Acizi Nucleici [PDF]

Zitiervorschau

Acizi nucleici Caracteristici generale Acizii nucleici sunt biomolecule de importanţă biologică fundamentală, care deţin un loc aparte în organizarea şi funcţionarea materiei vii. Alături de proteine, acizii nucleici constituie cei mai importanţi biopolimeri care intră în alcătuirea celulei vii. Rolul biologic al acizilor nucleici constă în faptul că în ei este codificată informaţia genetică şi datorită lor, această informaţie se transmite. Prin participarea nemijlocită a acizilor nucleici se realizează sinteza tuturor proteinelor, în consecinţă şi a enzimelor existente în celula vie. Totodată, multe nucleotide – elemente structurale ale acizilor nucleici – au un rol important în metabolismul substanţelor şi energetic, îndeplinind funcţii coenzimatice. Acizii nucleici sunt compuşi macromoleculari care posedă o masă moleculară gigantică (milioane de unităţi); se dizolvă în soluţii alcaline şi sunt precipitaţi prin acidularea acestora; posedă proprietăţi acide puternice şi la pH fiziologic poartă o înaltă sarcină negativă; conţin aproximativ 15% azot şi 10% fosfor. Acizii nucleici se pot împărţi în două clase: ribonucleici (ARN) care conţin riboză şi dezoxiribonucleici (ADN), în compoziţia cărora intră dezoxiriboza. Ambele tipuri reprezintă polimeri liniari ai nucleotidelor care se formează cu ajutorul legăturilor esterfosforice între 5’– fosfatul unui nucleotid şi grupa 3’-hidroxilică a pentozei nucleotidului vecin.

Componenţii acizilor nucleici Molecula unui acid nucleic reprezintă un polinucleotid alcătuit dintr-un număr mare de mononucleotide. Mononucleotidele, la rândul lor, sunt constituite din trei componente: o bază azotată (purinică sau pirimidinincă) legată de un glucid (riboză sau dezoxiriboză) şi fosfat care esterifică glucidul la atomii C-2’, C-3’ sau C-5’. Esterificarea la C-5’ este cea mai răspândită. Acizii nucleici sunt polimeri ai nucleotidelor. Indiferent de tipul de care aparţin (ARN sau ADN), molecula lor este constituită din lungi lanţuri polinucleotidice, în care resturile de acid fosforic formează legături diesterice cu câte două molecule de pentoză la atomul C-3’ din una şi C-5’ din cealaltă. Astfel iau naştere catene lungi în care resturile de acid fosforic alternează cu resturi pentozice la care, la atomii C-1’ sunt legate baze azotate. Acest schelet este comun tuturor acizilor nucleici, cu deosebire că în ADN pentoza este dezoxiriboza, iar în ARN - riboza şi a faptului că ADN conţine adenină, guanină, citozină şi timină, iar în ARN sunt prezente adenina, guanina, citozina şi uracilul.

Proprietăţile, localizarea şi funcţiile acizilor nucleici Structura acizilor nucleici determină proprietăţile lor fizico-chimice şi funcţionale. Acizii nucleici sunt substanţe de culoare albă, cu aspect filiform, care se dizolvă greu în apă când sunt în stare liberă dar bine – atunci când sunt sub formă de săruri cu metale alcaline. De asemenea, se dizolvă în soluţii de săruri: ARN - în diluate, iar ADN - în mult mai concentrate. ARN nu este stabil în mediu alcalin. Masa moleculară a ADN variază de la 5∙10 5 până la 2∙107 şi mai mult, iar molecula sa este alcătuită din mii de mononucleotide. Masa moleculară a ARN este cuprinsă între 3∙104 până la 2∙106, iar mononucleotidele dintr-o moleculă sunt până la 4-6 mii.

Soluţiile acizilor nucleici posedă o mare viscozitate. Având un număr mare de sarcini negative, moleculele lor se deplasează în câmpul electric. O caracteristică a acizilor nucleici o constituie capacitatea lor de a absorbi lumina în zona radiaţiilor ultraviolete la 260 nm. Preparatele de ADN izolate din diferite organisme se caracterizează printr-un raport cantitativ diferit între bazele azotate purinice şi pirimidinice. Compoziţia nucleotidică a ADN este caracteristică pentru un anumit organism, pentru o anumită specie biologică. Altfel vorbind, ADN are o specificitate de specie. Pe aceste proprietăţi ale acizilor nucleici au fost elaborate principiile genosistemicii organismelor vii. În diferite celule şi ţesuturi ale unuia şi aceluiaşi organism, ADN are o compoziţie nucleotidică identică sau într-o mare măsură foarte apropiată care nu este influenţată nici de factorii fiziologici, nici de condiţiile de mediu. Totuşi, la unele organisme conţinutul diferitelor baze ce intră în ADN variază în condiţii largi. Indicele de variabilitate pentru o anumită specie se exprimă prin raportul: adenina + timina guanina + citozina care a primit denumirea de coeficient de specificitate al acizilor nucleici. În limitele fiecărui tip de ADN există o infinitate de posibilităţi de variaţie a gradului de predominare a uneia sau alteia din perechile de baze azotate (A + T şi G + C). Aceasta creează posibilitatea existenţei unei mari diversităţi a ADN în lumea organismelor vii. Compoziţia nucleotidică a ARN variază cu mult mai puţin decât cea a ADN. Specificitatea de specie a ARN constă în diferita succesiune de distribuţie a nucleotidelor în moleculele sale. ADN şi ARN sunt localizaţi în diferite organite celulare. ADN se găseşte preponderent în nucleul celular (în compoziţia cromozomilor), însă un mic procent din cantitatea totală de ADN din celulă este concentrat în mitocondrii şi cloroplastele vegetalelor. ARN se găseşte atât în nucleu cât şi în citoplasmă; deosebit de bogaţi în ARN sunt nucleolul şi fracţiunea ribozomală a microzomilor. În afară de aceasta, ARN se găseşte în cromozomi şi sub formă solubilă în lichidul citoplasmatic. În constituţia virusurilor intră ARN (virusuri vegetale) şi ADN (bacteriofagi, virusuri animale). Conţinutul de ARN în celule nu se distinge nici prin uniformitate, nici prin stabilitate. În celulele acelor organe unde are loc o intensă sinteză a proteinelor, conţinutul de ARN este de câteva ori mai mare decât cel de ADN. Particularităţile funcţionale ale ADN şi ARN sunt strâns legate de localizarea lor. ADN reprezintă materialul de bază al genelor în care sub o formă codificată, se păstrează informaţia genetică a organismului care se traduce prin biosinteza proteinelor. Dubla elice şi complementaritatea structurii bicatenare constituie baza moleculară a fenomenului de autoduplicare sau autoreplicare a ADN în momentul diviziunii celulare şi explică faptul că ADN, prin structura sa, reprezintă unicul substrat al eredităţii. Prin mecanismul de replicare se asigură constanţa conservării şi transmiterii caracterelor ereditare, deoarece cele două molecule fiice ale ADN nou sintetizate sunt perfect identice cu molecula mamă de ADN. În felul acesta se asigură perpetuarea celulei prin procesul ADN→ ADN. ADN conţine o vastă cantitate de informaţii şi constituie baza moleculară a conservării şi transmiterii din generaţie în generaţie a informaţiei genetice. Bibliografie 1. Rodica Segal, 2006. Biochimia produselor alimentare, Ed. Academica, Galati.