Acizii Nucleici - ADN și ARN

GENETICA este o ramură a ştiinţelor biologice care studiază ereditatea si variabilitatea organismelor vii, fiind una dintre cele mai tinere ştiinţe.

Denumirea de acizi nucleici a fost introdusa de biochimistul Richard Altmann (1899), datorita combinarii selective cu coloranti bazici a acestora. Altmann folosind o metoda de preparare a nucleinii, a obtinut rezultate asemanatoare cu cele ale lui Miescher.

După provenienţa lor, respectiv după materialele din care au fost extrase, acizii nucleici erau consideraţi de două tipuri: acizi timonucleici (acizi nucleici din timus sau acizi nucleici animali) şi acizi zimonucleici (acizi nucleici din drojdie sau acizi nucleici vegetali). Întrucât s-a constatat că deosebirea dintre ei constă în natura componentului glucidic (acizii timonucleici conţin în molecula lor dezoxi-D-riboza, iar acizii zimonucleici conţin D-riboza), denumirile lor au fost înlocuite cu denumirile de acizi dezoxiribonucleici (ADN), şi acizi ribonucleici (ARN). Cercetări ulterioare au dovedit, însă, că aceste două tipuri de acizi nucleici sunt prezente în toate organismele vii, având rol important în desfăşurarea proceselor vitale normale şi patologice; acizii dezoxiribonucleici sunt substanţele de bază în aparatul genetic, care asigură ereditatea şi variabilitatea, pe când acizii ribonucleici au mai mult rol funcţional legat de sinteza proteinelor.

Cercetarile lui O. T. Avery si colaboratorilor sai, au revolutionat genetica, punând bazele geneticii moleculare. Fenomenul de transformare genetica, a evidentiat rolul ADN-ului in ereditate, confirmat in continuare de numeroase cercetari. Se poate afirma in mod indubitabil, ca pentru toate organismele vii materialul ereditar este constituit din acizi nucleici.

STRUCTURA ACIZILOR NUCLEICI

Acizii nucleici sunt substanţe chimice macromoleculare cu grad inalt de polimerizare, formate prin înlănţuirea unor molecule de nucleotide. Nucleotidele reprezintă unitatea monomerică a acizilor nucleici şi sunt compuse din: o bază azotată heterociclică, o pentoza si un radical fosforic.

- Bazele azotate - din macromolecula acizilor nucleici sunt de doua tipuri: purinice si pirimidinice:

- bazele azotate purinice - din structura acizilor nucleici sunt adenina (A) si guanina (G);

- bazele azotate pirimidinice - sunt reprezentate de timina (T), citozina (C) pentru ADN si citozina (C), uracil (U) pentru ARN.

- Pentoza - din componenta acizilor nucleici sunt dezoxiriboza (dR) pentru ADN si riboza (R) pentru ARN.

- Radicalul fosforic (P) - este acelasi pentru ambii acizi nucleici. Proportia pentru cele trei componente de structura ale acizilor nucleici (radical fosforic, pentoza si baza azotata), pentru fiecare nucleotid este de 1 : 1 : 1.

Componenta de baza a acizilor nucleici se structureaza in felul urmator:

- pentoza (dR sau R) se leaga cu o baza azotata printr-o legatura N - glucidica si formeaza nucleozidul;

- nucleozidul legat cu o molecula de acid fosforic formeaza nucleotidul,

STRUCTURA ACIDULUI DEZOXIRIBONUCLEIC (ADN)

ADN-ul reprezintă materialul genetic din care sunt alcătuite genele majorităţii organismelor şi este localizat exclusiv în cromozom. Constituie componentul chimic principal al nucleului, cantitatea de ADN din nucleul celulelor somatice, fiind constanta la indivizii aceleiasi specii. ADN este un polidezoxiribonucleotid în care gruparea 3’OH a unui dezoxiriobonucleotid este legată la gruparea 5’OH a dezoxiriobonu-cleotidului vecin printr-o legătură fosfat diesterică. Lanţul polinucleotidic este polar: prezintă două capete distincte. Capătul 3’este cel cu gruparea 3’-OH liberă. Capătul 5’este cel cu gruparea 5’-OH liberă sau fosforilată. Lanţul polinucleotidic al ADN este încărcat negativ la pH-ul fiziologic.

Dezoxiribonucleotidele - sunt alcatuite din:

- radicalul fosforic;

- dezoxiriboza;

- baze azotate - purinice: adenina (A) sau guanina (G);

- pirimidinice: timina (T) sau citozina (C).

Macromolecula de ADN se caracterizeaza printr-o structua primara, secundara si tertiara.

a) Structura primara. Reprezinta rezultatul gradului de polimerizare si ordonare a patru tipuri de nucleotide (unitatea de baza structurala - tetranucleotidul), formându-se monocatena polinucleotidica din componenta macromoleculei de ADN. Nucleotidele se cupleaza prin legaturi fosfodiesterice intre radicalul fosforic al unui nucleotid si hidroxilul de pozitie -3’ sau -5’ al nucleotidului adiacent. In acest mod se formeaza scheletul chimic pentru fiecare catena din structura ADN-ului. Prin esterificarea 3’-5’-3’-5’-3’-5’…….. etc intre nucleotidele componente ale fiecarei catene, se asigura polaritatea moleculei de ADN, polaritate importanta pentru proprietatile fizico-chimice si biospecifice ale ADN-ului.

Pozitia unui nucleotid in catena de ADN, nu impune cu necesitate in vecinatatea sa prezenta unui anumit nucleotid, pozitiile adiacente pot fi ocupate de oricare din cele patru tipuri de dezoxiribonucleotide