Acidul dezoxiribonucleic (ADN) și Acid ribonucleic (ARN) sunt cei doi acizi nucleici care se găsesc în natură. Acizii nucleici reprezintă, la rândul lor, una dintre cele patru „molecule ale vieții” sau biomolecule. Ceilalți sunt proteine, glucide și lipide. Acizii nucleici sunt singurele biomolecule care nu pot fi metabolizate pentru a genera adenozin trifosfat (ATP, „moneda energetică” a celulelor).
ADN și ARN ambele poartă informații chimice sub forma unui cod genetic aproape identic și logic simplu. ADN-ul este inițiator a mesajului și a mijloacelor prin care acesta este transmis către generațiile ulterioare de celule și organisme întregi. ARN este transportor a mesajului de la dătătorul de instrucțiuni către lucrătorii din linia de asamblare.
În timp ce ADN-ul este direct responsabil de ARN mesager (ARNm) sinteză în procesul numit transcripție, ADN se bazează și pe ARN pentru a funcționa corect pentru a transmite instrucțiunile sale către ribozomi din celule. Prin urmare, se poate spune că acizii nucleici ADN și ARN au dezvoltat o interdependență cu fiecare la fel de vital pentru misiunea vieții.
Acizi nucleici: Prezentare generală
Acizi nucleici sunt polimeri lungi constituiți din elemente individuale numite nucleotide. Fiecare nucleotidă constă din trei elemente individuale: unul până la trei grupe fosfat, A zahăr riboză și una din cele patru posibile baze azotate.
La procariote, cărora le lipsește un nucleu celular, atât ADN cât și ARN se găsesc libere în citoplasmă. În eucariote, care au un nucleu celular și posedă, de asemenea, o serie de specialiști organite, ADN-ul se găsește în principal în nucleu. Dar, poate fi găsit și în mitocondrii și, în plante, în interiorul cloroplastelor.
Între timp, ARN-ul eucariot se găsește în nucleu și în citoplasmă.
Ce sunt nucleotidele?
A nucleotidă este unitatea monomerică a unui acid nucleic, pe lângă faptul că are alte funcții celulare. O nucleotidă constă dintr-o zahăr cu cinci carbon (pentoză) într-un format de inel interior cu cinci atomi, unul până la trei grupe fosfat și a baza azotata.
În ADN, există patru baze posibile: adenina (A) și guanina (G), care sunt purine, și citozina (C) și timina (T), care sunt pirimidine. ARN conține și A, G și C, dar înlocuitori uracil (U) pentru timină.
În acizii nucleici, nucleotidele au toate o grupare fosfat atașată, care este împărțită cu următoarea nucleotidă din lanțul acid-nucleic. Cu toate acestea, nucleotidele libere pot avea mai multe.
Faimos, adenozin difosfatul (ADP) și adenozin trifosfatul (ATP) participă la nenumărate reacții metabolice în propriul corp în fiecare secundă.
Structura ADN vs. ARN
După cum sa menționat, în timp ce ADN și ARN conțin fiecare două baze azotate purinice și două baze azotate pirimidinice și conțin aceleași baze purinice (A și G) și una dintre aceleași baze pirimidinice (C), acestea diferă prin faptul că ADN-ul are T ca a doua bază pirimidinică în timp ce ARN-ul are U în fiecare loc T ar apărea în ADN.
Purinele sunt mai mari decât pirimidinele, deoarece conțin Două a unit inele care conțin azot la unu în pirimidine. Acest lucru are implicații pentru forma fizică în care ADN există în natură: este dublu catenar, și, în mod specific, este un helix dublu. Catenele sunt unite de bazele de pirimidină și purină pe nucleotide adiacente; dacă s-ar uni două purine sau două pirimidine, distanța ar fi prea mare sau respectiv două mici.
ARN, pe de altă parte, este monocatenar.
Zaharul din riboză din ADN este dezoxiriboză întrucât cel din ARN este riboză. Deoxiriboză este identică cu riboză, cu excepția faptului că gruparea hidroxil (-OH) în poziția 2-carbon a fost înlocuită cu un atom de hidrogen.
