MTNISTERUL EDUCATTE! NATIONALE

Elena Hu[anu Grocnan

I

l0

&?;.ttryary-r'-YT

EDtruRA oroncrcA $l pEDAGoctcA s.a.

0lI

u Glasa

Uaa)(Manual pentru

C[IPR,II{TS

I. GENETICA

capitotul 1. GENETtcA MOLECULARAIntroducere .......3Scurt istorical geneticii moleculare . . . . .. . 3

lstoria descoperirii factorilorereditari . . . . . . . . . 3lstoria descoperirii rolului gi structuriiacizilor nucleici ........5

Compozitia chimici 9i structura acizilornucleici ....8Structura primardgi secundard aADN ....9Tipuri deARN -structurd gi funclii . . . .. . . 10Functiile materialului genetic . . .14Func{iaautocataliticd ...- .".....14Funclia heterocataliticd a materialuluigenetic .... 18

Transcriplia ....18Translalia ......22

Organizarea materialului genetic ......27Organizarea materialului geneticlavirusuri ........27Organizarea materialului geneticlaprocariote ....."28Organizarea materialului genetlcIaeucariote .......28*Genomica .......31*Reglajul genetic la procariote .... .... 35Reglajulgeneticlaeucariote ....39EVALUARE ..,,,,43

Capitolul 2. GENETICA UUANAGenomul uman. ........46Determinismul genetic al principalelor caracterefenotipice umane .......50

Determinismul genetic al grupelor de sAnge . . 52Determinismul genetical culorii pdrului . . . . . . 52Determinismul genetical culorii pielii . .......52Determinismul genetic al culorii ochilor . . . . . . . 52Determinismul geneticaltaliei ....... 53*Determinismul genetic al inteligenlei . . . . . . . . 53*Determinismul genetic al memoriei . . . 53*Determinismul genetic al comportamentuluigitemperamentului ...53

*Diversitatea geneticd umand - geneticaraselorumane .......54

Anomalii cromozomiale asociate canceruluiuman. ....56

lmunogenetica. ........61Determinismul genetic al receptorilordeantigen ........64Determinarea geneticd a anticorpilor . . . .. . . . . . . 65lmplicalii ale imunogeneticii in transplantul

deorgane .......68Domenii de aplicabilitate gi consideratiibioeticein genetica umani .....11

Diagnosticul prenatal ...72Fertilizarea invitro .....74Clonareaterapeutica ...75

Consideralii bioetice privind intervenliaasupramaterialuluigeneticuman .......TT

lt. EcoLoctE

Capitolul 3. ECOLOGIE UMANACaracteristicile ecosistemelor antropizate . . . . 81Particularitdli ale biotopului qi biocenozei . . . . . . . 81Modalitdti de investigare a ecosistemelor . . . . . . . 85

lnvestigareafactorilorabiotici . . .. . . . . 85Investigareafactorilorbiotici . . . . . . . . . 85

ParticularitSlilesistemelorantropizate ...86Relalii interspecifice in ecosistemeleantropizate .......86*Particularitdti ale fluxului de materie gi energieinecosistemeleantropizate.. ....81*Structura gi dinamica populaliilor umane . . . . g0lmpactul antropic asupra ecosistemelornaturale ...95Deteriorarea mediului prin poluare ... ......,1'02Rolul populaliei umane in poluarea mediului . . . . 102

Poluareaaerului .....103Poluareaapei .......105Poluareasolului ......105

Efectele deterioririi ecosistemelor asuprasinitifii umane .......107Efectele poludrii aerului asupra sdndtSlii ... .... 108Efectele poludrii apei asupra sandtdlii . . . 109Conservarea resurselor naturalegi a biodiversitifii ......113*Dezvoltarea durabili ...122EVALUARE ,,,..126BIBLIOGRAFIE.. ,...,,127

CAPITOLUL {

Genetica este ramura biologiei care studiazd

ereditatea gi variabilitatea organismelor. CuvAntul

geneticd provine din grecescul gennan care in-

seamnd a da nagtere gi a fost utilizat pentru prima

oard Tn '1906 de britanicul William Bateson, in

Londra, la cea de a treia Conferinld internalionalS

de hibridare a plantelor. Ereditatea (lat. hereditas

= mogtenire) este Tnsugirea tuturor vieluitoarelor

de a poseda informalie geneticd pe baza cdreia

sunt transmise, de la ascendenli la descendenli,

caractere morfologice, fiziologice, biochimice gi

cornportamentale. Variabilitatea este capacitatea

indivizilor biologici de a se deosebi intre ei prin

Tnsugiri ereditare gi neereditare, astfel Tncdt nu

existd copii identice.

