Современная генетика
30 de ani. Conform opiniei lui Col?ov, la diviziunea celulelor trebuie s?
aib? loc procesul de formare pe baza moleculei deja existente a unei a doua
molecule identice cu prima. Оn aceast? privin?? Col?ov s-a dovedit a fi un
adev?rat profet, de?i ideea despre natura proteic? a materialului ereditar
era gre?it?. Mult timp mai tвrziu a devenit cunoscut faptul c? informa?ia
ereditar? se con?ine оn moleculele acizilor nucleici.
Ce reprezint? acizii nucleic? Primele cercet?ri asupra acizilor nucleic
au fost оntreprinse оn anul 1868 de c?tre tвn?rul savant elve?ian F.
Miescher. Оn laboratorul lui E. Hoppe-Zeiller - cunoscut biochimist german
- el s-a ocupat de studierea compozi?iei nucleelor leucocitelor. Miescher a
reu?it s? extrag? din acestea o substan?? bogat? оn fosfor, pe care a numit-
o nuclein? (de la latinescul «nucleus» - «nucleu»).
Cercet?rile оntreprinse ulterior au ar?tat, c? nucleina nu este o
substan?? simpl?, ce un compus complex, alc?tuit din protein? ?i acid
nucleic.
Dat fiind faptul c? la acel timp proteinele erau cunoscute, chimi?tii ?i-
au propus s? extrag? din nuclein? cel?lalt component al ei - acidul nucleic
- оn vederea studierii compozi?iei acestuia. Оn 1871 au fost publicate
rezultatele cercet?rilor ini?iale asupra nucleinei, de aceea, оn mod
formal, acest an este considerat drept anul descoperirii unei noi clase de
compu?i organici - acizii nucleici.
Оn anul 1889 chimistul Altmann a ob?inut pentru prima oar? acid nucleic
оn stare pur? din drojdie, fapt ce l-a determinat s?-l numeasc? acid
nucleic de drojdie. Peste trei ani alt chimist, pe nume Lilienfeld, din
timusul unui vi?el a extras un alt acid nucleic, care avea o compozi?ie
оntrucвtva diferit? ?i pe care l-a numit acid timonucleic. Cercet?ri
оntreprinse оn continuare au ar?tat c? acidul nucleic de drojdie este
prezent оn diferite organe ?i ?esuturi ale plantelor, animalelor ?i omului,
оn special оn citoplasma celulelor. Din aceast? cauz? i s-a dat numele de
acid nucleic citoplasmatic. Cel de-al doilea acid nucleic, оns?, s-a putut
extrage numai din nucleele celulelor ?i a fost numit acid nucleic nuclear.
Aceste denumiri ale acizilor nucleici s-au p?strat pвn? ce ei au fost
supu?i unei analize mai minu?ioase. Dup? cum s-a putut constata, ambii
acizi, оn ce prive?te compozi?ia chimic?, seam?n? unul cu altul, de?i
exist? ?i anumite deosebiri.
Structura primar? a ambilor acizi nucleic este compus? dintr-un num?r
mare de monomeri - a?a-numitele nucleotide - care, la rвndul lor, constau
din trei componente diferite: un hidrat de carbon (zah?r), acid fosforic ?i
o baz? azotat?. Nucleotidele se disting dup? compozi?ia hidratului de
carbon ?i a bazelor azotate. Astfel, nucleotidele acidului nucleic
citoplasmatic con?in riboz?, iar cele ale acidului nucleic nuclear con?in
un alt glucid - dezoxiriboz?. Оn leg?tur? cu aceasta savan?ii au оnceput s?
denumeasc? acizii nucleici nu оn dependen?? de localizarea lor оn celul?
(nucleic?, citoplasmatic?), c? dup? glucidul, care intra оn componen?a lor
?i anume acidul dezoxiribonucleic (prescurtat ADN) ?i respectiv acidul
ribonucleic (prescurtat ARN).
Din componen?a ADN fac parte urm?toarele patru baze azotate: adenina (A),
guanina (G), ctozina (CE) ?i timina (T), iar ARN con?ine adenin?, guanin?,
citozin? ?i uracil (U).
Оn ce const? rolul genetic al acizilor nucleic? Func?ia genetic? a
acizilor nucleic a fost relevat? experimental pentru prima oar? оn anul
1944 de c?tre O. Avery, C. Mac-Leod ?i M. Mac-Carty. Introducвnd оntr-o
cultur? de pneumococi оncapsula?i ADN, ei au reu?it s? le induc? un nou
caracter - apari?ia capsulei. Оn esen??, avea loc transformarea unei forme
de pneumococi оn alta.
Dup? stabilirea rolului pe care оl joac? ADN оn procesul transform?rii
pneumococilor experien?e similare au fost оnf?ptuite ?i cu alte bacterii. S-
a putut constata c?, cu ajutorul ADN-ului extras din unele bacterii se pot
determina la altele nu numai modific?ri оn caracterele externe (de exemplu,
formarea de capsule sau cili), ci ?i оn propriet??ile lor biologice,
bun?oar?, rezisten?a la antibiotice (penicilin?, streptomicin?), la
diferite substan?e medicamentoase (sulfatizol, sulfonamid), precum ?i
capacitatea de a sintetiza aminoacizi (lizin?) ?i vitamine (B12).
Moleculele de ADN ating dimensiuni gigantice ?i, de regul?, sunt formate
din dou? catene, оn timp ce moleculele de ARN au o mas? molecular? mult mai
mic? ?i sunt formate dintr-o singur? caten?.
Оn anul 1953 pe baza a numeroase date, ob?inute prin diferite metode J.
Watson ?i F. Crick au creat pentru prima oar? un model al structurii
moleculei de ADN, conform c?ruia ea este format? din dou? catene de
polinucleotide unite оntre ele ?i r?sucite, avвnd aspectul unei spirale
duble. Pe lвng? aceasta, molecula de ADN este capabil? s? formeze ?i o
superspiral?, adic? poate c?p?ta o astfel de configura?ie care permite
acestei molecule gigantice s? ocupe un loc ne оnsemnat оn nucleele
celulelor. De exemplu, оn colibacil, una din bacteriile cele mai
r?spвndite, оntreaga molecul? de ADN este «оmpachetat?» оntr-o' structur?,
amintind un nucleu minuscul. Dac?, оns?, enorma molecul? de acid nucleic,
strвns? ghem, ar fi desf??urat? ?i оntins? оntr-o linie dreapt?, lungimea
ei ar constitui un milimetru. Aceasta este de o sut? de mii de ori mai mult
decвt diametrul nucleului оn care s-a aflat instalat? molecula! Cu ce este
mai prejos decвt un autentic fir al vie?ii?!
4.2 Mecanismul de replicare a ADN
Molecula de ADN este elementul activ, care transmite de la p?rin?i la
urma?i, din genera?ie оn genera?ie, оntreaga informa?ie ereditar? ?i
aceast? capacitate poate fi considerat? cea mai uimitoare dintre toate
capacit??ile cu care este оnzestrat?.
Modelul structurii moleculei de ADN, propus de Watson ?i Crick, a permis
s? fie explicate ?i оn?elese un ?ir de procese biologice importante ca:
mecanismul de reproducere (replica?ie) a оns??i moleculei de ADN,
transmiterea caracterelor prin ereditate, codul genetic al sintezei
proteinelor, cauzele variabilit??ii organismelor ?. a. m. d. Despre toate
acestea vom vorbi оn continuare.
T. Watson (n. 1928) Fr.
Crick (n. 1916)
Probabil, c? pu?ini sunt cei care n-au auzit despre unicelulara amib?. Ea
se оnmul?e?te prin diviziune formвnd оn consecin?? dou? celule-fiice.
Fiecare dintre amibele-fiice, la rвndul s?u, se divid iar??i оn cвte dou?
celule. S-a calculat c? оn celulele-fiice, rezultate din cea de-a 500-a
diviziune, nu se mai p?streaz? nici o molecul? din substan?ele care оntrau
оn compozi?ia celulei materne primare. Dar de fiecare dat?, dup? aspectul
exterior ?i оnsu?iri, celulele-fiice au tr?s?turi comune cu celula matern?
primar?: dispun de aceea?i compozi?ie chimic? ?i au acela?i tip de
metabolism. Оn virtutea acestui fapt, la fiecare diviziune a celulei,
concomitent cu dublarea, are loc ?i reproducerea unei substan?e care
con?ine informa?ia ce determin? toate caracterele ?i оnsu?irile ereditare
ale amibei ?i asigur? transmiterea acestora la descenden??. Aceast?
substan?? urma s? posede capacitatea de a se dubla.
Iat? оn ce mod prezentau Watson ?i Crick mecanismul autoreproducerii
moleculei de ADN. Оn corespundere cu schema propus? de ei, molecula
r?sucit? sub form? de spiral? dubl? trebuia la оnceput s? se desfac? de-a
lungul axei sale. Оn timpul acestui proces are loc ruperea leg?turilor
hidrogenice dintre dou? filamente care, odat? ajunse оn stare liber?, se
separ?. Dup? aceasta de-a lungul fiec?rui filament din nucleotidele libere
cu ajutorul fermentului ADN - polimeraz? se sintetizeaz? cel de-al doilea
filament. Aici intr? оn vigoare legea complimentarit??ii оn conformitate cu
care la adenin?, оntr-un filament comun, se alipe?te timina, iar la
filamentul cu guanin? se alipe?te citozina. Ca urmare, se formeaz? dou?
molecule-fiice, care dup? structur? ?i propriet??i fizice sunt identice cu
molecula matern?. Aceasta-i totul. E simplu, nu-i a?a? La o examinare mai
atent? a acestui proces, оns?, cercet?torii au avut de оntвmpinat o
dificultate.
Fapt este c? moleculele de ADN sunt foarte lungi, fiind de aceea numite
adesea molecule centimetrice. Оn celulele organismelor superioare, s?
zicem, la om, lungimea unor filamente din cromozomi atinge cв?iva
centimetri.
Fire?te, aceasta nu оnseamn? deloc c? molecula de ADN poate fi v?zut? cu
ochiul liber: grosimea acestor filamente este infim?-de 20-25 angstromi (1
angstrom – 10-8 cm). Tocmai de aceea оn munca cu acizii nucleici ?i este
Страницы: 1, 2, 3, 4, 5, 6, 7, 8, 9, 10, 11, 12, 13, 14, 15, 16, 17, 18, 19, 20, 21, 22, 23, 24, 25, 26, 27, 28, 29, 30, 31, 32, 33, 34, 35, 36, 37, 38, 39, 40, 41, 42, 43, 44, 45, 46, 47, 48, 49, 50, 51, 52, 53, 54, 55, 56, 57, 58, 59, 60, 61, 62, 63, 64, 65, 66, 67, 68, 69, 70, 71, 72, 73, 74, 75
