Els àcids nucleics tenen un paper important a la cèl·lula, assegurant la seva activitat vital i reproducció. Aquestes propietats permeten anomenar-les les segones molècules biològiques més importants després de les proteïnes. Molts investigadors fins i tot posen l'ADN i l'ARN en primer lloc, la qual cosa implica la seva importància principal en el desenvolupament de la vida. No obstant això, estan destinats a ocupar el segon lloc després de les proteïnes, perquè la base de la vida és precisament la molècula polipeptídica.
Els àcids nucleics són un nivell de vida diferent, molt més complex i interessant pel fet que cada tipus de molècula hi fa una feina específica. Això s'hauria d'estudiar amb més detall.
El concepte d'àcids nucleics
Tots els àcids nucleics (ADN i ARN) són polímers biològics heterogenis que es diferencien pel nombre de cadenes. L'ADN és una molècula de polímer de doble cadena que contéInformació genètica dels organismes eucariotes. Les molècules d'ADN circulars poden contenir la informació hereditària d'alguns virus. Aquests són el VIH i els adenovirus. També hi ha 2 tipus especials d'ADN: mitocondrial i plastid (que es troba als cloroplasts).
ARN, en canvi, té molts més tipus, a causa de les diferents funcions de l'àcid nucleic. Hi ha ARN nuclear, que conté la informació hereditària dels bacteris i la majoria de virus, matriu (o ARN missatger), ribosòmic i transport. Tots ells estan implicats en l'emmagatzematge d'informació hereditària o en l'expressió gènica. Tanmateix, cal entendre amb més detall quines funcions fan els àcids nucleics a la cèl·lula.
Molècula d'ADN de doble cadena
Aquest tipus d'ADN és un sistema d'emmagatzematge perfecte per a la informació hereditària. Una molècula d'ADN de doble cadena és una molècula única composta per monòmers heterogenis. La seva tasca és formar enllaços d'hidrogen entre nucleòtids d'una altra cadena. El monòmer d'ADN en si està format per una base nitrogenada, un residu d'ortofosfat i un monosacàrid desoxirribosa de cinc carbonis. Depenent del tipus de base nitrogenada subjacent a un monòmer d'ADN particular, té el seu propi nom. Tipus de monòmers d'ADN:
- desoxirribosa amb un residu d'ortofosfat i una base nitrogenada adenil;
- base nitrogenada timidina amb desoxiribosa i un residu d'ortofosfat;
- base nitrogenada de citosina, desoxiribosa i residus d'ortofosfat;
- ortofosfat amb desoxiribosa i residus nitrogenats de guanina.
Per escrit, per simplificar l'esquema d'estructura de l'ADN, el residu d'adenil es designa com a "A", el residu de guanina es designa com "G", el residu de timidina és "T" i el residu de citosina és "C". ". És important que la informació genètica es transfereixi de la molècula d'ADN de doble cadena a l'ARN missatger. Té poques diferències: aquí, com a residu d'hidrats de carboni, no hi ha desoxiribosa, sinó ribosa, i en comptes de la base nitrogenada del timidil, l'uracil apareix a l'ARN.
Estructura i funcions de l'ADN
L'ADN es basa en el principi d'un polímer biològic, en el qual es crea una cadena per endavant segons una plantilla determinada, depenent de la informació genètica de la cèl·lula mare. Els nucleòtids d'ADN estan connectats aquí per enllaços covalents. Aleshores, d'acord amb el principi de complementarietat, altres nucleòtids s'uneixen als nucleòtids de la molècula monocatenària. Si en una molècula monocatenària l'inici està representat pel nucleòtid adenina, aleshores en la segona cadena (complementària) correspondrà a la timina. La guanina és complementària de la citosina. Així, es construeix una molècula d'ADN de doble cadena. Es troba al nucli i emmagatzema informació hereditària, que està codificada per codons: triplets de nucleòtids. Funcions de l'ADN de doble cadena:
- preservació de la informació hereditària rebuda de la cèl·lula mare;
- expressió gènica;
- prevenció de canvis mutacionals.
La importància de les proteïnes i els àcids nucleics
Es creu que les funcions de les proteïnes i els àcids nucleics són comunes, a saber:estan implicats en l'expressió gènica. El propi àcid nucleic és el seu lloc d'emmagatzematge, i la proteïna és el resultat final de la lectura de la informació del gen. El gen en si és una secció d'una molècula integral d'ADN, empaquetada en un cromosoma, en la qual es registra la informació sobre l'estructura d'una determinada proteïna mitjançant nucleòtids. Un gen codifica la seqüència d'aminoàcids d'una sola proteïna. És la proteïna que implementarà la informació hereditària.
Classificació dels tipus d'ARN
Les funcions dels àcids nucleics a la cèl·lula són molt diverses. I són més nombrosos en el cas de l'ARN. Tanmateix, aquesta multifuncionalitat encara és relativa, perquè un tipus d'ARN és responsable d'una de les funcions. En aquest cas, hi ha els següents tipus d'ARN:
- ARN nuclear de virus i bacteris;
- matrix (informació) RNA;
- ARN ribosòmic;
- plasmidi d'ARN missatger (cloroplast);
- ARN ribosòmic del cloroplast;
- ARN ribosòmic mitocondrial;
- ARN missatger mitocondrial;
- transfer RNA.
