Structura ADN-ului

De Susha Cheriyedath, M.Sc.Revizuit de Sally Robertson, B.Sc.

Descoperirea structurii ADN-ului de către James Watson și Francis Crick în anul 1953 este una dintre cele mai revoluționare descoperiri științifice de până acum. Cu toate acestea, cercetările care au dus la descoperirea structurii acidului nucleic au început cu câțiva ani înainte și au implicat mulți cercetători diferiți din întreaga lume.

Dezvoltări timpurii

În 1869, biochimistul elvețian, Frederich Miescher a fost primul care a identificat ADN-ul ca fiind prezent în interiorul nucleelor limfocitelor. Cu toate acestea, importanța moleculei nu a fost conștientizată decât peste 50 de ani mai târziu. În 1919, biochimistul rus, Phoebus Levene a propus că acizii nucleici sunt compuși din nucleotide, care sunt alcătuite din una dintre cele patru baze – A (adenină), T (timină), G (guanină) și C (citozină); un zahăr și o grupare fosfat.

Biochimistul austriac Erwin Chargaff, inspirat de lucrarea lui Oswald Avery din 1944 despre ADN ca material genetic, a lansat un proiect de cercetare axat pe chimia acizilor nucleici în anii 1950. Pe baza observațiilor sale cu privire la cantitatea de baze din ADN, el a formulat regula lui Chargaff, care afirmă că cantitatea totală de purine (A + G) este aproape egală cu cantitatea totală de pirimidine (C + T). Combinația dintre descoperirile lui Levene și munca crucială de cristalografie cu raze X asupra structurii ADN-ului, realizată de Rosalind Franklin și Maurice Wilkins, a pus bazele descoperirii revoluționare a structurii dublei helixuri de către Watson și Crick în 1953.

În 1962, Watson, Crick și Wilkins au primit împreună Premiul Nobel pentru Medicină „pentru descoperirile lor privind structura moleculară a acizilor nucleici și semnificația acesteia pentru transferul de informații în materialul viu.”

Dupla elice a ADN-ului

Structură și componente

ADN-ul este format din 2 lanțuri sau șiruri de polinucleotide, înfășurate unul în jurul celuilalt astfel încât să semene cu o scară răsucită. Această structură este denumită dublă helix. Coloana vertebrală a fiecăruia dintre aceste șiruri este un model repetitiv format dintr-un zahăr cu 5 atomi de carbon și o grupare fosfat. Fiecare zahăr este atașat la una dintre cele patru baze care conțin azot: A, T, G sau C.

Sucrul prezent în nucleotidă este o dezoxiriboză, de unde și denumirea de acid dezoxiribonucleic (ADN). În structura ADN cu dublă spirală, toate cele patru baze sunt cantonate în interiorul dublei spirale, menținute la locul lor prin legături de hidrogen (H) care leagă bazele complementare de pe cele două catene. Coloanele vertebrale de zaharuri-fosfați ale ADN-ului se află în exteriorul dublei elice.

Legătura de hidrogen

Adenina și timina sunt împerecheate prin două legături H, în timp ce citosina și guanina sunt împerecheate prin trei legături H. Bazele sunt suprapuse pe scară, iar legătura hidrofobă dintre baze conferă stabilitate moleculei de ADN.

Apariția bazelor complementare

Cele două șiruri de ADN din dubla elice se deplasează în direcții opuse (antiparalele unul față de celălalt) pentru a ajuta bazele din fiecare pereche de baze să se încadreze în dubla elice. Acest lucru înseamnă că nucleotidele din fiecare catenă de ADN sunt exact complementare cu cele din cealaltă catenă.

Încrucișarea complementară a bazelor A cu T și G cu C permite optimizarea nivelurilor de energie în cadrul dublei elice. În acest aranjament în dublă elice, lățimea fiecărei perechi de baze rămâne aceeași, ceea ce înseamnă că se păstrează aceeași distanță între coloanele vertebrale de zahăr-fosfat, pe toată lungimea moleculei de ADN. Răsucirile sau întoarcerile în cele două coloane vertebrale de zahăr-fosfat ale dublei elice au loc la fiecare zece perechi de baze, ceea ce maximizează eficiența împachetării perechilor de baze.

Cele două șiruri polinucleotidice ale dublei elice a ADN-ului oferă o bază simplă pentru copierea informației din moleculă. La separare, fiecare dintre cele două șiruri servește drept șablon pentru crearea unei copii exacte sau identice a moleculei de ADN.

1. http://tigger.uic.edu/classes/phys/phys461/phys450/ANJUM04/
2. http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK26821/
3. http://cs.boisestate.edu/~amit/teaching/342/lab/structure.html
4. http://www.nature.com/scitable/topicpage/discovery-of-dna-structure-and-function-watson-397
5. https://www.nobelprize.org/nobel_prizes/medicine/laureates/1962/

Lecturi suplimentare

• Toate conținuturile ADN
• Ce este ADN-ul?
• Proprietăți ale ADN-ului
• Modificări chimice ale ADN-ului
• Funcții biologice ale ADN-ului

Scris de

Susha Cheriyedath

Susha are o diplomă de licență în științe (B.Sc.) în chimie și o diplomă de masterat (M.Sc.) în biochimie de la Universitatea din Calicut, India. Întotdeauna a avut un interes deosebit pentru științele medicale și de sănătate. În cadrul studiilor de masterat, s-a specializat în biochimie, cu accent pe microbiologie, fiziologie, biotehnologie și nutriție. În timpul liber, îi place să gătească o furtună în bucătărie cu experimentele ei de coacere super-meseriașe.

Citate

.