L'època en què vivim està marcada per canvis sorprenents, grans progrés, quan la gent obté respostes a més i més preguntes noves. La vida avança ràpidament i el que fins fa poc semblava impossible comença a fer-se realitat. És molt possible que el que avui sembla ser una trama del gènere de la ciència-ficció també adquireixi aviat els trets de la realitat.
Un dels descobriments més importants de la segona meitat del segle XX van ser els àcids nucleics ARN i ADN, gràcies als quals l'home va estar més a prop de desvelar els misteris de la natura.
Àcids nucleics
Els àcids nucleics són compostos orgànics amb propietats macromoleculars. Es componen d'hidrogen, carboni, nitrogen i fòsfor.
Van ser descoberts l'any 1869 per F. Miescher, que va examinar pus. No obstant això, en aquell moment no se li va donar molta importància al seu descobriment. Només més tard, quan aquests àcids es van trobar a totes les cèl·lules animals i vegetals, va arribar la comprensió del seu enorme paper.
Hi ha dos tipus d'àcids nucleics: l'ARN i l'ADN (ribonucleic i desoxiribonucleicàcids). Aquest article tracta sobre l'àcid ribonucleic, però per a una comprensió general, també considerem què és l'ADN.
Què és l'àcid desoxiribonucleic?
L'ADN és un àcid nucleic format per dues cadenes que estan connectades segons la llei de complementarietat per enllaços d'hidrogen de bases nitrogenades. Les cadenes llargues es retorcen en espiral, una volta conté gairebé deu nucleòtids. El diàmetre de la doble hèlix és de dos mil·límetres, la distància entre els nucleòtids és d'aproximadament mig nanòmetre. La longitud d'una molècula de vegades arriba a diversos centímetres. La longitud de l'ADN del nucli d'una cèl·lula humana és de gairebé dos metres.
L'estructura de l'ADN conté tota la informació genètica. L'ADN té replicació, el que significa el procés durant el qual es formen dues molècules filles absolutament idèntiques a partir d'una molècula.
Com ja s'ha assenyalat, la cadena està formada per nucleòtids, que al seu torn estan formats per bases nitrogenades (adenina, guanina, timina i citosina) i un residu d'àcid fòsfor. Tots els nucleòtids es diferencien en bases nitrogenades. L'enllaç d'hidrogen no es produeix entre totes les bases; l'adenina, per exemple, només es pot combinar amb la timina o la guanina. Així, hi ha tants nucleòtids d'adenil al cos com nucleòtids de timidil, i el nombre de nucleòtids de guanil és igual als nucleòtids de citidil (regla de Chargaff). Resulta que la seqüència d'una cadena predetermina la seqüència d'una altra, i les cadenes semblen reflectir-se. Aquest patró, on els nucleòtids de dues cadenes estan disposats de manera ordenada i també estan connectats selectivament, s'anomenaprincipi de complementarietat. A més dels compostos d'hidrogen, la doble hèlix també interacciona hidròfobament.
Dues cadenes estan en direccions oposades, és a dir, estan situades en direccions oposades. Per tant, davant de l'extrem de tres d'un hi ha l'extrem de cinc de l' altra cadena.
A l'exterior, la molècula d'ADN s'assembla a una escala de cargol, la barana de la qual és una columna vertebral de sucre i fosfat, i els graons són bases nitrogenades complementàries.
Què és l'àcid ribonucleic?
RNA és un àcid nucleic amb monòmers anomenats ribonucleòtids.
En propietats químiques, és molt semblant a l'ADN, ja que tots dos són polímers de nucleòtids, que són un N-glicòsid fosforilat, que es construeix sobre un residu de pentosa (sucre de cinc carbonis), amb un grup fosfat el cinquè àtom de carboni i una base nitrogenada al primer àtom de carboni.
És una cadena polinucleòtid única (excepte els virus), que és molt més curta que la de l'ADN.
Un monòmer d'ARN són els residus de les substàncies següents:
- bases nitrogenades;
- monosacàrid de cinc carbonis;
- àcids de fòsfor.
