Acidet nukleike luajnë një rol të rëndësishëm në qelizë, duke siguruar aktivitetin e saj jetësor dhe riprodhimin. Këto veti bëjnë të mundur që ato të quhen molekulat e dyta më të rëndësishme biologjike pas proteinave. Madje shumë studiues vënë në radhë të parë ADN-në dhe ARN-në, duke nënkuptuar rëndësinë e tyre kryesore në zhvillimin e jetës. Megjithatë, ato janë të destinuara të zënë vendin e dytë pas proteinave, sepse baza e jetës është pikërisht molekula polipeptide.
Acidet nukleike janë një nivel i ndryshëm i jetës, shumë më kompleks dhe interesant për faktin se çdo lloj molekule bën një punë specifike për të. Kjo duhet parë më në detaje.
Koncepti i acideve nukleike
Të gjitha acidet nukleike (ADN dhe ARN) janë polimere heterogjene biologjike që ndryshojnë në numrin e zinxhirëve. ADN-ja është një molekulë polimeri me dy vargje që përmbaninformacioni gjenetik i organizmave eukariote. Molekulat rrethore të ADN-së mund të përmbajnë informacionin trashëgues të disa viruseve. Këto janë HIV dhe adenoviruset. Ekzistojnë gjithashtu 2 lloje të veçanta të ADN-së: mitokondriale dhe plastide (që gjenden në kloroplaste).
ARN, nga ana tjetër, ka shumë më tepër lloje, për shkak të funksioneve të ndryshme të acidit nukleik. Ekziston ARN bërthamore, e cila përmban informacionin trashëgues të baktereve dhe shumicës së viruseve, matricës (ose ARN mesazher), ribozomale dhe transportues. Të gjithë ata janë të përfshirë ose në ruajtjen e informacionit të trashëguar ose në shprehjen e gjeneve. Megjithatë, është e nevojshme të kuptohet më në detaje se çfarë funksionesh kryejnë acidet nukleike në qelizë.
Molekula e ADN-së me dy zinxhirë
Ky lloj ADN-je është një sistem i përsosur ruajtjeje për informacionin trashëgues. Një molekulë e ADN-së me dy zinxhirë është një molekulë e vetme e përbërë nga monomere heterogjene. Detyra e tyre është të formojnë lidhje hidrogjenore midis nukleotideve të një zinxhiri tjetër. Vetë monomeri i ADN-së përbëhet nga një bazë azotike, një mbetje ortofosfati dhe një deoksiribozë monosakaride me pesë karbon. Në varësi të llojit të bazës azotike që qëndron nën një monomer të veçantë të ADN-së, ai ka emrin e vet. Llojet e monomereve të ADN-së:
- deoksiribozë me një mbetje ortofosfati dhe një bazë azotike adenil;
- bazë azotike timidine me deoksiribozë dhe një mbetje ortofosfati;
- baza azotike e citozinës, mbetje deoksiribozë dhe ortofosfat;
- ortofosfat me mbetje azotike deoksiriboze dhe guanine.
Me shkrim, për të thjeshtuar skemën e strukturës së ADN-së, mbetja e adenilit përcaktohet si "A", mbetja e guaninës është caktuar si "G", mbetja e timidinës është "T" dhe mbetja e citozinës është "C. ". Është e rëndësishme që informacioni gjenetik të transferohet nga molekula e ADN-së me dy zinxhirë në ARN-në e dërguar. Ka pak dallime: këtu, si mbetje karbohidrate, nuk ka deoksiribozë, por ribozë, dhe në vend të bazës azotike timidil, në ARN gjendet uracili.
