Cada organisme viu del nostre món és diferent. No només les persones difereixen entre si. Els animals i les plantes de la mateixa espècie també presenten diferències. La raó d'això no són només les diferents condicions de vida i experiència de vida. La individualitat de cada organisme s'estableix amb l'ajuda del material genètic.
Preguntes importants i interessants sobre els àcids nucleics
Fins i tot abans del naixement, cada organisme té el seu propi conjunt de gens, que determina absolutament totes les característiques estructurals. No és només el color del pelatge o la forma de les fulles, per exemple. Les característiques més importants s'estableixen en els gens. Després de tot, un hàmster no pot néixer d'un gat i un baobab no pot créixer de llavors de blat.
I els àcids nucleics -molècules d'ARN i ADN- són els responsables de tota aquesta enorme quantitat d'informació. La seva importància és molt difícil de sobreestimar. Al cap i a la fi, no només emmagatzemen informació al llarg de la vida, sinó que ajuden a adonar-se d'ella amb l'ajuda de proteïnes i, a més, la transmeten a la següent generació. Com ho fan, com de complexa és l'estructura de les molècules d'ADN i ARN? En què s'assemblen i quines són les seves diferències? En tot això nos altresi ho descobrirem als propers capítols de l'article.
Analitzarem tota la informació peça per peça, començant pel bàsic. En primer lloc, aprendrem què són els àcids nucleics, com es van descobrir, després parlarem de la seva estructura i funcions. Al final de l'article, estem esperant una taula comparativa d'ARN i ADN, a la qual podeu consultar en qualsevol moment.
Què són els àcids nucleics
Els àcids nucleics són compostos orgànics amb un alt pes molecular, són polímers. El 1869 van ser descrits per primera vegada per Friedrich Miescher, un bioquímic suís. Va aïllar una substància, que inclou fòsfor i nitrogen, de les cèl·lules de pus. Suposant que només es troba als nuclis, el científic l'anomena nucleïna. Però el que va quedar després de la separació de proteïnes es va anomenar àcid nucleic.
Els seus monòmers són nucleòtids. El seu nombre en una molècula d'àcid és individual per a cada espècie. Els nucleòtids són molècules formades per tres parts:
- monosacàrid (pentosa), pot ser de dos tipus: ribosa i desoxiribosa;
- base nitrogenada (una de quatre);
- residu d'àcid fosfòric.
A continuació, analitzarem les diferències i similituds entre l'ADN i l'ARN, es resumirà la taula al final de l'article.
Característiques estructurals: pentoses
La primera similitud entre l'ADN i l'ARN és que contenen monosacàrids. Però per a cada àcid són diferents. Segons quina pentosa hi ha a la molècula, els àcids nucleics es divideixen en ADN i ARN. L'ADN conté desoxiribosa, mentre que l'ARN contéribosa. Les dues pentoses es troben en àcids només en forma β.
La desoxirribosa no té oxigen al segon àtom de carboni (indicat com 2'). Els científics suggereixen que la seva absència:
- escurça l'enllaç entre C2 i C3;
- fa la molècula d'ADN més forta;
- crea les condicions per a l'empaquetament compacte d'ADN al nucli.
Comparació d'edificis: bases nitrogenades
La caracterització comparativa de l'ADN i l'ARN no és fàcil. Però les diferències són visibles des del principi. Les bases nitrogenades són els components més importants de les nostres molècules. Porten la informació genètica. Més precisament, no les bases en si, sinó el seu ordre en la cadena. Són purines i pirimidines.
La composició de l'ADN i l'ARN difereix ja a nivell de monòmers: en l'àcid desoxiribonucleic podem trobar adenina, guanina, citosina i timina. Però l'ARN conté uracil en lloc de timina.
Aquestes cinc bases són les principals (principals), constitueixen la majoria dels àcids nucleics. Però a més d'ells, n'hi ha d' altres. Això passa molt poques vegades, aquestes bases s'anomenen menors. Tots dos es troben en els dos àcids; aquesta és una altra similitud entre l'ADN i l'ARN.
La seqüència d'aquestes bases nitrogenades (i, en conseqüència, els nucleòtids) a la cadena d'ADN determina quines proteïnes pot sintetitzar una cèl·lula determinada. Quines molècules es crearan en un moment donat depenen de les necessitats del cos.