Els
ARN tenen bases de pirimidina (uracil i citosina) i purines (adenina, guanina). La ribosa és el monosacàrid del nucleòtid d'ARN.
Diferències entre l'ARN i l'ADN
Els àcids nucleics es diferencien entre si de les maneres següents:
- la seva quantitat en una cèl·lula depèn de l'estat fisiològic, l'edat i la filiació dels òrgans;
- DNA conté hidrats de carbonidesoxiribosa i ARN - ribosa;
- La base nitrogenada de l'ADN és la timina, i de l'ARN és l'uracil;
- classes fan diferents funcions, però es sintetitzen a la matriu d'ADN;
- L'ADN és doble hèlix, l'ARN és una cadena;
- no és típic de les seves regles de l'ADN Chargaff;
- RNA té més bases menors;
- cadenes varien significativament en longitud.
Història de l'estudi
La cèl·lula d'ARN va ser descoberta per primera vegada pel bioquímic alemany R. Altman mentre estudiava cèl·lules de llevat. A mitjans del segle XX es va demostrar el paper de l'ADN en la genètica. Només llavors es van descriure els tipus, les funcions, etc. d'ARN. Fins al 80-90% de la massa de la cèl·lula recau sobre l'ARNr, que juntament amb les proteïnes formen el ribosoma i participen en la biosíntesi de proteïnes.
A la dècada dels seixanta del segle passat, es va suggerir per primera vegada que hi havia d'haver una espècie determinada que porti la informació genètica per a la síntesi de proteïnes. Després d'això, es va establir científicament que hi ha aquests àcids ribonucleics informatius que representen còpies complementàries de gens. També s'anomenen ARN missatgers.
Els anomenats àcids de transport intervenen en la descodificació de la informació registrada en ells.
Més tard, es van començar a desenvolupar mètodes per identificar la seqüència de nucleòtids i establir l'estructura de l'ARN a l'espai àcid. Així que es va trobar que alguns d'ells, que es van anomenar ribozimes, poden escindir cadenes de poliribonucleòtids. Com a resultat, es va començar a suposar que en el moment en què la vida estava emergint al planeta,L'ARN funcionava sense ADN i proteïnes. A més, totes les transformacions es van fer amb la seva participació.
L'estructura de la molècula d'àcid ribonucleic
Gairebé tots els ARN són cadenes simples de polinucleòtids, que, al seu torn, estan formats per monoribonucleòtids: bases purines i pirimidiniques.
Els nucleòtids es denoten amb les lletres inicials de les bases:
- adenina (A), A;
- guanina (G), G;
- citosina (C), C;
- uracil (U), U.
Estan enllaçats per enllaços de tres i cinc fosfodièsters.
El nombre més variat de nucleòtids (des de diverses desenes fins a desenes de milers) s'inclou a l'estructura de l'ARN. Poden formar una estructura secundària formada principalment per cadenes curtes de doble cadena que estan formades per bases complementàries.
Estructura d'una molècula d'àcid ribnucleic
Com ja s'ha esmentat, la molècula té una estructura monocatenària. L'ARN rep la seva estructura i forma secundàries com a resultat de la interacció dels nucleòtids entre ells. És un polímer el monòmer del qual és un nucleòtid format per un sucre, un residu d'àcid fòsfor i una base nitrogenada. Exteriorment, la molècula és similar a una de les cadenes d'ADN. Els nucleòtids adenina i guanina, que formen part de l'ARN, són purines. La citosina i l'uracil són bases de pirimidines.
Procés de síntesi
Per a sintetitzar una molècula d'ARN, la plantilla és una molècula d'ADN. És cert que també passa el procés invers, quan es formen noves molècules d'àcid desoxiribonucleic a la matriu d'àcid ribonucleic. Tales produeix durant la replicació de certs tipus de virus.
