Avui, gairebé ningú es sorprendrà per conceptes com l'herència, el genoma, l'ADN, els nucleòtids. Tothom sap de la doble hèlix de l'ADN i que és ella la responsable de la formació de tots els signes d'un organisme. Però no tothom sap els principis de la seva estructura i la subordinació a les regles bàsiques de Chargaff.
Biòleg ofès
No molts descobriments reben el títol de destacats al segle XX. Però els descobriments d'Erwin Chargaff (1905-2002), natural de Bucovina (Txernivtsi, Ucraïna), són sens dubte un d'ells. Tot i que no va rebre un Premi Nobel, va creure fins al final dels seus dies que James Watson i Francis Crick li van robar la idea de l'estructura helicoïdal de doble cadena de l'ADN i el seu Premi Nobel.
Les universitats de Polònia, Alemanya, Estats Units i França estan orgullosos de tenir aquest excel·lent ensenyament de bioquímic allà. A més de les regles fonamentals de Chargaff per a l'ADN, és conegut per una altra: la regla d'or. Així ho diuen els biòlegs. I la regla d'or d'E. Chargaff sona així: “Una de les propietats més insidioses i nefastes dels models científics.és la seva tendència a fer-se càrrec, i de vegades a suplantar, la realitat . En termes senzills, això vol dir: no digueu a la natura què ha de fer, i ella no us dirà cap a on heu d'anar amb totes les vostres afirmacions. Per a molts científics joves, aquesta regla d'Erwin Chargaff s'ha convertit en una mena de lema de la investigació científica.
Fundacions acadèmiques
Recorda els conceptes fonamentals bàsics necessaris per entendre el text següent.
Genoma: la totalitat de tot el material hereditari d'un organisme determinat.
Els monòmers formen polímers: unitats estructurals que es combinen per formar molècules orgàniques d' alta molècula.
Nucleòtids - adenina, guanina, timina i citosina - monòmers de la molècula d'ADN, molècules orgàniques formades per àcid fosfòric, un hidrat de carboni amb 5 àtoms de carboni (desoxiribosa o ribosa) i purina (adenina i guanina) o pirimidina (citosina). i timina).
DNA - l'àcid desoxiribonucleic, la base de l'herència dels organismes, és una doble hèlix formada per nucleòtids amb un component d'hidrats de carboni: la desoxiribosa. ARN - àcid ribonucleic, difereix de l'ADN per la presència d'hidrats de carboni de ribosa en els nucleòtids i la substitució de la timina per uracil.
Com va començar tot
Un grup de científics de la Universitat de Columbia de Nova York, encapçalat per E. Chargaff el 1950-1952, es dedicava a la cromatografia d'ADN. Ja se sabia que consta de quatre nucleòtids, però encara ningú no ha conegut la seva estructura helicoïdal.sabia. Diversos estudis han demostrat. Que en una molècula d'ADN el nombre de bases puríniques és igual al nombre de bases pirimidiniques. Més precisament, la quantitat de timina sempre és igual a la quantitat d'adenina, i la quantitat de guanina correspon a la quantitat de citosina. Aquesta igu altat de bases nitrogenades és la regla de Chargaff per als àcids desoxiribonucleics i ribonucleics.
Significat en biologia
Va ser aquesta regla la que es va convertir en la base sobre la qual es van guiar Watson i Crick a l'hora de derivar l'estructura de la molècula d'ADN. El seu model de boles, filferros i figuretes de doble cadena helicoïdal va explicar aquesta igu altat. En altres paraules, les regles de Chargaff són que la timina es combina amb l'adenina i la guanina es combina amb la citosina. Va ser aquesta proporció de nucleòtids la que encaixava idealment en el model espacial d'ADN proposat per Watson i Crick. El descobriment de l'estructura de la molècula d'àcid desoxiribonucleic va impulsar la ciència a descobrir un nivell més ampli: els principis de variabilitat i herència, la síntesi biològica de l'ADN, l'explicació de l'evolució i els seus mecanismes a nivell molecular.
Les regles de Chargaff en la seva forma més pura
La ciència moderna formula aquestes disposicions fonamentals amb els tres postulats següents:
- La quantitat d'adenina correspon a la quantitat de timina, i la citosina a la guanina: A=T i G=C.
