Acizii nucleici sunt macromolecule cheie în continuitatea vieții. Ei poartă schița genetică a unei celule și transportă instrucțiuni pentru funcționarea celulei. Cele două tipuri principale de acizi nucleici sunt acidul dezoxiribonucleic (ADN) și acidul ribonucleic (ARN). ADN-ul este materialul genetic care se găsește în toate organismele vii, de la bacteriile unicelulare până la mamiferele pluricelulare. Celălalt tip de acid nucleic, ARN, este implicat în principal în sinteza proteinelor. Moleculele de ADN nu părăsesc niciodată nucleul, ci folosesc un intermediar ARN pentru a comunica cu restul celulei. Alte tipuri de ARN sunt, de asemenea, implicate în sinteza proteinelor și în reglarea acesteia. Vom intra în mai multe detalii despre acizii nucleici într-o secțiune ulterioară.
ADN-ul și ARN-ul sunt alcătuite din monomeri cunoscuți sub numele de nucleotide conectați împreună într-un lanț cu legături covalente. Fiecare nucleotidă este formată din trei componente: o bază azotată, un zahăr cu cinci atomi de carbon și o grupare fosfat (figura 1). Baza azotată dintr-o nucleotidă este atașată de molecula de zahăr, care este atașată de grupa fosfat.
Bazele azotate, componente importante ale nucleotidelor, sunt molecule organice și sunt denumite astfel deoarece conțin carbon și azot. Ele sunt baze deoarece conțin o grupare amino care are potențialul de a lega un hidrogen suplimentar și, astfel, scade concentrația de ioni de hidrogen din mediul său, făcându-l mai bazic. Fiecare nucleotid din ADN conține una dintre cele patru baze azotate posibile: adenină (A), guanină (G), citozină (C) și timină (T). ARN conține baza uracil (U) în loc de timină. Ordinea bazelor dintr-un acid nucleic determină informațiile pe care molecula de ADN sau ARN le transportă. Acest lucru se datorează faptului că ordinea bazelor dintr-o genă de ADN determină ordinea în care aminoacizii vor fi asamblați împreună pentru a forma o proteină.
Sucrul pentoză din ADN este dezoxiriboza, iar în ARN, zahărul este riboza (figura 1). Diferența dintre aceste zaharuri constă în prezența grupei hidroxil pe al doilea carbon al ribozei și a hidrogenului pe al doilea carbon al deoxiribozei. Atomii de carbon din molecula de zahăr sunt numerotați ca 1′, 2′, 3′, 4′ și 5′ (1′ se citește ca „un prim”). Reziduul fosfat este atașat la grupul hidroxil al carbonului 5′ al unui zahăr și la grupul hidroxil al carbonului 3′ al zahărului din nucleotidul următor, ceea ce formează o legătură fosfodiester 5′-3′ (un tip specific de legătură covalentă). Un polinucleotid poate avea mii de astfel de legături fosfodiester.
ADN-ul are o structură dublu-helicoidală (figura 2). Este compus din două șiruri, sau lanțuri, de nucleotide. Dubla elice a ADN-ului este adesea comparată cu o scară răsucită. Șirurile (părțile exterioare ale scării) sunt formate prin legarea fosfaților și zaharurilor din nucleotidele adiacente cu legături chimice puternice, numite legături covalente. Treptele scării răsucite sunt formate din cele două baze atașate împreună cu o legătură chimică slabă, numită legătură de hidrogen. Două baze legate între ele prin legături de hidrogen se numește pereche de baze. Scara se răsucește de-a lungul lungimii sale, de unde și descrierea de „dublă elice”, care înseamnă o spirală dublă.
Grupurile alternante de zahăr și fosfat se află în exteriorul fiecărui șir, formând coloana vertebrală a ADN-ului. Bazele azotate sunt stivuite în interior, ca treptele unei scări, iar aceste baze se împerechează; perechile sunt legate între ele prin legături de hidrogen. Bazele se împerechează în așa fel încât distanța dintre coloanele vertebrale ale celor două șiruri să fie aceeași pe tot parcursul moleculei.
Într-o moleculă de ADN, adenina (A) se împerechează întotdeauna cu timina (T), iar citosina (C) se împerechează întotdeauna cu guanina (G). Acest lucru înseamnă că secvența unui catenar al dublei spirale de ADN poate fi întotdeauna folosită pentru a determina celălalt catenar.
Cum determină structura acidului nucleic funcția?
Funcția majoră atât a ADN-ului, cât și a ARN-ului este de a stoca și transporta informația genetică. Ordinea specifică a nucleotidelor din molecula de ADN sau ARN este cea care determină informația genetică pe care o transportă. Vă puteți gândi la aceasta ca la literele dintr-o carte – dacă ordinea literelor ar fi schimbată, cartea nu ar mai conține aceeași informație (sau corectă).
.