Domeniile majore ale geneticii sunt:. genetica clasicd (numiti gi mendeliand) care

studiazd transmiterea caracterelor genetice de lao generalie la alta;

. genetica moleculard care studiazd structuragi funcliile genelor;

. genetica populaliilor care studiazd, mai alessub aspect matematic, distribulia gi comporta-mentul genelor in cadrul populaliilor.

SCURT ISTORICAL GENETICII MOLECULARE

I. GENETICA

GnxnrrcA NIolncuLARAINTRODUCERE

Anul 1900 este considerat anul nagteriigeneticii ca gtiinld. in acest an trei cercetdtori -Hugo de Vries (Olanda), Correns (Germania) gi

E. Tschermack (Austria) - redescoperd indepen-dent primele legi ale ereditdlii formulate incd din1866 de Gregor Mendel. Odatd acceptatd ideeacd existd transmiterea geneticd a caracterelor,incepe cdutarea factorilor care conlin gi transmitinformalia geneticS. Acegti factori trebuiau sd

?ndeplineascd urmdtoarele condilii:. sd se replice pentru a fi prezenli Tn toate

celulele unui organism;. sd poatd controla exprimarea caracterelor

genetice;. sd conlind codificarea secvenlei amino-

acizilor din proteine - gtiut fiind faptul cd toatecaracterele sunt determinate de enzimele gi pro-teinele care aclioneazdin celule;

. sd poatd fi capabili sd se modifice Intr-omanierd controlati, pentru a permite supravie-

luirea speciilor intr-un mediu ce suferi perma-nente schimbdri.

Legile ereditilii au demonstrat existenla facto-rilor ereditari care asigurd transmiterea catac-terelor de la ascenden{i la descendenli. Undesunt situali gi care este natura factorilor ereditari-sunt intrebdri care gi-au gdsit rispuns dupdmulli ani gi prin multe cercetdri.

Obiectul de studiu al geneticii moleculare il Dupd peste patruzeci de ani de la cercetdrileconstituie agenlii care asigurd transmiterea infor- lui Mendel, doud descoperiri gtiinlifice (construcliamaliei genetice de la o generalie la alta. Acegti microscopului cu putere mare de mdrire gi

agenli sunt genele, polimeri lungi, macromolecule descoperirea coloranlilor specifici pentru materi-de acizi nucleici gi in special de ADN - acidul alul nuclear) au permis observarea nucleului gi

dezoxiribonucleic. identificarea cromozomilor.

tib,#f

a

Au fost realizale experimente care au demon-strat rolul materialului nuclear in transmiterea gideterminarea caracterelor, pe plante gi animale.Astfel, In 1943 biologul danez Joachim Hammer-ling, utilizdnd doud specii de alge unicelulare,A ceta b u I a ri a m e d ite ra n e e a gi Aceta b u I a ri a c re n u -/afa, demonstreazd rolul nucleului. Din fragmentede alge alcdtuite dintr-o po(iune bazald cu nucleude la una din specii gi un fragment de la cealaltdspecie, se regenereazi portiunea apicald cumorfologia caracteristicd speciei de la careprovine nucleul (fig.1 .1 ).

A. crenulata Regenerare determinatdde nucleu

A. mediteraneea

Fig. 1.1. Demonstrarea rolului nucleuluiin transmiterea caracterelor ereditare utiliz6nd dou6 specii

ale algei Acetabularia.

in 1952 cercetatorii americani Robert Briggs giThomas King extrag nucleii din celule embrionarede broascd (Rana pipiens; tig. 1.2) observAnd cdcelulele igi inceteazd existen!a, iar dacd nucleiisunt reintrodugi, celulele se vor dezvolta formdndun nou individ.

