Bazele moleculare ale eredităţii. Acizii nucleici. Genele
Genetica studiază legile eredităţii şi variabilităţii organismelor. Ea stabileşte mecanismele care asigură conservarea informaţiei genetice şi a modificărilor ereditare.
Ereditatea, ca obiect de studiu al geneticii, reprezintă proprietatea organismelor de a păstra şi de a transmite caracterele de la părinţi la descendenţi. Această proprietate contribuie la menţinerea stabilităţii caracterelor de-a lungul generaţiilor, a continuităţii biologice a indivizilor în cadrul speciei de la o generaţie la alta, asigurând astfel conservarea speciei.
Informaţia ereditară despre caracterele organismului este localizată în gene. Gena poate fi definită prin diferiţi termeni, şi anume:
- termeni fizici: gena reprezintă un segment de cromozom care conţine secvenţe particulare de nu- cleotide;
- termeni funcţionali: gena reprezintă o unitate informaţională care se transcrie într-o moleculă de ARNm sau într-un lanţ polipeptidic;
- termeni genetici: gena reprezintă o unitate informaţională care determină un anumit caracter ereditar.
în concepţia clasică, gena reprezintă cea mai mică unitate funcţională de ereditate, de mutaţie şi de recombinare. Ea stabileşte ordinea nucleotidelor în molecula de ARN şi a aminoacizilor în molecula proteică.
Genele sunt localizate în cromozomi (vezi tema 1.3.), fiind aranjate liniar şi ocupând o anumită poziţie, numită locus.
în urma procesului de mutaţie, una şi aceeaşi genă poate apărea sub mai multe forme, numite alele. Alelele determină manifestări diferenţiate ale aceluiaşi caracter. în fiecare cromozom există doar o singură genă alelă. în organismele diploide, în cei doi cromozomi omologi, fiecare genă ocupă acelaşi locus şi reprezintă gene alele.
Genele de origine sunt numite gene normale (sălbatice), iar cele apărute prin modificarea acestora sunt numite gene mutante.
Astfel, materialul ereditar al organismelor este reprezentat de acizii nucleici. Fiind identificaţi şi separaţi pentru prima dată în nucleu, ulterior aceşti acizi au fost descoperiţi şi în alte organite (de exemplu, în mito- condrii, cloroplaste, ribozomi).
Există două tipuri de acizi nucleici: acid dezoxiribonucleic (ADN) şi acid ribonucleic (ARN), care au un rol important în biosinteza proteinelor şi în transmiterea informaţiei ereditare de la o generaţie la alta.
Molecula de acid nucleic este formată dintr-un lanţ de nucleotide (nucleotidele reprezintă monomerii acizilor nucleici). Fiecare nucleotidă include trei molecule asociate: o bază azotată, o glucidă (pentoză) şi radicalul acidului fosforic.
Molecula de ADN are o structură complexă, fiind formată din două catene spiralate una în jurul alteia. Fiecare catenă de ADN este constituită din nucleotide, al căror număr poate ajunge pâna la câteva mii sau milioane. Acidul fosforic şi glucida (dezoxiriboza) sunt similare la toate nucleotidele. Bazele azotate sunt de patru tipuri: adenină (A), timină (T), guanină (G) şi citozină (C).
într-o moleculă de ADN, cantitatea de adenină este aceeaşi ca şi cantitatea de timină, la fel, cantitatea de citozină este aceeaşi ca şi cantitatea de guanină:
A + G _ 1 T + C
Nucleotidele sunt unite în lanţul polinucleotidic prin legături fosfodiesterice, formate între două pentoze vecine (la nivelul atomilor de carbon 5 şi 3) cu ajutorul radicalului acidului fosforic.
Cele două catene de ADN se leagă între ele prin bazele azotate ale nucleotidelor, care se unesc prin punţi de hidrogen, respectând strict acelaşi cuplu A-T; G-C. Ca urmare, catenele au o structură complementară şi posedă o orientare spaţială opusă (antiparalelă), structură de helix dublu a moleculei de ADN.
6 1. Bazele geneticii
Un alt tip de acid nucleic din celulă este acidul ribonucleic (ARN). ARN-ul se aseamănă cu ADN, dar are şi unele particularităţi specifice. Astfel, ARN-ul este alcătuit dintr-o singură catenă, formată dintr-un lanţ de nucleotide. Fiecare nucleotidă este constituită din radicalii a trei molecule: a unei baze azotate, a unei glucide (riboza) şi a acidului fosforic.
