Postul de astăzi face o incursiune în domeniul biochimiei, cu o privire asupra structurii chimice a ADN-ului și a rolului său în crearea proteinelor din celulele noastre. Bineînțeles, ADN-ul nu se găsește doar în oameni – este prezent în celulele fiecărei forme de viață multicelulare de pe Pământ. Acest grafic oferă o imagine de ansamblu a structurii sale comune în aceste forme de viață și o scurtă explicație a modului în care permite generarea proteinelor.
ADN-ul se găsește în nucleul celulelor din organismele multicelulare și a fost izolat pentru prima dată în 1869, de către medicul elvețian Friedrich Miescher. Cu toate acestea, structura sa nu a fost elucidată decât aproape un secol mai târziu, în 1953. Autorii lucrării în care a fost sugerată această structură, James Watson & Francis Crick, sunt acum nume cunoscute și au câștigat un premiu Nobel pentru munca lor. Cu toate acestea, această lucrare s-a bazat în mare măsură pe munca unui alt om de știință, Rosalind Franklin.
Franklin însăși cerceta, de asemenea, structura ADN-ului, iar fotografia ei cu raze X, care arată clar structura în dublă helix a ADN-ului, a fost cea care i-a ajutat foarte mult în munca lor. Ea încă nu-și publicase descoperirile când Watson și Crick au obținut acces la ele, fără știrea ei. Cu toate acestea, faptul că ea nu a primit premiul Nobel nu este o omisiune, ci doar o consecință a politicii comitetului, conform căreia premiile Nobel nu pot fi acordate postum.
Modelul cu dublă elice al ADN (acid dezoxiribonucleic) este format din două șiruri întrepătrunse. Aceste șuvițe sunt alcătuite din nucleotide, care la rândul lor sunt formate din trei părți componente: o grupare de zahăr, o grupare de fosfat și o bază. Grupurile de zahăr și fosfat combinate formează „coloana vertebrală” repetitivă a șirurilor de ADN. Există patru baze diferite care pot fi potențial atașate la grupul de zahăr: adenină, timină, guanină și citozină, având denumirile A, T, G și C.
Bazele sunt cele care permit celor două șiruri de ADN să se țină împreună. Forțele intermoleculare puternice numite legături de hidrogen între bazele de pe șirurile adiacente sunt responsabile de acest lucru; datorită structurilor diferitelor baze, adenina (A) formează întotdeauna legături de hidrogen cu timina (T), în timp ce guanina (G) formează întotdeauna legături de hidrogen cu citosina (C). În ADN-ul uman, există în medie 150 de milioane de perechi de baze într-o singură moleculă – cu atât mai multe decât cele prezentate aici!
Celele din corpul dumneavoastră se divid, se regenerează și mor în mod constant, dar pentru ca acest proces să aibă loc, ADN-ul din celulă trebuie să fie capabil să se reproducă singur. În timpul diviziunii celulare, cele două șiruri de ADN se despart, iar cele două șiruri simple pot fi apoi folosite ca șablon pentru a construi o nouă versiune a șirului complementar. Având în vedere că A se împerechează întotdeauna cu T, iar G se împerechează întotdeauna cu C, este posibil să se calculeze secvența de baze de pe un fir folosind firul opus, iar acest lucru permite ADN-ului să se reproducă singur. Acest proces este realizat de o familie de enzime numite ADN polimeraze.
Când ADN-ul este utilizat pentru a crea proteine, cele două șiruri trebuie, de asemenea, să se despartă. În acest caz, însă, codul ADN-ului este copiat în ARNm (acid ribonucleic mesager), un proces cunoscut sub numele de „transcriere”. Structura ARN-ului este foarte asemănătoare cu cea a ADN-ului, dar cu câteva diferențe esențiale. În primul rând, acesta conține o grupare de zahăr diferită în coloana vertebrală de fosfat de zahăr a moleculei: riboză în loc de dezoxiriboză. În al doilea rând, folosește în continuare bazele A, G și C, dar în loc de baza T, folosește uracilul, U. Structura uracilului este foarte asemănătoare cu cea a timinei, singura diferență fiind absența unei grupări metil (CH3).
După ce nucleotidele ADN-ului au fost copiate, ARNm poate părăsi nucleul celulei și se îndreaptă spre citoplasmă, unde are loc sinteza proteinelor. Aici, molecule complicate numite ribozomi „citesc” secvența de baze de pe molecula de ARNm. Aminoacizii individuali, care, combinați, alcătuiesc proteinele, sunt codificați de secțiuni de trei litere ale șirului de ARNm. Diferitele coduri posibile și aminoacizii pentru care acestea sunt codificate au fost rezumate într-o postare anterioară care a analizat structurile aminoacizilor. Un alt tip de ARN, ARN de transfer, este responsabil pentru transportul aminoacizilor către ARNm și pentru a le permite acestora să se unească.
Acest proces nu este însă întotdeauna fără cusur. Pot apărea erori în copierea secvenței de ADN în ARNm, iar aceste erori aleatorii sunt denumite mutații. Erorile pot fi sub forma unei baze modificate sau chiar a unei baze eliminate sau adăugate. Unele substanțe chimice, precum și radiațiile, pot induce aceste modificări, dar ele pot apărea și în absența acestor efecte externe. Ele pot duce la schimbarea codului unui aminoacid cu cel al altui aminoacid sau chiar pot face ca acesta să devină ilizibil. O serie de boli pot rezulta din mutații în timpul replicării ADN-ului, inclusiv fibroza chistică și anemia celulelor secerătoare, dar merită remarcat faptul că mutațiile pot avea și efecte pozitive.
Deși există doar 20 de aminoacizi, corpul uman îi poate combina pentru a produce cifra uluitoare de aproximativ 100.000 de proteine. Crearea acestora este un proces continuu, iar unui singur lanț proteic i se pot adăuga 10-15 aminoacizi pe secundă prin intermediul procesului descris mai sus. Deoarece scopul acestei postări a fost în primul rând de a examina structura chimică a ADN-ului, discuția despre replicare și sinteza proteinelor a fost menținută pe scurt și relativ simplistă. Dacă sunteți interesați să citiți mai multe despre acest subiect, consultați linkurile furnizate mai jos!
Mulțumim lui Liam Thompson pentru ajutorul acordat în cercetarea pentru această postare și pentru că a oferit o prezentare simplă și incredibil de utilă a procesului de sinteză a proteinelor din ADN.
Graficul din acest articol este licențiat sub licența Creative Commons Attribution-NonCommercial-NoDerivatives 4.0 International License. Doriți să îl distribuiți în altă parte? Consultați instrucțiunile de utilizare a conținutului de pe site.
.