Acizii nucleici

Cazacu DenisaEnache elenaPopescu adrianAcizii nucleiciCe sunt acizii nucleici?Acizii nucleici sunt macromolecule care conin codificat n structura lor informaia genetic a vieii. Cei doi acizi nucleici sunt ADN-ul i respectiv ARN-ul. Acizii nucleici sunt polimeri ai nucleotidelor. tiina care se ocup cu studiul acizilor nucleici se numete genetic.

Nucleotidele, la rndul lor, sunt alcatuite din:a) o baza azotata;b) un zahar;c) un radical fosfat;a)Bazele azotate sunt substante organice n care atomii de carbon si de azot sunt grupati n cicluri si sunt de dou feluri:-bazele purinice au doua cicluri condensate, nsumnd 5 atomi de C si 4 de N. Ele sunt prezente si n ADN si n ARN-bazele primidinice au un singur ciclu cu 4 atomi de C si 2 de N. Citozina este prezenta si n ADN si n ARN, iar timina numai n ADN si uracilul(U) numai n ARN.

b)Zaharul este un monozaharid cu 5 atomi de C (o pentoza). El da numele celor doua tipuri de acizi nucleici: riboza(R) n ARN si dezoxiriboza(D) n ADN.c)Radicalul fosfat(P) formeaza legaturi esterice cu pentozele. Legatura se face ntre al cincelea atom de carbon al unei pentoze si al trilea atom de carbon al pentozei urmatoare legnd nucleotidele ntre ele si formnd catene(lanturi) polinucleotidice.

Pentozele i gruprile fosfat alctuiesc catenele, iar bazele azotate unesc cele dou catene.

Cele trei componente se grupeaza astfel: n ADN: n ARN:1) A - D - P 1) A - R - P2) G - D - P 2) G - R - P3) C - D - P 3) C - R -P4) T - D - P 4) U - R - P

ADN spirala vietiiADN-ul este cel mai complex i mai cunoscut dintre cei doi acizi nucleici. Spre deosebire de ARN, care este monocatenar, alctuit dintr-o singur ,,panglic, ADN-ul este policatenar, alctuit din dou catene (panglici).Molecula de ADN este formata deci din doua catene polinucleotidice rasucite una n jurul celeilalte n spirala, cu bazele azotate spre interior. Totodata, daca pe o catena ntr-un anumit punct , este adenina, pe catena opusa n dreptul adeninei este timina. ntre ele sunt doua legaturi de hidrogen. n dreptul guaninei este citozina, ntre ele fiind trei legaturi de de H. Adenina cu timina si ganina cu citozina formeaza perechi, sunt complementare si se atrag ntre ele. n molecula de ADN complementaritatea dintre bazele purinice si cele pirimidinice tine cele doua catene alaturate, orict ar fi ele de lungi. Datorita ei, molecula, este foarte stabila desi foarte complexa. De aici rezulta stabilitatea informatiei eriditare fara de care viata ar fi imposibila. Legaturile de H sunt mai slabe dect cele esterice si se rup daca ADN este ncalzit peste 100 grade C(denaturare) rezultnd ADN monocatenar. Prin racire treptata, cele doua catene se atrag datorita complementaritatii bazelor azotate si revin n vechile pozitii(renaturare). Daca racirea este brusca, ADN ramne denaturat.

Amestecnd monocatene ADN de origini diferite se formeaza prin renaturare partiala hibrizi moleculari. Pocedeul este folosit de oamenii de stiinta n studiul relatiilor filogenetice dintre specii. Speciile nrudite au temperaturi apropiate de denaturare a ADN si realizeaza o renaturare rapida si de mari proportii cnd li se amesteca monocatenele deoarece secventele polinucleotidice sunt identice pe mari proportii.In concluzie, structura ADN poate fi comparat cu o scar, bazele azotate reprezintnd treptele, iar pentozele i gruprile fosfat reprezintnd balustradele. Ordinea n care sunt aezate bazele azotate contribuie la codificarea informaiei genetice.

GeneticaPrin modificri aprute n structura ADN-ului se produc mutaiile genetice. Mutaiile sunt produse prin aciunea unor diveri factori asupra materialului genetic. Factorii care produc mutaii se numesc factori mutageni. Exemple de factori mutageni sunt iperita (gaz de lupt folosit n timpul Primului Rzboi Mondial), viruii, viroizii, anumite substane chimice etc.Unele mutaii pot fi utile organismului care le dobndete, iar altele pot fi duntoare; unele mutaii pot fi transmise de ctre organismul care le-a dobndit urmailor, iar altele nu sunt transmise urmailor. Astfel, mutaiile care sunt transmise urmailor contribuie la conferirea unor noi caracteristici speciei, aceste caracteristici putnd contribui la supravieuirea sau dispariia speciei. Mutaiile pot duce i la apariia unor noi specii.

