ADN și ARN
cele două tipuri principale de acizi nucleici sunt acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN). ADN-ul este materialul genetic găsit în toate organismele vii, variind de la bacterii unicelulare la mamifere multicelulare. ADN-ul se găsește în nucleul eucariotelor și în organele, cloroplastele și mitocondriile. În procariote, ADN-ul nu este închis într-un plic membranos.întregul conținut genetic al unei celule este cunoscut sub numele de genom, iar studiul genomului este genomic., În celulele eucariote, dar nu în procariote, ADN-ul formează un complex cu proteine 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 produsele ARN. ADN-ul controlează toate activitățile celulare prin rotirea genelor ” on ” sau ” off.celălalt tip de acid nucleic, ARN, este implicat în cea mai mare parte în sinteza proteinelor. Moleculele 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, Tarn și microRNA-sunt implicate în sinteza proteinelor și reglarea acesteia.
ADN-ul și ARN-ul sunt alcătuite din monomeri cunoscuți sub numele de nucleotide. Nucleotidele se combină între ele pentru a forma o polinucleotidă, ADN sau ARN. Fiecare nucleotidă este alcătuită din trei componente: o bază azotată, un zahăr pentoză (cinci-carbon) și o grupare fosfat (figura \(\PageIndex{1}\)). Fiecare bază azotată dintr-o nucleotidă este atașată la o moleculă de zahăr, care este atașată la una sau mai multe grupări fosfatice.,
baze azotate, componente importante de nucleotide, care sunt molecule organice și sunt numite astfel deoarece acestea conțin carbon și azot. Acestea sunt baze deoarece conțin o grupare amino care are potențialul de a lega un hidrogen suplimentar și, astfel, scade concentrația de ioni de hidrogen în mediul său, făcându-l mai bazic. 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 două inele carbon-azot. Citozină, timină și uracil sunt clasificate ca pirimidine care au un singur carbon-azot inel ca structura primară (Figura \(\PageIndex{1}\)). Fiecare dintre aceste inele de bază carbon-azot are diferite grupuri funcționale atașate la acesta. În biologie moleculară stenografie, baze azotate sunt pur și simplu cunoscut prin simboluri a, T, G, C, și U. ADN-ul conține Un, T, G și C întrucât ARN conține O, U, G și C.
pentoză zahăr în ADN-ul este dezoxiriboza, și în ARN, zahărul este riboza (Figura \(\PageIndex{1}\))., Diferența dintre zaharuri este prezența grupării hidroxil pe cel de-al doilea carbon al ribozei și hidrogenului pe cel de-al doilea carbon al dezoxiribozei (deci dezoxiriboza „lipsește” gruparea an-OH). Atomii de carbon ai moleculei de zahăr sunt numerotați ca 1′, 2′, 3′, 4′, și 5′ (1′ este citit ca „un prim”). În rest de fosfat este atașat la hidroxil grup de 5′ de carbon de zahăr și hidroxil grup de 3′ de carbon de zahăr din următoarele nucleotide, care formează o 5′-3′ phosphodiester hidraulic., Legătura fosfodiesterică nu este formată prin reacția simplă de deshidratare ca și celelalte legături care leagă monomerii în macromolecule: formarea sa implică îndepărtarea a două grupări fosfatice. Un polinucleotid poate avea mii de astfel de legături fosfodiester.când Watson și Crick au stabilit în anii 1940 pentru a determina structura ADN-ului, era deja cunoscut faptul că ADN-ul este alcătuit dintr-o serie de patru tipuri diferite de molecule, numite baze sau nucleotide: adenină (a), citozină (C), timină (T), guanină (G)., Watson și Crick știau, de asemenea, regulile lui Chargaff, care erau un set de observații despre cantitatea relativă a fiecărei nucleotide care era prezentă în aproape orice extract de ADN. Chargaff a observat că pentru orice specie dată, abundența lui A era aceeași cu T, iar G era aceeași cu C. Acest lucru era esențial pentru Watson & modelul lui Crick.
