Acide desoxirribonucleico

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Le acide desoxirribonucleico, fréquemment abrégé comme ADN (et aussi DNA, de l'anglais DeoxyriboNucleic Acid), est un type de acide nucleico, une macromolécula que fait partie de toutes les cellules. Il contient l'information génétique usée dans le je développe et le fonctionnement des organismes vifs connus et de quelques virus, en étant le responsable de sa transmission hereditaria.

Depuis le point de vue chimique, l'ADN est un polímero de nucleótidos, c'est-à-dire, un polinucleótido. Un polímero est un composé formé par beaucoup d'unités simples reliées entre soi, comme si fût un long train formé par des wagons. Dans l'ADN, chaque wagon est un nucleótido, et chaque nucleótido, à son tour, est formé par un sucre (la desoxirribosa), une base nitrogenada (que peut être adenina→À, timina→T, citosina→C ou guanina→G) et un groupe fosfato qu'agit comme accroche de chaque wagon avec le suivant. Ce que distingue à un wagon (nucleótido) d'autrui est, alors, la base nitrogenada, et c'est pour cela que la séquence de l'ADN se précise en nommant seulement la séquence de ses bases. La disposition secuencial de ces quatre bases tout au long de la chaîne (l'ordonnance des quatre types de wagons tout au long de tout le train) est celle qui codifica l'information génétique: par exemple, une séquence d'ADN peut être ATGCTAGATCGC... Dans les organismes vifs, l'ADN il se présente comme une double chaîne de nucleótidos, dans celle qui les deux hebras sont unies entre soi par quelques connexions dénommées ponts d'hidrógeno.

Pour que l'information qui contient l'ADN puisse être utilisée par les machines cellulaires, doit se copier en premier lieu dans quelques trains de nucleótidos, plus courts et avec quelques unités différentes, appelés ARN. Les molécules d'ARN se copient exactement de l'ADN moyennant un procès dénommé transcription. Une fois accusées dans le noyau cellulaire, les molécules d'ARN peuvent sortir au citoplasma pour son utilisation posterior. L'information contenue en l'ARN s'interprète en usant le code génétique, que précise la séquence des aminoácidos des protéines, selon une correspondance d'un triplet de nucleótidos (codón) pour chaque aminoácido. Ceci est, l'information génétique (essentiellement: quelles protéines se vont à produire dans chaque moment du cycle de vie d'une cellule) s'y ait codificada dans les séquences de nucleótidos de l'ADN et doit se traduire pour pouvoir être employée. Telle traduction se réalise en employant le code génétique à façon de dictionnaire. Le dictionnaire "séquence de nucleótido-séquence d'aminoácidos" il permet l'ensamblado de longues chaînes d'aminoácidos (les protéines) en le citoplasma de la cellule. Par exemple, dans le cas de la séquence d'ADN indiquée avant (ATGCTAGATCGC...), L'ARN polimerasa utiliserait comme moule la chaîne complémentaire de dite séquence d'ADN (que serait TAC-GAT-CTA-GCG-...) Pour transcribir une molécule d'ARNm que se lirait AUG-CUA-GAU-CGC-... ; L'ARNm résultant, en utilisant le code génétique, se traduirait comme la séquence d'aminoácidos metionina-leucina-acide aspártico-arginina-...

Les séquences d'ADN que constituent l'unité fondamentale, physique et fonctionnel de l'héritage ils se dénomment gèneil est. Chaque gène contient une part que se transcribe à ARN et autrui qui se charge de définir quand et où doivent s'exprimer. L'information contenue dans les gènes (génétique) s'emploie pour générer ARN et protéines, que sont les composants basiques des cellules, les "briques" qu'ils s'utilisent pour la construction des orgánulos cellulaires, entre autres fonctions.

Dedans des cellules, l'ADN il est organisé en des structures appelées cromosomas que, pendant le cycle cellulaire, se doublent avant que la cellule se divise. Les organismes eucariotas (par exemple, animalest, il plantes, et hongos) stockent l'immense plupart de son ADN dedans du noyau cellulaire et une minime part en les éléments cellulaires appelés mitocondrias, et en les plastos, en cas de les avoir; les organismes procariotas (bacterias et arqueas) le stockent en le citoplasma de la cellule, et, finalement, les virus ADN le font dans l'intérieur de la cápsida de nature proteica. Ils existent foule de protéines, comme par exemple les histonas et les facteurs de transcription, que s'unissent à l'ADN en le douant d'une structure tridimensional déterminée et en réglant son expression. Les facteurs de transcription reconnaissent des séquences régulatrices de l'ADN et ils précisent la règle de transcription des gènes. Le matériel génétique complet d'une dotation cromosómica se dénomme genoma et, avec des petites variations, est caractéristique de chaque espèce.

Sommaire 1 Histoire 2 Propriétés physiques et chimiques 2.1 Composants 2.2 Apareamiento De bases 2.2.1 Autres types de paires de bases 2.3 Il structure 2.3.1 Structures en double hélice 2.3.2 Structures en cuádruplex 2.4 Hendiduras Majeur et moindre 2.5 Sens et antisentido 2.6 Superenrollamiento 3 Modifications chimiques 3.1 Modifications de bases 3.2 Dommage de l'ADN 4 Fonctions bio 4.1 Gènes et genoma 4.1.1 L'ADN codificante 4.1.2 L'ADN ne codificante ("ADN ordures") 4.2 Transcription et traduction 4.3 Replicación De l'ADN 5 Interactions ADN-protéine 5.1 Protéines qui unissent ADN 5.1.1 Interactions inespecíficas 5.1.2 Interactions spécifiques 5.2 Enzimas Que modifient l'ADN 5.2.1 Nucleasas et ligasas 5.2.2 Topoisomerasas Et helicasas 5.2.3 Polimerasas 6 Recombinación Génétique 7 Évolution du metabolismo d'ADN 8 Techniciennes communes 8.1 Technologie de l'ADN recombinante 8.2 Secuenciación 8.3 Réaction en chaîne de la polimerasa (PCR) 8.4 Southern blot 8.5 Puces d'ADN 9 Applications 9.1 Ingénierie génétique 9.2 Médecine forense 9.3 Bioinformática 9.4 Nanotechnologie d'ADN 9.5 Histoire et anthropologie 10 Voyez-vous aussi 11 Tu indexes 11.1 des Notes 11.2 Bibliografía 12 Tu raccordes externes

Histoire

L'ADN a été isolé par fois première pendant l'hiver de 1869 par le médecin suisse Friedrich Miescher tandis que travaillait dans la Université de Tubinga. Miescher Réalisait des expériences sur la composition chimique du pus de vendes chirurgicales desechadas lorsqu'a remarqué un précipité d'une substance inconnue qu'a caractérisé químicamente plus soir.^[1][2] L'a appelé "nucleína", en raison de que il l'avait extrait à partir de noyaus cellulaires.^[3] S'ont précisés presque 70 ans de recherche pour pouvoir identifier les composants et la il structure des acides nucleicos.

En 1919 Phoebus Levene a identifié qu'un nucleótido est formé par une base, un sucre et un fosfato.^[4] Levene a suggéré que l'ADN formait une structure avec forme de solenoide (muelle) avec des unités de nucleótidos unis à travers les groupes fosfato. En 1930 Levene et son maître Albrecht Kossel ont essayé que la nucleína de Miescher est un acide desoxirribonucleico (ADN) formé par quatre bases nitrogenadas (citosina (C), timina (T), adenina (À) et guanina (G)), le sucre desoxirribosa et un groupe fosfato, et que, dans sa structure basique, le nucleótido est composé par un sucre uni à la base et au fosfato.^[5] Pourtant, Levene pensait que la chaîne était courte et que les bases se répétaient dans un ordre fixe. En 1937 William Astbury a produit le premier patron de difracción de rayons X qu'il montrait que l'ADN avait une structure régulière.^[6]

