Home Synthetic biology & brain sciences 2.2 Despre ADN și codificarea proteinelor

2.2 Despre ADN și codificarea proteinelor

Singurele procese naturale prin care se pot forma proteine din aminoacizi sunt cele de biosinteză și ele au loc în celule. Pentru a vedea cum are loc acestă sinteză este nevoie, mai întâi, să înțelegem unde se găsește proiectul după care sunt ele sintetizate din aminoacizi. Iar proiectul pentru orice proteină care poate fi sintetizată de o celulă se găsește în ADN-ul ei. ADN-ul (Acid DezoxiRibonucleic) este o structură informatică simplă de tipul unei memorii formată din două elemente de suport (catene) pe care sunt fixați biții.

În sistemele informatice bazate pe circuite electronice cu tranzistori, triode sau relee bitul are două stări exprimate numeric prin 0 și 1. În sistemele vii, fiecare bit are 4 stări, fiecare fiind exprimată printr-o anumită structură moleculară. Stările unui bit poartă numele de litere sau baze. În cazul ADN-ului acestea sunt: T (Timină), C (Citozină) A (Adenină) și G (Guanină), iar în cazul ARN-ului U (Uracil), C, A, G. În anul 2016 au fost create încă două litere (botezate nefericit X și Y) creându-se artificial primul organism non-terestru care codifică cu bitul pe 6 stări prin modificarea genomului unei Escherichia Coli. În cele ce urmează, mă voi referi doar la codarea bitul pe 4 baze, adică cea pe care o utilizează toate organismele naturale terestre, dar în Figura 5 sunt reprezentate toate cele 7 molecule utilizate (5 natural și 2 sintetic la nivelul anului 2016) pentru a coda informație biologică.

Vorbesc despre codare utilizând uracilul pentru că în curând vom vedea rolul jucat de către ARN în sinteza proteinelor.

Structura unui suport pentru biții din ADN sau ARN este reprezentată de o succesiune de molecule fosfat – (dezoxi)riboză (Fig. 6).  Moleculele de fosfat sunt legate la atomul de carbon 3’ sau 5’ al (dezoxi)ribozei, la atomul de carbon 1’ legându-se una dintre bazele care exprimă un digit. Obținem astfel o înlănțuire de baze care memorează un cod sau, mai general, un obiect proteic oarecare. ADN-ul și ARN-ul sunt, prin excelență, structuri informatice. Pentru că întregul program celular este conținut în ADN, acesta posedă o structură securizată fiind format din două catene care conțin același cod în oglindă. Oglindirea este dată de structura bazelor. În figura 7 am reprezentat interacțiunea electrostatică dintre baze. Ea modifică geometria ADN-ului dând acestuia, în general, forma unei duble spirale.

Spuneam la începutul postării că proteinele sunt lanțuri de aminoacizi. În interiorul celulei umane, acestea sunt rezultatul combinării a cel mult 20 de aminoacizi. Operațiunea efectivă de fabricare a proteinei are loc într-o moleculă extrem de complexă numită ribozom, despre care vom vorbi ceva mai departe. Ce ne interesează în acest moment este faptul că ribozomul funcționează ca o mașină cu comandă numerică, adică citește un cod și asamblează aminoacizii în concordanță cu codul respectiv.

Codul se găsește în ADN, fiecare digit putând lua una dintre cele patru valori exprimate chimic de cele patru baze. Avem așadar o codare în baza 4. Cu un singur digit putem coda 4 aminoacizi. Dar e necesar să codăm 20 plus o secvență de start și una de stop. Adică trebuie să exprimăm 22 de valori distincte. Cum 2210=1124, înseamnă că sunt necesari 3 digiți pentru a coda cele 22 de stări (20 de aminoacizi + START + STOP). Pe 3 digiți putem coda în baza 4, 64 de stări, adică suficiente stări pentru a acoperi cele 22 de stări efective. Un triplet de digiți succesivi poartă numele de codon. Cele 64 de valori pe care le poate lua un codon vor referi cei 22 de aminoacizi, iar o succesiune de codoni între START și STOP reprezentă structura unei proteine. Sigur, cum 64 este mai mare ca 22 vom avea codări redundante.

Am prezentat în Figura 8 codurile pentru fiecare aminoacid în parte, coduri utilizate la sintetizarea unei proteine. Metionina este aminoacidul care inițiază orice secvență proteinică iar sinteza unei proteine se oprește la întâlnirea unuia dintre codonii UAA, UAG sau UGA.

Leave a Reply

Cele mai citite

2.1 – Despre aminoacizi și proteine

Un aminoacid este o moleculă compusă dintr-un atom de carbon legat de o amină (NH2), un radical (R) și un carboxil...

1. Cele trei Revoluții Agrare

În cei peste 200.000 de ani de existență a speciei noastre și cele peste două milioane de ani de existență a speciei...

Ultimile postări

2. Cei cărora le datorăm schimbarea paradigmei

Despre oamenii care au domesticit pentru prima dată o plantă știm foarte puțin. Știm doar că ieșiseră din Africa și se așezaseră...

1. Cele trei Revoluții Agrare

În cei peste 200.000 de ani de existență a speciei noastre și cele peste două milioane de ani de existență a speciei...

2.2 Despre ADN și codificarea proteinelor

Singurele procese naturale prin care se pot forma proteine din aminoacizi sunt cele de biosinteză și ele au loc în celule....

2.1 – Despre aminoacizi și proteine

Un aminoacid este o moleculă compusă dintr-un atom de carbon legat de o amină (NH2), un radical (R) și un carboxil...
%d bloggers like this: