ADN (acid dezoxiribonucleic) este informația genetică Găsită în nucleele majorității organismelor. Este aranjat în structuri numite cromozomi. Structura ADN-ului a fost identificată pentru prima dată ca având o structură „dublu-helix” de către Watson și Crick în 1953. ADN-ul este compus din 4 baze: purine, adenină (a) și guanină (G) și pirimidine ,timină (T) și citozină (C). Acestea formează perechi de baze complementare de A – T și G-C., ADN-ul conține, de asemenea, o grupare fosfat conectat la un zahăr deoxiriboză. Grupul fosfat este atașat la zahăr printr-o legătură fosfodiesterică. Oamenii au 99,5% asemănări cu alți oameni în ADN-ul lor.
structura ADN
ADN (acid dezoxiribonucleic) este un lanț de monomeri (unități repetitive) numite „nucleotide”. O nucleotidă constă din: un zahăr deoxiriboză 2` (o pentoză de cinci carbon similară cu cea a zahărului riboză găsit în ARN., Formula sa chimică este C5H10O4), un grup de fosfat (care formează o legătură de phosphodiester: conectarea a 2-dezoxiriboza zaharuri împreună) și o bază azotată (unul din A (Adenina), C ( Citozină), G ( Guanină) sau T (Timina), care formează un lanț lateral de ramificare de la 1′ de carbon a 2` dezoxiriboză zahăr).
Regiunea grupării de zahăr / fosfat deoxiriboză este considerată „coloana vertebrală” a catenelor ADN datorită scopului său structural, iar secvența bazelor poartă informația gentică. Pentru a produce o structură ADN dublu catenară, interacțiunile apar între bazele complementare., Perechile de baze complementare din ADN interacționează între ele prin legături de hidrogen: interacțiunile A-T constau în 2 legături intermoleculare de hidrogen, în timp ce interacțiunile G-C constau în 3 legături intermoleculare de hidrogen. Între aceste baze sunt interacțiuni hidrofobe cunoscute sub numele de forțe van der Waal. Aceste interacțiuni formează punți între două lanțuri ADN, creând astfel o structură în formă de „scară” dublu catenară. Fiecare fir acționează ca un șablon pentru celălalt în replicarea ADN-ului., ADN-ul este copiat în ARNm (ARN mesager), care transportă informațiile din catena originală șablon ADN pentru a fi implicate în sinteza proteinelor. Procesul de ADN fiind copiat în ARNm este numit transcriere. ARNm transcris este apoi tradus într-o polipeptidă într-un proces numit traducere de Tarn. în ADN-ul dublu helix, firele coloanei vertebrale sunt mai apropiate pe o parte a helixului decât pe cealaltă. Aceasta duce la formarea canelurilor majore și minore., Canelura majoră este mult mai largă decât canelura minoră și acest lucru înseamnă că interacțiunile specifice ADN-proteine pot avea loc pe canelura majoră datorită coloanei vertebrale care nu este în cale. Nucleotidele specifice care se confruntă în canelura majoră sunt grupele N7 și C6 de purine și grupele C4 și C5 de pirimidine, care acceptă ioni de hidrogen din aminoacizii din proteină pentru a forma legături de hidrogen. datorită structurii dublu elicoidale a ADN-ului, bazele azotate se găsesc în interiorul structurii, formând un interior hidrofob., Sarcina negativă din grupările fosfatice conferă coloanei vertebrale zahăr-fosfat a ADN-ului o sarcină negativă, care respinge nucleofilii, inclusiv apa. Acest lucru face ca ADN-ul să fie mai puțin vulnerabil la atacul nucleofilic, astfel încât ADN-ul este considerat a fi o moleculă foarte stabilă. ADN – ul este mult mai stabil decât ARN-ul, deoarece ARN – ul este doar monocatenar-bazele azotate sunt lăsate expuse atacului nucleofililor pe o parte. în 1953, în ciuda multor alte teorii, James Watson și Francis Crick au descoperit adevărata structură a unei molecule de ADN dublu catenar ca fiind o „dublă Helix”., Acest lucru a fost rezolvată ca urmare a stick-a-și-ball’ modele au creat, împreună cu utilizarea activităților colegii Rosalind Franklin și Maurice Wilkins pe cristalografia cu raze X. Fotografiile de difracție cu raze X obținute din fibrele ADN au prezentat o formă X unică, care ilustrează o structură elicoidală, deși au indicat o structură repetitivă de 3,4 Å pe rândul spiralei, fiecare bază fiind rotită la 36 de grade față de următoarea. Diametrul helixului este de 23,7 Å., Ei au descoperit că coloana vertebrală zahăr-fosfat a fost la exterior și bazele sunt poziționate pe interiorul helix. informațiile de mai sus au descris forma B a ADN-ului. ADN – ul se găsește și în formele A și Z. Când ADN – ul devine deshidratat, se poate observa forma A. Este, de asemenea, dreptaci, dar există 11 baze pe rând, iar helixul este mai larg. Diametrul este de 25,5 Å. O altă diferență este că înclinarea perechilor de baze crește cu 18O, până la 19O de la perpendicular pe axa helixului.
forma Z diferă mult mai mult, deoarece este o helix dublu stângaci., Această formă este rar văzută fără ajutorul unor concentrații mari de sare. Legăturile sunt în zig-zag, deoarece legăturile alternează anti și syn (în timp ce formele A și B sunt doar anti). Forma Z este mai îngustă, având un diametru de numai 18,4 Å, Dar există o creștere de 3,8 Å pe pereche de bază. Se crede că tranzițiile dintre formele B și Z ale ADN – ului pot fi implicate în reglarea reglării genelor.
ADN-ul B este cel mai frecvent observat în toate formele de viață, cu toate acestea, structurile a-elicoidale și Z-elicoidale coexsist în celule; adică., este foarte frecvent să observați o moleculă de ADN B și ADN Z, într-o confirmare predominant a ADN-ului B. ADN-ul muntjacului Indian, care este un cerb Asiatic, are cea mai lungă lungime (aproximativ 3 miliarde de nucleotide) dintre toate moleculele ADN cunoscute ale altor organisme.
ADN-ul este încărcat negativ datorită ionilor de fosfat încărcați negativley din coloana vertebrală a fosfatului de zahăr. Prin urmare, poate fi utilizat pentru electroforeza în gel pentru a identifica diferite lungimi ale ADN-ului., Sarcina negativă a coloanei vertebrale, împreună cu grupurile OH de pe zahărul deoxiriboză, înseamnă că coloana vertebrală este hidrofilă, deoarece apa poate forma legături de hidrogen cu ea. Centrul moleculei ADN este hidrofob din cauza lipsei de încărcare în bazele ADN. Interiorul hidrofil exterior și hidrofob al moleculei ADN înseamnă că este solubil în apă.
replicarea
Natura dublă catenară a ADN-ului este importantă pentru metoda „replicării semi-conservatoare” a replicării ADN-ului., În acest proces, enzima helicază ADN desface dubla helix prin ruperea legăturilor de hidrogen dintre bazele complementare de pe fiecare fir, dezvăluind cele 2 fire separate. Pe aceste fire sunt bazele revelate, care atrag baze complementare pe nucleotide libere. Nucleotidele libere sunt unite printr-o enzimă ADN polimerază. Deoxyribonucleotide trifosfat (dNTPs) sunt adăugate pe 3′ hidroxil grup tot mai mare strand prin 5′ – trifosfat grup pe intrare dNTP în reacția de esterificare., Îmbinarea nucleotidelor formează un nou fir de ADN care este identic cu celălalt fir dublu de ADN, deoarece folosește unul dintre firele originale ca șablon pentru replicare. Fiecare fir dublu de ADN este alcătuit dintr-un fir părinte și un fir nou sistematizat. chiar dacă ambele componente ale moleculei de ADN parental sunt copiate pentru a forma produse identice, cele două componente sunt copiate într-o manieră ușor diferită una de cealaltă. Acest lucru se datorează faptului că ADN-ul este întotdeauna sintetizat într-o direcție de 5′ până la 3′., 3 ‘la 5’ strand, cunoscut sub numele de lider strand, este copiat continuu de ADN polimeraza. Celălalt fir este numit firul rămas, deoarece este replicat mai lent. Pentru a reproduce Catena rămasă, primerii ARN sunt plasați pe mai multe puncte de-a lungul catenei rămase de o enzimă numită primază. Golurile de pe firul rămas între primerii ARN sunt replicate de ADN polimerază, iar fragmentele scurte de ADN replicat sunt cunoscute sub numele de fragmente Okazaki. Cu toate acestea, pentru a finaliza replicarea catenei rămase, primerii ARN trebuie înlocuiți cu secvențe ADN., O altă ADN polimerază îndepărtează primerii ARN și sintetizează fragmente de ADN pentru a le înlocui. Fragmentele Okazaki și înlocuirile ARN primer nu sunt încă Unite, astfel încât ligaza ADN vine într-un ligat toate fragmentele de ADN împreună. teoria replicării semi-conservatoare s-a dovedit a fi corectă prin experimentul Messelson-Stahl. În acest experiment, E. coli au fost cultivate într-un mediu care conține 15-N pentru un număr de generații. Bacteriile au fost apoi transferate într-un mediu care conține 14-N. după un ciclu de replicare, ADN-ul a fost extras din bacterii și centrifugat., Centrifugarea a separat ADN-ul prin densitate, producând o densitate de bandă wita h între cea a ADN-ului 15-N și a ADN-ului 14-N. Acest lucru a arătat că un fir provine de la părintele (15-N) și un fir a fost nou sintetizat din nucleotide libere (14-n).