La base de la biosíntesi també pot servir com a altres molècules d'àcid ribonucleic. La seva transcripció, que es produeix al nucli cel·lular, implica molts enzims, però el més significatiu d'ells és l'ARN polimerasa.
Vistes
Depenent del tipus d'ARN, les seves funcions també difereixen. Hi ha diversos tipus:
- i-RNA informatiu;
- ARNr ribosòmic;
- transport t-RNA;
- menor;
- ribozimes;
- viral.
Àcid ribonucleic informatiu
Aquestes molècules també s'anomenen matriu. Constitueixen al voltant del dos per cent del total de la cèl·lula. A les cèl·lules eucariotes, es sintetitzen als nuclis en plantilles d'ADN, després passen al citoplasma i s'uneixen als ribosomes. A més, es converteixen en plantilles per a la síntesi de proteïnes: s'uneixen mitjançant ARN de transferència que porten aminoàcids. Així és com té lloc el procés de transformació de la informació, que es realitza en l'estructura única de la proteïna. En alguns ARN virals, també és un cromosoma.
Jacob i Mano són els descobridors d'aquesta espècie. Al no tenir una estructura rígida, la seva cadena forma llaços corbats. No funciona, i-RNA s'agrupa en plecs i es plega en una bola, i es desplega en condicions de treball.
i-RNA porta informació sobre la seqüència d'aminoàcids de la proteïna que s'està sintetitzant. Cada aminoàcid està codificat en una ubicació específica mitjançant codis genètics que són:
- tripletat - a partir de quatre mononucleòtids és possible construir seixanta-quatre codons (codi genètic);
- no encreuament: la informació es mou en una direcció;
- continuïtat: el principi de funcionament és que un ARNm és una proteïna;
- universalitat: un o un altre tipus d'aminoàcid està codificat en tots els organismes vius de la mateixa manera;
- degeneració: es coneixen vint aminoàcids i seixanta-un codons, és a dir, estan codificats per diversos codis genètics.
Àcid ribonucleic ribosòmic
Aquestes molècules constitueixen la gran majoria de l'ARN cel·lular, és a dir, del vuitanta al noranta per cent del total. Es combinen amb proteïnes i formen ribosomes: són orgànuls que fan la síntesi de proteïnes.
Els ribosomes són un seixanta-cinc per cent d'ARNr i un trenta-cinc per cent de proteïnes. Aquesta cadena de polinucleòtids es plega fàcilment juntament amb la proteïna.
El ribosoma està format per regions d'aminoàcids i pèptids. Es troben a les superfícies de contacte.
Els ribosomes es mouen lliurement a la cèl·lula i sintetitzen proteïnes als llocs adequats. No són molt específics i no només poden llegir informació de l'ARNm, sinó que també poden formar una matriu amb ells.
Transport àcid ribonucleic
t-ARN és el més estudiat. Constitueixen el deu per cent de l'àcid ribonucleic cel·lular. Aquests tipus d'ARN s'uneixen als aminoàcids gràcies a un enzim especial i són lliurats als ribosomes. Al mateix temps, els aminoàcids es transporten mitjançant transportmolècules. Tanmateix, passa que diferents codons codifiquen un aminoàcid. Aleshores, diversos ARN de transport els portaran.
S'enrotlla en una bola quan està inactiu, però funciona com un trèvol.
S'hi distingeixen les seccions següents:
- tija acceptadora que té la seqüència de nucleòtids d'ACC;
- lloc per connectar-se al ribosoma;
- un anticodó que codifica l'aminoàcid unit a aquest ARNt.
Espècies menors d'àcid ribonucleic
Recentment, les espècies d'ARN s'han reposat amb una nova classe, l'anomenat ARN petit. Probablement són reguladors universals que activen o desactiven els gens en el desenvolupament embrionari, així com els processos de control dins de les cèl·lules.
Els ribozims també s'han identificat recentment, estan implicats activament quan l'àcid d'ARN fermenta, actuant com a catalitzador.
