Acizii nucleici

Acizii nucleici - Întrucât s-a constatat că deosebirea dintre ei constă în natura componentului glucidic ( acizii timonucleici conţin în molecula lor dezoxi-D-riboza, iar acizii zimonucleici conţin D-riboza), denumirile lor au fost înlocuite cu denumirile de acizi dezoxiribonucleici ( ADN ), şi acizi ribonucleici (ARN). Cercetări ulterioare au dovedit, însă, că aceste două tipuri de acizi nucleici sunt prezente în toate organismele vii, având rol important în desfăşurarea proceselor vitale normale şi patologice; acizii dezoxiribonucleici sunt substanţele de bază în aparatul genetic, care asigură ereditatea şi variabilitatea, pe când acizii ribonucleici au mai mult rol funcţional legat de sinteza proteinelor.

Acizii nucleici ADN-ul reprezintă materialul genetic din care sunt alcătuite genele majorităţii organismelor şi este localizat exclusiv în cromozom; fiecare cromozom conţine câte o moleculă de ADN.

Rezultă din polimerizarea unor monomeri denumiţi dezoxiribonucleotizi. Prezenţa în cromozom a ADN-ului a fost relevată de chimistul german R.Feulgen, în 1924, prin utilizarea unui colorant vital -fuxina bazică- care colorează roşu-violaceu cromozomii; substanţa din cromozomi, care reacţionează specific cu colorantul, era ADN. acizii nucleici James Watson şi Francis Crick, au făcut cunoscut un model al moleculei de ADN pentru care au primit Premiul Nobel (în 1962).

Modelul se bazează pe combinarea a patru nucleotizi. Fiecare nucleotid constă dintr-un radical fosforic monoacid, o pentoză (dezoxiriboza) şi o bază azotată (una din următoarele patru): adenina(A), guanina(G), -A şi G sunt baze purinice- timina(T), citozina(C) - T şi C sunt baze pirimidinice. Combinaţia dintre o bază şi o pentoză se numeşte dezoxiribonucleosid, iar combinaţia celor trei componente dezoxiribonucleotid. ADN-ul ca şi ARN-ul constă dintr-un lanţ lung de molecule de zahăr, cu o nucleotidă ataşată-un inel de atomi de carbon şi azot.

ADN-ul prezintă două lanţuri lungi unite într-o spirală, cu nucleotidele în interior, aşa încât întreaga moleculă gigantică are aspectul unei scări răsucite(v.anexa1). Secvenţe de trei nucleotide de pe lanţurile ADN-ului formează un cod special care stabileşte ordinea în care sunt legaţi aminoacizii pentru a forma molecule de proteine. Acesta este cunoscut sub numele de cod genetic. Unii aminoacizi sunt codificaţi prin mai mult de un triplet. Deoarece proteinele sunt moleculele de construcţie ale organismului şi, ca şi enzimele, controlorii săi metabolici, codul ADN stabileşte cum arată, creşte şi funcţionează corpul.

În concluzie, ADN-ul este materialul genetic al corpului. Legătura dintre pentoză şi una din bazele azotate este N-glucidică. La dezoxiribonucleosidele purinice legătura N-glucidică se formează între poziţia N9 a heterociclului dublu purinic şi poziţia C1 a pentozei, iar la nucleosidele pirimidinice legătura se realizează între poziţia N3 a nucleului pirimidinic şi poziţia C1 a pentozei. Adiţionarea radicalului fosforic se realizează, obişnuit, prin intermediul poziţiei 5’ a nucleosidului. Astfel rezultă nucleotizii, care sunt esteri ai acidului fosforic cu nucleosidele. Atât conectarea bazelor cu pentoza, cât şi a nucleosidului cu acidul fosforic se realizează prin pierderea unei molecule de H2O.

Fiecare radical fosforic al unui nucleotid poate, prin grupările acid libere, să se lege fie cu un radical fosforic, fie cu un alt nucleotid prin poziţia 3’ a dezoxinucleosidului. În primul caz, dezoxinucleotizii pot apărea sub formă de monofosfat, difosfat sau trifosfat. În funcţie de numărul grupelor fosfat şi de baza din constituţia nucleotidului, dezoxinucleotizii monofosfat se numesc: adenozin 5’-fosfat (AMP), guanozin 5’-fosfat (GMP), citidin 5’-fosfat (CMP) şi timidin 5’-fosfat (TMP);dezoxinucleotizii difosfaţi: ADP, GDP, CDP şi TDP, dezoxinucleotizii trifosfaţi:ATP, GTP, CTP şi TTP.

În al doilea caz, dezoxinucleotizii se leagă unul de altul prin legături fosfodiesterice astfel: primul nucleotid, prin grupul fosfat la nivelul unei grupări acid libere, se leagă de nucleotidul adiacent inferior prin poziţia 3’, iar de nucleotidul adiacent superior prin poziţia 5’ etc.

În acest fel, între nucleotizi se stabileşte o legătură in zigzag. Se formează astfel un lanţ polidezoxiribonucleotidic cu o lungime variabilă. Aceasta este stuctura primară a ADN sau monocatenară. Obişnuit, molecula de ADN este constituită din două lanţuri polinucleotidice sau două catene: aceasta este structura secundară.

Analiza chimică a arătat că există o relaţie de 1:1 între adenină (o purină) şi timină (o pirimidină) şi între citozină (o pirimidină) şi guanină (o purină). O asemenea relaţie nu există între cele două purine sau între cele două pirimidine. Legătura dintre cele două catene se realizează prin punţi de hidrogen între perechi de baze situate la acelaşi nivel în cele două catene: două punţi de hidrogen între adenină şi timină A=T şi T=A şi trei punţi între guanină şi citozină.