Bazele azotate, care intră în compoziţia nucleotidelor, sunt: adenina (A), guanina (G), citozina (C) şi uraci- lul (U).
în celulă, există câteva tipuri de ARN: de transport (ARNt), mesager (ARNm) şi ribozomal (ARNr).
Toate aceste tipuri de ARN au forme şi dimensiuni diferite şi se formează pe matricea de ADN. Ele participă la transmiterea informaţiei ereditare prin biosinteza proteinelor:
• ARNr - intră în compoziţia ribozomilor (ARNr constituie circa 80 % din ARN-ul total al celulei);
• ARNt - colectează din citoplasmă aminoacizii şi-i transportă la ribozomi, locul de sinteză a proteinelor;
• ARNm - transmite informaţii ereditare de la ADN la locul de sinteză a proteinelor.
Există unele particularităţi ale organizării materialului genetic (ADN-ului) la diferite organisme.
-ADN
Genă procariotă
5
3
Exoni Introni
Gena eucariotă
La procariote (bacterii), materialul genetic este reprezentat printr-o moleculă de ADN dublă catenară circulară. Ea are o lungime de circa 1400 nm şi este „nudă" (nu formează complexe cu proteine histonice).
1. Bazele geneticii 7
La eucariote (plante, ciuperci, animale), materialul genetic se caracterizează printr-o discontinuitate genetică. în molecula de ADN se succed secvenţe nucleotidice informaţionale (exoni) şi neinformaţionale (in- troni), care se elimină în procesul de maturizare a ARN-ului. în combinaţie cu proteinele histonice, ADN-ul formează un complex nucleoproteic, numit cromatină.
Savanţii susţin că în procesul evoluţiei biologice au apărut iniţial acizii ribonucleici, care reprezentau materialul genetic şi exercitau rol ereditar. Cu timpul, această funcţie de conservare şi transmitere a caracterelor ereditare a fost preluată de acizii dezoxiribonucleici, concentraţi în organite celulare cu membrană dublă.
Genetica studiază legile eredităţii şi variabilităţii organismelor. Ea stabileşte mecanismele care asigură conservarea informaţiei genetice şi a modificărilor ereditare.
Ereditatea, ca obiect de studiu al geneticii, reprezintă proprietatea organismelor de a păstra şi de a transmite caracterele de la părinţi la descendenţi. Această proprietate contribuie la menţinerea stabilităţii caracterelor de-a lungul generaţiilor, a continuităţii biologice a indivizilor în cadrul speciei de la o generaţie la alta, asigurând astfel conservarea speciei.
Informaţia ereditară despre caracterele organismului este localizată în gene. Gena poate fi definită prin diferiţi termeni, şi anume:
- termeni fizici: gena reprezintă un segment de cromozom care conţine secvenţe particulare de nu- cleotide;
- termeni funcţionali: gena reprezintă o unitate informaţională care se transcrie într-o moleculă de ARNm sau într-un lanţ polipeptidic;
- termeni genetici: gena reprezintă o unitate informaţională care determină un anumit caracter ereditar.
în concepţia clasică, gena reprezintă cea mai mică unitate funcţională de ereditate, de mutaţie şi de recombinare. Ea stabileşte ordinea nucleotidelor în molecula de ARN şi a aminoacizilor în molecula proteică.
Genele sunt localizate în cromozomi (vezi tema 1.3.), fiind aranjate liniar şi ocupând o anumită poziţie, numită locus.
în urma procesului de mutaţie, una şi aceeaşi genă poate apărea sub mai multe forme, numite alele. Alelele determină manifestări diferenţiate ale aceluiaşi caracter. în fiecare cromozom există doar o singură genă alelă. în organismele diploide, în cei doi cromozomi omologi, fiecare genă ocupă acelaşi locus şi reprezintă gene alele.
Genele de origine sunt numite gene normale (sălbatice), iar cele apărute prin modificarea acestora sunt numite gene mutante.
Astfel, materialul ereditar al organismelor este reprezentat de acizii nucleici. Fiind identificaţi şi separaţi pentru prima dată în nucleu, ulterior aceşti acizi au fost descoperiţi şi în alte organite (de exemplu, în mito- condrii, cloroplaste, ribozomi).
