De ce ADN-ul este cea mai favorabilă moleculă pentru materialul genetic și cum se compară ARN-ul cu acesta în această privință

Cu excepția anumitor viruși, ADN-ul, mai degrabă decât ARN-ul, poartă codul genetic ereditar în toată viața biologică de pe Pământ. ADN-ul este atât mai rezistent, cât și mai ușor de reparat decât ARN-ul. Ca urmare, ADN-ul servește ca un purtător mai stabil al informațiilor genetice esențiale pentru supraviețuire și reproducere.

Atât ADN-ul, cât și ARN-ul conțin zahăr riboză, care este în esență un inel de atomi de carbon înconjurați de oxigen și hidrogen. Dar, în timp ce ARN conține un zahăr riboză complet, ADN conține un zahăr riboză care a pierdut un oxigen și un atom de hidrogen. Fapt amuzant: această diferență minoră explică diferitele nume atribuite ARN și ADN - acid ribonucleic versus acid dezoxiribonucleic. Atomii suplimentari de oxigen și hidrogen din ARN îl lasă predispus la hidroliză, o reacție chimică care rupe efectiv molecula de ARN în jumătate. În condiții celulare normale, ARN-ul suferă hidroliză de aproape 100 de ori mai rapid decât ADN-ul, ceea ce face ca ADN-ul să devină o moleculă mai stabilă.

Atât în ​​ADN, cât și în ARN, citozina de bază suferă frecvent o reacție chimică spontană cunoscută sub numele de „dezaminare”. Rezultatul dezaminării este că citozina se transformă în uracil, un alt acid nucleic baza. În ARN, care conține atât uracil, cât și baze citozinice, bazele uracil naturale și bazele uracil care au rezultat din dezaminarea citozinei nu se pot distinge. Prin urmare, celula nu poate „ști” dacă uracil ar trebui să fie acolo sau nu, ceea ce face imposibilă repararea dezaminării citozinei în ARN. Cu toate acestea, ADN-ul conține timină în loc de uracil. Celula identifică toate bazele uracil din ADN ca fiind rezultatul dezaminării citozinei și poate repara molecula de ADN.

Natura dublu-catenară a ADN-ului, spre deosebire de natura monocatenară a ARN-ului, contribuie în continuare la favorabilitatea ADN-ului ca material genetic. Structura cu dublă helică a ADN-ului plasează baze în interiorul structurii, protejând informațiile genetice de acestea mutageni chimici - adică din substanțe chimice care reacționează cu bazele, modificând potențial genetica informație. Pe de altă parte, în ARN monocatenar, bazele sunt expuse și mai vulnerabile la reacție și degradare.

Când ADN-ul este replicat, noua moleculă de ADN dublu catenar conține o catenă părinte - care servește drept șablon pentru replicare - și o catenă fiică de ADN nou sintetizat. Dacă există o nepotrivire a bazelor între fire, așa cum se întâmplă adesea după replicare, celula poate identifica perechea de baze corectă din catena de ADN părinte și o poate repara corespunzător. De exemplu, dacă la o poziție nucleotidică, catena părinte conține timină și fiica o citozină, celula „știe” să remedieze nepotrivirea, urmând instrucțiunile din părinte șuviță. Prin urmare, celula va înlocui citozina catenei fiice cu o adenozină. Deoarece ARN este monocatenar, nu poate fi reparat în acest fel.