Structura primară a ADN-ului

ADN-ul este o substanță complexă macromoleculară, alcătuită din unități structurale numite nucleotide.

La rândul lui un nucleotid este format din:

- o bază azotată

- o pentoză

- un radical fosforic

Bazele azotate care intră în structura ADN-ului pot fi:

- purinice: - adenină

- guanină

- pirimidinice: - citozină

- timină

Nucleul purinic este reprezentat de un heterociclu cu 9 atomi din care 5 sunt de carbon și 4 de azot.

În cazul pirimidinei, heterociclul este mai mic fiind format din 4 atomi de carbon și 2 de azot.

În funcție de radicalii cu care sunt substituiți unii atomi de hidrogen din nucleele purinic și pirimidinic, adenina este 6-amino-purina, guanina este 2-amino-6-oxi-purina, citozina este 2-oxi-6-amino-pirimidina, iar timina este 2,4-dioxi-5-metil-pirimidina.

La majoritatea organismelor aceste 4 baze azotate intră în compoziția ADN-ului, dar sunt situații când substituirea atomilor de carbon se poate face și cu alți radicali.

De exemplu la unele graminee și mamifere poate fi întâlnită 5-metil-citozina, iar la fagii de tip T citozina este înlocuită cu 5-hidroxi-metil-citozina.

Datorită dublelor legături din molecula lor, purinele și pirimidinele pot avea structuri chimice diferite numite tautomere.

Astfel atomii de oxigen ai nucleelor purinic și pirimidinic au de obicei formă cetonică (C=O), iar în cazuri rare pot avea și formă enolică (C-OH).

În același fel atomii de azot atașați celor două tipuri de inele (p și p) au de obicei formă amino (NH2), dar în cazuri rare pot avea și forma imino (-N-H).

Fenomenul de tautomerie poate determina greșeli de împerechere între bazele azotate, care pot duce la mutații.

În structura primară a moleculei de ADN intră și o pentoză reprezentată de un glucid cu 5 atomi de carbon care se numește dezoxiriboza.

Atomii de carbon din molecula pentozei se numerotează cu 1’, 2’ , 5’ pentru a-i deosebi de atomii de carbon din molecula bazelor azotate.

Între bazele azotate și dezoxiriboză se stabilesc legături chimice.

Astfel între C1’ și N din poziția 1 al unei baze azotate pirimidinice sau cu cel din poziția 9 al unei baze azotate purinice.

Prin unirea pentozei cu o bază azotată se formează un nucleozid.

Prin fosforilarea nucleozidelor se formează nucleotidele.

Acidul fosforic conține trei hidroxili liberi ce pot fi esterificați, din care numai doi sunt esterificați în cadrul moleculei de ADN.

Din acest motiv ADN-ul este un fosfodiester. Radicalul fosforic face legătura dintre C5’ al dezoxiribozei unui nucleotid adiacent superior și C3’ al dezoxiribozei nucleotidului adiacent inferior.

În acest fel se formează lanțurile polinucleotide de ADN ce au la bază legături fosfodiesterice de tip 3’- 5’ sau 5’ - 3’.

Aceste legături sunt foarte trainice, ele asigurând stabilitatea catenelor de ADN.

În funcție de numărul de radicali fosforici legați, nucleotidele pot fi: mono-, di- sau trifosfate.

La alcătuirea unei catene de ADN intră nucleotide sub formă de trifosfat.

Legăturile fosfodiesterice sunt nespecifice, având aceeași configurație în moleculele de ADN indiferent de proveniența lor.

Specificitatea ADN-ului rezultă din compoziția în bazele azotate și succesiunea acestora în moleculă ce este foarte diferită în lumea vie.

Astfel structura primară a ADN-ului este reprezentată de succesiunea liniară a nucleotidelor în cadrul uneia din catenele moleculei de ADN realizată prin intermediul legăturilor fosfodiesterice.