Structurile ARNARN-ul, spre deosebire de ADN, este o macromolecula alcatuita, de regula, dintr-o singura catena polinucleotidica care se formeaza tot prin legaturile diesterice dintre radicalul fosfat si pentoza. Moleculele ARN nu pot avea dimensiuni foarte mari deoarece, cu ct creste numarul nucleotidelor (peste cteva mii ) cu att stabilitatea moleculei scade.

Sinteza ARN (transcrierea) se realizeaza tot pe baza complementaritatii bazelor azotate ca si n cazul replicatiei ARN. Cele doua catene ale moleculei ADN se despart pe intervalul care urmeaza a fi transcris, numai ca de data aceasta va actiona enzima ARN polimeraza. Acum se va transcrie numai una din catene din molecula ADN:catena sens care va servi ca matrita. Nucleotidele libere care se vor alinia pe baza complementaritatii vor contine riboza. n dreptul adeninei de pe catena veche acum se va atasa uracilul n catena nou sintetizata. Dupa formarea catenei, molecula ARN paraseste locul transcrierii iar catenele ADN revin la pozitia initiala. ARN este purtator unic al informatiei ereditare la virusurile ARN(ribovirusur) si la viroizi. Acestia din urma au doar o molecula mica da ARN fara nvelis proteic. Ei produc unele boli la plante(boala tuberculilor fusiformi la cartofi). La restul organismelor, ARN contribuie n diferite moduri la structura si functionarea materialului genetic existnd de aceea mai multe tipuri de ARN: ARN mesager(ARNm) are rolul de a copia informatia genetica dintr-un fragment de ADN si de a o aduce, ca pe un mesaj, la locul sintezei proteiceARN ribozomal(ARNr) intra n alcatuirea ribozomilor asociat cu diferite proteine.ARN de transfer(ARNt) este specializat pentru aducerea aminoacizilor la locul sintezei proteice

Experimente - ADNADN-ul uman i particulele de lumin, numite fotoni

La nceputul anilor 1990, dr. Vladimir Poponin, un bio-fizician rus, a efectuat mai multe experimente prin care arat clar cum ADN-ul uman influeneaz lumea material, printr-un aa-zis cmp nou i necunoscut pn acum.

Primul experiment a constat n a crea vid ntr-un tub. Astzi tim c de fapt vidul nu este de fapt, aa cum se credea pn de curnd, un gol complet. n vid exist mici particule de lumin, numite fotoni. Cercettorii au msurat distribuia acelor particule. Rezultatul obinut a fost de fapt unul ateptat, i anume c acele particule de lumin erau ntr-o dispunere aleatoare. Deci, la voia ntmplrii. Apoi au plasat un ADN uman n interiorul tubului vidat. Cnd au msurat din nou fotonii, acetia nu mai aveau o aezare aleatorie, ei i-au schimbat distribuia, grupndu-se dup tiparul materialului genetic. ns surpriza mare a fost dup ce ADN-ul a fost scos din tubul vidat, cnd fotonii s-au comportat exact ca i cnd ADN-ul ar mai fi fost nc n tub. Fotonii i-au pstrat tiparul lor ordonat, croit de ctre ADN.Poponin arat c prin intermediul acestui experiment (cunoscut i sub denumirea de ADN-ul fantom) a trebuit acceptat ipoteza precum c exist un cmp energetic care a fost astfel evideniat. Aceste experimente demonstreaz n condiii de laborator existena unui cmp cuantic care ne unete pe noi oamenii cu tot ce este n jurul nostru.

1857. Gregor Mendel si geneleIn forma ei originala, teoria evolutionista a lui Darwin a folosit multe ipoteze speculative, intrucat savantul era nedumerit el insusi de modul cum se transmit caracteristicile unei specii de la o generatie la alta. In 1857 insa, in urma unei serii de experimente efectuate asupra plantelor, calugarul austriac Gregor Mendel a gasit raspunsul mult asteptat. Mendel a aratat ca fiecare planta-parinte contribuie in mod egal la trasaturile mostenite de urmasi.

