ARN-ul

ARN-ul sau acidul ribonucleic este implicat în decodificarea informației ereditare stocată de către ADN, informație folosită apoi pentru sinteza de proteine, conform dogmei centrale a geneticii: ADN- ARN- proteină. ARN-ul este sintetizat cu ajutorul ADN și, la rândul lui, ARN-ul este cel care ajută la sinteza proteinelor specifice organismului.
Acidul ribonucleic este diferit de ADN-ul bicatenar prin faptul că este o macromoleculă monocatenară care conține un singur lanț polinucleotidic ce are ca bază azotată uracilul (U) în loc de timină (T) și ca pentoză riboza în locul dezoxiribozei.

Structura ARN-ului

Laf el ca și ADN-ul, ARN-ul are structură primară, secundară și terțiară. Unitatea de bază a structurii primare este nucleotidul alcătuit din bază azotată, pentoză și radical fosfat. Este mai puțin stabil decât ADN-ul întrucât pentoza sa are o grupare hidroxil (OH) liberă în poziția 2’. Legăturile fosfodiesterice dintre nucleotidele succesive, realizate între radicalul fosfat și riboză sunt similare ADN.
Structura secundară apare numai la ARN de transfer (ARNt) și ARN ribozomal (ARNr) este reprezentată de ARN-ul dublu catenar format pe baza complementarității bazelor azotate legate între ele prin legături de hidrogen, între adenină (A) și uracil (U) existând 2 legături de hidrogen, iar între guanină (G) și citozină (C) existând 3 legături. Structura secundară conferă mai multă stabilitate moleculei.
Structura terțiară este responsabilă de aspectul tridimensional al macromoleculei și de dispunerea spațială a buclelor. Acizii ribonucleici cu catenă polinucleotidică mai lungă se pliază, iar părțile pliate se leagă prin punți de hidrogen pe baza complementarității bazelor azotate. Cu cât dimensiunea moleculei ARN este mai mare, cu atât stabilitatea ei se reduce, prin urmare ARN-ul nu poate crește foarte mult în dimensiuni.

Sinteza ARN

Sinteza ARN-ului sau transcripția se realizează folosind ca bază ADN-ul. O catenă nouă de ARN se construiește pe principiul complementarității bazelor azotate la fel ca în cazul replicării ADN-ului, însă de data aceasta responsabilă este ARN-polimeraza. Enzima acționează în momentul în care cele 2 catene de ADN matriță se despart, dar spre deosebire de replicarea ADN-ului care se face folosind ambele catene ADN, sinteza ARN-ului se face folosind doar una dintre catenele moleculei de ADN matriță, numită catenă sens. Sinteza este inițiată prin legarea enzimei de secvență promotor din ADN, aceasta progresând de-a lungul catenei matriță în direcția 3’- 5’. Nucleotidele libere în citoplasmă, care se vor alinia pe baza complementarității în catena nouă de ARN vor conține riboza, iar în dreptul adeninei de pe catena matriță se va atașa uracilul în catena nou sintetizată. Polimerizarea ribonucleotidelor (elongarea) cu construirea noii catene se va desfășura în același sens ca reacția de polimerizare a dezoxiribonucleotidelor în sinteza ADN-ului și anume de la 5’ la 3’. O secvență terminus specifică din molecula de ADN va dicta terminarea sintezei, când catena nouă de ARN va atinge numărul suficient de nucleotide polimerizate în lanț. ARN-ul astfel transcris din ADN-ul matriță se numește ARN mesager precursor (ARNmp).

Tipuri de ARN

Deoarece există diferențe între structura ADN și ARN, trecerea informației genetice de la ADN la proteine nu se poate face direct, ci este necesară interpunerea unor molecule adaptatoare de ARN care să decodifice această informație. Acestea sunt:

