DNA, RNA e proteína
O portador específico da informação genética em todos os organismos é o ácido nucleico conhecido como GOTA , abreviação de ácido desoxirribonucleico. O DNA é uma dupla hélice, duas bobinas moleculares enroladas uma na outra e quimicamente ligadas uma à outra por ligações que conectam adjacente bases . Cada longa hélice de DNA em forma de escada tem uma espinha dorsal que consiste em uma sequência de açúcares e fosfatos alternados. Ligado a cada açúcar está uma base que consiste em nitrogênio contendo composto adenina, guanina, ciosina ou timina. Cada degrau à base de açúcar-fosfato é chamado de nucleotídeo . Ocorre um emparelhamento um-a-um muito significativo entre as bases que garante a conexão de hélices adjacentes. Uma vez que a sequência de bases ao longo de uma hélice (metade da escada) foi especificada, a sequência ao longo da outra metade também é especificada. A especificidade do emparelhamento de bases desempenha um papel fundamental na replicação do DNA molécula . Cada hélice faz uma cópia idêntica da outra a partir dos blocos de construção moleculares da célula. Esses eventos de replicação de ácido nucleico são mediados por enzimas chamadas DNA polimerases. Com o auxílio de enzimas, o DNA pode ser produzido em laboratório.
DNA e síntese de proteínas O DNA no núcleo da célula carrega um código genético, que consiste em sequências de adenina (A), timina (T), guanina (G) e citosina (C) (Figura 1). O RNA, que contém uracila (U) em vez de timina, carrega o código para os locais de produção de proteínas na célula. Para fazer o RNA, o DNA emparelha suas bases com as dos nucleotídeos livres (Figura 2). O RNA mensageiro (mRNA) então viaja para os ribossomos no citoplasma da célula, onde ocorre a síntese de proteínas (Figura 3). Os tripletos de base do RNA de transferência (tRNA) emparelham-se com os do mRNA e, ao mesmo tempo, depositam seus aminoácidos na cadeia protéica em crescimento. Finalmente, a proteína sintetizada é liberada para realizar sua tarefa na célula ou em qualquer outra parte do corpo. Encyclopædia Britannica, Inc.
A célula, seja bacteriana ou nucleada, é a unidade mínima de vida. Muitas das propriedades fundamentais das células são função de seus ácidos nucléicos, de suas proteínas e das interações entre essas moléculas delimitadas por membranas . Dentro das regiões nucleares das células existe uma mistura de fios finos retorcidos e entrelaçados, os cromossomos. Os cromossomos por peso são compostos de 50-60% de proteína e 40-50% de DNA. Durante a divisão celular, em todas as células, exceto as de bactérias (e alguns ancestrais protistas), os cromossomos exibem um movimento elegantemente coreografado, separando-se de modo que cada filho da célula original receba um igual complemento de material cromossômico. Este padrão de segregação corresponde em todos os detalhes ao padrão teoricamente previsto de segregação do material genético implícito pelas leis genéticas fundamentais ( Vejo hereditariedade ) A combinação cromossômica do DNA e das proteínas (histona ou protamina) é chamada de nucleoproteína. O DNA despojado de sua proteína é conhecido por transportar informações genéticas e determinar detalhes de proteínas produzidas no citoplasma de células; as proteínas da nucleoproteína regulam a forma, o comportamento e as atividades dos próprios cromossomos.
O outro ácido nucleico principal é o ácido ribonucleico ( RNA ) Seu açúcar de cinco carbonos é ligeiramente diferente daquele do DNA. A timina, uma das quatro bases que compõem o DNA, é substituída no RNA pela base uracila. O RNA aparece em uma forma de fita simples, em vez de dupla. Proteínas (incluindo todas as enzimas), DNA e RNA têm uma relação curiosamente interconectada que parece onipresente em todos os organismos em terra hoje. RNA, que pode se replicar, bem como codificar para proteína , pode ser mais antigo que o DNA na história da vida.
