Les acides nucléiques jouent un rôle important dans la cellule, assurant son activité vitale et sa reproduction. Ces propriétés permettent de les appeler les deuxièmes molécules biologiques les plus importantes après les protéines. De nombreux chercheurs mettent même l'ADN et l'ARN en premier lieu, ce qui implique leur importance principale dans le développement de la vie. Néanmoins, elles sont destinées à prendre la deuxième place après les protéines, car la base de la vie est précisément la molécule polypeptidique.
Les acides nucléiques sont un niveau de vie différent, beaucoup plus complexe et intéressant du fait que chaque type de molécule fait un travail spécifique pour lui. Cela devrait être examiné plus en détail.
Le concept d'acides nucléiques
Tous les acides nucléiques (ADN et ARN) sont des polymères biologiques hétérogènes qui diffèrent par le nombre de chaînes. L'ADN est une molécule de polymère double brin qui contientl'information génétique des organismes eucaryotes. Les molécules d'ADN circulaires peuvent contenir les informations héréditaires de certains virus. Ce sont le VIH et les adénovirus. Il existe également 2 types spéciaux d'ADN: les mitochondries et les plastes (présents dans les chloroplastes).
ARN, d'autre part, a beaucoup plus de types, en raison des différentes fonctions de l'acide nucléique. Il existe l'ARN nucléaire, qui contient les informations héréditaires des bactéries et de la plupart des virus, matriciel (ou ARN messager), ribosomal et de transport. Tous sont impliqués soit dans le stockage de l'information héréditaire, soit dans l'expression des gènes. Cependant, il est nécessaire de comprendre plus en détail les fonctions que les acides nucléiques remplissent dans la cellule.
Molécule d'ADN double brin
Ce type d'ADN est un système de stockage parfait pour les informations héréditaires. Une molécule d'ADN double brin est une molécule unique composée de monomères hétérogènes. Leur tâche est de former des liaisons hydrogène entre les nucléotides d'une autre chaîne. Le monomère d'ADN lui-même est constitué d'une base azotée, d'un résidu orthophosphate et d'un désoxyribose monosaccharide à cinq carbones. Selon le type de base azotée qui sous-tend un monomère d'ADN particulier, il a son propre nom. Types de monomères d'ADN:
- désoxyribose avec un résidu orthophosphate et une base azotée adénylique;
- thymidine base azotée avec du désoxyribose et un résidu d'orthophosphate;
- base azotée de cytosine, résidu désoxyribose et orthophosphate;
- orthophosphate avec résidu azoté désoxyribose et guanine.
Par écrit, pour simplifier le schéma de structure de l'ADN, le résidu adényle est désigné par "A", le résidu guanine est désigné par "G", le résidu thymidine est "T" et le résidu cytosine est "C ". Il est important que l'information génétique soit transférée de la molécule d'ADN double brin à l'ARN messager. Il présente peu de différences: ici, en tant que résidu glucidique, il n'y a pas de désoxyribose, mais du ribose, et à la place de la base azotée thymidyl, l'uracile apparaît dans l'ARN.
Structure et fonctions de l'ADN
L'ADN est construit sur le principe d'un polymère biologique, dans lequel une chaîne est créée à l'avance selon un gabarit donné, en fonction de l'information génétique de la cellule mère. Les nucléotides d'ADN sont reliés ici par des liaisons covalentes. Ensuite, selon le principe de complémentarité, d'autres nucléotides sont attachés aux nucléotides de la molécule simple brin. Si dans une molécule simple brin le début est représenté par le nucléotide adénine, alors dans la deuxième chaîne (complémentaire) il correspondra à la thymine. La guanine est complémentaire de la cytosine. Ainsi, une molécule d'ADN double brin est construite. Il est situé dans le noyau et stocke des informations héréditaires, qui sont codées par des codons - des triplets de nucléotides. Fonctions ADN double brin:
- préservation des informations héréditaires reçues de la cellule mère;
- expression génique;
- prévention des changements mutationnels.
L'importance des protéines et des acides nucléiques
On pense que les fonctions des protéines et des acides nucléiques sont communes, à savoir:ils sont impliqués dans l'expression des gènes. L'acide nucléique lui-même est leur lieu de stockage et la protéine est le résultat final de la lecture des informations du gène. Le gène lui-même est une section d'une molécule d'ADN intégrale, emballée dans un chromosome, dans laquelle des informations sur la structure d'une certaine protéine sont enregistrées au moyen de nucléotides. Un gène code pour la séquence d'acides aminés d'une seule protéine. C'est la protéine qui va implémenter l'information héréditaire.
Classification des types d'ARN
Les fonctions des acides nucléiques dans la cellule sont très diverses. Et ils sont plus nombreux dans le cas de l'ARN. Cependant, cette multifonctionnalité est encore relative, car un type d'ARN est responsable d'une des fonctions. Dans ce cas, il existe les types d'ARN suivants:
- ARN nucléaire de virus et de bactéries;
- matrice (information) ARN;
- ARN ribosomique;
- plasmide ARN messager (chloroplaste);
- ARN ribosomique des chloroplastes;
- ARN ribosomal mitochondrial;
- ARN messager mitochondrial;
- transfert d'ARN.
