Pe scurt
Acizii nucleici (ADN și ARN) sunt macromolecule esențiale pentru stocarea și transmiterea informației genetice. Sinteza proteinelor se desfășoară în două etape principale – transcripția și translatția – în care codul genetic este citit în triplete de baze numite codoni. Înțelegerea acestor mecanisme este fundamentală pentru genetică, biologie moleculară și aplicații medicale.
Structura acizilor nucleici
ADN-ul este o moleculă dublu elicoidală formată din nucleotide. Fiecare nucleotidă conține:
- o grupare fosfat
- o dezoxiriboză
- o bază azotată (adenină, timină, citozină sau guanină)
Perichierea bazelor se face prin legături de hidrogen
- A-T (două legături)
- C-G (trei legături)
ARN-ul este monocatenar și conține
- riboză în loc de dezoxiriboză
- uracil în loc de timină
Tipurile de ARN
Există trei tipuri principale de ARN
- ARN mesager (ARNm) – transportă codul genetic de la ADN la ribozomi
- ARN de transfer (ARNt) – aduce aminoacizii la ribozomi
- ARN ribozomal (ARNr) – component structural al ribozomilor
Etapele sintezei proteinelor
Transcripția
- ARN-polimeraza copiază o regiune a ADN-ului într-o moleculă de ARNm
- Se folosește complementaritatea bazelor
- Exemplu: Secvența de ADN 3'-TACGGAATC-5' este transcrisă în ARNm: 5'-AUGCCUUAG-3'. Se observă că T este înlocuit cu U. ARNm-ul rezultat va fi citit în codoni: AUG (start și Met), CCU (Prolină), UAG (stop)
Translatia
- ARNm este citit în triplete de câte trei baze (codoni) la nivelul ribozomului
- ARNt-ul, care are un anticodon complementar, aduce aminoacidul corespunzător
- Legarea peptidică între aminoacizi formează lanțul polipeptidic
- Exemplu: ARNm: 5'-AUG-GCU-AAA-UGA-3'. Se identifică codoni: AUG (Metionină), GCU (Alanină), AAA (Lizină), UGA (stop). ARNt cu anticodonii corespunzători aduc aminoacizii: anticodon UAC pentru AUG, CGA pentru GCU, UUU pentru AAA. Se formează lanțul: Met-Ala-Lys, iar translatția se oprește la codonul stop
Codul genetic și mutațiile
Codul genetic este aproape universal, având
- 64 de codoni pentru 20 de aminoacizi
- trei codoni stop
Mutațiile la nivelul ADN-ului pot altera secvența de aminoacizi și, implicit, funcția proteinei.
Exemplu de mutație punctiformă: Secvența ADN normală: TAC GGA ATT → ARNm: AUG CCU UAA → aminoacizi: Met-Prolină-STOP. Dacă o mutație schimbă G în A (TAC GAA ATT), ARNm devine AUG CUU UAA → aminoacizi: Met-Leucină-STOP. Se observă schimbarea aminoacidului (Prolină în Leucină), ceea ce poate altera funcția proteinei.
Verifică-te!
- Care sunt cele două tipuri de legături de hidrogen care realizează perichierea bazelor în ADN și câte legături are fiecare pereche?
- Ce înlocuiește uracilul în ARN față de ADN și ce zahăr conține ARN-ul în loc de dezoxiriboză?
- Care sunt cele trei tipuri principale de ARN și care este rolul fiecăruia în sinteza proteinelor?