Acizii nucleici

Acizii nucleici

Acizii nucleici sunt compuşi macromoleculari cu structură complexă şi mase moleculare cuprinse între câteva zeci de mii şi milioane. Sunt, împreună cu proteinele, componentele nucleoproteidelor, compuşi de importanţă biologică, existenţi în celulele vii. După provenienţa lor, respectiv după materialele din care au fost extrase, acizii nucleici erau consideraţi de două tipuri: acizi timonucleici (acizi nucleici din timus sau acizi nucleici animali) şi acizi zimonucleici (acizi nucleici din drojdie sau acizi nucleici vegetali). Întrucât s-a constatat că deosebirea dintre ei constă în natura componentului glucidic (acizii timonucleici conţin în molecula lor dezoxi-D-riboza, iar acizii zimonucleici conţin D-riboza), denumirile lor au fost înlocuite cu denumirile de acizi dezoxiribonucleici (ADN), şi acizi ribonucleici (ARN). Cercetări ulterioare au dovedit, însă, că aceste două tipuri de acizi nucleici sunt prezente în toate organismele vii, având rol important în desfăşurarea proceselor vitale normale şi patologice; acizii dezoxiribonucleici sunt substanţele de bază în aparatul genetic, care asigură ereditatea şi variabilitatea, pe când acizii ribonucleici au mai mult rol funcţional legat de sinteza proteinelor.