= ; ' 2 Extragerea nucleului dintr-o celuld embrionard.

Cromozomii au fost observali pentru primaoare in 1842, de botanistul elvelian Karl Wilhelmvon Ndgeli, iar in 1900 William Sutton observepentru prima oard perechile de cromozomi omo-logiin celule de l6custe.

Multe alte observatii microscopice conduc spreafirmarea rolului cromozomilor in transmitereacaracterelor:

o celulele corpului organismelor (somatice,diploide) conlin perechi de cromozomi diferenliateca morfologie gi dimensiuni;

o celulele corpului unui organism au acelaginumdr de cromozomi;

o celulele reproducdtoare (gamelii) au jumd-tate din numdrul de cromozomi prezenliin celulelesomatice ale organismului care le produce (sunthaploide);

. dupd fecundatie, celula ou (zigotul) are ace-lagi numdr de cromozomi ca al celulelor somaticedin organismele care au produs gamelii.

Aceste descoperiri au relevat implicaliile legilormendeliene: cromozomii se comportd ca factoriiereditaridescrigide G. Mendel, ii poartd sau chiarei sunt acegti factori.

Dovezi care sd suslind ideea cd purtdtorii fac-torilor ereditari sunt cromozomiivin dupd 1902, anTn care germanul Theodor Boveri demonstreazdcd dezvoltarea normald a celulelor depinde deexistenla unei combinalii normale de cromozomi,anticip6nd ideea cd fiecare cromozom are unefect calitativ unic Tn diferenlierea 9i dezvoltareacelulard. Aceastd idee nu a fost aceeptatd fdrddovezi clare citologice gi genetice.

Dovada finald este adusd de Teoria cromo-zomald a ereditdlii, rezultatd Tn urma cercetdrilorpe musculila de olet (Drosophila melanogaster)efectuate de un colectiv de cercetdtori americanicondugi de Thomas Hunt Morgan. Acegtia audemonstrat convingdtor atAt cd genele (factoriiereditari mendelieni) sunt localizate in cromozomi,cAt 9i principiile fundamentale ale transmiteriicaracterelor genetice.

Analiza cantitativd a cromozomilor a indicatcompozilia de 40 % ADN gi 60% proteine. lnilials-a bdnuit cd proteinele sunt responsabile de sto-carea informaliei genetice nu numai pentru cd

\.. I

l:'1

e

,":.'

4

sunt in cantitate mai mare, dar gi pentru cd mole-culele lor sunt compuse din 20 de subunitd{idiferite, in timp ce ADN are numai patru unitSlidiferite.

lstoria descoperirilor gi cercetdrilor asupraacizilor nucleici incepe in 1868 cu biologul elve-

lian Friedrich Miescher, care a realizat primelestudii asupra nucleilor celulari extragi din celuleledescompuse aflate in puroiul colectat de banda-jele unor pl5gi. in acegti nuclei Miescher identificdcompugi ai fosforului pe care ii numegte nucleind,substanld care contine o parte acidd pe care azio numim ADN gi o parte proteicd pe care orecunoagtem azi ca histone, proteine respon-sabile de organizarea arhitecturald a ADN. Ulte-rior Miescher descoperd substanle similare nucle-

inei in nucleul spermatozoizilor de somon.Cu toate cd a separat po(iunea acidd din nucle-ind gi i-a studiat proprietalile, structura ADNrimOne necunoscuta p6nd in deceniul al cincileadin secolul XX.

in 1928, Frederick Griffith a descoperit cddiferite tulpini ale pneumococului Streptococcuspneumoniae pot determina efecte diferite asupragoarecilor. lnjectarea cu o tulpind virulentd cucapsuld netedd omoard goarecii, iar injectarea cuo tulpind nevirulentd fdrd capsuld nu are niciunefect asupra goarecilor. Dacd tulpina virulentdeste omor6td prin tratare termicd gi injectatd apoigoarecilor, nu va produce niciun efect. Dacdtulpina virulentd omordtd este injectatd impreundcu tulpina nevirulentd vie, goarecii mor gi insdngele lor se gesesc streptococi virulenli vii(fig.1.3). Aceste rezultate l-au condus pe Griffithla ideea cd existi un factor care a determinattransformarea pneumococilor din nevirulenti invirulenli.

amestec pneumococ virulentomor6t prin tratare termicd+ pneumococ nevirulent viu

lentii, obline in c6teva zile pneumococi virulenti,?n timp ce la addugarea proteinei de la pneumo-

cocii virulenti in culturi de pneumococi nevirulenlinu se produce nicio transformare. La acea vremerezultatele lui Avery nu au fost acceptate, mullioameni de gtiinla au considerat cd nu fusese bine

pneumococvirulent omor6t

prin trataretermicd

goarecele traiegte

goarecele moare

goarecele moare

goarecele trdiegte

Fig. 1.3. Demonstrarea transformdrii genetice a pneumococilor nevirulenli in pneumococi virulenli.

repneumococvirulent viu

pneumococnevirulent viu

Cine este acest factor au demonstratTn 1944cercetdtorii Oswald Avery, Colin Macleod gi

Maclyn McCarty, de la lnstitutul Rockefeller. Averygi colegii sdi au separat ADN gi proteineletulpinilor de pneumococi. Addugdnd In cultura depneumococi nevirulenti ADN de la tulpina viru-

izolat ADN bacterian gi cd probabil un fragmentproteic a determinat transformarea pneumo-cocilor nevirulenli in virulenli.

Abia in 1952 un experiment realizat de AlfredHershey gi Martha Chase demonstreazd cd ADNeste materialul genetic.

Utilizdnd izotopii radioactivi de sulf 3uS pentrumarcarea aminoacizilor din proteinelor virale 9i defosfor 32P pentru marcarea radicalilor fosfat dinacizii nucleici virali, Alfred Hershey gi MarthaChase au urmdrit infecfia a doud tipuri de bacte-riofag T2: prima cu capsida marcatd radioactiv gi

a doua cu genom viral marcat radioactiv. Astfel,din culturile celulelor bacteriene de Escherichiacoli infectate cu bacteriofag in care ADN eramarcat radioactiv s-au identificat bacteriofagi cugenom marcat.

Din culturile bacteriene infectate cu bacteriofagin care capsida era radioactivd s-au identificatbacteriofagi replicali neradioactivi. S-a demon-strat astfel cd materialul genetic care codificdinforma!ia necesard replicdrii noii generalii defagi este molecula care conline fosfor, adicdADN (fig. 1.4).

bacteriofagul T2cu ADN radioactiv (3'P)

sunt radioactive

celulele bacteriene sedimentate in eprubetd cu ADN radioactiv

/.,ffisupernatant proteinele nu

in supernatant sunt proteine radioactivenffi

celulele bacteriene cu ADN viral nu sunt radioactive

Fig. 1.4. Experimentul realizal de Alfred Hersey gi Martha Chase

(VMT2) 9i ARN de la altd tulpind (VMT1) deter-mind formarea unor leziuni caracteristice virusuluide la care a provenit ARN (VMT2 ).

Cu mult inainte de data acestei demonstralii secunogtea deja ci ADN este o macromoleculd, unpolimer compus din unitdli numite nucleotide caresunt de patru tipuri, dar nu se cunogtea modul Tn

care aceste componente se leagd, care estestructura gi cum sunt codificate informaliile pentrua se transmite de la o genera{ie la alta.

/,,ffiproteine in solulie

kproteind in solulie

virusul infecteazdbacteria

agitarepentru inde-

pdrtareabacteriofa-

gul ui

.bacteriofagul T2 cuproteine radioactive

("s)

ADN viral in bacterie

centrifugarepentru separareabacteriofagului de

bacterie

-

in 1936, Wendell M. Stanley identificd acizinucleici in virusul mozaicului tutunulu|-VMT. Ulte-rior (1937) Frederick Charles Bawden descoperdcd VMT conline ca genom acid ribonucleicARN.

