Acizi Nucleici

5.1. Definitie, Rol biochimic, Istoric, Caracterizare generala, Clasificare,

Acizii nucleici sunt compusi macromoleculari cu o structura extrem de complexa, ce se gasesc in toate celulele vii inclusiv virusuri. Ei formeaza impreuna cu proteinele, nucleoproteidele deosebit de importante din punct de vedere biologic. Pe langa transmiterea ereditatii de la o generatie la urmatoarea, acizii nucleici sunt responsabili si pentru natura, structura si controlul realizarii proteinelor specifice. Deci rolul esential al acizilor nucleici consta in inmagazinarea, transmiterea si a transcrierii informatiei genetice in biosinteza tuturor proteinelor din organisme. Cum realizeaza acizii nucleici aceste sarcini sunt in prezent unele dintre cele mai intense si promitatoare cercetari care se deruleaza in prezent.

Acizii nucleici au fost izolati pentru prima data, in 1868, ca nucleoproteide din “puroi chirurgical” de catre anatomistul elvetian Friederich Miescher. El a stabilit ca materialul izolat contine o cantitate ridicata de fosfor si azot care confera materialului analizat un caracter acid si l-a denumit nuclein. Ulterior aceste substante complexe au fost izolate si studiate de catre diferiti cercetatori din nuclee ale celulelor vii. Un important pas in studierea acizilor nucleici a fost facut de catre biochimistul german Albert Kossel care arata in 1879 ca nucleinele sunt formate dintr-o componenta proteica si alta non-proteica. Pentru aceasta componenta non-proteica Richard Altmann propune, pentru prima data, in 1889, denumirea de acid nucleic.

Astazi se stie ca acesti compusi se gasesc si in alte parti din celula nu numai in nuclei. Ulterior au fost obtinuti numerosi acizi nucleici din tesuturi animale, vegetale si microorganisme. S-a observat ca celulele cu nucleu mare sunt cele mai bune surse de acizi nucleici. Din acest motiv pentru studiul acizilor nucleici a fost utilizata in mod deosebit timusul, glanda limfoida responsabila de medierea imunitatii celulare, locul unde se dezvolta celulele albe, limfocitele. Biochimistul german Albert Kossel descopera de asemenea cele 5 baze majore, componente ale acizilor nucleici (adenina, citozina, guanina, timina si uracilul). Pentru studiile sale asupra acizilor nucleici si proteinelor i se acorda in 1910 premiul Nobel. Pana in anii 1940 oamenii de stiinta credeau ca acizii nucleici sunt prea simpli pentru a servi ca material fundamental pentru ereditate crezand ca materialul genetic este o proteina. Faptul ca ADN-ul este materialul genetic de baza a fost demonstrat in 1944 de catre bacteriologul canadiano-american Oswald T. Avery (1877–1955) si colegii lui de la Institutul de Cercetari Medicale Rockefeller. In 1953 biofizicianul englez Francis Crick si biochimistul american James Dewey Watson au construit un model al ADN-ului care a revolutionat biologia si a condus atat la intelegerea a numeroase procese genetice si celulare dar si la aplicarea acestora in diferite domenii cum sunt medicina sau criminalistica. Pentru aceste descoperiri Crick, Watson si Wilkins a primit premiul Nobel in 1962.

Acizii nucleici sau polinucleotidele sunt cele mai mari biomolecule avand in medie greutati moleculare de pana la ordinul 1011. Masa moleculara a ADN depinde de complexitatea biologica a organismului viu. De exemplu la bacterii este de ordinul 2x109 in timp ce la oameni si animale in jurul valorii 1011. Masa moleculara a ARN este semnificativ inferioara celei a ADN. Monomerii din care se formeaza sunt reprezentati de mononucleotide legate intre ele prin legaturi 3’, 5’ fosfodiesterice.

Acizii nucleici sunt de doua tipuri:

 ADN – Acizi Dezoxiribonucleici si

 ARN – Acizi Ribonucleici.

Cantitatile de ADN respectiv ARN in celule depinde de natura organismului si respectiv a celulei. De exemplu in spermatozoizi concentratia de acizi nucleici reprezinta pana la 60% din greutatea uscata, in majoritatea celulelor variaza intre 1 – 10% in timp ce in celulele muschilor este in jur de 0,2%. Cantitatea de ARN este de regula de 5 -10 ori mai mare decat cea de ADN in tesuturile unde au loc sinteze active de proteine (ficat, pancreas, embrioni, etc) in timp ce in tesuturile cu sinteze moderate de proteine acest raport scade in domeniul 0,3 – 2,5.

5.2. Componentii acizilor nucleici.

Hidroliza acizilor nucleici, prin clivajul legaturilor fosfodiesterice din acizii nucleici se obtin monomerii constituenti si anume: nucleotidele. Hidroliza ulterioara succesiva, indiferent de metoda utilizata (cu acizi, baze, enzime sau alte metode), arata ca acizii nucleici contin trei categorii de componenti: acidul fosforic, baze azotate - baze purinice (adenina, guanina) si baze pirimidinice (citozina, timina, uracil) si pentoze (riboza si dezoxiriboza).

O parte dintre acesti compusi sunt comuni celor doua tipuri de acizi nucleici, altii se afla doar in ADN respectiv doar in ARN: