3.5: Acizii nucleici

admin

ADN și ARN

Cele două tipuri principale de acizi nucleici sunt acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN). ADN-ul este materialul genetic care se găsește în toate organismele vii, de la bacteriile unicelulare până la mamiferele pluricelulare. Acesta se găsește în nucleul eucariotelor și în organite, cloroplaste și mitocondrii. La procariote, ADN-ul nu este închis într-un înveliș membranos.

Întregul conținut genetic al unei celule este cunoscut sub numele de genomul său, iar studiul genomurilor este genomica. În celulele eucariote, dar nu și la procariote, ADN-ul formează un complex cu proteinele histone pentru a forma cromatina, substanța cromozomilor eucarioți. Un cromozom poate conține zeci de mii de gene. Multe gene conțin informații pentru a produce produse proteice; alte gene codifică produse ARN. ADN-ul controlează toate activitățile celulare prin activarea sau dezactivarea genelor.”

Celălalt tip de acid nucleic, ARN-ul, este implicat în principal în sinteza proteinelor. Moleculele de ADN nu părăsesc niciodată nucleul, ci folosesc un intermediar pentru a comunica cu restul celulei. Acest intermediar este ARN-ul mesager (ARNm). Alte tipuri de ARN – cum ar fi ARNr, ARNt și microARN – sunt implicate în sinteza proteinelor și în reglarea acesteia.

ADN și ARN sunt alcătuite din monomeri cunoscuți sub numele de nucleotide. Nucleotidele se combină unele cu altele pentru a forma o polinucleotidă, ADN sau ARN. Fiecare nucleotidă este formată din trei componente: o bază azotată, un zahăr pentoză (cu cinci atomi de carbon) și o grupare fosfat (Figura \(\PageIndex{1}\)). Fiecare bază azotată dintr-o nucleotidă este atașată de o moleculă de zahăr, care este atașată de una sau mai multe grupări fosfat.

Este prezentată structura moleculară a unei nucleotide. Miezul nucleotidei este o pentoză ale cărei reziduuri de carbon sunt numerotate de la unu prim la cinci prim. Baza este atașată la carbonul unu prim, iar fosfatul este atașat la carbonul cinci prim. În nucleotide se găsesc două tipuri de pentoză: riboză și dezoxiriboză. Deoxiriboza are un H în loc de OH în poziția doi prime. În nucleotide se găsesc cinci tipuri de baze. Două dintre acestea, adenina și guanina, sunt baze purinice cu două inele fuzionate împreună. Celelalte trei, citosina, timina și uracilul, au un singur inel cu șase membri.
Figura \(\PageIndex{1}\): O nucleotidă este formată din trei componente: o bază azotată, un zahăr pentoză și una sau mai multe grupări fosfat. Reziduurile de carbon din pentoză sunt numerotate de la 1′ la 5′ (primii diferențiază aceste reziduuri de cele din bază, care sunt numerotate fără a se utiliza o notație de prim). Baza este atașată la poziția 1′ a ribozei, iar fosfatul este atașat la poziția 5′. Atunci când se formează un polinucleotid, fosfatul 5′ al nucleotidului care intră se atașează la gruparea hidroxil 3′ de la capătul lanțului în creștere. În nucleotide se găsesc două tipuri de pentoză, deoxiriboză (prezentă în ADN) și riboză (prezentă în ARN). Deoxiriboza are o structură similară cu cea a ribozei, dar are un H în loc de OH în poziția 2′. Bazele pot fi împărțite în două categorii: purine și pirimidine. Purinele au o structură cu inel dublu, iar pirimidinele au un singur inel.

Bazele azotate, componente importante ale nucleotidelor, sunt molecule organice și sunt denumite astfel deoarece conțin carbon și azot. Ele sunt baze deoarece conțin o grupare amino care are potențialul de a lega un hidrogen suplimentar și, astfel, scade concentrația de ioni de hidrogen din mediul său, făcându-le mai bazice. Fiecare nucleotidă din ADN conține una dintre cele patru baze azotate posibile: adenină (A), guanină (G) citozină (C) și timină (T).

Adenina și guanina sunt clasificate ca purine. Structura primară a unei purine este formată din două inele carbon-azot. Citosina, timina și uracilul sunt clasificate ca pirimidine, care au ca structură primară un singur inel de carbon-azot (Figura \(\PageIndex{1}\)). Fiecăruia dintre aceste inele carbon-azot de bază îi sunt atașate diferite grupe funcționale. În prescurtarea din biologia moleculară, bazele azotate sunt cunoscute pur și simplu prin simbolurile lor A, T, G, C și U. ADN-ul conține A, T, G și C, în timp ce ARN-ul conține A, U, G și C.

Săracul pentoză din ADN este dezoxiriboza, iar în ARN, zahărul este riboza (Figura \(\PageIndex{1}\\)). Diferența dintre aceste zaharuri constă în prezența grupei hidroxil pe al doilea carbon al ribozei și a hidrogenului pe al doilea carbon al deoxiribozei. Atomii de carbon din molecula de zahăr sunt numerotați ca 1′, 2′, 3′, 4′ și 5′ (1′ se citește ca „un prim”). Reziduul fosfat este atașat la grupul hidroxil al carbonului 5′ al unui zahăr și la grupul hidroxil al carbonului 3′ al zahărului din nucleotidul următor, ceea ce formează o legătură fosfodiester 5′-3′. Legătura fosfodiester nu se formează printr-o simplă reacție de deshidratare, precum celelalte legături care leagă monomerii din macromolecule: formarea sa implică eliminarea a două grupări fosfat. Un polinucleotid poate avea mii de astfel de legături fosfodiester.

.