Funcions RNA
Aquesta classificació conté diversos tipus d'ARN, que es divideixen en funció de la ubicació. Tanmateix, en termes funcionals, només s'han de dividir en 4 tipus: nuclears, informatius, ribosòmics i de transport. La funció de l'ARN ribosòmic és la síntesi de proteïnes basada en la seqüència de nucleòtids de l'ARN missatger. Onels aminoàcids són "portats" a l'ARN ribosòmic, "encallats" a l'ARN missatger, mitjançant un àcid ribonucleic de transport. Així és com es produeix la síntesi en qualsevol organisme que tingui ribosomes. L'estructura i les funcions dels àcids nucleics proporcionen tant la preservació del material genètic com la creació de processos de síntesi de proteïnes.
Àcids nucleics mitocondrials
Si se sap gairebé tot sobre les funcions a la cèl·lula que fan els àcids nucleics situats al nucli o al citoplasma, encara hi ha poca informació sobre l'ADN mitocondrial i plastid. També s'han trobat aquí ARNs ribosòmics i missatgers específics. Els àcids nucleics ADN i ARN estan presents aquí fins i tot en els organismes més autòtrofs.
Potser l'àcid nucleic va entrar a la cèl·lula per simbiogènesi. Aquest camí és considerat pels científics com el més probable a causa de la manca d'explicacions alternatives. El procés es considera el següent: un bacteri autòtrof simbiòtic va entrar a la cèl·lula en un període determinat. Com a resultat, aquesta cèl·lula lliure de nuclears viu a l'interior de la cèl·lula i li proporciona energia, però es degrada gradualment.
En les etapes inicials del desenvolupament evolutiu, probablement, un bacteri simbiòtic no nuclear mogués processos de mutació al nucli de la cèl·lula hoste. Això va permetre introduir els gens responsables d'emmagatzemar informació sobre l'estructura de les proteïnes mitocondrials a l'àcid nucleic de la cèl·lula hoste. Tanmateix, de moment, quines funcions a la cèl·lula realitzen els àcids nucleics d'origen mitocondrial,no hi ha molta informació.
Probablement, algunes proteïnes es sintetitzen als mitocondris, l'estructura dels quals encara no està codificada per l'ADN o ARN nuclear de l'hoste. També és probable que la cèl·lula necessiti el seu propi mecanisme de síntesi de proteïnes només perquè moltes proteïnes sintetitzades al citoplasma no poden passar per la doble membrana dels mitocondris. Al mateix temps, aquests orgànuls produeixen energia i, per tant, si hi ha un canal o un portador específic per a la proteïna, n'hi haurà prou per al moviment de les molècules i contra el gradient de concentració.
ADN plasmidi i ARN
Els plastids (cloroplasts) també tenen el seu propi ADN, que probablement és el responsable de la implementació de funcions similars, com és el cas dels àcids nucleics mitocondrials. També té el seu propi ARN ribosòmic, missatger i de transferència. A més, els plastids, a jutjar pel nombre de membranes, i no pel nombre de reaccions bioquímiques, són més complicats. Succeeix que molts plastids tenen 4 capes de membranes, cosa que els científics expliquen de diferents maneres.
Una cosa és òbvia: les funcions dels àcids nucleics a la cèl·lula encara no s'han estudiat del tot. No se sap quina importància tenen el sistema de síntesi de proteïnes mitocondrials i el sistema cloroplàstic anàleg. Tampoc està del tot clar per què les cèl·lules necessiten àcids nucleics mitocondrials si les proteïnes (òbviament no totes) ja estan codificades a l'ADN nuclear (o ARN, segons l'organisme). Encara que alguns fets ens obliguen a estar d'acord que el sistema de síntesi de proteïnes dels mitocondris i els cloroplasts és responsable de les mateixes funcions quei ADN del nucli i ARN del citoplasma. Emmagatzemen informació hereditària, la reprodueixen i la transmeten a les cèl·lules filles.
CV
És important entendre quines funcions a la cèl·lula realitzen els àcids nucleics d'origen nuclear, plastid i mitocondrial. Això obre moltes perspectives per a la ciència, perquè el mecanisme simbiòtic, segons el qual van aparèixer molts organismes autòtrofs, es pot reproduir avui. Això permetrà obtenir un nou tipus de cèl·lula, potser fins i tot humana. Tot i que és massa aviat per parlar de les perspectives de la introducció d'orgànuls plastids multimembrana a les cèl·lules.
És molt més important entendre que els àcids nucleics són els responsables de gairebé tots els processos d'una cèl·lula. Es tracta tant de la biosíntesi de proteïnes com de la preservació de la informació sobre l'estructura de la cèl·lula. A més, és molt més important que els àcids nucleics facin la funció de transferir material hereditari de les cèl·lules mare a les cèl·lules filles. Això garanteix el desenvolupament posterior dels processos evolutius.