ADN

ADN-ul reprezintă materialul genetic din care sunt alcătuite genele majorităţii organismelor şi este localizat exclusiv în cromozom; fiecare cromozom conţine câte o moleculă de ADN. Rezultă din polimerizarea unor monomeri denumiţi dezoxiribonucleotizi. Prezenţa în cromozom a ADN-ului a fost relevată de chimistul german R.Feulgen, în 1924, prin utilizarea unui colorant vital -fuxina bazică- care colorează roşu-violaceu cromozomii; substanţa din cromozomi, care reacţionează specific cu colorantul, era ADN.
James Watson şi Francis Crick, au făcut cunoscut un model al moleculei de ADN pentru care au primit Premiul Nobel (în 1962). Modelul se bazează pe combinarea a patru nucleotizi. Fiecare nucleotid constă dintr-un radical fosforic monoacid, o pentoză (dezoxiriboza) şi o bază azotată (una din următoarele patru): adenina(A), guanina(G), -A şi G sunt baze purinice- timina(T), citozina(C) – T şi C sunt baze pirimidinice.
Combinaţia dintre o bază şi o pentoză se numeşte dezoxiribonucleosid, iar combinaţia celor trei componente dezoxiribonucleotid.
ADN-ul ca şi ARN-ul constă dintr-un lanţ lung de molecule de zahăr, cu o nucleotidă ataşată-un inel de atomi de carbon şi azot. ADN-ul prezintă două lanţuri lungi unite într-o spirală, cu nucleotidele în interior, aşa încât întreaga moleculă gigantică are aspectul unei scări răsucite(v.anexa1).
Secvenţe de trei nucleotide de pe lanţurile ADN-ului formează un cod special care stabileşte ordinea în care sunt legaţi aminoacizii pentru a forma molecule de proteine. Acesta este cunoscut sub numele de cod genetic. Unii aminoacizi sunt codificaţi prin mai mult de un triplet. Deoarece proteinele sunt moleculele de construcţie ale organismului şi, ca şi enzimele, controlorii săi metabolici, codul ADN stabileşte cum arată, creşte şi funcţionează corpul. În concluzie, ADN-ul este materialul genetic al corpului.
Legătura dintre pentoză şi una din bazele azotate este N-glucidică. La dezoxiribonucleosidele purinice legătura N-glucidică se formează între poziţia N9 a heterociclului dublu purinic şi poziţia C1 a pentozei, iar la nucleosidele pirimidinice legătura se realizează între poziţia N3 a nucleului pirimidinic şi poziţia C1 a pentozei. Adiţionarea radicalului fosforic se realizează, obişnuit, prin intermediul poziţiei 5 a nucleosidului. Astfel rezultă nucleotizii, care sunt esteri ai acidului fosforic cu nucleosidele. Atât conectarea bazelor cu pentoza, cât şi a nucleosidului cu acidul fosforic se realizează prin pierderea unei molecule de H2O. Fiecare radical fosforic al unui nucleotid poate, prin grupările acid libere, să se lege fie cu un radical fosforic, fie cu un alt nucleotid prin poziţia 3 a dezoxinucleosidului. În primul caz, dezoxinucleotizii pot apărea sub formă de monofosfat, difosfat sau trifosfat. În funcţie de numărul grupelor fosfat şi de baza din constituţia nucleotidului, dezoxinucleotizii monofosfat se numesc: adenozin 5 -fosfat (AMP), guanozin 5 -fosfat (GMP), citidin 5 -fosfat (CMP) şi timidin 5 -fosfat (TMP);dezoxinucleotizii difosfaţi: ADP, GDP, CDP şi TDP, dezoxinucleotizii trifosfaţi:ATP, GTP, CTP şi TTP. În al doilea caz, dezoxinucleotizii se leagă unul de altul prin legături fosfodiesterice astfel: primul nucleotid, prin grupul fosfat la nivelul unei grupări acid libere, se leagă de nucleotidul adiacent inferior prin poziţia 3 , iar de nucleotidul adiacent superior prin poziţia 5 etc. În acest fel, între nucleotizi se stabileşte o legătură in zigzag. Se formează astfel un lanţ polidezoxiribonucleotidic cu o lungime variabilă. Aceasta este stuctura primară a ADN sau monocatenară. Obişnuit, molecula de ADN este constituită din două lanţuri polinucleotidice sau două catene: aceasta este structura secundară. Analiza chimică a arătat că există o relaţie de 1:1 între adenină (o purină) şi timină (o pirimidină) şi între citozină (o pirimidină) şi guanină (o purină). O asemenea relaţie nu există între cele două purine sau între cele două pirimidine. Legătura dintre cele două catene se realizează prin punţi de hidrogen între perechi de baze situate la acelaşi nivel în cele două catene: două punţi de hidrogen între adenină şi timină A=T şi T=A şi trei punţi între guanină şi citozină. Faptul că la acelaşi nivel adiţionarea radicalului fosforic la dezoxiriboză este diferită (într-o catenă la poziţia 3 , iar în catena complementară la poziţia 5 ) a dus la concluzia că cele două catene sunt îndreptate în direcţii opuse. Prin urmare cele două catene complementare au o orientare spaţială inversă sau antiparalelă. Studiul structurii moleculei de ADN a relevat faptul că bazele azotate sunt aşezate spre interior, perpendicular pe axa principală lungă, la o distanţă una de alta de 3,4A. Deoarece unghiul între doi nucleotizi apropiaţi ai aceleiaşi catene este de 36o, structura se repetă la fiecare 10 nucleotizi, adică la 34A. Dubla spirală helicoidală coaxială are un diametru de 20A. Molecula de ADN are dimensiuni foarte mari (fiind cea mai mare macromoleculă biologică), cu o greutate moleculară care poate ajunge la 12 şi 16*106. Majoritatea moleculelor de ADN au o răsucire a helixului la dreapta ( forma B de ADN ); există însă şi molecule cu o răsucire a helixului spre stânga: Z-ADN.
Însuşirea genetică conţinută într-o moleculă de ADN aste determinată de însuşirea perechilor de baze de-a lungul moleculei. Cum numărul secvenţelor posibile de baze este egal cu 4n, unde n este egal cu numărul de nucleotizi per catenă, se ajunge la un număr astronomic de variante posibile de informaţie genetică. În timpul replicării cele două catene ale moleculei de ADN se separă enzimatic, fapt ce permite sinteza unor catene complementare noi pe matricele reprezentate de cele două monocatene vechi. Rezultă astfel două bicatene de ADN identice. Bicatenele de ADN se pot separa -denatura- prin expunere la temperaturi apropiate de punctul de fierbere şi la pH extrem (pH10) şi se pot combina -renatura- formând helice duble native prin expunerea monocatenelor complementare la temperatura de aproximativ 65oC.

Anunțuri

Lasă un răspuns

Completează mai jos detaliile tale sau dă clic pe un icon pentru a te autentifica:

Logo WordPress.com

Comentezi folosind contul tău WordPress.com. Dezautentificare / Schimbă )

Poză Twitter

Comentezi folosind contul tău Twitter. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Facebook

Comentezi folosind contul tău Facebook. Dezautentificare / Schimbă )

Fotografie Google+

Comentezi folosind contul tău Google+. Dezautentificare / Schimbă )

Conectare la %s


%d blogeri au apreciat asta: