|
informaţiei genetice de la ADN şi înscrierea ei pe o
moleculă ARN-i, proces care se realizează în felul
următor: pe unul din firele moleculei de ADN cu ajutorul fermentului
ARN-polimerază din nucleotidele libere se sintetizează firul ARN-i,
în care locul timinei (T), conţinute în ADN, îl ia
uracilul (U). Molecula ARN-i sintetizată, care a preluat informaţia
conţinută în ADN, se instalează apoi în ribozomi,
unde va servi în calitate de matriţă pentru sintetizarea
proteinelor. Aceasta înseamnă că succesiunea aminoacizilor din
molecula de proteină este determinată de succesiunea nucleotidelor
în ARN-i. Schematic acest proces poate fi exprimat astfel:
ADN®ARN-i®proteină.
Pe lângă ARN-i citoplasma celulelor mai conţine nu mai
puţin de 20 de tipuri de ARN-t - aceasta fiindcă fiecărui
aminoacid îi corespunde cel puţin o moleculă «a sa»,
specifică, de ARN-t. Funcţia lui ARN-t constă în
transportarea aminoacizilor spre ribozomi şi aşezarea lor pe
matriţa de ARN-i în cadrul lanţului peptidic, în
conformitate cu codul sintezei proteice. Pentru aceasta fiecare ARN-t trebuie
«să înhaţe» aminoacidul corespunzător şi
împreună cu acesta să treacă în ribozom. La
realizarea acestei operaţii ei sunt ajutaţi de omniprezenţii
fermenţi, care fac aminoacizii mai activi. La propunerea academicanului V.
A. Enghelgard aceşti fermenţi, dat fiind faptul că ei
participă la descifrarea codului genetic, au fost numiţi codaze
. De remarcat că fiecărui aminoacid îi corespunde o codază
specifică. În acest fel, pentru toţi cei 20 de aminoacizi
există tot atâtea tipuri de ARN-t şi respectiv de codaze.
La unul din capete moleculele de ARN-t au un sector acceptor cu ajutorul
căruia ele ataşă aminoacizii, în timp ce la celălalt
capăt se află un anticodon-tripletă cu funcţie
complementară faţă de codonul corespunzător din ARN-i.
«Încărcate» cu aminoacizi, moleculele de ARN-t se apropie de
ribozom şi se unesc cu codonii corespunzători de ARN-i, pentru a-i
complini.
Procesul de translare a informaţiei genetice înseamnă
transferarea succesiunii nucleotidelor ARN-i în succesiunea aminoacizilor
în lanţul polipeptidic al proteinei. Sinteza proteinei începe
în momentul în care în ribozomi pătrund două
molecule de ARN-t; prima corespunde tripletei iniţiale, iar a doua - unei
alte triplete de ARN-i, care urmează nemijlocit după prima.
Când aceste molecule ajung să se afle alături, aminoacidul de
pe prima moleculă de ARN-t trece pe cea de-a doua moleculă de ARN-t,
unindu-se cu aminoacidul acesteia. În acest fel prima moleculă de
ARN-t se pomeneşte lipsită de aminoacid şi iese în
citoplasmă, în timp ce cea de-a doua moleculă de ARN-t
conţine doi aminoacizi, uniţi prin legătură peptidică.
În continuare, ribozomul se deplasează cu o tripletă de-a
lungul moleculei de ARN-i şi în el întră o nouă
moleculă de ARN-t, a cărei anticodon este complementar
faţă de cea de-a treia tripletă (codon) a ARN-i din ribozom.
Dipeptida (sau primii doi aminoacizi) se desprinde de cea de-a doua
moleculă de ARN-t şi trece pe cea de-a treia moleculă de ARN-t
numai ce întrată în ribozom. În acest fel se pomenesc
unul lângă altul trei aminoacizi legaţi între ei şi
procesul se repetă, până când este translat ultimul codon
al ARN-i.
