Codul genetic si ADN-ul

1
Codul genetic si ADN-ul
2
Vorbind de virusi ne-am dat sema ca am uitat ceva
esential pentru functionarea nano robotului
nostru. Am construit partea hardware, dar am
uitat complet de partea software.
Instructiunile care îi spun nanorobotului ce sa
faca în misiunea sa trebuie sa fie stocate
undeva. Chiar si astazi mai stocam informatia
civilizatiei noastre în carti. Dar deja stim sa
condensam o întreaga biblioteca într-un CD. Sau
în memoria RAM a calculatorului. Cât e de mare
o celula de memorie? 10-100 nm. E suficient? La
dimensiunile acestea nanorobotul nostru ar avea
un singur neuron...
3
Ca de obicei natura este cu mult, cu mult mai
avansata decât noi. Avem numai de învatat.
Bacteriofagul T4 poate înmagazina câteva mii de
instructiuni cu ajutorul lantului de ADN.
Codul de instructiuni este format din doar 4
litere A, T, C, G si arata cam asa
ATTCGTTTGGAA..
4
Cele 4 litere se numesc nucleotide. A si G sunt
purine cu 2 grupari aromate un pentan si un
hexan. T, C si U sunt pirimidine cu o grupare
aromata un hexan. Litera U apare numai la ARN.
Hârtia pe care sunt scrise literele codului
genetic sunt cele doua spirale formate dintr-un
lant din fosfat si un zahar (gruparea glicol).
5
(No Transcript)
6
(No Transcript)
7
Structura trimdimensionala a ADN-ului, cea de
spirala dubla, a fost descoperita din difractia
razelor X pe cristale de ADN, de catre Watson si
Crick. Aceasta a fost cea mai mare descoperire
din stiinta vietii, deoarece ADN-ul contine toate
instructiunile necesare functionarii acestor
masinarii incredibil de complexe numite fiinte
vii. De-abia la începutul sec. XXI, în Proiectul
Genomului Uman, s-a reusit citirea întregului cod
genetic uman. Dar aceasta este numai jumatatea
povestii...
Crick
Watson
Proiectul Genomului Uman
8
...cealalta jumatate de poveste este legata de
proteine si caramizile din care sunt facutea
acestea, aminoacizii. Corpul uman are nevoie de
20 de aminoacizi.
9
Fiecare proteina este o secventa liniara de
aminoacizi. 10 aminoacizi sunt hidrofili si 10
sunt hidrofobi. ? O proteina pusa în apa tinde sa
se autoasambleze într-o forma tridimensionala
specifica, proces numit folding - împachetare.
Procesul este asemanator cu autoasamblarea
fosfolipidelor membranei.
10
În mod spontan o proteina se împacheteaza într-un
timp îndelungat. Ea trebuie ajutata sa se
împacheteze. În robozomi împachetarea are loc de
câteva milioane de ori mai rapid decât în mod
spontan. Chiar si robozomii sunt proteine!
11
Dar ribozomii nu numai împacheteaza proteinele,
ci si le asambleaza din aminoacizi. Dar de unde
stie ribozomul care este ordinea în care trebuie
sa asambleze aminoacizii? El primeste un plan
prin intermediul ARN-ului mesager. Acesta aduce
mesaje de la nucleu unde se afla
planul-matrita în ADN.
12
Problema este ca mesajul adus de ARN-ul mesager
este în limbajul nucleotidelor ATTCGTTTGGAA... în
timp ce proteina este codificata în limbajul
aminoacizilor KEFERQHM... Este necesar un
traducator care sa faca traducerea. Acesta este
ARN-ul de transfer.
13
tARN
14
La fiecare set de 3 litere numit codon, îi
corespunde un aminoacid. Din 4 litere se pot face
64 de combinatii de 3 litere sau 64 de codoni.
Dar sunt numai 20 de aminoacizi, asa ca exista
codoni diferiti care indica acelasi aminoacid. În
ribozom are loc traducerea din limbajul codonilor
în limbajul aminoacizilor.
15
ADN-ul se afla în cromatina din nucleu
16
Ribozomii se afla în reticulul endoplasmatic.
ARN-ul mesager aduce un mesaj (o copie fidela
dintr-un fragment de ADN) de la nucleu la
ribozom. În ribozom mesajul este tradus într-o
proteina.
17
Etapele 12 constau în copierea fragmentului de
ADN în ARN mesager. Etapa 3 consta în traducerea
mesajului ARN-ului mesager într-o proteina.
18
Copierea ADN-ului în ARN mesager se face la
nivelul ARN polimerazei.
19
Odata ce proteinele sunt sintetizate în ribozomi,
ele sunt trimise în complexul Golgi.
20
În aparatul Golgi proteinele sunt procesate în
continuare si primesc o eticheta cu destinatia
de utilizare din interiorul celulei. El intra pe
fata cis si iasa pe fata trans.
21
Dar toate procesele metabolice necesita energie.
Aceasta este extrasa din oxigen (hidrogen si
electroni liberi) la nivelul mitocondriei si este
stocata în molecula de ATP. ATP-ul este
transportat si utilizat în interiorul celulei
unde au loc procesele metabolice
22
În plante mai exista înca o metoda de extragere a
energiei din cea solara prin procesul de
fotosinteza la nivelul cloroplastului .