Nucleotidele ADN: ce sunt, caracteristici și funcții

Proiectul genomului uman, lansat în 1990 cu un buget de 3 miliarde de dolari, și-a stabilit obiectivul global cartografiază bazele chimice care produc ADN-ul nostru și identifică toate genele prezente în genomul speciei uman. Secvențierea a fost finalizată în 2003, 13 ani mai târziu.

Datorită acestei lucrări moleculare și genetice titanică, știm acum că genomul uman conține aproximativ 3.000 de milioane de perechi de baze și 20.000-25.000 de gene. Chiar și așa, rămân multe de descris, deoarece funcțiile fiecăreia dintre secțiunile de informații genetice pe care le-am codificat în fiecare dintre celulele noastre nu sunt cunoscute.

Pe măsură ce oamenii de știință investighează, populația generală devine din ce în ce mai conștientă de ce este genetica, știință care studiază acel alfabet de molecule care organizează și codifică ereditatea și fiecare dintre funcțiile noastre vital. Nu suntem nimic fără genele noastre și, deși nu sunt vizibile cu ochiul liber, tot materialul viu „este” datorită lor. Întrucât nu putem dobândi cunoștințe fără a începe de la început, în acest articol vă prezentăm

structura bazală care codifică existența noastră: nucleotidele ADN.

• Articol înrudit: „Diferențe între ADN și ARN”

Ce este o nucleotidă?

O nucleotidă este definită ca o moleculă organică formată prin legarea covalentă a unei nucleozide (pentoză + bază azotată) și a unei grupări fosfat.

O secvență de nucleotide este propriul cuvânt genetic, deoarece ordinea ei codifică sinteza proteinelor de către mașina celulară și, prin urmare, metabolismul ființei vii. Dar să nu trecem înaintea noastră: ne vom concentra mai întâi pe fiecare dintre părțile care dau naștere acestei molecule unice.

1. pentoză

Pentozele sunt monozaharide, carbohidrați simpli (zaharuri), formați dintr-un lanț de 5 atomi de carbon împreună care îndeplinesc o funcţie structurală clară. Pentoza poate fi o riboză, care dă naștere unei ribonucleozide, structura de bază a ARN-ului. Pe de altă parte, dacă riboza pierde un atom de oxigen, apare deoxiriboza, pentoza care face parte din deoxiribonucleozidă, structura principală a ADN-ului.

2. Baza de azot

După cum am mai spus, pentoza și o bază azotată dau naștere unei ribonucleozide sau dezoxiribonucleozide, dar ce este o bază? Bazele azotate sunt compuși organici ciclici care includ doi sau mai mulți atomi de azot. în ele se găsește cheia codului genetic, deoarece dau un nume specific fiecărei nucleotide din care fac parte. Există 3 tipuri de acești compuși heterociclici:

Baze azotate purinice: adenina (A) si guanina (G). Ambele fac parte atât din ADN, cât și din ARN. Baze azotate pirimidinice: citozină (C), timină (T) și uracil (U). Timina este unică pentru ADN, în timp ce uracil este unică pentru ARN.

Baze azotate izoaloxacine: flavină (F). Nu face parte din ADN sau ARN, dar îndeplinește alte procese.

Astfel, dacă o nucleotidă conține o bază de timină, aceasta se numește direct (T). Bazele azotate sunt cele care dau nume acelor secvențe pe care le-am văzut cu toții pe o tablă sau material științific informativ la un moment dat în viața noastră. De exemplu, GATTACA este un exemplu de secvență de ADN de 7 nucleotide, fiecare având o bază care îi dă numele..

• Te-ar putea interesa: „Cele 3 legi și mazărea lui Mendel: asta ne învață”

3. Grupa fosfat

Avem deja nucleozida completă, deoarece am descris pentoza, care este legată printr-o legătură glicozidică de una dintre bazele A, G, C și T. Acum avem nevoie de un singur compus pentru a avea nucleotida în întregime: gruparea fosfat.

O grupare fosfat este un ion poliatomic compus dintr-un atom central de fosfor (P) înconjurat de patru atomi de oxigen identici într-un aranjament tetraedric. Această combinație de atomi este esențială pentru viață, deoarece face parte din nucleotidele ADN și ARN, dar și din cele care transportă energia chimică (ATP).

Nucleotidă: Nucleozidă (bază + pentoză) + grupă fosfat

Descifrarea vieții prin nucleotidele ADN

Toate aceste informații chimice sunt grozave, dar cum le punem în practică? Ei bine, în primul rând, trebuie să ținem cont de asta fiecare trei nucleotide codificatoare formează o frază diferită pentru a oferi informații despre fiecare dintre ansamblurile care dau naștere unei proteine. Să luăm un exemplu:

• ATT: adenina, timina si timina
• ACT: adenina, citozina si timina
• ATA: adenina, timina si adenina

Aceste trei secvențe de nucleotide codificate în nucleul ADN al celulei conțin instrucțiunile pentru asamblați aminoacidul izoleucină, care este unul dintre cei 20 de aminoacizi utilizați pentru sinteza proteinelor funcţional. Clarificăm următoarele: nu este că cele trei secvențe sunt necesare pentru a asambla izoleucina, ci că cele trei sunt interschimbabile deoarece toate codifică acest aminoacid (redundanță).

