Il est bien connu que toutes les formes de matière vivante, des virus aux animaux hautement organisés (y compris les humains), ont un appareil héréditaire unique. Il est représenté par des molécules de deux types d'acides nucléiques: désoxyribonucléique et ribonucléique. Dans ces substances organiques, des informations sont codées qui sont transmises des individus parents à la progéniture lors de la reproduction. Dans ce travail, nous étudierons à la fois la structure et les fonctions de l'ADN et de l'ARN dans la cellule, et nous considérerons également les mécanismes sous-jacents aux processus de transfert des propriétés héréditaires de la matière vivante.
Il s'est avéré que les propriétés des acides nucléiques, bien qu'elles aient certaines caractéristiques communes, diffèrent néanmoins à bien des égards. Par conséquent, nous comparerons les fonctions de l'ADN et de l'ARN réalisées par ces biopolymères dans les cellules de divers groupes d'organismes. Le tableau présenté dans l'ouvrage aidera à comprendre quelle est leur différence fondamentale.
Acides nucléiques –biopolymères complexes
Les découvertes dans le domaine de la biologie moléculaire survenues au début du XXe siècle, en particulier le décodage de la structure de l'acide désoxyribonucléique, ont donné une impulsion au développement de la cytologie, de la génétique, de la biotechnologie et de la génétique modernes ingénierie. Du point de vue de la chimie organique, l'ADN et l'ARN sont des substances macromoléculaires constituées d'unités répétitives - des monomères, également appelés nucléotides. On sait qu'ils sont interconnectés, formant des chaînes capables d'auto-organisation spatiale.
Ces macromolécules d'ADN se lient souvent à des protéines spéciales dotées de propriétés particulières appelées histones. Les complexes nucléoprotéiques forment des structures spéciales - les nucléosomes, qui, à leur tour, font partie des chromosomes. Les acides nucléiques peuvent être trouvés à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme de la cellule, présents dans certains de ses organites, comme les mitochondries ou les chloroplastes.
Structure spatiale de la substance de l'hérédité
Pour comprendre les fonctions de l'ADN et de l'ARN, vous devez comprendre en détail les caractéristiques de leur structure. Comme les protéines, les acides nucléiques ont plusieurs niveaux d'organisation des macromolécules. La structure primaire est représentée par des chaînes polynucléotidiques, les configurations secondaire et tertiaire sont auto-compliquées en raison du type de liaison covalente émergente. Un rôle particulier dans le maintien de la forme spatiale des molécules appartient aux liaisons hydrogène, ainsi qu'aux forces d'interaction de van der Waals. Le résultat est un compactla structure de l'ADN, appelée supercoil.
Monomères d'acide nucléique
La structure et les fonctions de l'ADN, de l'ARN, des protéines et d'autres polymères organiques dépendent à la fois de la composition qualitative et quantitative de leurs macromolécules. Les deux types d'acides nucléiques sont constitués de blocs de construction appelés nucléotides. Comme on le sait du cours de la chimie, la structure d'une substance affecte nécessairement ses fonctions. L'ADN et l'ARN ne font pas exception. Il s'avère que le type d'acide lui-même et son rôle dans la cellule dépendent de la composition en nucléotides. Chaque monomère contient trois parties: une base azotée, un hydrate de carbone et un résidu d'acide phosphorique. Il existe quatre types de bases azotées pour l'ADN: l'adénine, la guanine, la thymine et la cytosine. Dans les molécules d'ARN, il s'agira respectivement de l'adénine, de la guanine, de la cytosine et de l'uracile. Les glucides sont représentés par différents types de pentoses. L'acide ribonucléique contient du ribose, tandis que l'ADN contient sa forme désoxygénée, appelée désoxyribose.
Caractéristiques de l'acide désoxyribonucléique
Premièrement, nous examinerons la structure et les fonctions de l'ADN. L'ARN, qui a une configuration spatiale plus simple, sera étudié par nous dans la section suivante. Ainsi, deux brins polynucléotidiques sont maintenus ensemble en répétant à plusieurs reprises des liaisons hydrogène formées entre des bases azotées. Dans la paire "adénine - thymine" il y en a deux, et dans la paire "guanine - cytosine" il y a trois liaisons hydrogène.