in 1957, H. Fraenkel-Conrat gi B. Singerdemonstreazd rolul ARN din VMT (fig 1.5). Eisepard proteina din capsidd, de ARN viral gi

demonstreazd cd ARN este materialul geneticviral. lnjectarea frunzelor de tutun cu virus hibridcompus din capsida proteicd a unei tulpini de

ADN viral in solutie

vMT2

ln anul 1953, James Watson gi Francis Crick,studiind prin difraclie in raze Rdntgen structuraADN, au reugit sd descopere pozilia atomilor gi au

dedus cd ADN este un dublu helix, descriindastfel structura macromoleculei de ADN (fig. 1.6).

intruc6t cercetdrile lor s-au realizat in vitro pe

ADN extras din celule, a fost necesard confir-marea descoperirilor lor gi in ADN in vivo, taptrealizat de Maurice H. F. Wilkins, in acelagi an

1953. Pentru rezultatele cercetdrilor lot cei trei au

fost rdspldtili cu Premiul Nobel in 1962.

Fig. 1.5. Demonstrarea rolului ARN in determinarea caracterelor ereditare

frunza de tutuncu leziunile

specificevirusului VMTI

VMTI complet

Fig. 1.6.

EVALUARE

1. Dupa primele rezultate ale analizei cantitative a cromozomilor, cercetdtorii au bdnuit cdproteinele sunt responsabile de stocarea informaliei genetice. Cercetdri ulterioare au infirmat aceastdbdnuiald. lndicali cinci argumente care sd infirme rolul proteinelor in stocarea gi transmiterea carac-terelor genetice.

2. Atat experimentele conduse de Frederick Griffith cdt gi cele conduse de Avery au utilizat camaterial biologic pneumococii. Prin ce se deosebesc cele doud experimente gi care au fost concluziileformulate de coordonatorii lor?

3. Realizali un referat cu tema ,,Metoda gtiinlifica aplicatd in experimentul realizat deH. Fraenkel-Conrat gi B. Singer", in care sd:

- definili metoda gtiinlifica;

- descrieli etapele metodei gtiinlifice;

- imaginali aplicarea metodei gtiinlifice in cadrul experimentului realizat de H. Fraenkel-Conrat 9iB. Singer.

4. Ce contribulii au adus geneticii moleculare James Watson, Francis Crick gi Maurice H. F.

Wilkins?

ffi, 1' proteina-VMT1' {.t'..

{'1

vMTl

ARN - VMT1

ARN - VMT2

proteina-- VMT2 */{

re -f' ud ffiVMT hibrid

F&

,,

rt,

fi

COMPOZITIA CHIMICA $I STRUCTURAACIZILOR I\UCLEICI

Acizii nucleici sunt compugi organici alcdtuilidin elementele carbon, oxigen, hidrogen gi fosfor.Unitalile structurale ale acizilor nucleici senumesc nucleotide gi sunt structuri complexe.Fiecare nucleotidd este compusd din trei ele-mente (fig 1. 7): o bazd azotatd, o pentozd(glucid)gi un radical fosfat. in structura nucleotidelor potintra cinci varietdli majore de baze azotate: ade-nina (A), guanina (G), citozina (C), timina (T) giuracilul (U). Adenina gi guanina apa(in clasei debaze azotate numite purine gi au dimensiuni maimari, fiind compuse din doud inele ce formeazdnucleul purinic. Citozina, timina gi uracilul apa(inclasei de baze azotate numite pirimidine, audimensiuni mai mici, fiind compuse dintr-un singurinel ce constituie nucleul pirimidinic. Sinteza nu-cleotidelor incepe cu atagarea bazei azotate lapentozd, fapt ce duce la formarea unei nucleo-side, gi continud cu legarea unui radical fosfat deun atom de azot din carbonul C5 al pentozeinucleosidei, formAndu-se astfel nucleotida.

Acizii nucleici sunt reprezentali de doud clasemajore de molecule: acid dezoxirobonucleic -ADN 9i acid ribonucleic - ARN. Degi atat ADN catgi ARN sunt compugi din nucleotide, intre celedoud molecule existd deosebiri. Astfel, in nucleo-tidele ADN (fig. 1.8) pentoza este dezoxiriboza,

carbonul 3 al pentozei

dezoxiribozi

5C - pentoze

ry>nucleu purinic r

OH

I

I

6H

acio roltoric

Fig. 1.7. Componentele nucleotidei.

iar bazele azotate pirimidinice sunt timina gicitozina; in nucleotidele ARN pentoza este riboza,iar bazele azotate pirimidinice sunt uracilul gicitozina.