Printr-un proces care nu ne preocupă prea mult aici, mecanismul celular efectuează un proces numit transcripție, prin care aceste triplete de nucleotide ADN sunt traduse în ARN. Deoarece baza azotată timina nu face parte din ARN, fiecare (T) ar trebui înlocuit cu un (U). Astfel, aceste triplete de nucleotide ar arăta astfel:

• AUU
• ACU
• WUA

Dacă celula necesită izoleucină, un ARN transcris cu oricare dintre aceste trei triplete (denumite acum codoni) va călători de la nucleul celulei la ribozomii citosolului său, unde li se va da ordinul de a integra aminoacidul izoleucină în proteina care se construiește în acel moment.

Prin acest limbaj de nucleotide bazat pe baze azotate, pot fi generați un total de 64 de codoni., care codifică cei 20 de aminoacizi necesari pentru a construi orice proteină în ființe vii. Trebuie remarcat faptul că, cu excepția cazurilor rare, fiecare aminoacid poate fi codificat de 2,3,4 sau 6 codoni diferiți. În cazul izoleucinei pe care l-am văzut anterior, de exemplu, sunt valide trei combinații posibile de nucleotide.

Proteinele sunt în general alcătuite din 100 până la 300 de aminoacizi.. Astfel, o proteină compusă din 100 dintre ele, făcând calcule, va fi codificată de 300 de codoni (fiecare triplet de baze răspunde la un aminoacid, amintiți-vă), care va fi produsul translației a 300 de nucleotide ADN prezente în genomul celulă.

O scurtă explicație

Înțelegem că toată această explicație bruscă poate fi oarecum amețitoare, dar vă asigurăm că odată cu comparații pe care le prezentăm mai jos, funcția nucleotidelor ADN vă va fi mai clară decât cea Apă.

Trebuie să vedem ADN-ul din interiorul nucleului celulei ca o bibliotecă imensă plină de cărți. Fiecare dintre cărți este o genă, care conține (în cazul oamenilor) aproximativ 150 de litere, care sunt nucleotide aranjate într-un anumit scop. Astfel, fiecare trei dintre aceste litere de nucleotide formează o frază scurtă.

Un bibliotecar neobosit, în acest caz enzima ARN polimerază a celulei încearcă să transforme cuvintele uneia dintre cărți în material tangibil. Ei bine, acesta va fi responsabil să caute cartea specifică, fraza specifică și, deoarece cuvintele nu pot fi începute a paginilor (ADN-ul nu poate fi mutat din nucleu), acesta va copia informațiile relevante în forma sa în mod propriu caiet.

„Frazele copiate” nu sunt altceva decât nucleotide ADN convertite în nucleotide ARN, adică codoni. Odată ce aceste informații au fost transcrise (transcriere), o mașină este gata să asamblate informațiile conținute în fiecare dintre cuvinte în mod corespunzător. Aceștia sunt ribozomii, locurile în care proteinele sunt sintetizate dintr-o secvență de aminoacizi într-o anumită ordine. Mai ușor așa, nu?

rezumat

După cum probabil ați observat, explicarea proceselor complicate codificate de ADN este aproape la fel de complexă precum înțelegerea lor. Chiar și așa, dacă vrem să păstrați o idee concretă a întregului conglomerat terminologic, acesta este următorul: ordinea nucleotidelor prezente în ADN-ul ființelor vii codifică sinteza corectă a proteinelor, care se traduce în diverse procese metabolice și în fiecare dintre părțile corpului nostru care ne definesc, deoarece acestea reprezintă 50% din greutatea uscată a aproape oricărui țesut.

Astfel, expresia ADN-ului (genotip) prin mecanisme celulare dă naștere trăsăturilor noastre. extern (fenotip), caracteristicile care ne fac cine suntem, atât individual cât și specii. Uneori, explicația fenomenelor uriașe constă în înțelegerea unor lucruri mult mai mici.

Referințe bibliografice:

• Acizi nucleici, Universitatea din Valencia.
• Cod genetic, Institutul Național de Cercetare a Genomului Uman (NIH).
• FOX KELLER, E. v. ȘI. L. Y. N. (2005). De la secvențe de nucleotide la biologia sistemelor. Științe, (077).
• Spalvieri, MP. & Rotenberg, R.G. (2004). Medicina genomică: Aplicații ale polimorfismului cu un singur nucleotide și ale micromatricelor ADN. Medicină (Buenos Aires), 64(6): pp. 533 - 542.