La fonction bio de l'ADN a commencé à se élucider en 1928, avec une série basique d'expériences de la génétique moderne réalisés par Frederick Griffith, qui était en train de travailler avec des souches "lisas" (S) ou "rugosas" (R) de la bacteria Pneumococcus (causante de la pneumonie), selon la présence (S) ou ne (R) d'une cápsula azucarada qu'est celle qui il confère virulence (voyez-vous aussi expérience de Griffith). L'injection de neumococos S vifs en souris produit la mort de ceux-ci, et Griffith a remarqué que si il injectait souris avec neumococos R vifs ou avec neumococos S morts par chaleur, les souris ne mouraient pas. Pourtant, si il injectait à la fois neumococos R vifs et neumococos S morts, les souris mouraient, et dans son sang ils se pouvaient isoler neumococos S vifs. Comme les bacterias mortes n'ont pas pu s'avoir multiplié dedans de la souris, Griffith a raisonné qu'il devait se produire quelque type de changement ou transformation d'un type bacteriano à autrui par l'intermédiaire d'un transfert de quelque substance active, qu'a dénommé "principe transformante". Cette substance fournissait la capacité aux neumococos R de produire une cápsula azucarada et se transformer ainsi en virulentas. En les suivants 15 ans, ces expériences initiales ont été doublées en mêlant divers types de souches bacterianas mortes par la chaleur avec autres vives, autant en souris (in vif) comme en des tuyaux d'essai (in vitro).^[7] La recherche du «facteur transformante» qu'était capable de faire virulentas à des souches qu'initialement ne l'étaient il pas a continué jusqu'à 1944, an en lequel Oswald Avery, Colin MacLeod et Maclyn McCarty ont réalisé une expérience aujourd'hui classique. Ces chercheurs ont extrait la fraction active (le facteur transformante), et moyennant des analyses chimiques, enzimáticos et serológicos, ont remarqué qu'il ne contenait pas des protéines, ni lípidos ne liés, ni polisacáridos actifs, mais qu'était constitué principalement par "une forme viscosa d'acide desoxirribonucleico hautement polimerizado", c'est-à-dire, ADN. L'ADN extrait des souches bacterianas S morts par la chaleur l'ont mêlés "in vitro" avec des souches R vives: le résultat a été qu'ils s'ont formés des colonies bacterianas S, par ce que s'a conclu inequívocamente que le facteur ou principe transformante était l'ADN.^[8] Malgré le fait que l'identification de l'ADN comme principe transformante a encore tardé divers ans en être universellement acceptée, cette découverte a été décisive dans la connaissance de la base molecular de l'héritage, et constitue la naissance de la génétique molecular. Enfin, le papier exclusif de l'ADN en l'heredabilidad a été confirmé en 1952 moyennant les expériences de Alfred Hershey et Martha Chase, dans lesquels ont vérifié que le fago T2 transmettait son information génétique dans son ADN, mais ne dans sa protéine^[9] (voyez-vous aussi expérience d'Hershey et Chase).

En ce qui concerne la caractérisation chimique de la molécule, en 1940 Chargaff a réalisé quelques expériences qu'ils lui ont servis pour établir les tu fournisses des bases nitrogenadas dans l'ADN. Il a découvert que les proportions de purinas étaient identiques aux de pirimidinas; la "equimolecularidad" des bases ([À]=[T], [G]=[C]) et que la quantité de G+C dans une déterminée molécule d'ADN n'il toujours est égal à la quantité de À+T et il peut varier depuis 36% à 70% du contenu total.^[5] Avec cette information et joins avec les données de difracción de rayons X fournis par Rosalind Franklin; James Watson et Francis Crick ont proposé en 1953 le modèle de la double hélice d'ADN pour représenter la structure tridimensional du polímero.^[10] dans une série de cinq articles dans le même nombre de Nature s'a publié l'évidence expérimentale qu'il soutenait le modèle de Watson et Crick.^[11] De ceux-ci, l'article de Franklin et Raymond Gosling a été la première publication avec des données de difracción de rayons X qu'il soutenait le modèle de Watson et Crick,^[12][13] et en dit nombre de Nature aussi apparaissait un article sur la structure de l'ADN de Maurice Wilkins et ses collaborateurs.^[14]

En 1962, après la mort de Franklin, les scientifiques Watson, Crick et Wilkins ont reçu conjointement le Prix Nobel en Fisiología ou Médecine.^[15] Pourtant, le débat continue sur qui est-ce qui il devrait recevoir crédit par la découverte.^[16]

Propriétés physiques et chimiques

L'ADN est un long polímero formé par des unités repetitivas, les nucleótidos.^[17][18] Une double chaîne d'ADN mesure de 22 à 26 angstroms (2,2 à 2,6 nanómetros) de large, et une unité (un nucleótido) mesure 3,3 Å (0,33 nm) de long.^[19] Bien que chaque unité individuelle qui se répète est très petite, les polímeros d'ADN peuvent être molécules énormes qui contiennent millions de nucleótidos. Par exemple, le cromosoma humain plus long, le cromosoma nombre 1, a environ 220 millions de paires de bases.^[20]

Dans les organismes vifs, l'ADN n'a l'habitude de pas exister comme une molécule individuelle, mais comme un couple de molécules étroitement associées. Les deux chaînes d'ADN s'enroscan sur soi mêmes en formant une espèce d'échelle de caracol, dénommée double hélice. Le modèle de structure en double hélice a été proposé en 1953 par James Watson et Francis Crick (l'article Molecular Structure of Nucleic Acids: À Structure for Deoxyribose Nucleic Acid a été publié le 25 avril 1953]] en Nature).^[21] Le succès de celui-ci modèle radicaba en son consistencia avec les propriétés physiques et des chimistes de l'ADN. L'étude montrait en plus que la complémentarité de bases pouvait être remarquable en son replicación, et aussi l'importance de la séquence de bases comme porteur d'information génétique.^[22][23][24] Chaque unité qui se répète, le nucleótido, contient un segment de la structure de support (sucre + fosfato), que maintient la chaîne unie, et une base, qu'interacciona avec l'autre chaîne d'ADN en l'hélice. En général, une base liée à un sucre se dénomme nucleósido et une base liée à un sucre et à un ou plus groupes fosfatos reçoit le nom de nucleótido. Lorsque beaucoup de nucleótidos se trouvent unis, comme arrive dans l'ADN, le polímero résultant se dénomme polinucleótido.^[25]

Composants

Structure de support: La structure de support d'une hebra de ADN est formée par des unités alternes de groupes fosfato et sucre.^[26] Le sucre dans l'ADN est une pentosa, concrètement, la desoxirribosa.

• Acide fosfórico:

Sa formule chimique est H₃PO₄. Chaque nucleótido peut contenir un (monofosfato: AMP), deux (difosfato: ADP) ou trois (trifosfato: ATP) groupes d'acide fosfórico, bien que comme monómeros constituants des acides nucleicos seulement apparaissent en forme de nucleósidos monofosfato.

• Desoxirribosa:

Il est un monosacárido de 5 átomos de carbone (une pentosa) dérivé de la ribosa, que fait partie de la structure de nucleótidos de l'ADN. Sa formule est C₅H₁₀Ou₄. Une des principales différences entre le ADN et le ARN est le sucre, donc en l'ARN la 2-desoxirribosa de l'ADN est remplacée par une pentosa alternative, la ribosa.^[24]

Les molécules de sucre s'unissent entre soi à travers des groupes fosfato, que forment raccordes fosfodiéster entre les átomos de carbone troisième (3′, «trois prime») et cinquième (5′, «cinq prime») de deux anneaux adjacents de sucre. La formation de raccordes asymétriques il implique que chaque hebra d'ADN a une direction. En une double hélice, la direction des nucleótidos en une hebra (3′ → 5′) est opposée à la direction en l'autre hebra (5′ → 3′). Cette organisation des hebras d'ADN se dénomme antiparalela; ils sont des chaînes parallèles, mais avec des directions opposées. De la même façon, les bouts asymétriques des hebras d'ADN se dénomment extrême 5′ («cinq prime») et extrême 3′ («trois prime») respectivement.

