Conţinut
Importanța codului genetic constă în capacitatea sa inerentă de a da naștere proteinelor, unitățile de bază ale structurii și funcției în fiecare celulă vie. Toate organismele conțin ARN sau ADN drept cod genetic. Primele organisme au folosit ARN-ul sau acidul ribonucleic ca cod pentru a produce proteine. Pe măsură ce formele de viață au crescut în complexitate, ADN-ul sau acidul dezoxiribonucleic a înlocuit ARN-ul ca mesaj enigmatic pe care celulele îl traduc în procese care dau viață, dar ARN-ul a păstrat funcții speciale legate de ADN și de fabricarea proteinelor. ARN-ul poate îndeplini funcțiile atât ale proteinelor, cât și ale ADN-ului în unele organisme, cu o eficiență mai mică.
Compoziție și structură
ADN-ul este o structură mai mare și mai extinsă decât ARN-ul. ADN-ul conține două lanțuri care se completează reciproc și se conectează prin legături chimice. ARN-ul este format dintr-o singură catenă. ADN-ul este similar cu o scară în spirală, în timp ce ARN-ul este doar o jumătate din scară. ARN folosește riboza ca zahăr component, în timp ce ADN-ul folosește dezoxiriboză, care este exact aceeași cu riboza, minus un atom de oxigen.
Ambii acizi nucleici au nucleotide, structuri formate din molecule de zahăr alternante și fosfați legați de o altă moleculă - o bază azotată. Zaharurile și fosfații care alternează între ei formează „treptele scării”. Bazele de azot (purine și pirimidine) atârnă de componenta zahărului. Atât ADN-ul, cât și ARN-ul conțin purinele adenină și guanină. ADN-ul folosește pirimidinele citozină și timină, în timp ce ARN-ul folosește citozină și uracil.
Funcții
ADN-ul are o funcție unică și centrală în celule: stocarea codului de informații genetice. Trei tipuri diferite de ARN există în celule și fiecare tip are o structură și o funcție specifice. ARN-ul mesager (ARNm) este creat atunci când celula trebuie să producă proteine. În timpul procesului, numit transcripție, un semnal declanșează firele de ADN și ARNm se formează de-a lungul firului unic de ADN, nucleotid cu nucleotid. Catenă unică de ARNm călătorește către un ribozom. ARN ribozomal sau ARNr face parte din ribozomi, structuri în care proteinele sunt sintetizate. ARN-ul de transfer, sau ARNt, transportă aminoacizii - unitățile de bază care produc proteinele - în ribozomi, pentru a se atașa la catena de ARNm. Fiecare ARNt conține un singur aminoacid specific. Proteina este construită de-a lungul lanțului mARN, câte un aminoacid la un moment dat. Odată ce ARNt eliberează aminoacidul, acesta ia un altul și se întoarce la locul de sinteză a proteinelor.
Distribuție
ADN-ul se găsește fie în zone specifice ale celulelor, fie rămâne în interiorul nucleului, unde este protejat de învelișul nuclear. ARN-ul, care apare în număr mai mare decât ADN-ul, este răspândit în celule. ARNm nu există până când un semnal din nucleu nu necesită sinteza proteinelor, iar lanțul de ARNm începe să se formeze în fața modelului dvs. de ADN din nucleu. În interiorul ribozomilor, ARNr menține proteina în loc. Între timp, moleculele de ARNt plutesc în citoplasmă - substanța gelatinoasă care formează interiorul unei celule. În timp ce o catenă de ARNm este ținută pe loc de ribozom, ARNt se deplasează în jurul citoplasmei în căutarea aminoacizilor plutitori specifici anumitor unități de ARNt.
Stabilitate
ARN pare să fi fost precursorul ADN-ului, dar în timp ADN-ul s-a dovedit a fi mai bine adaptat sarcinii de stocare a materialului genetic. ADN-ul este structural mai stabil decât ARN-ul, în parte datorită compoziției fragmentului său de zahăr. Deoxiriboză, căreia îi lipsește un atom de oxigen, nu reacționează la fel de ușor ca riboza. Uneori, moleculele de zahăr își pierd legăturile cu bazele azotate: aceste erori se întâmplă mai des în ARN decât în ADN. Catena dublă de ADN stabilizează, de asemenea, molecula, împiedicând substanțele chimice să o distrugă cu ușurință.
Deoarece ADN-ul este compus din două catene, acesta poate fi reparat folosind catena afectată pentru a asambla o nouă catena opusă. În timpul procesului de replicare, erorile apar mai frecvent în duplicarea ARN decât în ADN. În cele din urmă, energia necesară pentru a sparge ARN-ul este mai mică decât pentru a sparge ADN-ul, ceea ce înseamnă că ARN-ul poate fi rupt mai ușor.
Implicații pentru viruși
Un virus, considerat non-viu, poate folosi ADN-ul și ARN-ul drept cod genetic, iar tipul de acid nucleic modifică semnificativ potența virusului. În general, virusurile ARN tind să provoace boli mai periculoase. Deoarece ARN-ul este mai puțin stabil decât ADN-ul, acesta se transformă cu o viteză de 300 de ori mai mare decât a virusurilor ADN. Mutațiile frecvente determină adaptarea mai bună a virușilor ARN la sistemul imunitar al gazdei. Virușii își intră adesea în gazde prin corp printr-un fel de transport intermediar, numit vector. Virușii ADN au mai multe limitări vectoriale decât virusurile ARN, ceea ce înseamnă că mai multe organisme pot transporta și transmite viruși ARN. În plus, virusurile ADN tind să se lipească de o gazdă, în timp ce virusurile ARN pot infecta o gamă largă de gazde.