Gli acidi nucleici svolgono un ruolo importante nella cellula, assicurandone l'attività vitale e la riproduzione. Queste proprietà consentono di definirle la seconda molecola biologica più importante dopo le proteine. Molti ricercatori hanno persino messo al primo posto il DNA e l'RNA, implicando la loro principale importanza nello sviluppo della vita. Tuttavia, sono destinati a passare al secondo posto dopo le proteine, perché la base della vita è proprio la molecola polipeptidica.
Gli acidi nucleici sono un diverso livello di vita, molto più complesso e interessante per il fatto che ogni tipo di molecola svolge un lavoro specifico per questo. Questo dovrebbe essere esaminato più in dettaglio.
Il concetto di acidi nucleici
Tutti gli acidi nucleici (DNA e RNA) sono polimeri biologici eterogenei che differiscono per il numero di catene. Il DNA è una molecola polimerica a doppio filamento che contieneinformazioni genetiche degli organismi eucarioti. Le molecole di DNA circolari possono contenere le informazioni ereditarie di alcuni virus. Questi sono HIV e adenovirus. Esistono anche 2 tipi speciali di DNA: mitocondriale e plastidico (trovato nei cloroplasti).
RNA, invece, ha molti più tipi, a causa delle diverse funzioni dell'acido nucleico. C'è l'RNA nucleare, che contiene le informazioni ereditarie dei batteri e della maggior parte dei virus, matrice (o RNA messaggero), ribosomiale e trasporto. Tutti loro sono coinvolti nella memorizzazione di informazioni ereditarie o nell'espressione genica. Tuttavia, è necessario comprendere più in dettaglio quali funzioni svolgono gli acidi nucleici nella cellula.
Molecola di DNA a doppio filamento
Questo tipo di DNA è un sistema di archiviazione perfetto per le informazioni ereditarie. Una molecola di DNA a doppio filamento è una singola molecola composta da monomeri eterogenei. Il loro compito è formare legami idrogeno tra nucleotidi di un' altra catena. Il monomero del DNA stesso è costituito da una base azotata, un residuo di ortofosfato e un monosaccaride desossiribosio a cinque atomi di carbonio. A seconda del tipo di base azotata alla base di un particolare monomero di DNA, ha il proprio nome. Tipi di monomeri di DNA:
- desossiribosio con un residuo di ortofosfato e una base adenil azotata;
- base azotata timidina con desossiribosio e residuo di ortofosfato;
- Citosina base azotata, desossiribosio e residuo di ortofosfato;
- ortofosfato con residuo azotato desossiribosio e guanina.
Per iscritto, per semplificare lo schema della struttura del DNA, il residuo di adenile è designato come "A", il residuo di guanina è designato come "G", il residuo di timidina è "T" e il residuo di citosina è "C ". È importante che le informazioni genetiche vengano trasferite dalla molecola di DNA a doppio filamento all'RNA messaggero. Presenta poche differenze: qui, come residuo di carboidrati, non c'è desossiribosio, ma ribosio, e invece della base azotata timidilica, l'uracile si trova nell'RNA.
Struttura e funzioni del DNA
Il DNA è costruito sul principio di un polimero biologico, in cui una catena viene creata in anticipo secondo un determinato modello, a seconda dell'informazione genetica della cellula madre. I nucleotidi del DNA sono collegati qui da legami covalenti. Quindi, secondo il principio di complementarità, altri nucleotidi sono attaccati ai nucleotidi della molecola a filamento singolo. Se in una molecola a filamento singolo l'inizio è rappresentato dal nucleotide adenina, allora nella seconda catena (complementare) corrisponderà alla timina. La guanina è complementare alla citosina. Pertanto, viene costruita una molecola di DNA a doppio filamento. Si trova nel nucleo e memorizza le informazioni ereditarie, che sono codificate da codoni - triplette di nucleotidi. Funzioni del DNA a doppio filamento:
- conservazione delle informazioni ereditarie ricevute dalla cellula madre;
- espressione genica;
- prevenzione dei cambiamenti mutazionali.
L'importanza delle proteine e degli acidi nucleici
Si ritiene che le funzioni delle proteine e degli acidi nucleici siano comuni, ovvero:sono coinvolti nell'espressione genica. L'acido nucleico stesso è il loro luogo di conservazione e la proteina è il risultato finale della lettura delle informazioni dal gene. Il gene stesso è una sezione di una molecola di DNA integrale, racchiusa in un cromosoma, in cui le informazioni sulla struttura di una determinata proteina sono registrate per mezzo di nucleotidi. Un gene codifica per la sequenza amminoacidica di una sola proteina. È la proteina che implementerà le informazioni ereditarie.
Classificazione dei tipi di RNA
Le funzioni degli acidi nucleici nella cellula sono molto diverse. E sono più numerosi nel caso dell'RNA. Tuttavia, questa multifunzionalità è ancora relativa, perché un tipo di RNA è responsabile di una delle funzioni. In questo caso, ci sono i seguenti tipi di RNA:
- RNA nucleare di virus e batteri;
- matrice (informazioni) RNA;
- RNA ribosomiale;
- plasmide RNA messaggero (cloroplasto);
- Cloroplasto ribosomiale RNA;
- RNA ribosomiale mitocondriale;
- RNA messaggero mitocondriale;
- trasferisci RNA.