1. ARN mesager (ARNm)

Are 150-200 de nucleotide. Este cel care transportă informația de la ADN la ribozomi, care sunt sediul intracelular al sintezei proteinelor (translației). Informația transportată de acesta este codată sub formă de codoni. Codonul este o structură alcătuită din 3 nucleotide și fiecare codon corespunde unui aminoacid specific. În total sunt 64 de codoni dintre care 61 sunt implicați direct în sinteza proteică. Precursorul ARNm sau ARN mesager matur este catena de ARNmp sintetizată matrița ADN, iar maturarea ARNmp presupune îndepărtarea intronilor (secvențe non-informaționale) din catena primară ARNmp prin procesul de slicing, tot atunci având loc acoperirea catenei cu un strat proteic protector și poliadenilarea capătului 3’. Catena ARNm finală este compusă doar din secvențe informaționale sau exoni.
Prin urmare, ARNm este o copie a ADN nuclear și poartă mesajul genetic înscris în secvența sa de ribonucleotide. Este monocatenar și are o lungime variabilă în funcție de lungimea catenei ADN din care a fost transcris și de cantitatea de mesaj genetic pe carel îl poartă. Este transportat de la nucleu la citoplasmă unde se asociază cu ribozomii. La acest nivel este translatat în proteina corespunzătoare pe baza codonilor din care rezultă aminoacizi specifici în funcție de informația codificată biochimic. Translația nu se poate face fără ajutorul ARNt. După ce molecula de ARNm și-a îndeplinit funcția, este supusă hidrolizei enzimatice realizată de ribonucleaze (enzime litice ribozomale) și degradată la nucleotidele componente care vor rămâne libere în citoplasmă și disponibile pentru sinteza de noi acizi nucleici pe baza principiului complementarității bazelor azotate ale nucleotidelor libere cu bazele azotate ale catenei matriță.

2. ARN de transfer (ARNt)

este un lanț scurt de 80 de nucleotide care aduce aminoacizii la locul sintezei proteice (translației) prin preluarea aminoacizilor liberi în citoplasmă, aminoacizi care rezultă din codonii ARNm. Aceștia sunt transportați la ribozomi, organite citoplasmatice care reprezintă sediul sintezei proteice.
Sinteza ARNt se face în nucleu, acesta având o structură bicatenară și aspectul spațial al unei frunze de trifoi. Are 2 poli funcționali: unul de care se atașează aminoacidul liber în citoplasmă și altul care conține anticodonul, o secvență de 3 baze azotate cu ajutorul căreia ARNt recunoaște la nivelul ribozomului codonul din ARNm corespunzător aminoacidului pe care îl transportă. În procesul de sinteză al catenei polipeptidice, ARNt transferă aminoacidul în locul specific pe care acesta trebuie să îl ocupe în catenă pe baza recunoașterii codon-anticodon ce are loc în ribozom în timpul sintezei proteice.

3. ARN ribozomal (ARNr)

Intră în constituția ribozomilor alături de proteinele ribozomale. La celula eucariotă există 3 tipuri de ARNr: 5S, 18S, și 28S la om (această formă este variabilă în funcție de specie între 25S și 30S). S reprezintă subunitatea ribozomală în care se află tipul respectiv de ARNr. Este sintetizat în nucleu, tot prin transcriere din ADN după care catena sa se pliază și formează porțiuni bicatenare pe baza complementarității bazelor azotate. Se combină cu proteinele ribozomale citoplasmatice și formează o nucleoproteină numită ribozom, în care se realizează sinteza proteică. Este cel mai bine reprezentat cantitativ în celulă, constituind 80-85% din ARN-ul celular, având o masă moleculară mare (10 la puterea 5 daltoni).

ARNm este ARN codant deoarece conține mesajul genetic codificat sub formă de codoni. ARNt și ARNr sunt necodante. Un alt tip de ARN necodant este ARN reglator, care controlează expresivitatea genică și catalizează anumite reacții chimice. Există mai multe feluri de ARN reglator dintre care: micro ARN și small interfering ARN care pot amplifica sau diminua transcripția și ARN lung necodant situat la femei pe cromozomul X.

Funcțiile acizilor nucleici

ADN-ul codifică biochimic informația genetică sub forma unei secvențe specifice de baze azotate care se poate autoreproduce și poate fi transferată prin transcriere moleculelor ARN, pe baza principiului complementarității bazelor azotate. Mesajul genetic purtat de ARNm este tradus (translatat) la nivelul ribozomilor, sediul sintezei proteice.
Cele 2 funcții îndeplinite de acizii nucleici sunt:

1. Autocatalitică sau replicarea ADN-ului prin mecanism semiconservativ cu dublarea informației genetice.
2. Heterocatalitică sau biosinteza proteică decodificarea informației genetice și transformarea ei într-o proteină specifică prin transcripție și translație.

Funcția autocatalitică

Cantitatea de ADN este dependentă de fazele ciclului celular. Interfaza, prima fază a ciclului de diviziune este împărțită în:
- perioada G1 sau primul gol sintetic. În celulă găsim 2n cromozomi și o cantitate 2n constantă de ADN. Cromozomii sunt monocromatidici deoarece au fost despicați prin clivaj longitudinal și împărțiți în două jumătăți (cromatide). Fiecare cromozom este format dintr-o maleculă de ADN dispusă pe 2 cromoneme (filamente cromozomiale).
- perioada S, de sinteză. Are loc replicarea ADN și cantitatea acestuia se dublează- 4n, cromozomii devin bicromatidici și sunt formați din 4 molecule de ADN dispuse pe 4 cromoneme.
- perioada G2 sau al doilea gol sintetic în care cantitatea de ADN rămâne constantă- 4n

La sfârșitul ciclului mitotic și începutul următorului ciclu celular vom găsi 2n cromozomi, 2n ADN și 1 cromatidă pentru fiecare cromozom.
Am constatat astfel că în timpul diviziunii celulare cantitatea de ADN este variabilă între diferitele faze ale procesului. Prin urmare în primele 2 perioade ale mitozei (profaza și metafaza), cromozomii sunt bicromatidici iar cantitatea de ADN din celulă este aceeași cu cantitatea de ADN a celulei care a intrat în diviziune. În anafază cromozomii redevin monocromatidici prin clivarea longitudinală a celor bicromatidici iar în faza finală a diviziunii celulare (telofaza) rezultă două celule fiice cu același număr de cromozomi și aceeași cantitate de ADN ca celula parentală.
Diviziunea mitotică se desfășoară în toate celulele organismului cu excepția celor reproducătoare în care are loc diviziunea meiotică. În meioză se pornește de la celule diploide (2n) cu cromozomi omologi și un număr de 46 de cromozomi și se ajunge la celule haploide (n) prin reducerea la jumătate a numărului de cromozomi și a cantității de ADN. Astfel, celulele somatice au cantitate duplă de ADN față de celulele gametice. ADN-ul celulelor gametice se dublează în momentul concepției, când gameții se unesc și formează zigotul diploid.

Funcția heterocatalitică

Reprezentată de capacitatea materialului genetic de a sintetiza proteine. Proteinele sunt macromolecule constituite dintr-un număr specific de aminoacizi care se sintetizează la nivelul ribozomilor unde are loc polimerizarea aminoacizilor cu formarea de punți peptidice între gruparea carboxil (-COOH) a uui aminoacid și gruparea amino (NH2) a altui aminoacid. Prin formarea de punți peptidice succesive între aminoacizii dispuși înlănțuit rezultă o catenă polipeptidică. Această catenă reprezintă structura primară a proteinei. Proteinele sunt foarte diferite datorită faptului că aminoacizii se dispun diferit în structura lor. Unele poti fi alcătuite dintr-o singură catenă polipeptidică, altele din mai multe catene identice iar altele din mai multe catene polipeptidice diferite.
Structura secundară a proteinei este dată de punțile de sulf sau de hidrogen dintre aminoacizii catenelor care o compun, iar structura terțiară de dispunerea spațial-tridimensională a catenelor.
Doar 20 de aminoacizi participă la sinteza proteinelor dar structurile proteice rezultate sunt de o imensă varietate pentru că aminoacizii se dispun diferit de-a lungul catenei, proteinele pot avea 1 sau mai multe catene în structură iar rolurile fiziologice pe care le îndeplinesc sunt extrem de diferite.
Unele proteine au rol morfologic sau structural iar altele au rol funcțional. Altele sunt enzime care catalizează procesele biochimice în reacții care se succed ordonat formând lanțuri metabolice. Variabilitatea proteinelor constituente și transformările succesive suferite de acestea în cursul reacțiilor chimice conferă caracterele fenotipice specifice fiecărui organism.

Data actualizare: 28-12-2012 | creare: 11-09-2012 | Vizite: 40675
Bibliografie
1. Mihai Isvoranu, Dinu Albu- Genetica Umană, editura Infomedica
2.Nucleic acids- Michigan State University, department of Chemistry
Link: http://www2.chemistry.msu.edu/faculty/reusch/VirtTxtJml/nucacids.htm
3.Aurel Ardelean- Atlas de genetica, editura Corint

Din Ghidul de sănătate v-ar putea interesa și:
  • Creșterea tumorilor pulmonare încetinită la jumătate cu o nouă abordare
  • Aplicația Activ (by ROmedic)
    Vrei să fii sănătos? Vrei să slăbești? Vrei sa fii în formă și să arăți bine? Vrei să te simți bine în corpul tău? Atunci trebuie să faci eforturi. Aplicația web "Activ" te ajută să fii consecvent în lupta pentru sănătatea ta.

    Accesează gratuit Aplicația
    Accept cookies Informare Cookies Site-ul ROmedic.ro foloseşte cookies pentru a îmbunătăţi experienţa navigării, a obține date privind traficul și performanța site-ului și a livra publicitate mai eficient.
    Găsiți informații detaliate în Politica cookies și puteți gestiona consimțământul dvs din Setări cookies.