Info
Acidul dezoxiribonucleic, esential pentru identitatea oricarui organism
- Detalii
- Creat la 2011-03-16 19:40
- Afişări: 355
Noţiunea de acid dezoxiribonucleic desemnează una dintre cele mai complexe molecule organice, substanţă care se găseşte în fiecare celulă a unei fiinţe vii şi care este esenţială pentru identitatea oricărui organism, de la Euglena viridis, micuţa fiinţă unicelulară aflată la graniţa dintre plante şi animale, la Homo sapiens sapiens, omul contemporan. Din punct de vedere chimic, ADN-ul este un acid nucleic.
Este o polinucleotidă, adică un compus în structura căruia se repetă un set limitat de macromolecule numite nucleotide; în acest sens, el este definit ca fiind un copolimer statistic (copolimer = polimer în compoziţia căruia se repetă mai multe "motive" (monomeri); în cazul particular al ADN-ului, monomerii sunt nucleotidele; statistic = monomerii se repetă de manieră aleatorie în lanţul polimer, fără ca ei să fie dispuşi alternativ sau după oricare alt aranjament repetitiv, cum se întâmplă, de exemplu, în etilen-acetatul de vinil (EVA) sau în acronitril-butadien-stiren (ABS)).
Nucleotida ca unitate de bază a ADN-ului este o macromoleculă organică (o N-glicozidă) compusă (prin policondensare) dintr-un carbohidrat, adică o glucidă (mai exact o monozaharidă), de tipul pentoză (în formă furanozică), o bază azotată heterociclică ("inel" sau "ciclu" aromatic în 6 atomi) de tipul pirimidinei sau o variantă a acesteia condensată cu inelul imidazolic numită purină şi un rest de acid fosforic (esterificat cu unul din hidroxilii pentozei), adică un " grup fosfat ".
Pentozele care intră în structura ADN-ului sunt 2-dezoxi-D-riboză (pentru acidul nucleic tip ADN) sau D-riboză (pentru acidul nucleic tip ARN). Două dintre bazele heterociclice azotate ale ADN-ului sunt purinice (adenina şi guanina), iar alte două sunt pirimidinice (citozina şi timina). În ARN, uracilul înlocuieşte timina.
În cadrul elicei caracteristice care sugerează o scară spiralată, resturile pirimidinice ale monomerului sunt orientate spre interior, formând cu resturile purinice ale celuilalt monomer "treapta" scării, în timp ce pentozele formează braţele acesteia, de la o dublă unitate la alta (adică de la un cuplu purinic-pirimidinic) legătura fiind realizată de grupările fosfat (prin atomii lor de oxigen). Legăturile dintre resturile de purine şi pirimidine sunt de natură moleculară şi nu chimică, ele fiind legături de hidrogen.
Acidul dezoxiribonucleic are o structură de dublu helix - forma nu influenţează funcţia, în esenţă o "scară" dreaptă ar fi identică din punct de vedere funcţional, însă dublul helix economiseşte spaţiu. "Scara" este alcătuită din două lanţuri organice elastice ce sunt conectate prin "trepte".
"Treptele" sunt de fapt doar de patru feluri, unind perechi de baze azotate, ce pot fi patru tipuri diferite de molecule organice, adenină (notată A), citozină (C), guanină (G) şi timină (T);
Replicarea ADN-ului
Cele patru baze (A, C, T şi G) nu se pot combina decât într-un anumit mod, adenina doar cu timina (A + T sau T + A), şi respectiv citozina doar cu guanina (G + C sau C + G); cu alte cuvinte, o bază de tip A -- în orice parte a lanţului s-ar afla -- nu se poate combina decât cu o bază de tip T; în mod similar, G nu se poate combina decât cu C;
Ordinea contează: A + T nu este acelaşi lucru cu T + A; vezi codul genetic care e preluat de la ARN.
Având în vedere că nu există decât cele patru combinaţii posibile, se poate alege o "parte" convenţională a dublei elici pentru notaţie; Secvenţa de baze este forma canonică a informaţiei, nu este nevoie de nimic mai mult pentru a descrie în mod complet o secvenţă ADN;
Duplicarea unei secvenţe se produce prin "desfacerea" secvenţei "de-a lungul" ei ("treptele" se dezintegrează) prin reacţii chimice relativ triviale; astfel rezultă două jumătăţi de secvenţă, ambele fiind scufundate într-o "supă" de baze. Cum fiecare bază nu se poate combina decât cu perechea ei predeterminată, rezultatul final constă din două secvenţe ADN identice, în afară de cazul că apar mutaţii;
Trei perechi de baze azotate formează în mod normal un codon. Acest codon codifică un aminoacid. Mai mulţi codoni la un loc codifică o proteină.