În mod obişnuit fenomenul transmiterii informaţiei genetice
este comparat cu modul de funcţionare al unei maşini de scris, unde
după fiecare apăsare a clapelor careta se deplasează cu o
literă, făcând loc pentru imprimarea următoarelor,
până nu este dactilografiat tot textul.
Încheind transmiterea informaţiei, ribozomul părăseşte
firul de ARN-i şi se localizează iarăşi în
citoplasmă.
Moleculele de ARN-i pot avea, în dependenţă de numărul de
gene (cistroane) pe care le conţin, diferite mărimi. Este limpede
faptul că dacă ctirea de pe o moleculă lungă de ARN-i ar
fi efectuată de un singur ribozom, sinteza proteinei
s-ar desfăşura încet: iată de ce la translarea unor astfel
de molecule de ARN-i ribozomii lucrează prin «Metoda de brigadă»,
câteva zeci de ribozomi unindu-se şi formând
aşa-numiţii poliribozomi, sau, mai simplu, polizomi.
Dar cum, totuşi , află ribozomii din care capăt al moleculei de
ARN-i trebuie să încapă translarea informaţiei genetice?
S-a stabilit că ambele capete ale moleculei de ARN-i sunt marcate distinct
de anumite grupe. La unul din capete există grupuri fosfatice
(însemnate convenţional prin ppp-uri latineşti), iar la
altul-grupa hidroxilă (ON). Prescurtat ele sunt însemnate respectiv
prin 5' şi 3'. Ribozomii se deplasează întotdeauna de la
capătul 5' spre capătul 3', aşa cum e arătat pe schema ce
urmează:
5' PPP-uri AUG-GCU-UCU-AAC-UUU-CGA-AAC-CUG ON... 3'.
S-a mai constatat şi faptul că în moleculele acizilor nucleici
nu toate tripletele sunt citite. Asemenea triplete ca UAG, UAA şi UGA sunt
repartizate în locuri diferite: la începutul, la
sfârşitul sau în sectoarele medii ale lanţului
între anumite gene. Datorită faptului că nu sunt translate,
aceste triplete servesc ca un fel de zone de frontieră între genele
pe care sinteza lanţurilor polipeptidice se întrerupe.
Cu ce ar putea fi comparată activitatea codului genetic? Vom aduce aici
un exemplu interesant din cartea lui X. Raubah «Enigmele moleculelor». Catena
polipeptidă ne-o putem imagina ca pe un tren de marfă, iar
compunerea catenei peptide poate fi comparată cu formarea acestui tren.
La centrul de comanda (în nucleul celulei) este pregătită o
listă în care se indică succesiunea vagoanelor (o catenă
de ADN). Această informaţie urmează să fie transmisă
la staţiunea de sortare (ribozomele din citoplasmă). Translarea este
efectuată de un teleimprimator de construcţie specială. Pentru
ca teleimprimatorul să poată funcţiona, lista iniţială
trebuie să fie transcrisă pe una complementară (ARNi). În
procesul acestei transcrieri se produce transformarea lui CE în G, lui G
în CE, lui T în A. Teleimprimatorul mai are o particularitate: de
fiecare dată, când la transformarea lui A trebuie să apară
semnul T, teleimprimatorul scrie U, după cum se indică mai jos.
Lista iniţială (catena ADN)
TAC GAT CCC AGG CGT CAA AAG ATA ATT
Transcrierea
AUG CUA GGG UCC GCA GUU UUC UAU UAA
Lista complementară (ARNi)
Acum această informaţie transmisă prin teleimprimator este
tradusă cu ajutorul tabelelor codului (translarea). Traducerea îi
indică şefului de manevră succesiunea în care trebuie
cuplate vagoanele. Mii de vagoane aşteaptă să fie aduse la
trenul care se formează. O mică locomotivă electrică de
manevrare (este a treia varietate de ARN - ARN de transport) trage vagoane
aparte la cocoaşa de tiraj.
Şeful de manevră formează acum trenul în conformitate cu
traducerea pe care a primit-o. Se obţine următoarea succesiune a
vagoanelor (aminoaczilor); Met-Leu-Gli--Ser-Ala-Val-Fen-Tir -
sfârşit.