• Bases nitrogenadas:

Les quatre bases nitrogenadas majoritaires que se trouvent dans le ADN ils sont la adenina (abrégé À), citosina (C), guanina (G) et timina (T). Chacune de ces quatre bases est unie à l'armazón de sucre-fosfato à travers le sucre pour former le nucleótido complet (basez-sucre-fosfato). Les bases sont composés heterocíclicos et aromáticos avec deux ou plus átomos de nitrogène, et, dedans des bases majoritaires, se classent en deux groupes: les bases púricas ou purinas (adenina et guanina), dérivées de la purina et formées par deux anneaux unis entre soi, et les bases pirimidínicas ou pirimidinas (citosina et timina), dérivées de la pirimidina et avec un seul anneau.^[24] Dans les acides nucleicos existe une cinquième base pirimidínica, dénommée uracilo (Ou), que normalement occupe le lieu de la timina en le ARN et diffère de celle-ci en que manque d'un groupe metilo dans son anneau. L'uracilo ne se trouve pas habituellement dans l'ADN, seulement apparaît rarement comme un produit résiduel de la dégradation de la citosina par procès de desaminación oxidativa.

• Timina:

Dans le code génétique se représente avec la lettre T. Il est un dérivé pirimidínico avec un groupe oxo dans les positions 2 et 4, et un groupe metil dans la position 5. Il forme le nucleósido timidina (toujours desoxitimidina puisque seulement apparaît dans l'ADN) et le nucleótido timidilato ou timidina monofosfato (dTMP). Dans l'ADN, la timina toujours se appareille avec l'adenina de la chaîne complémentaire moyennant 2 ponts d'hidrógeno, T=À. Sa formule chimique est C₅H₆N₂Ou₂ et son nomenclatura 2, 4-dioxo, 5-metilpirimidina.

• Citosina:

Dans le code génétique se représente avec la lettre C. Il est un dérivé pirimidínico, avec un groupe amino en position 4 et un groupe oxo en position 2. Il forme le nucleósido citidina (desoxicitidina dans l'ADN) et le nucleótido citidilato ou (desoxi)citidina monofosfato (dCMP dans l'ADN, CMP en l'ARN). La citosina toujours se appareille dans l'ADN avec la guanina de la chaîne complémentaire moyennant un triple raccorde, C≡G. Sa formule chimique est C₄H₅N₃Ou et son nomenclatura 2-oxo, 4 aminopirimidina. Sa masse molecular est de 111,10 unités de masse atomique. La citosina a été découverte en 1894 lorsqu'a été isolée en tissu du thymus de carnero.

• Adenina:

Dans le code génétique se représente avec la lettre À. Il est un dérivé de la purina avec un groupe amino dans la position 6. Il forme le nucleósido adenosina (desoxiadenosina dans l'ADN) et le nucleótido adenilato ou (desoxi)adenosina monofosfato (dAMP, AMP). Dans l'ADN toujours se appareille avec la timina de la chaîne complémentaire moyennant 2 ponts d'hidrógeno, À=T. Sa formule chimique est C₅H₅N₅ et son nomenclatura 6-aminopurina. L'adenina, joins avec la timina, a été découverte en 1885 par le médecin allemand Albrecht Kossel.

• Guanina:

Dans le code génétique se représente avec la lettre G. Il est un dérivé púrico avec un groupe oxo dans la position 6 et un groupe amino dans la position 2. Il forme le nucleósido (desoxi)guanosina et le nucleótido guanilato ou (desoxi)guanosina monofosfato (dGMP, GMP). La guanina toujours se appareille dans l'ADN avec la citosina de la chaîne complémentaire moyennant trois raccordes d'hidrógeno, G≡C. Sa formule chimique est C₅H₅N₅Ou et son nomenclatura 6-oxo, 2-aminopurina.

ils aussi existent autres bases nitrogenadas (les appelées bases nitrogenadas minoritaires), dérivées de forme naturelle ou synthétique de quelque autre base majoritaire. Ils le sont par exemple la hipoxantina, relativement abondante en le tRNA, ou la cafeína, les deux dérivées de l'adenina; autrui, comme le aciclovir, dérivées de la guanina, sont analogues synthétiques usés en thérapie antiviral; autrui, comme une des dérivées de l'uracilo, sont antitumorales.

Les bases nitrogenadas ont une série de caractéristiques que leur confèrent quelques propriétés déterminées. Une caractéristique importante est son caractère aromático, conséquence de la présence dans l'anneau de doubles raccordes en position conjugada. Cela leur confère la capacité d'absorber lumière dans la zone ultravioleta du spectre autour des 260 nm, ce que peut être profité de pour déterminer le coefficient d'exctinction de l'ADN et trouver la concentration existante des acides nucleicos. Autrui de ses caractéristiques est qu'ils présentent tautomería ou isomería de groupes fonctionnels en raison de que un átomo de hidrógeno uni à un autre átomo peut basculer à une position voisine; dans les bases nitrogenadas se donnent deux types de tautomerías: tautomería lactama-lactima, où l'hidrógeno bascule du nitrogène au oxygène du groupe oxo (forme lactama) et vice versa (forme lactima), et tautomería imina-amine primaire, où l'hidrógeno peut être en train de former le groupe amine (forme amine primaire) ou basculer au nitrogène adjacent (forme imina). L'adenina seulement peut présenter tautomería amine imina, la timina et l'uracilo montrent tautomería double lactama-lactima, et la guanina et citosina peuvent présenter toutes les deux. D'autre part, et bien que il s'agisse de de les molécules apolarest, les bases nitrogenadas présentent suffisant caractère polaire comme pour établir ponts d'hidrógeno, puisqu'ont átomos très electronegativos (nitrogène et oxygène) en présentant charge partielle négative, et átomos d'hidrógeno avec charge partielle positive, de sorte que se forment dipolos que permettent qu'ils se forment ceux-ci raccordes faibles.

Il s'estime que le genoma humain haploide a autour de 3.000 millions de paires de bases. Pour indiquer la taille des molécules d'ADN s'indique le nombre de paires de bases, et comme dérivés il y a deux unités de mesure très utilisées, la kilobase (kb), qu'équivaut à 1.000 paires de bases, et la megabase (Mb), qu'équivaut à un million de paires de bases.

Apareamiento De bases

[[Archive:GC DNA base pair-est.svg|thumb|Une paire de bases C≡G avec trois ponts d'hidrógeno.]]

La dóble hélice d'ADN se maintient stable moyennant la formation de ponts d'hidrógeno entre les bases associées à chacune des deux hebras. Pour la formation d'un raccorde d'hidrógeno une des bases doit présenter un "donador" d'hidrógenos avec un átomo d'hidrógeno avec charge partielle positive (-NH₂ ou -NH) et l'autre base doit présenter un groupe "aceptor" d'hidrógenos avec un átomo chargé electronegativamente (C=Ou ou N). Les ponts d'hidrógeno sont des unions plus faibles que les typiques tu raccordes chimiques covalentes, comme ceux qui relient les átomos en chaque hebra d'ADN, mais plus forts qu'interactions hidrófobas individuelles, raccordes de Van der Waals, etc. Comme les ponts d'hidrógeno ne sont pas raccordes covalentes, peuvent se casser et se former de nouveau de forme relativement simple. Par cette raison, les deux hebras de la double hélice peuvent se séparer comme une cremallera, bien par force mécanicienne ou par grande température.^[27] La double hélice s'estabiliza en plus par l'effet hidrofóbico et l'apilamiento, que ne sont pas influenciados par la séquence de bases de l'ADN.^[28]

Chaque type de base sur une hebra forme un raccordez uniquement avec un type de base sur l'autre hebra, ce que se dénomme "complémentarité des bases". Selon ceci, les purinas forment tu raccordes avec les pirimidinas, de sorte que À se raccorde seulement avec T, et C seulement avec G. L'organisation de deux nucleótidos accouplés tout au long de la double hélice se dénomme apareamiento de bases. Cet emparejamiento correspond à l'observation déjà réalisée par Erwin Chargaff (1905-2002),^[29] qu'a montré que la quantité d'adenina était très similaire à la quantité de timina, et que la quantité de citosina était égale à la quantité de guanina dans l'ADN. Comme résultat de cette complémentarité, toute l'information contenue dans la séquence de double hebra de l'hélice d'ADN est doublée en chaque hebra, ce que est fondamental pendant le procès de replicación de l'ADN. Certes, cette interaction réversible et spécifique entre des paires de bases complémentaires est critique pour toutes les fonctions de l'ADN dans les organismes vifs.^[17]

Comme s'est indiqué antérieurement, les deux types de paires de bases ils forment un nombre différent de raccordes d'hidrógeno: À=T ils forment deux ponts d'hidrógeno, et C≡G forment trois ponts d'hidrógeno (voir des images). La paire de bases GC est par tellement plus fort que la paire de bases AT. Comme conséquence, autant le pourcentage de paires de bases GC comme la longueur totale de la double hélice d'ADN déterminent la force de l'association entre les deux hebras d'ADN. Les doubles hélices longues d'ADN avec grand contenu en GC ont hebras qu'interaccionan plus fortement que les doubles hélices courtes avec grand contenu en AT.^[30] Par cette raison, les zones de la double hélice d'ADN que précisent se séparer facilement tienden à avoir un grand contenu en AT, comme par exemple la séquence TATAAT de la Caisse de Pribnow de quelques promoteurs.^[31] dans le laboratoire, la force de cette interaction peut se mesurer en cherchant la température requise pour casser les ponts d'hidrógeno, la température de fusion (aussi dénommée valeur T_m, de l'anglais melting temperature). Lorsque toutes les paires de bases sur une double hélice se fondent, les hebras se séparent en solution en deux hebras complètement indépendants. Ces molécules d'ADN d'hebra simple n'ont pas une unique forme commune, mais que quelques conformations sont plus stables qu'autrui.^[32]

Autres types de paires de bases

thumb|300px|Pair de bases À=T de type Watson-Crick. En bleu le donador d'hidrógenos et en rouge l'aceptor.

Ils existent des différents types de paires de bases que se peuvent former d'après comment ils se forment les ponts d'hidrógeno. Ceux qui nous trouvons en la double hélice d'ADN sont les appelées paires de bases Watson-Crick, mais aussi existent autres possibles paires de bases, comme les dénommés Hoogsteen et Wobble ou oscilante, que peuvent apparaître en des circonstances particulières. En plus, pour chaque type existe à son tour la même paire reverso, c'est-à-dire, celui qui se donne si il se tourne la base pirimidínica 180º sur son axe.

• Watson-Crick (paires de bases de la double hélice): les groupes de la base púrica qu'interviennent en l'il raccorde d'hidrógeno sont ceux qui ils correspondent aux positions 1 et 6 (N aceptor et -NH₂ donador si la purina est une À) et les groupes de la base pirimidínica ceux qui se trouvent dans les positions 3 et 4 (-NH donador et C=Ou aceptor si la pirimidina est un T). Dans la paire de bases Watson-Crick reverso participeraient les groupes des positions 2 et 3 de la base pirimidínica (voir des images).

• Hoogsteen: dans ce cas ils changent les groupes de la base púrica, qu'offre un visage différent (positions 6 et 7) et que forment tu raccordes avec les groupes des pirimidinas des positions 3 et 4 (comme en Watson-Crick). il aussi peut y avoir Hoogsteen reversos. Avec ce type de raccorde ils peuvent s'unir À=Ou (Hoogsteen et Hoogsteen reverso) et À=C (Hoogsteen reverso).

• Wobble ou oscilante: ce type de raccorde permet qu'ils s'unissent guanina et citosina avec un double raccordez (G=T). La base púrica (G) forme raccordez avec les groupes des positions 1 et 6 (comme en Watson-Crick) et la pirimidina (T) avec les groupes des positions 2 et 3. Ce type de raccordez ne fonctionnerait pas avec À=C, puisqu'ils resteraient faits face aux 2 aceptores et les 2 donadores, et seulement se pourrait donner dans le cas inverse. Nous trouvons des paires de bases de type oscilante en l'ARN, pendant l'apareamiento de codón et anticodón. Avec ce type de raccorde ils peuvent s'unir G=Ou (oscilante et oscilante reverso) et À=C (oscilante reverso).

En total, dans sa forme tautomérica majoritaire, existent 28 possibles paires de bases nitrogenadas: 10 possibles paires de bases purina-pirimidina (2 paires Watson-Crick et 2 Watson Crick reverso, 1 paire Hoogsteen et 2 paires Hoogsteen reverso, 1 paire oscilante et 2 paires oscilante reverso), 7 paires homo purina-purina (À=À, G=G), 4 paires À=G et 7 paires pirimidina-pirimidina. Ceci sans raconter avec les paires de bases qu'ils peuvent se former si nous aussi avons en compte les autres formes tautoméricas minoritaires des bases nitrogenadas; ceux-ci, en plus, peuvent être responsables de mutations ponctuelles par remplacement de type transition.

Il structure

L'ADN il est une molécule bicatenaria, c'est-à-dire, est formée par deux chaînes disposées de forme antiparalela et avec les bases nitrogenadas faites face à. Dans sa structure tridimensional, se distinguent des divers niveaux:^[33][34]

1. Structure primaire:
   • Séquence de nucleótidos encadenados. Il est dans ces chaînes où il se trouve l'information génétique, et étant donné que le squelette est le même pour tous, la différence de l'information radica dans la diverse séquence de bases nitrogenadas. Cette séquence présente un code, qu'il détermine une information ou autrui, selon l'ordre des bases.
2. Structure secondaire:
   • il Est une structure en double hélice. Il permet expliquer l'emmagasinage de l'information génétique et le mécanisme de duplication de l'ADN. Il a été postulada par Watson et Crick, en se basant sur la difracción de rayons X qu'ils avaient réalisé Franklin et Wilkins, et en l'equivalencia de bases de Chargaff, selon laquelle, la somme d'adeninas plus guaninas est égale à la somme de timinas plus citosinas.
   • Il est une chaîne double, dextrógira ou levógira, selon le type d'ADN. Les deux chaînes sont complémentaires, donc l'adenina et la guanina d'une chaîne s'unissent, respectivement, à la timina et la citosina de l'autre. Les deux chaînes sont antiparalelas, donc le bout 3´ d'une se fait face à à le bout 5´ de l'homologue.
   • Ils existent trois modèles d'ADN. L'ADN de type B est le plus abondant et il est le découvert par Watson et Crick.
3. Structure terciaria:
   • il Se rapporte à comment il se stocke l'ADN dans un espace réduit, pour former les cromosomas. Il varie d'après il s'agisse de de les organismes procariotas ou eucariotas:
   1. En procariotas l'ADN se pliega comme une super-hélice, généralement en forme circulaire et associée à une petite quantité de protéines. Le Même arrive en organelos cellulaires comme les mitocondrias et en les cloroplastos.
   2. En eucariotas, étant donné que la quantité d'ADN de chaque cromosoma est très grand, l'empaquetamiento y a d'être plus complexe et compact; pour cela se précise la présence de protéines, comme les histonas et autres protéines de nature n'histónica (dans les spermatozoïdes ces protéines sont les protaminas).^[33]

Structures en double hélice

L'ADN existe en beaucoup de conformations.^[26] Pourtant, en des organismes vifs se sont seulement remarqué les conformations ADN-À, ADN-B et ADN-Z. La conformation qui adopte l'ADN dépend de sa séquence, la quantité et direction de superenrollamiento que présente, la présence de modifications chimiques en les bases et les conditions de la solution, telles comme la concentration de ionest de métalest et poliaminas.^[35] Des trois conformations, la forme "B" il est la plus commune dans les conditions existantes dans les cellules.^[36] Les deux doubles hélices alternatives de l'ADN diffèrent en son geometría et dimensions.