Química em comum
OCódigo genéticofoi quebrado pela primeira vez na década de 1960. Três nucleotídeos consecutivos (degraus base-açúcar-fosfato) são o código para um aminoácido de uma molécula de proteína. Ao controlar a síntese de enzimas, o DNA controla o funcionamento da célula. Das quatro bases diferentes tomadas três de uma vez, há 43, ou 64, combinações possíveis. O significado de cada uma dessas combinações, ou códons, é conhecido. A maioria deles representa um dos 20 aminoácidos específicos encontrados na proteína. Alguns deles representam pontuação marcas - por exemplo, instruções para iniciar ou parar síntese proteíca . Parte do código é chamado de degenerado. Este termo se refere ao fato de que mais de um tripleto de nucleotídeos pode especificar um determinado aminoácido. Essa interação ácido nucléico-proteína é a base dos processos vivos em todos os organismos da Terra hoje. Esses processos não são apenas os mesmos em todas as células de todos os organismos, mas até mesmo no dicionário particular que é usado para o transcrição de informação de DNA em informação de proteína é essencialmente o mesmo. Além disso, esse código tem várias vantagens químicas sobre outros códigos concebíveis. A complexidade, onipresença e vantagens argumentam que as atuais interações entre proteínas e ácidos nucléicos são, elas mesmas, o produto de uma longa história evolutiva. Eles devem interagir como um único sistema reprodutivo autopoiético que não falhou desde sua origem. A complexidade reflete o tempo durante o qual a seleção natural poderia aumentou variações; a onipresença reflete um reprodutor diáspora de uma fonte genética comum; e as vantagens, como o número limitado de códons, podem refletir uma elegância nascida do uso. A estrutura da escada do DNA permite aumentos fáceis de comprimento. Na época da origem da vida, esse complexo aparelho de replicação e transcrição não poderia estar em operação. Um problema fundamental na origem da vida é a questão da origem e do início evolução do código genético.
Muitas outras semelhanças existem entre os organismos na Terra. Apenas uma classe de moléculas lojas energia para processos biológicos até que a célula tenha um uso para ele; essas moléculas são todas fosfatos de nucleotídeos. O exemplo mais comum é trifosfato de adenosina (ATP). Para a função muito diferente de armazenamento de energia, uma molécula idêntica a um dos blocos de construção dos ácidos nucléicos (DNA e RNA) é empregada. Moléculas metabolicamente ubíquas - flavina adenina dinucleotídeo (FAD) e coenzima A - incluem subunidades semelhantes aos fosfatos de nucleotídeo. Anel rico em nitrogênio compostos , chamadas porfirinas, representam outra categoria de moléculas; eles são menores do que as proteínas e os ácidos nucléicos e comuns nas células. Porfirinas são as bases químicas do heme em hemoglobina , que carrega oxigênio moléculas na corrente sanguínea de animais e nos nódulos de plantas leguminosas. Clorofila , a molécula fundamental que medeia a absorção de luz durante a fotossíntese em plantas e bactérias, também é uma porfirina. Em todos os organismos da Terra, muitas moléculas biológicas têm a mesma destreza (essas moléculas podem ter formas canhotas e destras que são imagens espelhadas uma da outra; Veja abaixo Os primeiros sistemas vivos ) Dos bilhões de compostos orgânicos possíveis, menos de 1.500 são empregados pela vida contemporânea na Terra, e estes são construídos a partir de menos de 50 blocos de construção moleculares simples.
tetrâmero de hemoglobina Dois dímeros αβ combinam-se para formar a molécula de hemoglobina completa. Cada grupo heme contém um átomo de ferro central, que está disponível para ligar uma molécula de oxigênio. O α1bdoisregião é a área onde o α1subunidade interage com o βdoissubunidade. Encyclopædia Britannica, Inc.
Além da química, a vida celular tem certas estruturas supramoleculares em comum. Organismos como diverso como paramécios unicelulares e multicelulares pandas (em suas caudas de esperma), por exemplo, possuem pequenos apêndices em forma de chicote chamados cílios (ou flagelos, um termo que também é usado para estruturas bacterianas completamente não relacionadas; o termo genérico correto é undulipódios ) Esses fios de cabelo celulares em movimento são usados para impulsionar as células através do líquido. A estrutura transversal dos undulipódios mostra nove pares de periférico tubos e um par de tubos internos feitos de proteínas chamados microtúbulos. Esses túbulos são feitos da mesma proteína do fuso mitótico, a estrutura à qual os cromossomos estão ligados na divisão celular. Não há vantagem seletiva imediatamente óbvia da proporção de 9: 1. Em vez disso, essas semelhanças indicam que alguns padrões funcionais baseados na química comum são usados repetidamente pela célula viva. As relações subjacentes, particularmente onde não existe nenhuma vantagem seletiva óbvia, mostram que todos os organismos na Terra são relacionados e descendem de muito poucos ancestrais celulares comuns - ou talvez um.
Paramecium caudatum (altamente ampliado). John J. Lee
Modos de nutrição e geração de energia
As ligações químicas que constituem os compostos dos organismos vivos têm certa probabilidade de ruptura espontânea. Conseqüentemente, existem mecanismos que reparam esse dano ou substituem as moléculas quebradas. Além disso, o meticuloso controlar as células exercício sobre suas atividades internas requer a síntese contínua de novas moléculas. Os processos de síntese e degradação dos componentes moleculares das células são denominados coletivamente metabolismo . Para que a síntese se mantenha à frente das tendências termodinâmicas de colapso, a energia deve ser fornecida continuamente ao sistema vivo.
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