AUG este semnalul de start din ARNi: dă ordinul să se
înceapă sintetizarea catenei peptidice; ARNt- aduce la locul de
sintetizare aminoacidul metionina (Met.). Met- este locomotiva electrică.
Apoi tripleta CUA trebuie să aducă şi să cupleze
celălalt vagon - aminoacidul leucina (Leu), apoi tripleta GGG - glicina
(Gli) ş. a. m. d. Astfel, conform «planului de construcţie» pus
în ADN, catena polipeptidă (trenul) creşte, datorită
aminoacizilor (vagoanelor) aduse şi cuplate la locurile lor. Terminarea
formării trenului este indicată în lista complementară de
tripleta UAA. Tot despre aceasta semnalizează şi ceilalţi codoni
finali - UAG şi UGA.
La sfârşitul acestor referinţe despre moleculele ereditare poate
să se nască în mod firesc următoarea întrebări:
codul genetic este unul şi acelaşi pentru toate organismele sau, de
exemplu, între cel al plantelor şi animalelor există anumite
diferenţe? Răspunsul la această întrebare este pozitiv.
Mecanismul general de sinteză a proteinelor este universal pentru toate
organismele vii. Pentru majoritatea aminoacizilor s-a constatat o
coincidenţă deplină a codonilor din organisme, făcând
parte din regnuri diferite, la unele organisme, însă, codonii
prezintă anumite devieri care se explică prin caracterul degenerativ
al codului.
În acest fel, «limbajul» genetic al naturii este unitar, dar în el
există anumite «dialecte», ca, de altfel, în toate limbile lumii.
4.4 Mecanismul de reparaţie a defectelor din ADN
Acizii nucleic ca oricare alte molecule organice, oricât ar fi
apărate de celule, sunt supuşi permanent acţiunii celor mai
diferiţi factori ai mediului. De aceea aceştia modifică
structura armonioasă a acizilor şi, respectiv, funcţiile, pe
care le realizează.
Din modificările principale ce se produc în ADN fac parte:
substituirea, excluderea şi amplasarea bazelor.
Aceste transformări din ADN au fost numite mutaţii genice. Ele
toate conduc la denaturări în structura primară, precum şi
în cele secundară, terţiară şi cvarternară a
proteinelor. Aceste modificări sunt succedate de proprietăţi-le
lor funcţionale, fapt ce influenţează direct asupra
funcţionării celulelor şi a întregului organism.
Mutaţiile genice se mai numesc şi boli moleculare, deoarece acestea
provoacă adesea modificarea tipului de metabolism. La om au loc peste o
mie de aceste boli moleculare, printre care cităm galactozemia,
alcaptonuria, fenilcetonuria, drepanochitoza ş. a.
Celulele sangvine roşii (eritrocitele normale) au o formă rotundă
sau elipsoidă. Dacă în timpul sintezei părţii
proteice a hemoglobinei acidul glutamic (Glu) în poziţia 6 este
substituit cu valina (Val), va apare în loc de hemoglobină
normală (HbA) o hemoglobină anormală (HbS). Eritrocitele cu
hemoglobină anormală au o formă de seceră şi nu sunt
în stare să îndeplinească funcţia lor de bază -
să aducă oxigenul la toate ţesuturile organismului. De aceea
pruncii care suferă de aceste boli moleculare ca regulă trăiesc
aproximativ doi ani şi mor de anemie - insuficienţă de oxigen.
Acestea sunt fenomenele apărute în urma denaturării codului genetic.
Factorii mediului înconjurător, care exercită o acţiune
directă asupra moleculelor acizilor nucleici, provocându-le
mutaţii de diferite tipuri, sunt, în primul rând, diferitele
radiaţii ionizante-şi numeroşii agenţi chimici.
Numărul lor total este atât de mare, încât, dacă
celulele n-ar fi ocrotite de ei, ar fi imposibilă apariţia unei
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
|