La forme "À" il est une espiral que tourne vers la droite, plus ample que la "B", avec une hendidura moindre superficiel et plus ample, et une hendidura majeure plus étroite et profonde. La forme "À" il arrive en des conditions ne physiologiques en des formes deshidratadas d'ADN, alors que dans la cellule peut se produire en apareamientos híbridos d'hebras ADN-ARN, outre en des complexes enzima-ADN.^[37][38]

Les segments d'ADN dans lesquels les bases ont été modifiées par metilación peuvent souffrir des changements conformacionales majeurs et adopter la forme "Z". Dans ce cas, les hebras tournent autour de l'axe de l'hélice en une espiral que tourne à la main gauche, l'opposé à la forme "B" plus fréquent.^[39] Ces structures peu fréquentes peuvent être reconnues par des protéines spécifiques que s'unissent à ADN-Z et vraisemblablement soient concernées dans la régulation de la transcription.^[40]

Structures en cuádruplex

Dans les bouts des cromosomas linéaires existent des régions spécialisées d'ADN dénommées telómeros. La fonction principale de ces régions est permettre à la cellule répliquer les bouts cromosómicos en utilisant l'enzima telomerasa, puisque les enzimas que répliquent le reste de l'ADN ils ne peuvent pas copier les bouts 3' des cromosomas.^[42] Ces terminaciones cromosómicas spécialisées aussi protègent les bouts de l'ADN, et ils préviennent que les systèmes de réparation de l'ADN dans la cellule les accusent comme ADN dañado que doit être corrigé.^[43] dans les cellules humaines, les telómeros sont des longues zones d'ADN d'hebra simple que contiennent quelques milliers de répétitions d'une unique séquence TTAGGG.^[44]

Ces séquences riches en guanina peuvent estabilizar les bouts cromosómicos moyennant la formation de structures de jeux empilés d'unités de quatre bases, au lieu des paires de bases trouvés normalement dans autres structures d'ADN. Dans ce cas, quatre bases guanina forment des unités avec surface plate qu'ils s'empilent une sur autrui, pour former une structure cuádruplex-G stable.^[45] Ces structures s'estabilizan en formant ponts d'hidrógeno entre les bouts des bases et la quelatación d'un métal iónico dans le centre de chaque unité de quatre bases.^[46] Aussi se peuvent former autres structures, avec le jeu central de quatre bases originaire, ou bien d'une hebra simple plegada autour des bases, ou bien de diverse hebras parallèles différents, de sorte que chacune contribue une base à la structure centrale.

Outre ces structures empilées, les telómeros aussi forment des longues structures en lien, dénommés liens teloméricos ou liens-T (T-loops en anglais). Dans ce cas, les hebras simples d'ADN s'enroscan sur soi mêmes dans un ample cercle estabilizado par des protéines que s'unissent à telómeros.^[47] dans le bout du lien-T, l'ADN telomérico d'hebra simple se tient à une région d'ADN de double hebra parce que l'hebra d'ADN telomérico change la double hélice et s'accouple à une des deux hebras. Cette structure de triple hebra se dénomme lien de déplacement ou lien-D (D-loop).^[45]

Hendiduras Majeur et moindre

La double hélice est une espiral dextrógira, ceci est, chacune des chaînes de nucleótidos tourne à des droites; ceci peut se vérifier si nous nous fixons, en allant d'en bas à en dessus, dans la direction qu'ils suivent les segments des hebras que restent en premier plan. Si les deux hebras tournent à des droites il se dit que la double hélice est dextrógira, et si tournent à des gauches, levógira (cette forme peut apparaître en hélices alternatives en raison de changements conformacionales dans l'ADN). Mais dans la conformation la plus commune qu'adopte l'ADN, la double hélice est dextrógira, en tournant chaque paire de bases à l'égard de l'antérieur quelques 36º.^[49]

Lorsque les deux hebras d'ADN s'enrollan une sur l'autre (soit à des droites ou à des gauches), se forment creux ou hendiduras entre une hebra et l'autre, en laissant exposés les latéraux des bases nitrogenadas de l'intérieur (voir l'animation). Dans la conformation la plus commune qu'adopte l'ADN ils apparaissent, à la suite des angles formés entre les sucres de les deux chaînes de chaque paire de bases nitrogenadas, deux types d'hendiduras autour de la superfície de la double hélice: une d'elles, l'hendidura ou sillonne majeure, que mesure 22 Å (2,2 nm) de large, et l'autre, l'hendidura ou sillonne moindre, que mesure 12 Å (1,2 nm) de large.^[50] Chaque tour d'hélice, qu'est lorsque celle-ci a réalisé un virement de 360º ou ce que est le même, de principe d'hendidura majeur à fin d'hendidura moindre, mesurera par tellement 34 Å, et en chacune de ces tours il y a quelques 10,5 pb.

Le large de l'hendidura majeure implique que les bouts des bases sont plus accessibles en celle-ci, de sorte que la quantité de groupes chimiques exposés aussi est majeur ce que facilite la différenciation entre les paires de bases À-T, T-À, C-G, G-C. À la suite de cela, aussi se verra facilité la reconnaissance de séquences d'ADN par part de différente protéines sans le besoin d'ouvrir la double hélice. Ainsi, protéines comme les facteurs de transcription qui peuvent il s'unir à des séquences spécifiques, fréquemment contactent avec les latéraux des bases exposés en l'hendidura majeure.^[51] Par le contraire, les groupes chimiques qui restent exposés en l'hendidura moindre sont similaires, de sorte que la reconnaissance des paires de bases il est plus difficile; c'est pour cela qu'il se dit que l'hendidura majeure contient plus information que l'hendidura moindre.^[49]

Sens et antisentido

Une séquence d'ADN se dénomme "sens" (en anglais, sense) si sa séquence est la même que la séquence d'un ARN messager qui se traduit dans une protéine. La séquence de l'hebra d'ADN complémentaire se dénomme "antisentido" (antisense). En les deux hebras d'ADN de la double hélice peuvent exister autant des séquences senti, que codifican ARNm, comme antisentido, que ne le codifican. C'est-à-dire, les séquences que codifican ARNm ne sont pas toutes présents en une seule des hebras, mais réparties entre les deux hebras. Autant en procariotas comme en eucariotas se produisent ARNs avec des séquences antisentido, mais la fonction de ces ARNs n'est pas complètement claire.^[52] S'est proposé que les ARNs antisentido sont impliqués dans la régulation de la expression génica moyennant apareamiento ARN-ARN: les ARNs antisentido s'accoupleraient avec les ARNm complémentaires, en bloquant de cette forme sa traduction.^[53]

Dans quelques peu de séquences d'ADN en procariotas et eucariotas (ce fait est plus fréquent en plásmidos et virus), la distinction entre hebras sens et antisentido est plus difusa, en raison de que présentent des gènes superposés.^[54] dans ces cas, quelques séquences d'ADN ont une fonction double, codificando une protéine lorsque se lit tout au long d'une hebra, et une deuxième protéine lorsque se lit dans la direction contraire tout au long de l'autre hebra. En bacterias, cette superposition peut être impliquée dans la régulation de la transcription du gène,^[55] alors qu'en virus les gènes superposés augmentent la quantité d'information que peut codificarse en ses diminutos genomas.^[56]

Superenrollamiento

L'ADN peut retorcerse comme une corde dans un procès que se dénomme superenrollamiento de l'ADN («supercoiling», en anglais). Lorsque le ADN est dans un état "relajado", une hebra normalement tourne autour de l'axe de la double hélice une fois chaque 10,4 paires de bases, mais si l'ADN est retorcido les hebras peuvent être unies plus étroitement ou plus relajadamente.^[57] Si l'ADN est retorcido dans la direction de l'hélice, se dit que le superenrollamiento est positif, et les bases ils se maintiennent ensemble de forme plus étroite. Si l'ADN se retuerce dans la direction opposée, le superenrollamiento s'appelle négatif, et les bases ils s'éloignent. Dans la nature, la majeure part de l'ADN a un léger superenrollamiento négatif qu'est produit par enzimas dénommés topoisomerasas.^[58] Ces enzimas aussi sont nécessaires pour libérer les forces de torsión introduites en les hebras d'ADN pendant procès comme la transcription et la replicación.^[59]

Modifications chimiques

Modifications de bases

L'expression des gènes est influenciada par la forme dans laquelle l'ADN est empaquetado en cromosomas, dans une structure dénommée cromatina. Les modifications de bases peuvent être impliquées en l'empaquetamiento de l'ADN: les régions qui présentent une expression génica baisse ou nula normalement contiennent des niveaux grands de metilación des bases citosina. Par exemple, la metilación de citosina produit 5-metil-citosina, qu'est importante pour l'inactivación du cromosoma X.^[60] Le niveau moyen de metilación varie entre des organismes: le gusano Caenorhabditis elegans manque de metilación de citosina, alors que le structurés présentent un niveau grand - jusqu'à 1% de son ADN contient 5-metil-citosina.^[61] Malgré l'importance de la 5-metil-citosina, celle-ci peut tu donnesaminerse pour générer une base timina. Les citosinas metiladas sont par autant particulièrement sensibles à mutations.^[62] Autres modifications de bases comprennent la metilación de adenina en bacterias et la glicosilación de uracilo pour produire la "base-J" en kinetoplastos.^[63][64]

Dommage de l'ADN

L'ADN peut résulter dañado par beaucoup de types de mutágenos, que changent la séquence de l'ADN: des agents alquilantes, outre radiation électromagnétique de grande énergie, comme lumière ultravioleta et rayons X. Le type de dommage produit dans l'ADN dépend du type de mutágeno. Par exemple, la lumière UV peut dañar à l'ADN en produisant dímeros de timina, que se forment par ligamiento croisé entre des bases pirimidínicas.^[66] D'autre part, oxidantes tels comme radicaux libres ou le peróxido d'hidrógeno produisent des multiples dommages, en comprenant modifications de bases, surtout guanina, et ruptures de double hebra (double-strand breaks).^[67] dans une cellule humaine n'importe qui, autour de 500 bases souffrent dommage oxidativo chaque jour.^[68][69] De ces lésions oxidativas, les plus dangereuses sont les ruptures de double hebra, puisque sont difficiles de réparer et peuvent produire mutations ponctuelles, insertions et deleciones de la séquence d'ADN, ainsi que translocaciones cromosómicas.^[70]

Beaucoup de mutágenos prennent position entre deux paires de bases adjacentes, par ce que se dénomment agents intercalantes. La plupart des agents intercalantes sont des molécules aromáticas et plates, comme le bromuro d'etidio, la daunomicina, la doxorubicina et la talidomida. Pour qu'un agent intercalante puisse s'intégrer entre deux paires de bases, celles-ci doivent se séparer, distorsionando les hebras d'ADN et en ouvrant la double hélice. Ceci inhibe la transcription et la replicación de l'ADN, en causant toxicité et mutations. C'est pour cela que, les agents intercalantes de l'ADN sont souvent carcinógenos: le benzopireno, les acridinas, la aflatoxina et le bromuro d'etidio sont des exemples bien connus.^[71][72][73] Pourtant, en raison de sa capacité pour inhiber la replicación et la transcription de l'ADN, ces toxinas aussi s'utilisent en quimioterapia pour inhiber la rapide croissance des cellules cancéreuses.^[74]

Le dommage dans l'ADN entame une réponse qu'il déclenche des différents mécanismes de réparation qu'ils reconnaissent des lésions spécifiques dans l'ADN, qu'ils sont réparées dans le moment pour récupérer la séquence originale de l'ADN. Également, le dommage dans l'ADN provoque un arrêt dans le cycle cellulaire, que comporte l'altération de nombreux procès physiologiques, qu'il à son tour implique des synthèses, transport et dégradation de protéines (voyez-vous aussi Checkpoint de dommages dans l'ADN). Alternativement, si le dommage genómico est trop grand pour que puisse être réparé, les mécanismes de contrôle ils induiront l'activation d'une série de routes cellulaires qu'ils termineront en la mort cellulaire.

Fonctions bio

Les fonctions bio de l'ADN comprennent l'emmagasinage d'information (gènes et genoma), la codification de protéines (transcription et traduction) et son autoduplicación (replicación de l'ADN) pour assurer la transmission de l'information aux cellules filles pendant la division cellulaire.

Gènes et genoma

L'ADN se peut envisager comme un entrepôt dont contenu est l'information (message) nécessaire pour bâtir et soutenir l'organisme dans lequel il réside, laquelle se transmet de génération en génération. L'ensemble d'information qu'accomplit cette fonction dans un organisme donné se dénomme genoma, et l'ADN que le constitue, ADN genómico.

L'ADN genómico (que s'organise en des molécules de cromatina que à son tour s'ensamblan en cromosomas) se trouve dans le noyau cellulaire des eucariotas, outre des petites quantités en les mitocondrias et cloroplastos. En procariotas, l'ADN se trouve dans un corps de forme irrégulière dénommé nucleoide.^[75]

L'ADN codificante

L'information génétique d'un genoma est contenue dans les gèneest, et à l'ensemble de toute l'information que correspond à un organisme se lui dénomme son genotipo. Un gène est une unité de héritage et il est une région d'ADN qu'influence dans une caractéristique particulière d'un organisme (comme la couleur des yeux, par exemple). Les gènes contiennent un "cadre de lecture ouvert" (open reading frame) que peut transcribirse, outre séquences régulatrices, telles comme promoteurs et enhancers, que contrôlent la transcription du cadre de lecture ouvert.

Depuis ce point de vue, les ouvrières de ce mécanisme sont les protéines. Celles-ci peuvent être structuraux, comme les protéines des muscles, cartílagos, poil, etc., Ou fonctionnels, comme la hémoglobine ou les innombrables enzimas de l'organisme. La fonction principale de l'héritage est la spécification des protéines, en étant l'ADN une espèce de plan ou recette pour les produire. La majeure part des fois la modification de l'ADN provoquera une disfunción proteica que donnera lieu à l'apparition de quelque maladie. Mais en des déterminées occasions, les modifications pourront provoquer des changements bienfaisants qu'ils donneront lieu à individus meilleur adaptés à son environnement.

Les environ trente mille protéines différentes dans le corps humain ils sont constituées par vingt aminoácidos différents, et une molécule d'ADN doit préciser la séquence en qu'ils s'unissent dits aminoácidos.

Dans le procès d'élaborer une protéine, l'ADN d'un gène se lit et se transcribe à ARN. Cet ARN sert comme messager entre l'ADN et les machines qu'élaborera les protéines et c'est pourquoi il reçoit le nom de ARN messager ou ARNm. L'ARN messager sert de moule aux machines qu'élabore les protéines, pour qu'ensamble les aminoácidos dans l'ordre précis pour armer la protéine.

Le dogme central de la biologie molecular établissait que le flux d'activité et d'information était: ADN → ARN → protéine. Cependant, dans l'actualité est resté démontré que ce "dogme" doit être élargi, donc ils se sont trouvé autres flux d'information: dans quelques organismes (virus d'ARN) l'information coule d'ARN à ADN; ce procès se connaît comme "transcription inverse ou reversa", aussi appel "retrotranscripción". En plus, il se sait qu'ils existent des séquences d'ADN que se transcriben à ARN et sont fonctionnels comme tels, sans arriver à se traduire jamais à protéine: ils sont les ARN ne codificantes, comme est le cas des ARN interferentes.^[33][34]

L'ADN ne codificante ("ADN ordures")

L'ADN du genoma d'un organisme peut se diviser conceptualmente en deux: celui qui codifica les protéines (les gènes) et celui qui ne codifica. En beaucoup de espèces, seulement une petite fraction du genoma codifica protéines. Par exemple, seulement autour de 1,5% du genoma humain consiste à exones que codifican protéines (20.000 à 25.000 gènes), alors que plus de 90% consiste à ADN ne codificante.^[77]

L'ADN ne codificante (aussi dénommé ADN ordures ou junk DNA) correspond à des séquences du genoma que ne génèrent pas une protéine (originaires de transpositions, duplications, translocaciones et recombinaciones de virus, etc.), En comprenant les intrones. Jusqu'à fait peu de temps se pensait que l'ADN ne codificante n'avait pas utilité quelqu'une, mais études récentes ils indiquent que cela est inexacto. Entre autres fonctions, se postula que l'appelé "ADN ordures" il règle la expression distinctive des gènes.^[78] Par exemple, quelques séquences ont affinité vers des protéines spéciales qu'ont la capacité de se unir à l'ADN (comme les homeodominios, les complexes récepteurs d'hormones esteroides, etc.), Avec un papier important dans le contrôle des mécanismes de trascripción et replicación. Ces séquences s'appellent fréquemment "séquences régulatrices", et les chercheurs supposent qu'il s'est seulement identifié une petite fraction desquelles ils réellement existent. La présence de tellement ADN ne codificante en genomas eucarióticos et les différences en taille du genoma entre des espèces représentent un mystère qu'il est connu comme le "enigma de la valeur de C".^[79] Récemment, un groupe de chercheurs de la Université d'Yale a découvert une séquence d'ADN ne codificante que serait la responsable de que les êtres humains aient développé la capacité de saisir et/ou manipuler des objets ou des outils.^[80]

D'autre part, quelques séquences d'ADN occupent un papier structural en les cromosomas: les telómeros et centrómeros contiennent peu d'ou aucun gène codificante de protéines, mais sont importantes pour estabilizar la structure des cromosomas. Quelques gènes ne codifican protéines, mais oui se transcriben en ARN: ARN ribosómico, ARN de transfert et ARN d'interférence (ARNi, que sont ARN que bloquent l'expression de gènes spécifiques). La structure d'intrones et exones de quelques gènes (comme les de inmunoglobulinas et protocadherinas) sont importants par permettre les cours et empalmes alternatifs du pre-ARN messager qu'ils font possible la synthèse de différentes protéines à partir d'un même gène (sans cette capacité n'existerait pas le système immun, par exemple). Quelques séquences d'ADN ne codificante représentent pseudogenes qu'ont valeur évolutive, puisqu'ils permettent la création de nouveaux gènes avec des nouvelles fonctions.^[34] Autrui ADN ne codificantes procèdent de la duplication de petites régions de l'ADN; ceci a beaucoup d'utilité, puisque le je piste de ces séquences repetitivas permet des études sur le linaje humain.