Vés anivells d'organització dels àcids nucleics. Per tal que les característiques comparatives de l'ADN i l'ARN siguin el més completes i objectives possible, tindrem en compte l'estructura de cadascun. L'ADN en té quatre i el nombre de nivells d'organització de l'ARN depèn del seu tipus.
Descobriment de l'estructura de l'ADN, principis d'estructura
Tots els organismes es divideixen en procariotes i eucariotes. Aquesta classificació es basa en el disseny del nucli. Tots dos tenen ADN a la cèl·lula en forma de cromosomes. Es tracta d'estructures especials en què les molècules d'àcid desoxiribonucleic s'associen amb proteïnes. L'ADN té quatre nivells d'organització.
L'estructura primària està representada per una cadena de nucleòtids, la seqüència dels quals s'observa estrictament per a cada organisme individual i que estan interconnectats per enllaços fosfodièster. Chargaff i els seus col·laboradors van aconseguir èxits enormes en l'estudi de l'estructura de la cadena d'ADN. Van determinar que les proporcions de les bases nitrogenades obeeixen determinades lleis.
Eren anomenades regles de Chargaff. El primer d'ells afirma que la suma de les bases puríniques ha de ser igual a la suma de les pirimidines. Això quedarà clar després de familiaritzar-se amb l'estructura secundària de l'ADN. La segona regla es desprèn de les seves característiques: les relacions molars A / T i G / C són iguals a un. La mateixa regla és certa per al segon àcid nucleic: aquesta és una altra similitud entre l'ADN i l'ARN. Només el segon té uracil en lloc de timina a tot arreu.
A més, molts científics van començar a classificar l'ADN de diferents espècies segons un nombre més gran de bases. Si la suma és "A+T"més que "G + C", aquest ADN s'anomena tipus AT. Si és al revés, estem tractant amb el tipus d'ADN GC.
El model d'estructura secundària va ser proposat l'any 1953 pels científics Watson i Crick, i encara avui és generalment acceptat. El model és una doble hèlix, que consta de dues cadenes antiparal·leles. Les principals característiques de l'estructura secundària són:
- la composició de cada cadena d'ADN és estrictament específica de l'espècie;
- l'enllaç entre les cadenes és l'hidrogen, format segons el principi de complementarietat de les bases nitrogenades;
- cadenes de polinucleòtids s'emboliquen entre si, formant una hèlix dreta anomenada "hèlix";
- Els residus d'àcid fosfòric es troben fora de l'hèlix, les bases nitrogenades a l'interior.
Més, més dens, més dur
L'estructura terciària de l'ADN és una estructura superenrotllada. És a dir, no només es retorcen dues cadenes entre si en una molècula, per a una major compacitat, l'ADN s'enrotlla al voltant de proteïnes especials: histones. Es divideixen en cinc classes en funció del contingut en lisina i arginina.
L'últim nivell d'ADN és el cromosoma. Per entendre amb quina força hi ha el portador d'informació genètica, imagineu-vos el següent: si la Torre Eiffel passés per totes les etapes de compactació, com l'ADN, es podria col·locar en una caixa de llumins.
Els cromosomes són simples (consten d'una cromàtida) i dobles (consten de dues cromàtides). Proporcionen emmagatzematge segurinformació genètica i, si cal, poden girar-se i obrir l'accés a l'àrea desitjada.
Tipus d'ARN, característiques estructurals
A més del fet que qualsevol ARN difereix de l'ADN en la seva estructura primària (manca de timina, presència d'uracil), també difereixen els següents nivells d'organització:
- L'ARN de transferència (ARNt) és una molècula monocatenària. Per tal de complir la seva funció de transport d'aminoàcids al lloc de síntesi de proteïnes, té una estructura secundària molt inusual. Es diu "trèvol". Cadascun dels seus bucles realitza la seva pròpia funció, però els més importants són la tija acceptora (un aminoàcid s'hi aferra) i l'anticodó (que ha de coincidir amb el codó de l'ARN missatger). L'estructura terciària de l'ARNt ha estat poc estudiada, perquè és molt difícil aïllar aquesta molècula sense pertorbar l' alt nivell d'organització. Però els científics tenen informació. Per exemple, al llevat, l'ARN de transferència té la forma de la lletra L.
- L'ARN missatger (també anomenat informatiu) realitza la funció de transferir informació de l'ADN al lloc de síntesi de proteïnes. Ella explica quin tipus de proteïna sortirà al final, els ribosomes es mouen al llarg del procés de síntesi. La seva estructura primària és una molècula monocatenària. L'estructura secundària és molt complexa, necessària per a la correcta determinació de l'inici de la síntesi de proteïnes. L'ARNm es plega en forma de forquilles, als extrems de les quals hi ha llocs per al començament i el final del processament de proteïnes.
- L'ARN ribosòmic es troba als ribosomes. Aquests orgànuls estan formats per dues subpartícules, cadascuna de les qualsallotja el seu propi ARNr. Aquest àcid nucleic determina la col·locació de totes les proteïnes ribosòmiques i els centres funcionals d'aquest orgànul. L'estructura primària de l'ARNr està representada per una seqüència de nucleòtids, com en les varietats anteriors d'àcid. Se sap que l'etapa final del plegament de l'ARNr és l'aparellament de les seccions terminals d'una cadena. La formació d'aquests pecíols fa una contribució addicional a la compactació de tota l'estructura.
funcions d'ADN
L'àcid desoxiribonucleic actua com a dipòsit d'informació genètica. És en la seqüència dels seus nucleòtids on totes les proteïnes del nostre cos estan "amagades". A l'ADN, no només s'emmagatzemen, sinó que també estan ben protegits. I fins i tot si es produeix un error durant la còpia, es corregirà. Així, tot el material genètic es conservarà i arribarà a la descendència.
Per transmetre informació als descendents, l'ADN té la capacitat de duplicar-se. Aquest procés s'anomena replicació. Una taula comparativa d'ARN i ADN ens mostrarà que un altre àcid nucleic no pot fer-ho. Però té moltes altres funcions.
Funcions RNA
Cada tipus d'ARN té la seva pròpia funció:
- Transport L'àcid ribonucleic proporciona aminoàcids als ribosomes, on es transformen en proteïnes. El tRNA no només aporta material de construcció, sinó que també participa en el reconeixement de codons. I com es construirà correctament la proteïna depèn del seu treball.
- Message RNA llegeix informació deADN i el transporta al lloc de síntesi de proteïnes. Allà s'uneix al ribosoma i dicta l'ordre dels aminoàcids de la proteïna.
- L'ARN ribosòmic assegura la integritat de l'estructura de l'orgànul, regula el treball de tots els centres funcionals.
Aquí hi ha una altra similitud entre l'ADN i l'ARN: tots dos s'encarreguen de la informació genètica que porta la cèl·lula.
Comparació d'ADN i ARN
Per organitzar tota la informació anterior, anotem-la tota en una taula.
| ADN | RNA | |
| Ubicació de la gàbia | Nucli, cloroplasts, mitocondris | Nucli, cloroplasts, mitocondris, ribosomes, citoplasma |
| Monomer | Desoxiribonucleòtids | Ribonucleòtids |
| Estructura | hèlix de doble cadena | Cadena única |
| Nucleòtids | A, T, G, C | A, U, G, C |
| Característiques | Estable, capaç de replicar | Labile, no es pot duplicar |
| Funcions | Emmagatzematge i transmissió d'informació genètica | Transferència d'informació hereditària (ARNm), funció estructural (ARNr, ARN mitocondrial), participació en la síntesi de proteïnes (ARNm, ARNt, ARNr) |
Així, hem parlat breument de les similituds entre l'ADN i l'ARN. La taula serà un assistent indispensable a l'examen o un simple recordatori.
A més del que ja hem après abans, a la taula van aparèixer diversos fets. Per exemple, la capacitat de l'ADNLa duplicació és necessària per a la divisió cel·lular perquè ambdues cèl·lules rebin el material genètic correcte en la seva totalitat. Mentre que per a l'ARN, duplicar no té sentit. Si una cèl·lula necessita una altra molècula, la sintetitza a partir de la plantilla d'ADN.
Les característiques de l'ADN i l'ARN van resultar ser breus, però vam cobrir totes les característiques de l'estructura i les funcions. El procés de traducció -síntesi de proteïnes- és molt interessant. Després de familiaritzar-s'hi, queda clar el gran paper que té l'ARN en la vida d'una cèl·lula. I el procés de duplicació de l'ADN és molt emocionant. Què val la pena trencar la doble hèlix i llegir cada nucleòtid!
Aprèn alguna cosa nova cada dia. Sobretot si aquesta cosa nova passa a totes les cèl·lules del teu cos.