Tipus virals d'àcids
El virus pot contenir àcid ribonucleic o àcid desoxiribonucleic. Per tant, amb les molècules corresponents, s'anomenen que contenen ARN. Quan aquest virus entra en una cèl·lula, es produeix la transcripció inversa: apareix un nou ADN a partir de l'àcid ribonucleic, que s'integra a les cèl·lules, garantint l'existència i la reproducció del virus. En un altre cas, la formació d'ARN complementari es produeix a l'ARN entrant. Els virus són proteïnes, l'activitat vital i la reproducció continua sense ADN, però només a partir de la informació continguda en l'ARN del virus.
Replicació
Per millorar la comprensió comuna, és necessariConsidereu el procés de replicació que produeix dues molècules d'àcid nucleic idèntiques. Així comença la divisió cel·lular.
Implica DNA polimerases, DNA-dependents, ARN polimerases i DNA lligases.
El procés de replicació consta dels passos següents:
- desspiralització: hi ha un desenrotllament seqüencial de l'ADN matern, capturant tota la molècula;
- ruptura d'enllaços d'hidrogen, en què les cadenes divergeixen i apareix una bifurcació de replicació;
- ajust dels dNTP a les bases alliberades de les cadenes principals;
- escissió de pirofosfats de molècules de dNTP i formació d'enllaços fosforodièster a causa de l'energia alliberada;
- respiralització.
Després de la formació de la molècula filla, el nucli, el citoplasma i la resta es divideixen. Així, es formen dues cèl·lules filles que han rebut completament tota la informació genètica.
A més, es codifica l'estructura primària de les proteïnes que es sintetitzen a la cèl·lula. L'ADN intervé indirectament en aquest procés, i no de manera directa, que consisteix en que és sobre l'ADN on té lloc la síntesi de proteïnes, l'ARN implicat en la formació. Aquest procés s'anomena transcripció.
Transcripció
La síntesi de totes les molècules es produeix durant la transcripció, és a dir, la reescriptura de la informació genètica a partir d'un operó d'ADN específic. El procés és similar a la replicació en alguns aspectes i molt diferent en altres.
Les semblances són les parts següents:
- comença amb la desspiralització de l'ADN;
- ruptura d'hidrogenconnexions entre les bases de les cadenes;
- NTF complementaris a ells;
- punts d'hidrogen.
Es produeix
Es formen
Diferències amb la rèplica:
- durant la transcripció, només la porció d'ADN corresponent a la transcripció no es retorça, mentre que durant la replicació, la molècula sencera no es retorça;
- quan es transcriuen, els NTF ajustables contenen ribosa i uracil en lloc de timina;
- la informació només es cancel·la d'una àrea determinada;
- després de la formació de la molècula, els ponts d'hidrogen i la cadena sintetitzada es trenquen i la cadena s'escapa de l'ADN.
La
Per al funcionament normal, l'estructura primària de l'ARN hauria de consistir només en seccions d'ADN copiades d'exons.
El procés de maduració comença en l'ARN recent format. Les regions silencioses són extirpades i les regions informatives es fusionen per formar una cadena de polinucleòtids. A més, cada espècie té les seves pròpies transformacions.
A l'ARN i, es produeix l'adhesió a l'extrem inicial. El poliadenilat està unit al lloc final.
Les bases de
TRNA es modifiquen per formar espècies menors.
A l'ARNr, les bases individuals també estan metilades.
Protegeix les proteïnes de la destrucció i millora el transport al citoplasma. L'ARN madur s'uneix a ells.
La importància dels àcids desoxiribonucleics i ribonucleics
Els àcids nucleics són de gran importància en la vida dels organismes. S'emmagatzema en ells, es transfereix al citoplasma i hereta les cèl·lules fillesinformació sobre les proteïnes sintetitzades a cada cèl·lula. Estan presents en tots els organismes vius, l'estabilitat d'aquests àcids juga un paper important per al funcionament normal tant de les cèl·lules com de tot l'organisme. Qualsevol canvi en la seva estructura comportarà canvis cel·lulars.