- La quantitat de purines sempre és igual al nombre de pirimidines: A + G=T + C.
- El nombre de nucleòtids que contenen pirimidina a les posicions 4 i 6bases purines, és igual al nombre de nucleòtids que contenen grups oxo en les mateixes posicions: A + G \u003d C + T.
A la dècada de 1990, amb el descobriment de les tecnologies de seqüenciació (que determinaven la seqüència de nucleòtids en seccions llargues), es van confirmar les regles de l'ADN de Chargaff.
Mal de cap infantil
A l'institut i a les universitats, l'estudi de la biologia molecular implica necessàriament resoldre problemes sobre la regla de Chargaff. Només anomenen aquestes tasques la construcció d'una segona cadena d'ADN basada en el principi de complementarietat (complementarietat espacial dels nucleòtids de purina i pirimidina). Per exemple, la condició dóna la seqüència de nucleòtids en una cadena: AAGCTAT. L'alumne o estudiant ha de reconstruir la segona cadena a partir de la cadena de la matriu d'ADN i la primera regla de Chargaff. La resposta serà: GGATCGTS.
Un altre tipus de tasca suggereix calcular el pes d'una molècula d'ADN, coneixent la seqüència de nucleòtids en una cadena i la gravetat específica dels nucleòtids. La primera regla de la biologia de Chargaff es considera fonamental per entendre els fonaments de la bioquímica molecular i la genètica.
Per a la ciència, no tot és tan senzill
E. Chargaff va continuar estudiant la composició de l'ADN, i 16 anys després del descobriment de la primera llei, va dividir la molècula en dues cadenes separades i va trobar que el nombre de bases no és exactament igual, sinó aproximadament. Aquesta és la segona regla de Chargaff: en un separatcadenes d'àcid desoxiribonucleic, la quantitat d'adenina és aproximadament igual a la quantitat de timina i la guanina - a la citosina.
Les infraccions de la igu altat van resultar ser directament proporcionals a la longitud de la secció analitzada. La precisió es manté a una longitud de 70-100 mil parells de bases, però a longituds de centenars de parells de bases i menys, ja no es conserva. Per què en alguns organismes el percentatge de guanina-citosina és superior al percentatge d'adenina-timina, o viceversa, la ciència encara no ho ha explicat. De fet, en els genomes ordinaris dels organismes, una distribució igual dels nucleòtids és més aviat una excepció que una regla.
L'ADN no revela els seus secrets
Amb el desenvolupament de tècniques de seqüenciació del genoma, es va trobar que una sola cadena d'ADN conté aproximadament el mateix nombre de nucleòtids únics complementaris, parells de bases (dinucleòtids), trinucleòtids, etc., fins a oligonucleòtids (seccions de 10-20 nucleòtids). Els genomes de tots els organismes vius coneguts obeeixen aquesta regla, amb molt poques excepcions.
Així, dos científics brasilers -el biòleg Michael Yamagishi i el matemàtic Roberto Herai- van utilitzar la teoria de conjunts per analitzar les seqüències de nucleòtids necessàries perquè condueixin a la regla de Chargaff. Van derivar quatre equacions conjuntes i van provar 32 genomes d'espècies conegudes. I va resultar que els patrons semblants a fractals són certs per a la majoria d'espècies, incloent E. coli, plantes i humans. Però el virus de la immunodeficiència humana i un bacteri paràsit que provoca un marciment ràpidoliveres, no obeïu en absolut les lleis del govern de Chargaff. Per què? Encara no hi ha resposta.
Bioquímics, biòlegs evolucionistes, citòlegs i genetistes encara estan lluitant amb els misteris de l'ADN i els mecanismes de l'herència. Malgrat els èxits de la ciència moderna, la humanitat està lluny de desentranyar l'univers. Hem superat la gravetat, hem dominat l'espai exterior, hem après a canviar els genomes i a determinar la patologia del fetus en les primeres etapes del desenvolupament de l'embrió. Però encara estem lluny d'entendre tots els mecanismes de la natura que ha estat creant durant milers de milions d'anys al planeta Terra.
