, este prezent atât în nucleu, cât și în citoplasmă: în nucleu este mai concentrat în nucleol; în citoplasmă, este mai concentrată în polizomi.

Structura chimică a acizilor nucleici este destul de complexă; ele sunt formate din nucleotide, fiecare dintre ele (așa cum am văzut) este alcătuită din trei componente: hidrat de carbonat (pentoză), bază azotată (purină sau pirimidină) și acid fosforic.

Acizii nucleici sunt, prin urmare, polinucleotide lungi, care rezultă din legarea unităților numite nucleotide. Diferența dintre ADN și ARN constă în pentoză și bază. Există două tipuri de pentoză, una pentru fiecare tip de acid nucleic:

1) Riboza în ARN;

2) Dessosiriboză în ADN.

De asemenea, în ceea ce privește bazele, trebuie să repetăm distincția; bazele pirimidinei includ:

1) citozină;

2) Tiamina, prezentă numai în ADN;

3) Uracil, prezent numai în ARN.

Bazele purinelor, pe de altă parte, constau în:

1) Adenina

2) Guanina.

Rezumând, găsim în ADN: Cytosine - Adenine - Guanina - Timina (CAGT); în timp ce în ARN avem: Cytosine - Adenine - Guanina - Uracilus (CAGU).

Toți acizii nucleici au structura liniei polinucleotidice liniare; specificitatea informațiilor este dată de secvența diferită a bazelor.

Structura ADN

Nucleotidele lanțului ADN sunt legate prin legătura esterică dintre acidul fosforic și pentoză; acidul este legat la carbonul 3 al pentozelor nucleotidice și la carbonul 5 al următorului; în aceste legături folosește două dintre cele trei grupări ale sale; restul de grupare acidă dă caracterul acid moleculei și permite formarea legăturilor cu proteinele de bază.

ADN-ul are o structură dublu-helix: două lanțuri complementare, dintre care unul "coboară", iar celălalt "crește". Acest aranjament corespunde conceptului de lanțuri "antiparalel", adică paralel, dar cu direcții opuse. Pornind de la o parte, unul dintre lanțuri începe cu o legătură între acidul fosforic și carbonul 5 al pentozei și se termină cu un carbon liber 3; în timp ce direcția lanțului complementar este opusă. De asemenea, vedem că legăturile de hidrogen dintre aceste două lanțuri apar doar între o bază purină și o pirimidină și invers, adică între Adenina și Timina și între Cytosine și Guanina și invers; legăturile de hidrogen sunt două în perechea AT, în timp ce în perechea GC legăturile sunt trei. Aceasta înseamnă că a doua pereche are o stabilitate mai mare.

Reducerea ADN-ului

Așa cum am menționat deja cu privire la nucleul intercinetic, ADN-ul poate fi găsit în fazele "autosintetice" și "allosintetice", adică implicate în sinteza perechilor de sine (autosinteză) sau altă substanță (ARN: alosinteză). în acest sens este împărțită în trei faze, numite G1, S, G2 . În faza G1 (în care G pot fi luate ca creștere inițială, creștere), celula sintetizează, sub controlul ADN-ului nuclear, tot ce este necesar pentru propriul său metabolism. În faza S (în care S reprezintă sinteza, adică sinteza ADN-ului nuclear nou) are loc o reducere a ADN-ului. În faza G2, celula își reia creșterea, pregătindu-se pentru următoarea diviziune.

VEZI ÎN URMA FENOMENELOR CARE FĂCUT ÎN STEA S

Mai întâi, putem reprezenta cele două lanțuri antiparalelale ca și când ar fi fost deja "despulzate". Din punct de vedere extrem, legăturile dintre perechile de bază (A - T și G - C) sunt rupte, iar cele două lanțuri complementare se îndepărtează (compararea deschiderii unui "blitz" este potrivită). În acest moment, o enzimă ( ADN-polimerază ) "curge" de-a lungul fiecărui lanț, favorizând formarea de legături între nucleotidele care o compun și nucleotidele noi (anterior "activate" cu energia produsă de ATP). Pentru fiecare adenină, o nouă timină este neapărat legată și așa mai departe, formând treptat un nou lanț dublu din fiecare lanț.

ADN-polimeraza pare să acționeze in vivo indiferent pe cele două lanțuri, oricare ar fi "direcția" (de la 3 la 5 sau viceversa). Astfel, atunci când întreg lanțul dublu original de ADN a fost traversat, vor exista două dublu, exact același cu originalul. Termenul care definește acest fenomen este "reduplicarea semiconservatíva", unde "redimensionarea" se concentrează pe dublarea semnificativă a copiei cantitative și exacte, în timp ce "semiconservativ" reamintește faptul că, pentru fiecare nou lanț dublu de ADN, doar un lanț este neosintic.

ADN-ul conține informații genetice, care transmite către ARN; acesta din urmă transmite la proteine, reglând astfel funcțiile metabolice ale celulei. Ca o consecință, întregul metabolism este direct sau indirect sub controlul nucleului.

Moștenirea genetică pe care o găsim în ADN este destinată să ofere proteine specifice celulei.

Dacă le luăm în perechi, cele patru baze vor da 16 combinații posibile, adică 16 litere, care nu sunt suficiente pentru toți aminoacizii. Dacă în schimb le luăm în tripleți, vor exista 64 de combinații, care ar putea părea prea multe, dar care, în realitate, sunt toate în uz deoarece știința a descoperit că diverși aminoacizi sunt codificați de mai mult de un triplă. Traducerea de la cele 4 litere a bazelor azotate ale nucleotidelor la cele 21 de aminoacizi este astfel obținută; cu toate acestea, înainte de "traducerea" există "transcrierea", încă în cele patru litere, adică trecerea informațiilor genetice din cele 4 litere ale ADN la cele 4 litere ale ARN, ținând seama că, în loc de timid (ADN), există uracil (ARN).

Procesul de transcriere are loc atunci când, în prezența ribonucleotidelor, a enzimelor (ARN-polimerază) și a energiei conținute în moleculele de ATP, lanțul ADN este deschis și se sintetizează ARN, ceea ce reprezintă o reproducere fidelă a informațiilor genetice conținute în acea întindere a lanțului deschis.

Există trei tipuri principale de ARN și toate provin din ADN-ul nuclear: