Acizi nucleici - mononucleotide, polinucleotide

Fiecare celulă din componența organismelor vii conține acizi nucleici în nucleul său, așa cum proteinele au o anumită secvență de aminoacizi și acizii nucleici au o anumită secvență de nucleotide.

Produsul informației programate în această secvență de nucleotide este chiar structura fiecarei proteine din organismele vii și, până la urmă, a fiecarei biomolecule ori componente celulare.

Această capacitate a celulelor de a depozita și de a transmite informația genetică de la o generație la alta e o condiție fundamentală a vieții.

Bineînțeles, este vorba, mai precis, de acidul deoxiribonucleic sau ADN, dar și de acidul ribonucleic sau ARN.

Când ne uităm la un organism viu, vedem în primul rând proteinele din care e compus.

Aceste proteine sunt rezultatul unor procese biochimice complexe care au loc în fiecare celulă.

E vorba de transcriere și traducere.

Practic, ADN-ul conține instrucțiunile genetice, adică, cum am zis și mai devreme, conține informația care programează toate activitățile celulare.

Este, de fapt, un cod format din câteva bilioane de litere care conțin instrucțiunile pentru tot ceea ce se întâmplă în organismul nostru sau în orice alt organism viu.

Dar pentru a înțelege mai bine cum se întâmplă asta, trebuie să înțelegem în primul rând structura acizilor nucleici și apoi structura ADN-ului.

Acizii nucleici reprezintă o categorie extrem de importantă de molecule biologice.

Dacă vă mai împiți din lexele trecute, alte categorii de biomolecule fără de care organismele vii nu ar mai fi zic, sunt zaharidele, proteinele și lipidele.

Din punct de vedere structural, acizii nucleici sunt, de fapt, polimeri.

Asta înseamnă că fiecare este format din mai multe unități repetitive mai mici, numite mononucleotide.

Prin policondensare a mononucleotidelor, obținem polinucleotide.

Haideți să analizăm mai de aproape mononucleotidele, care am văzut că sunt unitățile structurale fundamentale ale acizilor nucleici.

Pentru a construi o nucleotidă, vom avea nevoie de trei lucruri.

Primul e o zaharidă cu cinci atomi de carbon.

Mai precis, o pentoză.

În limba greacă, penta înseamnă cinci, deci știm sigur că o pentoză are cinci atomi de carbon.

În continuare, avem nevoie de o grupare fosfar, provenită de la acid fosforic.

Și al trelea lucru este o bază azotată, una din aceste patru baze azotate.

Pentoza este cea care contribuie cu D-ul din ADN și cu R-ul din RN.

Asta deoarece sunt numai două tipuri de pentoze pe care le putem găsi în mononucleotide, și anume riboza și deoxiriboza.

Vedem ce e cinci atomi de carbon din fiecare zaharidă.

Și mai observăm și că deoxiriboza conține cu un atom de oxigen mai puțin decât riboza.

De unde ieși denumirea deoxiriboza.

Acizi nucleici care conține molecula lor numai resturi de riboza se numesc acizi ribonucleici,

pe scurt, RN,

iar acizi nucleici care conține resturi de deoxiriboza se numesc acizi deoxiribonucleici,

pe scurt, ADN.

Însă partea cea mai significativă a acizilor nucleici, codul genetic care te face să fii tu,

deci care oferă individualitate fiecărui organism în parte, se găsește printre cele patru baze azotate,

adenina, timina, citozina și guanina.

Aceste baze azotate care intră în structura mononucleotidelor derivă de la doi compuși organici cu catenă heterociclică

și anume de la purină și pirimidină.

Observăm atomii de azot din structura acestor compuși care au dus la denumirea mai generală de baze azotate.

De la purină provin două baze azotate importante, adenina și guanina,

iar de la pirimidină provin trei baze importante, citozina, timina și uracil.

Acum, aceea dintre voi care sunteți foarte atenti, probabil că ați observat că am prezentat aici cinci baze azotate și nu patru,

iar aceea dintre voi care sunteți foarte, foarte atenti, sigur ați observat că atunci când am pomenit de codul genetic,

baza pirimidinică numită uracil nu apărea în imagine.

Asta deoarece uracilul intră numai în compoziția RN-ului.

Așadar, mononucleotidele care intră în structura ADN-ului conțin una din următoarele patru baze azotate,

adenina, guanina, citozina și timina.

Mononucleotidele care intră în structura RN-ului conțin una din aceste patru baze azotate,

adenina, guanina, citozina și uracil.

Prin urmare, vedem că timina e specific ADN-ului, iar uracilul e specific RN-ului.

Bun, deci avem acum părțile componente, o pentoză, azid fosforic și o bază azotată.

În continuare, vom vedea cum numai din aceste trei componente construim azizii nucleici,

probabil biomoleculele cu funcțiile cele mai importante pentru organismele vii.

Prin condensarea biochimică dintre moleculele unei baze azotate și o moleculă de pentoză,

obținem compuși organici numiți nucleozide.

Legătura dintre pentoză și bază azotată este o legătură beta-glicozidică.

Asta deoarece gruparea hidroxila pentozei participante la reacție se află în poziția beta.

Dacă s-ar fi aflat aici, în partea opusă ar fi fost în poziția alfa,

de aceea apare termenul beta în denumirea legăturii.

Vedem că pentoza din reacția noastră este mai precis o moleculă de riboză,

așadar în locul adeninei am fi putut avea aici guanină, citozină sau uracil.

Dacă am fi folosit o moleculă de deoxiriboză pentru exemplu reacție,

atunci baza azotată participant ar fi putut să fie adenină, guanină, citozină sau timină.

Ok, avem până acum monocleozidă.

Prin esterificarea cu acid fosforic a unei grupe hidroxili din poziția 5 a unei unități de pentoză,

unitatea de pentoză care la rândul ei face parte dintr-o moleculă de mononucleozidă,

obținem într-un final o mononucleotidă.

Și după cum am văzut mai devreme, prin policondensarea mononucleotidelor se obțin acizii nucleici.

În macromoleculele acizilor nucleici, adică în lanțurile polinucleotidice,

mononucleotidele sunt unite între ele prin punți de tip ester fosforic

în pozițiile 5 și 3 din pentoză.

De fapt, în biochimie, numerotarea pozițiilor atomilor de carbon din aceste pentoze

se face cu 1 prim, 2 prim până la 5 prim

deoarece cu cifre normale 1, 2, 3, 4, 5

se numerotează pozițiile atomilor din bazele azotate

și astfel se face diferențiere între pozițiile pentozei și pozițiile bazelor azotate.

Avem aici un fragment de acid deoxyribonucleic.

Acestea sunt punțile de tip ester fosforic din pozițiile 5 și 3.

Aici e poziția 5-a unei pentoze,

iar grupa fosfat se va lega în poziția 3-a la următoarea pentoză.

Iar acesta este un fragment de acid ribonucleic.

Observăm aici că avem uracil în loc de timină

și că pentoza are un atom de oxigen în plus în poziția cu numărul 2.

Însă, în legătură cu ADN-ul, e foarte important să știm că în organismele vii

ADN-ul nu există sub forma unui lanț polenucleotidic simplu,

ci arată în acest fel.

Aceasta este faimoasa structură de dublu helix,

despre care vom afla mai multe în lecția viitoare.