Funzioni RNA
Questa classificazione contiene diversi tipi di RNA, suddivisi in base alla posizione. Tuttavia, in termini funzionali, dovrebbero essere divisi in soli 4 tipi: nucleare, informazionale, ribosomiale e di trasporto. La funzione dell'RNA ribosomiale è la sintesi proteica basata sulla sequenza nucleotidica dell'RNA messaggero. in cuigli amminoacidi sono "portati" all'RNA ribosomiale, "infilati" sull'RNA messaggero, per mezzo di un acido ribonucleico di trasporto. Questo è il modo in cui procede la sintesi in qualsiasi organismo che abbia ribosomi. La struttura e le funzioni degli acidi nucleici forniscono sia la conservazione del materiale genetico che la creazione di processi di sintesi proteica.
Acidi nucleici mitocondriali
Se si sa quasi tutto sulle funzioni nella cellula svolte dagli acidi nucleici situati nel nucleo o nel citoplasma, allora ci sono ancora poche informazioni sul DNA mitocondriale e plastidico. Qui sono stati trovati anche specifici RNA ribosomiali e messaggeri. Gli acidi nucleici DNA e RNA sono qui presenti anche negli organismi più autotrofi.
Forse l'acido nucleico è entrato nella cellula per simbiogenesi. Questo percorso è considerato dagli scienziati come il più probabile a causa della mancanza di spiegazioni alternative. Il processo è considerato come segue: un batterio simbiotico autotrofico è entrato nella cellula in un certo periodo. Di conseguenza, questa cellula priva di nucleare vive all'interno della cellula e le fornisce energia, ma si degrada gradualmente.
Agli stadi iniziali dello sviluppo evolutivo, probabilmente, un batterio simbiotico non nucleare ha spostato processi di mutazione nel nucleo della cellula ospite. Ciò ha consentito di introdurre nell'acido nucleico della cellula ospite i geni responsabili della memorizzazione delle informazioni sulla struttura delle proteine mitocondriali. Tuttavia, per ora, quali funzioni nella cellula sono svolte dagli acidi nucleici di origine mitocondriale,non molte informazioni.
Probabilmente, alcune proteine sono sintetizzate nei mitocondri, la cui struttura non è ancora codificata dal DNA o RNA nucleare dell'ospite. È anche probabile che la cellula abbia bisogno di un proprio meccanismo di sintesi proteica solo perché molte proteine sintetizzate nel citoplasma non possono attraversare la doppia membrana dei mitocondri. Allo stesso tempo, questi organelli producono energia, e quindi, se esiste un canale o un vettore specifico per la proteina, sarà sufficiente per il movimento delle molecole e contro il gradiente di concentrazione.
DNA plasmidico e RNA
I plastidi (cloroplasti) hanno anche il loro DNA, che è probabilmente responsabile dell'implementazione di funzioni simili, come nel caso degli acidi nucleici mitocondriali. Ha anche il proprio RNA ribosomiale, messaggero e di trasferimento. Inoltre, i plastidi, a giudicare dal numero di membrane e non dal numero di reazioni biochimiche, sono più complicati. Succede che molti plastidi hanno 4 strati di membrane, il che viene spiegato dagli scienziati in modi diversi.
Una cosa è ovvia: le funzioni degli acidi nucleici nella cellula non sono state ancora completamente studiate. Non è noto quale significato abbiano il sistema di sintesi proteica mitocondriale e l'analogo sistema cloroplastico. Inoltre, non è del tutto chiaro perché le cellule abbiano bisogno di acidi nucleici mitocondriali se le proteine (ovviamente non tutte) sono già codificate nel DNA nucleare (o RNA, a seconda dell'organismo). Sebbene alcuni fatti ci costringano a concordare sul fatto che il sistema di sintesi proteica dei mitocondri e dei cloroplasti è responsabile delle stesse funzioni die DNA del nucleo e RNA del citoplasma. Memorizzano le informazioni ereditarie, le riproducono e le trasmettono alle cellule figlie.
CV
È importante capire quali funzioni nella cellula svolgono gli acidi nucleici di origine nucleare, plastidica e mitocondriale. Ciò apre molte prospettive per la scienza, perché il meccanismo simbiotico, secondo il quale sono comparsi molti organismi autotrofi, può essere riprodotto oggi. Ciò consentirà di ottenere un nuovo tipo di cellula, forse anche umana. Anche se è troppo presto per parlare delle prospettive per l'introduzione di organelli plastidi multimembrana nelle cellule.
È molto più importante capire che gli acidi nucleici sono responsabili di quasi tutti i processi in una cellula. Questa è sia la biosintesi proteica che la conservazione delle informazioni sulla struttura della cellula. Inoltre, è molto più importante che gli acidi nucleici svolgano la funzione di trasferire materiale ereditario dalle cellule madri alle cellule figlie. Ciò garantisce l'ulteriore sviluppo dei processi evolutivi.