Struktura dhe funksionet e ADN-së
ADN është ndërtuar mbi parimin e një polimeri biologjik, në të cilin një zinxhir krijohet paraprakisht sipas një shablloni të caktuar, në varësi të informacionit gjenetik të qelizës mëmë. Nukleotidet e ADN-së janë të lidhura këtu me lidhje kovalente. Më pas, sipas parimit të komplementaritetit, nukleotidet e tjera i bashkohen nukleotideve të molekulës me një fije floku. Nëse në një molekulë me një fije floku fillimi përfaqësohet nga adenina nukleotide, atëherë në zinxhirin e dytë (plotësues) do të korrespondojë me timinën. Guanina është plotësuese e citozinës. Kështu, ndërtohet një molekulë e ADN-së me dy zinxhirë. Ai ndodhet në bërthamë dhe ruan informacionin trashëgues, i cili është i koduar nga kodone - treshe nukleotidesh. Funksionet e ADN-së me dy zinxhirë:
- ruajtja e informacionit të trashëguar të marrë nga qeliza mëmë;
- shprehja e gjenit;
- parandalimi i ndryshimeve mutacionale.
Rëndësia e proteinave dhe acideve nukleike
Besohet se funksionet e proteinave dhe acideve nukleike janë të zakonshme, përkatësisht:ato janë të përfshira në shprehjen e gjeneve. Vetë acidi nukleik është vendi i tyre i ruajtjes dhe proteina është rezultati përfundimtar i leximit të informacionit nga gjeni. Vetë gjeni është një pjesë e një molekule integrale të ADN-së, e paketuar në një kromozom, në të cilin informacioni për strukturën e një proteine të caktuar regjistrohet me anë të nukleotideve. Një gjen kodon për sekuencën e aminoacideve të vetëm një proteine. Është proteina që do të zbatojë informacionin trashëgues.
Klasifikimi i llojeve të ARN
Funksionet e acideve nukleike në qelizë janë shumë të ndryshme. Dhe ato janë më të shumta në rastin e ARN-së. Megjithatë, ky multifunksionalitet është ende relativ, sepse një lloj ARN është përgjegjës për një nga funksionet. Në këtë rast, ekzistojnë llojet e mëposhtme të ARN-së:
- ARN bërthamore e viruseve dhe baktereve;
- matricë (informacion) ARN;
- ARN ribozomale;
- plazmidi i ARN-së lajmëtar (kloroplast);
- ARN ribozomale kloroplast;
- ARN ribozomale mitokondriale;
- ARN lajmëtare mitokondriale;
- transferim ARN.
Funksionet e ARN-së
Ky klasifikim përmban disa lloje të ARN-së, të cilat ndahen në varësi të vendndodhjes. Sidoqoftë, në aspektin funksional, ato duhet të ndahen vetëm në 4 lloje: bërthamore, informative, ribozomale dhe transportuese. Funksioni i ARN ribozomale është sinteza e proteinave bazuar në sekuencën nukleotide të ARN-së lajmëtare. kuaminoacidet "sjellen" në ARN ribozomale, "të varura" në ARN-në e dërguar, me anë të një acidi ribonukleik transportues. Kështu vazhdon sinteza në çdo organizëm që ka ribozome. Struktura dhe funksionet e acideve nukleike sigurojnë si ruajtjen e materialit gjenetik ashtu edhe krijimin e proceseve të sintezës së proteinave.
Acidet nukleike mitokondriale
Nëse dihet pothuajse gjithçka për funksionet në qelizë të kryera nga acidet nukleike të vendosura në bërthamë ose në citoplazmë, atëherë ka ende pak informacion për ADN-në mitokondriale dhe plastide. Këtu janë gjetur gjithashtu ARN specifike ribozomale dhe mesazhere. Acidet nukleike ADN dhe ARN janë të pranishme këtu edhe në organizmat më autotrofikë.
Ndoshta acidi nukleik ka hyrë në qelizë nga simbiogjeneza. Kjo rrugë konsiderohet nga shkencëtarët si më e mundshme për shkak të mungesës së shpjegimeve alternative. Procesi konsiderohet si më poshtë: një bakter autotrofik simbiotik hyri brenda qelizës në një periudhë të caktuar. Si rezultat, kjo qelizë pa bërthamore jeton brenda qelizës dhe i siguron asaj energji, por gradualisht degradohet.
