Acidul deoxiribonucleic (ADN pe scurt) este materialul genetic al organismelor
celulare si al celor mai multi virusi. ADN-ul poarta informatiile necesare sintetizarii
directe a proteinelor si pentru replicare. Sinteza proteinelor este producerea
de proteine necesare celulei sau virusilor pentru activitatiile acestora sau
pentru dezvoltare. n4f9fc
Replicarea este procesul prin care ADN-ul se copiaza pe sine insusi pentru fiecare
celula descendenta sau virus, pasADN informatii despre sinteza proteinelor.
In cele mai multe organisme celulare ADN-ul este organizat ca si cromozomi localizati
in nucleul celulei.
Structura
O molecula de ADN consta in doua “lanturi” ,compuse dintr-un numar
mare de compusi chimici , numiti nucleotide, prinse impreuna pentru a forma
un lant. Aceste lanturi sunt aranjate ca si cum ar fi fost intoarse unul peste altul.
Fiecare nucleotida consta din 3 unitati: o molecula de zahar, un grup de fosfati
si unul sau patru compusi diferiti contin baze.
Nucleotidele dintr-un brat al lantului sunt intr-o asociere specifica cu nucleotidele
corespunzatoare din celalalt brat al lantului ADN.
In anul 1953 biochimistul american James D.Watson si britanicul biofizican Francis
Crick au publicat prima descriere a structurii ADN-ului. Modelul lor s-a dovedit
atat de important pentru intelegerea sintezei ADN-ului incat in 1962 au primit
premiul Nobel pentru medicina.
Sinteza proteinelor
ADN-ul poarta instructiunile pentru producerea de proteine. O proteina este
compusa din molecule mai mici numiti amino-acizi si structura si functia proteinei
este determinata de secventa amino-acizilor sai. Secventa amino-acizilor este
la randul ei determinata de secventa bazelor nucleotide in ADN. O secventa de
trei baze nucleotide, numite un triplet,este codul genetic care specifica un
anumit amino-acid. De exemplu, un triplet GAC (guanina,adeina si citosina) este
codul genetic pentru amino-acidul leucina iar un triplet de CAG (citosina,adeina
si guanina) este codul genetic pentru amino-acidul valina.
Un brat al lantului ADN al moleculei contine informatia necesara productiei
unei anumite secventa de amino-acid. Celalalt brat ajuta in replicare.
O gena este o secventa de nucleotide de ADN care specifica ordinea amino-acizilor
intr-o proteina prin intermediul unei molecule de ARN. Sustragand o nucleotida
de ADN si inlocuind-o cu alta continand ADN alta baza cauzeaza ca toate celulele
sau virusii sa aiba versiunea alterata in secventa de nucleotide de baza. O
astfel de schimbare in ADN se numeste o mutatie.
Cele mai multe mutatii au loc ca urmare a erorilor in procesul de replicare.
Expunerea de celule sau virusi la radiatii sau chimicale maresc sansa de producere
a mutatiilor.
Replicarea
In cele mai multe organisme celulare replicarea ADN-ului moleculei ia loc
in nucleul celulei si se intampla chiar inainte de diviziunea celulei. Replicarea
incepe cu separarea celor doua lanturi de polinucleotide fiecare apoi comportandu-se
ca un sablon pentru asamblarea noului lant complementar. Cum vechiul lant se
separa fiecare nucleotida din cele doua brate ale lantului atrage nucleotida
complementara ei. Nucleotidele se leaga una de alta de catre legaturi de hidrogen
pentru a forma bazele unei noi molecule de ADN.
Proceduri si instrumente
Cateva instrumente si proceduri au fost inventate pentru a studia si a manipula
ADN-ul. Enzime specializate numite enzime restrictionate gasite in bacterii
se comporta ca si niste foarfeci moleculare pentru a “taia” coloana
vertrebrala a moleculelor de ADN. Utilizarea acestor enzime si-a gasit intrebuintarea
in ingeneria genetica in modul in care aceste enzime au fost folosite pentru
a “taia” fragmente din molecule de ADN. Tehnologia consta in indepartarea
unei gene specifice unui organism si implantarea acesteia intr-un alt organism.
Alta procedura pentru a lucra cu ADN-ul este procedura de reactie in lant de
polimerizare. Aceasta procedura utilizeaza enzima de ADN pentru a face copii
ale ADN-ului intr-un proces care se aseamana cu replicarea naturala a ADN-ului.
Amprenta ADN face posibila compararea unei mostre de ADN intr-o maniera similara
celei folosite pentru compararea amprentelor degetelor. In aceasta procedura
se folosesc enzime care “sparg” molecula de ADN in mai multe fragmente.
Solutiile care contin aceste fragmente sunt plasate pe suprafete cu gel prin
care trece un curent electric. Curentul electric cauzeaza fragmentele de ADN
sa se miste prin gel.
Datorita faptului ca fragmentele mai mici se misca mai rapid decat cele mari
procesul separa fragmentele in functie de marimea lor. Fragmentele sunt ulterior
marcate cu probe si expuse unei raze X unde se formeaza amprenta ADN -;
un model caracteristic alcatuit din linii negre care identifica unic fiecare
tip de ADN.
Aplicatii
Cercetarile despre ADN au avut un important impact asupra medicinii. Prin
tehnologia recombinarii ADN-ului se pot modifica microorganisme in asa fel incat
ele devin adevarate “fabrici” de produs largi cantitati de droguri
folositoare in medicina.
Tehnologia este produsa pentru a produce insulina, drog folosit de diabetici
sau interferon care este folosit de catre anumiti pacienti care sufera de cancer.
Studii asupra ADN-ului uman au scos la suprafata faptul ca anumite gene sunt
asociate cu anumite boli cum ar fi cancerul la san.
Aceasta ii ajuta pe oamenii de stiinta pentru a diagnostica diferite boli si
pentru a descoperi noi tratamente pentru a le combate.
De exemplu, medicii folosesc o noua tehnologie numita chimioplastie prin care
se sintetizeaza o molecula continand atat ADN si ARN pentru a dezvolta un tratament
pentru o forma de hemophilia.
In criminalistica ADN-ul este folosit pentru a cerceta indivizii care au comis
crime.
ADN-ul din sperma, piele sau sange luate de la locul crimei poate fi comparat
cu ADN-ul suspectului.
Tehnicile de manipulare a ADN-ului sunt folosite si in agricultura sau intr-o
alta forma de inginerie numita inginerie genetica si biotehnologie.
Variante ale plantelor care au gene modificate pot da o productie mai mare sau
pot fi mai rezistente.