Transcription et traduction

dans un gène, la séquence de nucleótidos tout au long d'une hebra d'ADN se transcribe à un ARN messager (ARNm) et cette séquence à son tour se traduit à une protéine qu'un organisme est capable de synthétiser ou "exprimer" en un ou divers moments de sa vie, en usant l'information de dite séquence.

La relation entre la séquence de nucleótidos et la séquence de aminoácidos de la protéine vient déterminée par le code génétique, que s'utilise pendant le procès de traduction ou synthèse de protéines. L'unité codificadora du code génétique est un groupe de trois nucleótidos (triplet), représenté par les trois lettres initiales des bases nitrogenadas (par ej., ACT, CAG, TTT). Les triplets de l'ADN se transcriben dans ses bases complémentaires en l'ARN messager, et dans ce cas les triplets se dénomment codones (pour l'exemple antérieur, UGA, GUC, AAA). En le ribosoma chaque codón de l'ARN messager interacciona avec une molécule de ARN de transfert (ARNt ou tRNA) que contienne le triplet complémentaire, dénommé anticodón. Chaque ARNt porte l'aminoácido correspondant au codón d'accord avec le code génétique, de sorte que le ribosoma va en unissant les aminoácidos pour former une nouvelle protéine d'accord avec les "instructions" de la séquence de l'ARNm. Ils existent 64 codones possibles, par ce que correspond plus de un pour chaque aminoácido; quelques codones indiquent la terminación de la synthèse, la fin de la séquence codificante; ces codones de terminación ou codones d'arrêt sont UAA, UGA et UAG (en anglais, nonsense codons ou stop codons).^[33]

Replicación De l'ADN

thumb|400px|right|Schéma représentatif de la replicación de l'ADN.

La replicación de l'ADN est le procès par lequel ils s'obtiennent des copies ou des répliques identiques d'une molécule d'ADN. La replicación est fondamentale pour le transfert de l'information génétique d'une génération à la suivante et, par ende, est la base du héritage. Le mécanisme consiste essentiellement dans l'écart des deux hebras de la double hélice, lesquelles servent de moule pour la posterior synthèse de chaînes complémentaires à chacune d'elles. Le résultat final sont deux molécules identiques à l'originale. Ce type de replicación se dénomme semiconservativa en raison de que chacune des deux molécules résultantes de la duplication présente une chaîne originaire de la molécule mère et autrui récemment synthétisée.

Interactions ADN-protéine

Toutes les fonctions de l'ADN dépennent de ses interactions avec des protéines. Ces interactions peuvent être inespecíficas, ou bien la protéine peut s'unir de forme spécifique à une unique séquence d'ADN. ils aussi peuvent s'unir enzimas, entre lesquelles sont particulièrement importants les polimerasas, que copient les séquence de bases de l'ADN pendant la transcription et la replicación.

Protéines qui unissent ADN

Interactions inespecíficas

Les protéines structurales qui s'unissent à l'ADN ils sont des exemples bien connus d'interactions inespecíficas ADN-protéines. En les cromosomas, l'ADN se trouve en formant complexes avec des protéines structurales. Ces protéines organisent l'ADN dans une structure compacte dénommée cromatina. En eucariotas cette structure implique l'union de l'ADN à un complexe formé par des petites protéines basiques dénommées histonas, alors qu'en procariotas sont impliquées une grande variété de protéines.^[81][82] Les histonas forment un complexe de forme cilíndrica dénommé nucleosoma, autour du comme s'enrollan presque deux tours d'ADN de double hélice. Ces interactions inespecíficas restent déterminées par l'existence de résidus basiques en les histonas, que forment raccordes iónicos avec le squelette de sucre-fosfato de l'ADN et, par tellement, sont en grande part indépendantes de la séquence de bases.^[83] Ces aminoácidos basiques éprouvent des modifications chimiques de metilación, fosforilación et acetilación,^[84] Que changent la force de l'interaction entre l'ADN et les histonas, en faisant à l'ADN plus ou moins accessible aux facteurs de transcription et par tellement en modifiant la taxe de transcription.^[85]

Autres protéines qui s'unissent à ADN de façon inespecífica en la cromatina comprennent les protéines du groupe de grande mobilité (HMG, High Mobility Group) que s'unissent à ADN plegado ou distorsionado.^[86] Ces protéines sont importantes pendant le plegamiento des nucleosomas, en les organisant en des structures plus complexes pour constituer les cromosomas^[87] pendant le procès de condensation cromosómica. Il s'est proposé que dans ce procès ils aussi interviendraient autres protéines, en formant une espèce de "échafaudage" sur lequel s'organise la cromatina; les principaux composants de cette structure seraient l'enzima topoisomerasa II α (topoIIalpha) et la condensina 13S.^[88] Pourtant, le papier structural de la topoIIalpha dans l'organisation des cromosomas encore est disputé, puisqu'autres groupes ils argumentent que cette enzima s'échange vite autant dans les bras cromosómicos comme en les cinetocoros pendant la mitosis.^[89]

Interactions spécifiques

Un groupe bien défini de protéines qu'unissent ADN il est le conformé par les protéines qu'ils s'unissent spécifiquement à ADN monocatenario ou ADN d'hebra simple (ssDNA). En des humains, la protéine À de replicación est la meilleure connue de sa famille et il agit en procès dans lesquels la double hélice se sépare, comme la replicación de l'ADN, la recombinación ou la réparation de l'ADN.^[90] Ces protéines semblent estabilizar l'ADN monocatenario, en le protégeant pour éviter que forme des structures de coupe-lien (stem-loop) ou que soit dégradé par nucleasas.

Pourtant, autres protéines ont évolué pour s'unir spécifiquement à des séquences particulières d'ADN. La spécificité de l'interaction des protéines avec l'ADN procède des multiples contacts avec les bases d'ADN, ce que il leur permet "lire" la séquence de l'ADN. La plupart de ces interactions avec les bases arrive en la hendidura majeur, où les bases sont plus accessibles.^[92]

Les protéines spécifiques étudiées avec majeur détail sont les chargées de régler la transcription, dénommées c'est pour cela que facteurs de transcription. Chaque facteur de transcription s'unit à une séquence concrète d'ADN et active ou il inhibe la transcription des gènes que présentent ces séquences prochaines à ses promoteurs. Les facteurs de transcription peuvent effectuer ceci de deux formes:

• En premier lieu, ils peuvent s'unir à la polimerasa d'ARN responsable de la transcription, bien directement ou à travers autres protéines médiatrices. De cette forme. S'estabiliza l'union entre l'ARN polimerasa et le promoteur, ce que permet le début de la transcription.^[93]
• Deuxièmement, les facteurs de transcription peuvent s'unir à enzimas qu'ils modifient les histonas du promoteur, ce que change l'accessibilité du moule d'ADN à l'ARN polimerasa.^[94]

Comme les ADN diana peuvent se trouver par tout le genoma de l'organisme, les changements dans l'activité d'un type de facteur de transcription peuvent affecter à des milliers de gènes.^[95] En conséquence, ces protéines sont fréquemment les dianas des procès de transducción de signalest qu'ils contrôlent les réponses à des changements environnementaux ou différenciation et développement cellulaire.