Există două tipuri de acizi nucleici: acid dezoxiribonucleic (ADN) şi acid ribonucleic (ARN), care au un rol important în biosinteza proteinelor şi în transmiterea informaţiei ereditare de la o generaţie la alta.
Molecula de acid nucleic este formată dintr-un lanţ de nucleotide (nucleotidele reprezintă monomerii acizilor nucleici). Fiecare nucleotidă include trei molecule asociate: o bază azotată, o glucidă (pentoză) şi radicalul acidului fosforic.
Molecula de ADN are o structură complexă, fiind formată din două catene spiralate una în jurul alteia. Fiecare catenă de ADN este constituită din nucleotide, al căror număr poate ajunge pâna la câteva mii sau milioane. Acidul fosforic şi glucida (dezoxiriboza) sunt similare la toate nucleotidele. Bazele azotate sunt de patru tipuri: adenină (A), timină (T), guanină (G) şi citozină (C).
într-o moleculă de ADN, cantitatea de adenină este aceeaşi ca şi cantitatea de timină, la fel, cantitatea de citozină este aceeaşi ca şi cantitatea de guanină:
A + G _ 1 T + C
Nucleotidele sunt unite în lanţul polinucleotidic prin legături fosfodiesterice, formate între două pentoze vecine (la nivelul atomilor de carbon 5 şi 3) cu ajutorul radicalului acidului fosforic.
Cele două catene de ADN se leagă între ele prin bazele azotate ale nucleotidelor, care se unesc prin punţi de hidrogen, respectând strict acelaşi cuplu A-T; G-C. Ca urmare, catenele au o structură complementară şi posedă o orientare spaţială opusă (antiparalelă), structură de helix dublu a moleculei de ADN.
6 1. Bazele geneticii
Un alt tip de acid nucleic din celulă este acidul ribonucleic (ARN). ARN-ul se aseamănă cu ADN, dar are şi unele particularităţi specifice. Astfel, ARN-ul este alcătuit dintr-o singură catenă, formată dintr-un lanţ de nucleotide. Fiecare nucleotidă este constituită din radicalii a trei molecule: a unei baze azotate, a unei glucide (riboza) şi a acidului fosforic.
Bazele azotate, care intră în compoziţia nucleotidelor, sunt: adenina (A), guanina (G), citozina (C) şi uraci- lul (U).
în celulă, există câteva tipuri de ARN: de transport (ARNt), mesager (ARNm) şi ribozomal (ARNr).
Toate aceste tipuri de ARN au forme şi dimensiuni diferite şi se formează pe matricea de ADN. Ele participă la transmiterea informaţiei ereditare prin biosinteza proteinelor:
• ARNr - intră în compoziţia ribozomilor (ARNr constituie circa 80 % din ARN-ul total al celulei);
• ARNt - colectează din citoplasmă aminoacizii şi-i transportă la ribozomi, locul de sinteză a proteinelor;
• ARNm - transmite informaţii ereditare de la ADN la locul de sinteză a proteinelor.
Există unele particularităţi ale organizării materialului genetic (ADN-ului) la diferite organisme.
-ADN
Genă procariotă
5
3
Exoni Introni
Gena eucariotă
La procariote (bacterii), materialul genetic este reprezentat printr-o moleculă de ADN dublă catenară circulară. Ea are o lungime de circa 1400 nm şi este „nudă" (nu formează complexe cu proteine histonice).
1. Bazele geneticii 7
La eucariote (plante, ciuperci, animale), materialul genetic se caracterizează printr-o discontinuitate genetică. în molecula de ADN se succed secvenţe nucleotidice informaţionale (exoni) şi neinformaţionale (in- troni), care se elimină în procesul de maturizare a ARN-ului. în combinaţie cu proteinele histonice, ADN-ul formează un complex nucleoproteic, numit cromatină.
Savanţii susţin că în procesul evoluţiei biologice au apărut iniţial acizii ribonucleici, care reprezentau materialul genetic şi exercitau rol ereditar. Cu timpul, această funcţie de conservare şi transmitere a caracterelor ereditare a fost preluată de acizii dezoxiribonucleici, concentraţi în organite celulare cu membrană dublă.
Niciun comentariu:
Trimiteți un comentariu