La correspondance conservatrice des bases puriques et pyrimidiques a étédécouvert par E. Chargaff et appelé principe de complémentarité. Dans une seule chaîne, les nucléotides sont liés entre eux par des liaisons phosphodiester formées entre le pentose et le résidu d'acide orthophosphorique de nucléotides adjacents. La forme hélicoïdale des deux chaînes est maintenue par des liaisons hydrogène qui se produisent entre les atomes d'hydrogène et d'oxygène qui font partie des nucléotides. La structure supérieure - la structure tertiaire (supercoil) - est caractéristique de l'ADN nucléaire des cellules eucaryotes. Sous cette forme, il est présent dans la chromatine. Cependant, les bactéries et les virus contenant de l'ADN ont de l'acide désoxyribonucléique qui n'est pas associé aux protéines. Il est représenté par une forme en forme d'anneau et s'appelle un plasmide.
L'ADN des mitochondries et des chloroplastes, organites des cellules végétales et animales, a le même aspect. Ensuite, nous découvrirons en quoi les fonctions de l'ADN et de l'ARN diffèrent l'une de l'autre. Le tableau ci-dessous nous montrera ces différences dans la structure et les propriétés des acides nucléiques.
Acide ribonucléique
La molécule d'ARN est constituée d'un brin polynucléotidique (à l'exception des structures double brin de certains virus), qui peut être situé à la fois dans le noyau et dans le cytoplasme cellulaire. Il existe plusieurs types d'acides ribonucléiques, qui diffèrent par leur structure et leurs propriétés. Ainsi, l'ARN messager a le poids moléculaire le plus élevé. Il est synthétisé dans le noyau cellulaire sur l'un des gènes. La tâche de l'ARNm est de transférer des informations sur la composition de la protéine du noyau au cytoplasme. La forme de transport de l'acide nucléique attache les monomères protéiques– acides aminés - et les livre au lieu de biosynthèse.
Enfin, l'ARN ribosomique se forme dans le nucléole et participe à la synthèse des protéines. Comme vous pouvez le constater, les fonctions de l'ADN et de l'ARN dans le métabolisme cellulaire sont diverses et très importantes. Elles dépendront d'abord des cellules dont les organismes contiennent les molécules de la substance de l'hérédité. Ainsi, dans les virus, l'acide ribonucléique peut agir comme porteur d'informations héréditaires, tandis que dans les cellules des organismes eucaryotes, seul l'acide désoxyribonucléique a cette capacité.
Fonctions de l'ADN et de l'ARN dans le corps
Selon leur importance, les acides nucléiques, avec les protéines, sont les composés organiques les plus importants. Ils préservent et transmettent les propriétés et les traits héréditaires des parents aux descendants. Définissons la différence entre les fonctions de l'ADN et de l'ARN. Le tableau ci-dessous montrera ces différences plus en détail.
| Voir | Mettre en cage | Configuration | Fonction |
| ADN | core | superspirale | préservation et transmission des informations héréditaires |
| ADN |
mitochondries chloroplastes |
circulaire (plasmide) | transmission locale d'informations héréditaires |
| iARN | cytoplasme | linéaire | suppression d'informations du gène |
| ARNt | cytoplasme | secondaire | transport des acides aminés |
| rRNA | noyau etcytoplasme | linéaire | formation de ribosomes |
Quelles sont les caractéristiques de la substance de l'hérédité des virus ?
Les acides nucléiques des virus peuvent se présenter sous la forme d'hélices ou d'anneaux à simple brin et à double brin. Selon la classification de D. B altimore, ces objets du microcosme contiennent des molécules d'ADN constituées d'une ou deux chaînes. Le premier groupe comprend les agents pathogènes de l'herpès et les adénovirus, et le second comprend, par exemple, les parvovirus.
Les fonctions des virus à ADN et à ARN sont de faire pénétrer leurs propres informations héréditaires dans la cellule, d'effectuer des réactions de réplication des molécules d'acide nucléique viral et d'assembler des particules de protéines dans les ribosomes de la cellule hôte. En conséquence, tout le métabolisme cellulaire est complètement subordonné aux parasites qui, se multipliant rapidement, conduisent la cellule à la mort.
virus à ARN
En virologie, il est d'usage de diviser ces organismes en plusieurs groupes. Ainsi, le premier comprend des espèces appelées ARN simple brin (+). Leur acide nucléique remplit les mêmes fonctions que l'ARN messager des cellules eucaryotes. Un autre groupe comprend les ARN simple brin (-). Premièrement, la transcription se produit avec leurs molécules, conduisant à l'apparition de molécules d'ARN (+), et celles-ci, à leur tour, servent de modèle pour l'assemblage des protéines virales.
Sur la base de ce qui précède, pour tous les organismes, y compris les virus, les fonctions de l'ADN et de l'ARN sont brièvement caractérisées comme suit: stockage des caractéristiques et propriétés héréditaires de l'organisme et leur transmission ultérieure à la progéniture.