(rAtlfi

I loc de legare a grupdrii fosfat

. loc de legare a unei baze azotate

acest oxigen dispare la formareanucleotidei

,t loc de legare a pentozei

* loc de legare a penlozei cu radicalul fosfat

pirimidine

{l:

*Il{uracil

purine

os'*\&o

ffiffi%It{

timini

Fig. 1.8. Tipuri de baze, penloze gi nucleotide

citozind

o

radical fosfat

8

AtatADN cdt giARN sunt macromolecule com-puse din doui sau o catend polinucleotidica. Tn

catena polinucleotidici, legdturile dintre nucleotidesunt realizate prin intermediul radicalilor fosfat.Acegtia formeazd legdturi covalente intre atomulC5'al pentozei unei nucleotide 9i carbonul C3'alaltei nucleotide.

STRUCTURA PRIMARA$I SECUNDAR.A A ADN

Molecula de ADN este bicatenard, fiind for-matd din doud catene polinucleotidice legate intreele prin legdturi slabe de hidrogen realizate intot-deauna intre o bazd azotati purinicd gi unapirimidinicd. intotdeauna legdturile de hidrogen seformeazd in ADN Tntre adenind gi timind(A-T, sauT-A) gi intre citozind gi guanina (C-G sau G-C),motiv pentru care aceste perechi se numesc baze

azotate com plementare. Conseci nla acestu i fapteste ce, intr-o moleculS bicatenard de ADN,numdrul nucleotidelor ce conlin adenind este egalcu cel al nucleotidelor care conlin timind (A=T), iarnumdrul nucleotidelor care conlin citozind esteegal cu cel al nucleotidelor care conlin guanind(C = G) Astfel, rezultd gi cd, intr-o moleculS bica-tenard de ADN, suma nucleotidelor A+C esteegalS cu suma nucleotidelor T+G, deciA+C=T+G.

Secvenla dezoxiribonucleotidelor din fiecarecatend a ADN alcdtuiegte structura primard aacizilor nucleici ( fig.1 .9 ). Avand in vedere cd indi-vidualitatea unei dezoxiribonucleotide este datdde tipul de bazd azotatd ce intrd in structura ei,putem reprezenta o nucleotidd prin litera de lainceputul cuvOntului ce denumegte baza azolaldcare o alcdtuiegte, respectiv A, T, C sau G. Astfel,o secvenld de ADN care sd redea structuraprimard a ADN ar putea fi reprezentatd TACG etc.ca in figura anterioard.

mentare ale celor doud catene depinde de struc-tura gi compozilia nucleelor pirimidinic Ai purinic,astfel cd intre adenind gi timina se formeazd doudlegdturi de hidrogen(A=T T= A), iar intre citozindgi guanind se formeazd trei legdturi de hidrogen

3'

nucleotidi

a) b)

Fig. 1.9. Structura primard a ADN: a) formarea catenei polinucleotidice; b) diagramele unor catene de ADN

Forma bicatenard a ADN datoratd formdriilegdturilor de hidrogen intre bazele azotate com-plementare alcdtuiegte structura secundard a

ADN (fig.1.10). Numarul de legdturi de hidrogencare se stabilesc intre bazele azotate comple-

polinucleotidi

(C=G, G=C). Sensul de legare a nucleotidelor prin

intermediul radicalilor fosfat diferd Tntre cele doud

catene.