Fonctions ARN
Cette classification contient plusieurs types d'ARN, qui sont divisés en fonction de l'emplacement. Cependant, en termes fonctionnels, ils doivent être divisés en seulement 4 types: nucléaire, informationnel, ribosomique et de transport. La fonction de l'ARN ribosomique est la synthèse de protéines basée sur la séquence nucléotidique de l'ARN messager. Oùles acides aminés sont "amenés" à l'ARN ribosomique, "enfilés" sur l'ARN messager, au moyen d'un acide ribonucléique de transport. C'est ainsi que la synthèse se déroule dans tout organisme possédant des ribosomes. La structure et les fonctions des acides nucléiques assurent à la fois la préservation du matériel génétique et la création de processus de synthèse protéique.
Acides nucléiques mitochondriaux
Si presque tout est connu sur les fonctions exercées dans la cellule par les acides nucléiques situés dans le noyau ou le cytoplasme, il existe encore peu d'informations sur l'ADN mitochondrial et plastidial. Des ARN ribosomiques et messagers spécifiques ont également été trouvés ici. Les acides nucléiques ADN et ARN sont présents ici même dans les organismes les plus autotrophes.
Peut-être que l'acide nucléique est entré dans la cellule par symbiogenèse. Cette voie est considérée par les scientifiques comme la plus probable en raison du manque d'explications alternatives. Le processus est considéré comme suit: une bactérie symbiotique autotrophe pénètre à l'intérieur de la cellule à une certaine période. En conséquence, cette cellule sans noyau vit à l'intérieur de la cellule et lui fournit de l'énergie, mais se dégrade progressivement.
Au début du développement évolutif, probablement, une bactérie symbiotique non nucléaire a déplacé des processus de mutation dans le noyau de la cellule hôte. Cela a permis aux gènes responsables du stockage des informations sur la structure des protéines mitochondriales d'être introduits dans l'acide nucléique de la cellule hôte. Cependant, pour l'instant, quelles fonctions dans la cellule sont assurées par les acides nucléiques d'origine mitochondriale,pas beaucoup d'informations.
Probablement, certaines protéines sont synthétisées dans les mitochondries, dont la structure n'est pas encore codée par l'ADN ou l'ARN nucléaire de l'hôte. Il est également probable que la cellule ait besoin de son propre mécanisme de synthèse protéique uniquement parce que de nombreuses protéines synthétisées dans le cytoplasme ne peuvent pas traverser la double membrane des mitochondries. En même temps, ces organites produisent de l'énergie, et donc, s'il existe un canal ou un transporteur spécifique pour la protéine, cela suffira pour le mouvement des molécules et contre le gradient de concentration.
ADN et ARN plasmidique
Les plastides (chloroplastes) ont également leur propre ADN, qui est probablement responsable de la mise en œuvre de fonctions similaires, comme c'est le cas avec les acides nucléiques mitochondriaux. Il possède également son propre ARN ribosomique, messager et de transfert. De plus, les plastides, à en juger par le nombre de membranes, et non par le nombre de réactions biochimiques, sont plus compliqués. Il arrive que de nombreux plastes aient 4 couches de membranes, ce que les scientifiques expliquent de différentes manières.
Une chose est évidente: les fonctions des acides nucléiques dans la cellule n'ont pas encore été complètement étudiées. On ne sait pas quelle importance ont le système de synthèse des protéines mitochondriales et le système chloroplastique analogue. Il n'est pas non plus tout à fait clair pourquoi les cellules ont besoin d'acides nucléiques mitochondriaux si les protéines (évidemment pas toutes) sont déjà codées dans l'ADN nucléaire (ou l'ARN, selon l'organisme). Bien que certains faits nous obligent à convenir que le système de synthèse des protéines des mitochondries et des chloroplastes est responsable des mêmes fonctions queet ADN du noyau et ARN du cytoplasme. Ils stockent des informations héréditaires, les reproduisent et les transmettent aux cellules filles.
CV
Il est important de comprendre quelles fonctions dans la cellule exécutent les acides nucléiques d'origine nucléaire, plastidique et mitochondriale. Cela ouvre de nombreuses perspectives pour la science, car le mécanisme symbiotique, selon lequel de nombreux organismes autotrophes sont apparus, peut être reproduit aujourd'hui. Cela permettra d'obtenir un nouveau type de cellule, peut-être même humaine. Bien qu'il soit trop tôt pour parler des perspectives d'introduction d'organites de plastes multimembranaires dans les cellules.
Il est beaucoup plus important de comprendre que les acides nucléiques sont responsables de presque tous les processus dans une cellule. Il s'agit à la fois de la biosynthèse des protéines et de la préservation des informations sur la structure de la cellule. De plus, il est beaucoup plus important que les acides nucléiques remplissent la fonction de transfert du matériel héréditaire des cellules mères aux cellules filles. Cela garantit le développement ultérieur des processus évolutifs.