Legarea perechilor de baze în acizi nucleici
După cum sa menționat, în acizii nucleici, bazele purinice trebuie să se lege de bazele pirimidinei pentru a forma o moleculă stabilă cu dublă catenă (și, în cele din urmă, dublă elicoidală). Dar este de fapt mai specific de atât. Purina A se leagă de pirimidina T (sau U) și numai de aceasta, iar purina G se leagă de pirimidina C. și numai de aceasta.
Aceasta înseamnă că, atunci când cunoașteți secvența de bază a unui fir de ADN, puteți determina exact secvența de bază a acestuia suvită complementară (partener). Gândiți-vă la șirurile complementare ca la inversuri sau negative fotografice, unul de la altul.
De exemplu, dacă aveți o catenă de ADN cu secvența de bază ATTGCCATATG, puteți deduce că catenă de ADN complementară corespunzătoare trebuie să aibă secvența de bază TAACGGTATAC.
Catenele de ARN sunt o singură catenă, dar ele vin sub diferite forme spre deosebire de ADN. Pe lângă ARNm, celelalte două tipuri principale de ARN sunt ARN ribozomal (ARNr) și transfer de ARN (ARNt).
Rolul ADN vs. ARN în sinteza proteinelor
ADN și ARN conțin ambele informații genetice. De fapt, mARN conține aceleași informații ca ADN-ul din care a fost făcut în timpul transcrierii, dar într-o formă chimică diferită.
Când ADN-ul este folosit ca șablon pentru a produce ARNm în timpul transcrierii în nucleul unui Celulă eucariotă, sintetizează o catenă care este analogul ARN al catenei ADN complementare. Cu alte cuvinte, conține mai degrabă riboză decât dezoxiriboză și unde T ar fi prezent în ADN, în schimb este prezent U.
Pe parcursul transcriere, se creează un produs de lungime relativ limitată. Această catenă de ARNm conține de obicei informațiile genetice pentru un singur produs proteic unic.
Fiecare bandă de trei baze consecutive în ARNm poate varia în 64 de moduri diferite, rezultatul a patru baze diferite la fiecare punct ridicat la a treia putere pentru a explica toate cele trei pete. Așa cum se întâmplă, fiecare dintre cei 20 de aminoacizi din care celulele construiesc proteinele este codificat doar de o astfel de triadă de baze de ARNm, numită codon triplet.
Traducere la Ribozom
După ce ARNm este sintetizat de ADN în timpul transcrierii, noua moleculă se deplasează de la nucleu la citoplasmă, trecând prin membrana nucleară printr-un por nuclear. Apoi își unește forțele cu un ribozom, care tocmai se reunește de la cele două subunități ale sale, una mare și una mică.
Ribozomii sunt siturile traducere, sau utilizarea informațiilor din ARNm pentru fabricarea proteinei corespunzătoare.
În timpul traducerii, când catena de ARNm „ancorează” pe ribozom, aminoacidul corespunzător celor trei baze nucleotidice expuse - adică codonul triplet - este transferat în regiune de către ARNt. Există un subtip de ARNt pentru fiecare dintre cei 20 de aminoacizi, făcând acest proces de transfer mai ordonat.
După ce aminoacidul drept este atașat la ribozom, acesta este mutat rapid într-un site ribozomal din apropiere, unde polipeptidă, sau lanțul în creștere de aminoacizi care precede sosirea fiecărui nou adaos, este în curs de finalizare.
Ribozomii înșiși sunt compuși dintr-un amestec aproximativ egal de proteine și ARNr. Cele două subunități există ca entități separate, cu excepția cazului în care sintetizează în mod activ proteinele.
Alte diferențe între ADN și ARN
Moleculele ADN sunt mult mai lungi decât moleculele ARN; de fapt, o singură moleculă de ADN alcătuiește materialul genetic al unui întreg cromozom, reprezentând mii de gene. De asemenea, faptul că sunt deloc separați în cromozomi este o dovadă a masei lor comparative.
Deși ARN are un profil mai umil, este de fapt cea mai diversă dintre cele două molecule din punct de vedere funcțional. Pe lângă intrarea în forme de ARNt, ARNm și ARNr, ARN-ul poate acționa și ca catalizator (amplificator al reacțiilor) în anumite situații, cum ar fi în timpul traducerii proteinelor.