Astfel, dacd intr-o catend sensul esteC5'- C3', in catena complementard sensul va fiC3'- C5'.

b)

,. ,'., legdturi de hidrogen

u I t t-. -\ iLr \A;Jn\-./ar't'

Iar;,r:.fl/ ,* i !a|..

a. Diagrama moleculei bicatenare de ADN: benzile albastre reprezintd dezoxiriboza gi radicalii fosfat. b. Detaliu careprezintd orientarea antiparaleld a celor doud catene: una in sens 3' + 5', iar cealalta in sens 5' -+ 3'. c. Model al ADNconstrurt pe calculator.

intrucdt cele doua catene ale moleculei deADN sunt complementare, succesiunea bazelorazolate dintr-o catena determind succesiuneabazelor din catena antiparaleld. Asfel, dacd pe ocatene existe o regiune cu secventa TACAATG, indreptul ei pe catena opuse se va afla secvenlaATGTTAC.

Modul in care se realizeazd legdturile intrecele doud catene polinucleotidice antiparalele aredrept consecinle forma de dublu helix dextrogir(rotalii spre dreapta), infdgurat in jurul unui ax.Distanta dintre doud nucleotide succesive estede 3,4 A, iar pasul eliciei este de 34 A, ""*, ""corespunde la 10 perechi de nucleotide. Dia-metrul helixului este de 20A.

TIPURI DE ARN _ STRUCTURA$I FUNCTII

Acidul ribonucleic ARN este o macromoleculd,un polimer compus din ribonucleotide cu o struc-turd, in general, monocatenard. Ribonucleotidelesunt compuse din aceleagi elemente ca gi dezoxi-

ribonucleotidele: o bazd azolatd, o pentozd gi unradical fosfat. Spre deosebire de dezoxiribonu-cleotide, ribonucleotidele conlin pentoza ribozd,iar in loc de timind baza pirimidinicd uracil.

$i in catena ARN nucleotidele realizeaza lega-turi prin radicalul fosfat (legaturi fosfodiesterice)intre C5'al ribozei unei nucleotide gi C3'al ribozeinucleotidei urmdtoare fapt ce determind polari-tatea catenei (fig. 1.11).

ARN are o mare eterogenitate structurala gi

funclionald. O celulS contine mai multe tipuri deARN, trei dintre acestea jucdnd un rol major inexprimarea caracterelor genetice, adicd in sin-teza proteicd: ARN mesager (ARNm), ARN detransfer(ARNt) gi ARN ribozomal (ARNr). Sintezaacestora se realizeazd pe baza informaliei dinADN.

ARNm - este o moleculd lineard (fig. 1 .12) cudimensiuni variabile, avAnd o secvenld de nucle-otide complementard cu secvenla unei catene deADN a cdrei informalie genetice a copiat-o. incelulS acestARNm reprezintd 2-5% din cantitateatotald de ARN, functia lui fiind aceea de a copia

10

informatia din ADN gi a o aduce la locul sintezeip roteice (transcriplie).

ARNI - este o moleculd cu dimensiuni relativreduse (fig 1.13), contine circa 77-87 de nucle-otide care se dispun sub forma unei frunze detrifoi mentinutd prin formarea pe anumite porliunia unui numdr de legdturi de hidrogen, motivpentru care posedd regiuni bicatenare cealterneazd cu cele monocatenare. in mitocondriise pot afla peste 20 de tipuri de ARNt, in timp cein citoplasma celulelor eucariote numdrul tipurilorde ARNt poate sd varieze intre 40 gi 60. Fiecaremoleculd de ARNt prezintd o regiune numiti anti-codon, plasati in bucla centrald, gi o regiune derecunoagtere gi legare a unui anumit aminoacid,plasatd la polul opus anticodonului. Regiuneanumitd anticodon este compusd dintr-o secvenldde trei nucleotide care au rolul de recunoagtere aunui segment de trei nucleotide, numit codon,aflat in structura ARNm. ARNt reprezintd aproxi-mativ 15% din totalul ARN din celuld gi are rolulde a transfera aminoacizii la locul sintezei pro-teice din celuld (intervine in translalie).

H,C

o-)or\ 5.oF ig. 1 . 1 1 . Structura monocatenard polinucleotid icd

a macromoleculei de ARN.

radicalfosfat

G-lclulA*1clc_JG*lAlG_Jc --lululctGlGJA-lGIclufAlG_J

codon 1

codon 2

codon 3

codon 4

codon 5

codon 6

codon 7

ARNm

Fig.1 .12. ARN mesager. Fig. 1.13. ARN de transfer.

codon

11