Observatia cruciala a lui Mendel a fost insa aceea ca trasaturile nu se amesteca intre ele, ci raman distincte: plantele inalte sau cele pitice produc mostenitori care "cad" in una din cele doua categorii, mai degraba decat intre ele. Acest fapt a demonstrat existenta unor pachete discrete, denumite mai tarziu gene, care integreaza caracteristicile speciei. Din nefericire, importanta descoperirilor lui Mendel nu a putut fi apreciata si fructificata cu adevarat decat in secolul XX.

1944. Oswald Avery si structura ADNBiologii Francis Crick si James Watson sunt creditati ca fiind cei care au descoperit "secretul vietii", explicat de structura ADN din celulele vii. Inceputul, insa, avusese loc mai devreme, prin experimentele efectuate de Oswald Avery si de colegii lui de la Universitatea Rockefeller din New York. Ani la rand, comunitatea stiintifica evitase studiul structurii ADN, considerand aceasta structura prea simpla pentru a putea descrie impresionanta diversitate a vietii.Majoritatea savantilor erau convinsi ca purtatoarele informatiei genetice sunt de fapt proteinele. Avery si grupul sau au demonstrat ca acestia se insala. Avery a evidentiat faptul ca, o data cu transferul ADN-ului de la un microb la altul, se transfera si caracteristicile acestuia. Crick si Watson au decis continuarea experimentelor lui Avery, iar rezultatul le-a adus un Premiu Nobel.

1997. Wilmut si clonareaIn februarie 1997, pe prima pagina a ziarelor de pe intregul mapamond, aparea fotografia lui Dolly - copia genetica perfecta a unei oi, obtinuta de catre un grup de cercetatori de la Institutul Roselin din Scotia, in frunte cu Ian Wilmut, prin utilizarea ADN-ului extras dintr-o singura celula. Cateva luni mai tarziu, aceiasi savanti dezvaluiau crearea a doua noi clone, Molly si Polly, al caror ADN fusese modificat pentru a purta o gena umana menita sa produca in laptele celor doua oi un agent de coagulare a sangelui, indispensabil in vindecarea hemofiliei.Aceste prime experimente reusite, in care se foloseau animale clonate pentru a se produce in masa anumite componente folositoare in combaterea maladiilor, au fost considerate un mare pas inainte pentru domeniul farmaceutic. Dolly a murit in 2003, dupa ce a trait doar jumatate din durata medie de viata a unei oi normale.

Oul sau gaina?Studiind mecanismele biochimice folosite de multe organisme, putem pune cap la cap informatiile, pentru a intelege cum aceste sisteme au aparut si cum au evoluat. Pana in anii 80, biologistii erau blocati de problema oului si a gainii: in toate organismele vii, acizii nucleici (ADN si ARN) erau necesari pentru a construi proteinele, iar proteinele erau necesare pentru a construi acizii nucleici. Asadar, care au fost primii? Acizii nucleici sau proteinele? Aceasta problema a fost rezolvata atunci cand a fost descoperita o noua proprietate a ARN-ului: unele puteau cataliza reactii chimice acest lucru insemna ca ARN-ul putea stoca informatie genetica, dar in acelasi timp, putea cauza reactii chimice necesare pentru replicare.

ExplicatiaToat lumea s-a confruntat cu aceast ntrebare de-a lungul vieii, ns rspunsul tiinific nu este la fel de rspndit. Acum, oamenii de tiin ofer un rspuns la aceast ghicitoare.Ginile, ca specie, au devenit gini n urma unui proces evolutiv ndelungat i lent. La un moment dat, o pasre similar ginii a produs un urma care, ca rezultat al unei mutaii a ADN-ului, a trecut pragul care separa speciile similare ginii la gin real. Mai exact, o proto-gin a produs o gin adevrat. Pentru c aceast gin adevrat a rezultat dintr-un ou, putem spune c oul a fost primul.cele dou a fost primul n istoria evoluionar. Din nou, oul a fost primul. Multe dintre caracteristicile oului aviar modern forma alungit i asimetric, coaja tare au aprut cu mult nainte ca psrile s se separe din dinozauri acum aproximativ 150 de milioane ani. Multe dintre trsturile pe care le vedem n oule de psri au evoluat nainte de psri, la dinozaurii teropozi, explic Daria Zelenitsky de la Universitatea din Calgary. Un alt mod prin care putem rspunde la aceast ntrebare ar fi s ntrebm care dintre