Në fazat fillestare të zhvillimit evolucionar, me siguri, një bakter simbiotik jo-bërthamor ka lëvizur proceset e mutacionit në bërthamën e qelizës pritëse. Kjo lejoi që gjenet përgjegjëse për ruajtjen e informacionit në lidhje me strukturën e proteinave mitokondriale të futeshin në acidin nukleik të qelizës pritëse. Megjithatë, për momentin, çfarë funksionesh në qelizë kryhen nga acidet nukleike me origjinë mitokondriale,jo shumë informacion.
Ndoshta, disa proteina sintetizohen në mitokondri, struktura e të cilave nuk është ende e koduar nga ADN-ja ose ARN-ja bërthamore e bujtësit. Është gjithashtu e mundshme që qeliza të ketë nevojë për mekanizmin e saj të sintezës së proteinave vetëm sepse shumë proteina të sintetizuara në citoplazmë nuk mund të kalojnë nëpër membranën e dyfishtë të mitokondrive. Në të njëjtën kohë, këto organele prodhojnë energji, dhe për këtë arsye, nëse ka një kanal ose një bartës specifik për proteinën, do të mjaftojë për lëvizjen e molekulave dhe kundër gradientit të përqendrimit.
ADN dhe ARN plazmide
Plastidet (kloroplastet) kanë gjithashtu ADN-në e tyre, e cila ndoshta është përgjegjëse për zbatimin e funksioneve të ngjashme, siç është rasti me acidet nukleike mitokondriale. Ajo gjithashtu ka ARN-në e vet ribozomale, lajmëtare dhe transferuese. Për më tepër, plastidet, duke gjykuar nga numri i membranave, dhe jo nga numri i reaksioneve biokimike, janë më të ndërlikuara. Ndodh që shumë plastide të kenë 4 shtresa membranash, gjë që shpjegohet nga shkencëtarët në mënyra të ndryshme.
Një gjë është e qartë: funksionet e acideve nukleike në qelizë ende nuk janë studiuar plotësisht. Nuk dihet se çfarë rëndësie kanë sistemi i proteinave-sintetizuese mitokondriale dhe sistemi analog kloroplastik. Gjithashtu nuk është plotësisht e qartë pse qelizat kanë nevojë për acide nukleike mitokondriale nëse proteinat (natyrisht jo të gjitha) janë të koduara tashmë në ADN bërthamore (ose ARN, në varësi të organizmit). Megjithëse disa fakte na detyrojnë të pajtohemi se sistemi i sintezës së proteinave të mitokondrive dhe kloroplasteve është përgjegjës për të njëjtat funksione sidhe ADN-ja e bërthamës dhe ARN-ja e citoplazmës. Ata ruajnë informacionin trashëgues, e riprodhojnë atë dhe ua kalojnë qelizave bija.
CV
Është e rëndësishme të kuptohet se cilat funksione në qelizë kryejnë acidet nukleike me origjinë bërthamore, plastide dhe mitokondriale. Kjo hap shumë perspektiva për shkencën, sepse mekanizmi simbiotik, sipas të cilit u shfaqën shumë organizma autotrofikë, mund të riprodhohet sot. Kjo do të bëjë të mundur marrjen e një lloji të ri qelize, ndoshta edhe njerëzore. Edhe pse është shumë herët për të folur për perspektivat për futjen e organeleve plastide me shumë membranë në qeliza.
Është shumë më e rëndësishme të kuptohet se acidet nukleike janë përgjegjëse për pothuajse të gjitha proceset në një qelizë. Kjo është si biosinteza e proteinave ashtu edhe ruajtja e informacionit në lidhje me strukturën e qelizës. Për më tepër, është shumë më e rëndësishme që acidet nukleike të kryejnë funksionin e transferimit të materialit trashëgues nga qelizat mëmë në qelizat bijë. Kjo garanton zhvillimin e mëtejshëm të proceseve evolucionare.
