ADN

1.Istoria descoperiri

În zilele noastre ,toată lumea ştie că ADN-ul ,un acid nucleic ,dirijează modul de dezvoltare al celulei. Oamenii de ştiinţă au aflat toate amănuntele despre ADN în maniera atât de obişnuită ştiinţei adică pe cai foarte ocolite .În primul rând,descoperirea ADN-lui a necesitat realizarea de progrese în trei domenii complet separate: citologie, genetică şi chimie.

După ce Gregor Mendel a redescoperit legile eredităţii în 1900,s-a născut un considerabil interes pentru cauzele acesteia .Structurile fundamentale implicate în ereditate –cromozomii-au fost descoperite şi studiate de Walter Flemming în anii 1880, dar pe vremea aceea nimeni nu ştia că aveau legătură cu ereditatea. Cromozomii nu erau decât nişte structuri lungi şi subţiri care apăreau în timpul diviziunii celulare , devenind vizibile doar în probele colorate.De asemenea Friedrich Miescher a descoperit acizii nucleici din nucleele celulelor încă din 1869,dar n-a găsit nici relaţia dintre ei şi ereditate, nici pe cea dintre ei şi cromozomi-desi Miescher a constatat ulterior ca substanţa seminală a somonului este compusă aproape în totalitate din acid nucleic, la care se adăuga o proteină simplă ,ceea ce ar fi trebuit să fie indiciul existenţei unei legături cu ereditatea.

În 1907,Thomas Hunt Morgan ,oarecum sceptic în ceea ce priveşte genetică ,a început să crească drosofile în scopuri pur experimentale.În scurt timp ,el a constatat că legile lui Mendel erau valabile ,dar şi că unele caracteristici moştenite par a avea legături unele cu altele .Aceste legături se comportau ca şi cum unităţile eredităţii, adică genele,erau aliniate în şiruri lungi.Ori o structură celulară lungă şi subţire, care să fie în concordanţă cu observaţia lui şi care să poată conţine genele ,era cromozomul, aşa cum sugera anterior August Weisman, pornind însă de la alte consideraţii. În 1911 ,Morgan a reuşit să arate ca gemele înşiruite de-a lungul cromozomilor sunt agenţii purtători ai eredităţii.

În timp ce pe frontul geneticii se făceau aceste progrese, şi în domeniul chimiei se înregistrau unele realizări. În 1909 ,Phoebus Aaron Theodor Levene a fost primul care a ajuns la concluzia că acizii nucleici conţin o substanţă zaharoasă: riboza.Douăzeci de ani mai târziu ,el constata că alţi acizi nucleici conţin un alt tip de substanţă zaharoasă: dezoxiriboza.Deci ,există două feluri de acizi nucleici: acidul ribonucleic (ARN) şi acidul dezoxiribonucleic (ADN). De asemenea ,Levene s determinat natura chimică a altor compuşi care se găseau în ARN şi ADN. Natura lor chimică a fost cercetată apoi în detaliu ,de Alexander Todd în anii 1930.

Cromozomii ,ca şi alte structuri celulare ,conţin proteine .De asemenea ,ei conţin ADN.Cum despre proteine se ştia că sunt molecule complexe biologic foarte active, toată lumea s-a gândit că genele trebuie să fie proteine-pana în 1944, când Oswald Avery şi colaboratorii săi au arătat că inducerea caracteristicilor ereditare este posibilă numai cu ajutorul ADN-lui pur ,fără a fi implicată nici o proteină .Avery a evidenţiat faptil ca ,într-un fel sau altil, genele trebuie să fie compuse din ADN.

Pe la începutul anilor 1950 ,câţiva savanţi din diferite domenii au diferite domenii au abordat problema înţelegerii ADN-ului.Printre aceştia s-a aflat şi Linus Pauling, probabil cel mai bun chimist la vremea aceea .În 1951, Pauling ,care lucra cu B.B Corey, a ajuns la concluzia că stuctura unei clase de proteine este elicoidala, adică are forma unei spirale tridimensionale.A fost determinată astfel pentru prima dată structura fizică a unei molecule biologice de dimensiuni mari.Apoi în jurul aceluiaşi an, Pauling s-a întors la studiul ADN-ului,sperând să descopere şi structura acestuia.

2.Structura ADN

2.1.Structura primară

Reprezintă rezultatul gradului de polimerizare şi ordonare a patru tipuri de nucleotide, formându-se monocatena polinucleotidica din componenţa macromoleculei de ADN.

Nucleotidele se cuplează prin legături fosfodiesterice între radicalul fosforic al unui nucleotid şi hidroxilul de poziţie -3’ sau -5’ al nucleotidului adiacent. În acest mod se formează scheletul chimic pentru fiecare catenă din structura ADN-ului. Prin esterificarea 3’-5’-3’-5’-3’-5’ ,între nucleotidele componente ale fiecărei catene,se asigura polaritatea moleculei de ADN, polaritate importantă pentru proprietăţile fizico-chimice şi biospecifice ale ADN-ului.

Poziţia unui nucleotid în catenă de ADN, nu impune cu necesitate în vecinătatea sa prezenţa unui anumit nucleotid, poziţiile adiacente pot fi ocupate de oricare din cele patru tipuri de dezoxiribonucleotide:

...A-T-C-C-A-T-G-C-A-T-G-T-A-A-T-G-A-T ........

Structura primară a ADN-ului, asigura stocarea unei cantităţi inepuizabile de informaţie genetică.

2.2.Structura secundară

Molecula de ADN este formată din două catene polinucleotidice, cu excepţia unor bacteriofagi, la care ADN-ul este monocatenar.Monocatenele polinucleotidice, sunt legate prin punţi de hidrogen între bazele azotate pe bază de complementaritate, între o bază purinica şi una pirimidinica. Astfel între adenina şi timina se realizează o legătură dublă (A = T), iar între guanina şi citozina o legătură triplă (G≡C), de natură electrostatică.

Complementaritatea bazelor azotate din moleculă de ADN, a fost pusă în evidenţă de E. Chargaff (1955). Prin analize chimice, Chargaff a găsit valori apropiate de unitate între adenina – timina (A/T = 1) şi guanina - citozina (G/C = 1).

Structura secundară, prin existenţa legăturilor de hidrogen între bazele azotate complementare, oferă ADN-ului funcţii biologice deosebite şi anume:

-structura complementara asigura macromoleculei de ADN un mecanism de replicare semiconservativ. Adică, fiecare catenă din moleculă de ADN, poate servi ca matriţa (tipar) pentru sinteza unei noi molecule complementare, rezultând în final molecule de ADN ce vor avea o catenă veche şi una nou sintetizată, conservându-se astfel fidel informaţia ereditară;

-prin structura complementara se asigura ”repararea” moleculei de ADN, dacă aceasta a suferit disfuncţii pe parcursul procesului de sinteză;

-complementaritatea ADN-ului poate fi utilizată ca principiu, în procesele de “hibridare” ale acestuia, de la specii diferite.