de Exemplu, \(\PageIndex{1}\)
Chargaff a determinat compoziția acizilor nucleici în probe dintr-o varietate de specii, inclusiv procariote și eucariote. Într-o probă bacteriană, proporția de adenină a fost de 15.,5% (date adaptate de la Vischer și colab., 1949). Ce proporție de guanină ar fi fost prezentă în acest eșantion și de ce?deoarece o pereche cu T, Cantitatea de T ar trebui să fie aproximativ egală cu A, sau aproximativ 15,5% la sută. Astfel, A + T = 15,5 + 15,5 = 31%.
procentul de G + C = 100% – 31% = 69%. Deoarece g perechi cu C, Cantitatea de fiecare dintre acestea ar trebui să fie aproximativ egală, deci aproximativ 34,5% fiecare., folosind modele metalice proporționale ale nucleotidelor individuale, Watson și Crick au dedus o structură pentru ADN care era în concordanță cu regulile lui Chargaff și cu datele de cristalografie cu raze x care au fost obținute (cu unele controverse) de la un alt cercetător pe nume Rosalind Franklin. În faimoasa helix dublu a lui Watson și Crick, fiecare dintre cele două fire conține baze ADN conectate prin legături covalente la o coloană vertebrală de zahăr-fosfat., Deoarece o parte a fiecărei molecule de zahăr este întotdeauna conectată la partea opusă a următoarei molecule de zahăr, fiecare fir de ADN are polaritate: acestea se numesc capătul 5′ (5-prime) și capătul 3′ (3-prime), în conformitate cu nomenclatorul carbonilor din zaharuri. Cele două fire ale spiralei duble se execută în direcții anti-paralele (adică opuse), cu capătul de 5′ al unui fir adiacent capătului de 3′ al celuilalt fir. Dublu helix are o poftă de mâncare dreptaci, (mai degrabă decât poftă de mâncare stângaci, care este adesea reprezentat incorect în mass-media populare)., Bazele ADN se extind de la coloana vertebrală spre centrul helixului, cu o pereche de baze din fiecare fir formând legături de hidrogen care ajută la menținerea celor două fire împreună. În cele mai multe condiții, cele două fire sunt ușor compensate, ceea ce creează o canelură majoră pe o față a helixului dublu și o canelură minoră pe cealaltă. Datorită structurii bazelor, A poate forma doar legături de hidrogen cu T, iar G poate forma doar legături de hidrogen cu C (amintiți-vă regulile lui Chargaff)., Prin urmare, se spune că fiecare componentă este complementară celeilalte și, prin urmare, fiecare componentă conține suficiente informații pentru a acționa ca un șablon pentru sinteza celeilalte. Această redundanță complementară este importantă în replicarea și repararea ADN-ului.
sunt permise numai anumite tipuri de împerechere de bază. De exemplu, o anumită purină se poate asocia doar cu o anumită pirimidină. Aceasta înseamnă că o poate asocia cu T, iar G poate asocia cu C, așa cum se arată în figura \(\PageIndex{2}\). Aceasta este cunoscută sub numele de regula complementară de bază. Cu alte cuvinte, firele ADN sunt complementare între ele., Dacă secvența unui fir este AATTGGCC, componenta complementară ar avea secvența TTAACCGG. În timpul replicării ADN-ului, fiecare fir este copiat, rezultând o spirală dublă a ADN-ului fiică care conține un fir ADN parental și un fir nou sintetizat.
de Gândire înainte de exercițiu \(\PageIndex{1}\)
O mutație apare, și citozină este înlocuit cu adenină. Ce impact crezi că va avea asupra structurii ADN-ului?,adenina este mai mare decât citozina și nu va putea să se asocieze corect cu guanina de pe firul opus. Acest lucru va face ca ADN-ul să se umfle. Enzimele de reparare a ADN – ului pot recunoaște umflarea și pot înlocui nucleotida incorectă.
Lasă un răspuns