Mutaţiile nu sunt altceva decât imperfecţiuni în acest proces chimic: o bază este în mod accidental ignorată ("sărită"), introdusă sau copiată imperfect, sau lanţul este tăiat prea devreme sau i se adaugă baze la capete; toate mutaţiile posibile nu sunt decât combinaţii formate din aceste "operaţii" de bază.
Mutaţiile genetice sunt practic alterarea unei părţi din informaţia aflată în molecula ADN. Este suficient ca, de exemplu, să se şteargă doar o pereche de baze azotate, pentru ca toată funcţia genei pe care eventual se află să fie abolită. Dacă este ştearsă o pereche de baze azotate, codonul din care făcea parte aceasta va codifica alt aminoacid, care va codifica altă proteină, fapt ce, în cele din urmă (aşa se întâmplă probabil cel mai adesea, însă nu în mod obligatoriu), poate să-i altereze acesteia din urmă funcţia biologică. Mutaţiile pot avea trei feluri de efecte: negative, pozitive sau neutre (nu influenţează nici în bine nici în rău).
Aceste mutaţii sunt provocate de nişte factori mutageni (radiaţiile cosmice, substanţe chimice etc.)
Mutaţiile genetice pot fi şi induse de către oamenii de specialitate. De exemplu, la plante pentru ca geneticienii să le poată muta genetic, ei obţin protoplaşti (celule care nu au perete celular, ci doar membrană). Obţinerea protoplaştilor se poate face pe două căi, prin disecţia peretelui celular, sau cu ajutorul unor substanţe chimice.
ADN-ul se găseşte practic în orice celulă (de la organisme unicelulare cum ar fi bacteriile, protozoarele până la organismele pluricelulare (fungi, animale sau vegetale), precum şi, în structura internă a unor virusuri. Structura ADN-ului este unică nu numai pentru o specie anume ci şi pentru orice individ al oricărei specii animale sau vegetale.
Mărimea ADN-ului celular, ca şi aceea a patrimoniului genetic, nu dă decât destul de aproximativ informaţii despre complexitatea organismului, astfel încât omul are un patrimoniu genetic mai redus cantitativ decât al altor specii, mai puţin "complexe".
Istoricul descoperirii ADN-ului
Structura ADN-ului a fost decodificată la începutul anilor 1950. Americanul James D. Watson şi britanicul Francis Crick sunt cotaţi ca fiind cei care au descifrat primii structura de dublă spirală a ADN-ului (DNA, deoxyribonucleic acid, în limba engleză). Conform propriilor afirmaţii, saltul calitativ al descifrării "secretului vieţii," s-ar fi produs în ziua de 23 februarie 1953.
Aflaţi în competiţie contra cronometru cu alte echipe, mult mai celebre şi mult mai bine dotate, aşa cum a fost cea a chimistului american Linus Pauling, laureat al premiului Nobel pentru chimie în 1954, aparentul "cuplu ciudat" a învins tocmai datorită orizontului lor intelectual foarte larg în care operau, a solidei şi variatei lor pregătiri interdisciplinare precum şi a minţilor lor flexibile şi deschise oricărei ipoteze confirmabile de către realitate.
Este demn de remarcat faptul că impecabilele imagini luate unor molecule "iluminate" prin difracţia razelor X de către Rosalind Franklin, specialistă în fotografii de difracţie create cu raze X, a făcut pe Watson şi Crick să întrevadă structura de dublă elice a ADN-ului. Colegul acesteia, Maurice Wilkins, a contribuit de asemenea decisiv la luarea unor fotografii edificatoare.
Din păcate Franklin a murit de cancer în 1958, în vârstă de numai 37 de ani, foarte probabil fiind ţinta a prea multe iradieri. Cum premiul Nobel nu se dă post-mortem, în 1962, doar Watson, Crick şi Wilkins au fost răsplătiţi cu aceasta prestigioasă cunună de lauri ştiinţifică mult-dorită de către toţi savanţii din lume.