Enzimas Que modifient l'ADN

Nucleasas et ligasas

Les nucleasas sont enzimas qu'ils coupent les hebras d'ADN moyennant la catálisis de la hidrólisis de les raccordes fosfodiéster. Les nucleasas qu'hidrolizan nucleótidos à partir des bouts des hebras d'ADN se dénomment exonucleasas, alors que les endonucleasas coupent dans l'intérieur des hebras. Les nucleasas que s'utilisent avec majeure fréquence en biologie molecular sont les enzimas de contrainte, endonucleasas que coupent l'ADN par des déterminées séquences spécifiques. Par exemple, l'enzima EcoRV, que se montre à la gauche, reconnaît la séquence de 6 bases 5′-GAT|ATC-3′, et fait un cour en les deux hebras dans la ligne verticale indiquée, en générant deux molécules d'ADN avec les bouts romos. Autres enzimas de contrainte génèrent pourtant extrêmes cohesivos, puisque coupent de forme différente les deux hebras d'ADN. Dans la nature, ces enzimas protègent aux bacterias contre les infections de fagos, au digerir l'ADN de dit fago lorsqu'entre à travers le mur bacteriana, en agissant comme un mécanisme de défense.^[97] En biotecnología, ces nucleasas spécifiques de la séquences d'ADN s'utilisent en ingénierie génétique pour clonar fragments d'ADN et dans la technicienne de empreinte génétique.

Les enzimas dénommé ADN ligasas peuvent réunir hebras d'ADN coupé ou cassé.^[98] Les ligasas sont particulièrement importants en la replicación de l'hebra que souffre replicación discontinua dans l'ADN, puisqu'unissent les fragments courts d'ADN générés en la fourche de replicación pour former une copie complète du moule d'ADN. ils aussi s'utilisent dans la réparation de l'ADN et en procès de recombinación génétique.^[98]

Topoisomerasas Et helicasas

Les topoisomerasas sont enzimas que possèdent à la fois activité nucleasa et ligasa. Ces protéines varient la quantité de ADN superenrollado. Quelques de ces enzimas fonctionnent en coupant l'hélice d'ADN et en permettant qu'une section rote, de sorte que réduisent le degré de superenrollamiento. Une fois fait ceci, l'enzima unit à nouveau les fragments d'ADN.^[58] Autres types d'enzimas sont capables de couper une hélice d'ADN et après passer la deuxième hebra d'ADN à travers la rupture, avant de réunir les hélices.^[99] Les topoisomerasas sont nécessaires pour beaucoup de procès dans lesquels il intervient l'ADN, comme la replicación de l'ADN et la transcription.^[59]

Les helicasas sont quelques protéines qu'ils appartiennent au groupe des moteurs moleculares. Ils utilisent énergie chimique stockée en les nucleósidos trifosfatos, fondamentalement ATP, pour casser ponts d'hidrógeno entre des bases et séparer la double hélice d'ADN en hebras simples.^[100] Ces enzimas sont essentiels pour la plupart des procès dans lesquels les enzimas précisent accéder aux bases de l'ADN.

Polimerasas

Les polimerasas sont enzimas qu'ils synthétisent chaînes de nucleótidos à partir de nucleósidos trifosfatos. La séquence de ses produits ils sont des copies de chaînes de polinucleótidos existantes, que se dénomment des moules. Ces enzimas fonctionnent en ajoutant nucleótidos au groupe hidroxilo en 3' du nucleótido préalable en une hebra d'ADN. En conséquence, toutes les polimerasas fonctionnent en direction 5′ --> 3′.^[101] dans les sites actifs de ces enzimas, le nucleósido trifosfato que s'incorpore il accouple sa base avec la correspondante dans le moule: ceci permet que la polimerasa sintentice de forme précise l'hebra complémentaire au moule.

Les polimerasas se classent d'accord au type de moule qu'ils utilisent:

• En la replicación de l'ADN, une ADN polimerasa dépendant d'ADN réalise une copie d'ADN à partir d'une séquence d'ADN. La précision est vitale dans ce procès, par ce que beaucoup de de ces polimerasas ont une activité de vérification de la lecture (proofreading). Moyennant cette activité, la polimerasa reconnaît des erreurs ocasionales dans le réaction de synthèse, en raison de la faute d'apareamiente entre le nucleótido erroné et le moule, ce que génère un desacoplamiento (mismatch). Si il se détecte un desacoplamiento, se déclenche une activité exonucleasa en direction 3′ --> 5′ et la base incorrecte s'élimine.^[102] Dans bien des organismes les ADN polimerasas fonctionnent dans un grand complexe dénommé replisoma, que contient des multiples unités accessoires, comme helicasas.^[103]

• Les ADN polimerasas dépendants d'ARN sont une classe spécialisée de polimerasas que copient la séquence d'une hebra d'ARN en ADN. Ils comprennent la transcriptasa inverse, qu'est une enzima viral concernée dans l'infection de cellules par retrovirus, et la telomerasa, qu'est nécessaire pour la replicación des telómeros.^[104][42] La telomerasa est une polimerasa inusual, parce que contient son propre moule d'ARN comme part de sa structure.^[43]

• La transcription se mène à terme par une ARN polimerasa dépendante d'ADN que copie la séquence d'une des hebras d'ADN en ARN. Pour commencer à transcribir un gène, l'ARN polimerasa s'unit à une séquence de l'ADN dénommée promoteur, et il sépare les hebras de l'ADN. il alors copie la séquence du gène en un tránscrito de ARN messager jusqu'à ce qu'obtient une région d'ADN denomimada terminador, où s'arrête et il se sépare de l'ADN. Comme arrive avec les ADN polimerasas dépendants d'ADN en des humains, l'ARN polimerasa II (l'enzima que transcribe la plupart des gènes du genoma humain) fonctionne comme un grand complexe multiproteico que contient multiples subunidades régulatrices et accessoires.^[105]

Recombinación Génétique

Une hélice d'ADN normalement n'interacciona avec autres segments d'ADN, et dans les cellules humaines les différents cromosomas même occupent des zones séparées dans le noyau cellulaire dénommés “territoires cromosómicos”.^[107] L'écart physique des différents cromosomas est important pour que l'ADN maintenez sa capacité de fonctionner comme un entrepôt stable d'information. Un des peu de moments dans lesquels les cromosomas interaccionan est pendant le sobrecruzamiento cromosómico (chromosomal crossover), pendant lequel se recombinan. Le sobrecruzamiento cromosómico arrive lorsque deux hélices d'ADN se cassent, ils s'échangent et ils s'unissent de nouveau.

La recombinación permet aux cromosomas échanger information génétique et il produit des nouvelles combinaisons de gènes, ce que il augmente l'efficacité de la sélection naturelle et peut être importante dans l'évolution rapide de nouvelles protéines.^[108] Pendant la profase I de la meiosis, une fois que les cromosomas homologues sont parfaitement accouplés en formant structures appelées bivalentes, se produit le phénomène de sobrecruzamiento ou entrecruzamiento (crossing-over), dans lequel les cromátidas homologues ne soeurs (originaires du père et de la mère) échangent matériel génétique. La recombinación génétique résultant fait augmenter en grand mesurée la variation génétique entre la descendance de progenitores que se reproduisent par voie sexuelle. La recombinación génétique aussi peut être impliquée dans la réparation de l'ADN, en particulier dans la réponse cellulaire aux ruptures de double hebra (double-strand breaks).^[109]

La forme la plus fréquente de sobrecruzamiento cromosómico est la recombinación homologue, dans celle qui les deux cromosomas concernés partagent des séquences très similaires. La recombinación ne-homologue peut être dañina pour les cellules, puisque peut produire translocaciones cromosómicas et anomalies génétiques. Le réaction de recombinación est catalizada par enzimas connues comme recombinasas, telles comme RAD51.^[110] Le premier pas dans le procès de recombinación est une rupture de double hebra, causée bien par une endonucleasa ou par dommage dans l'ADN.^[111] Postérieurement, une série de pas catalizados en partie par la recombinasa, conduisent à l'union des deux hélices en formant au moins une union d'Holliday, dans celle qui un segment d'une hebra simple est anillado avec l'hebra complémentaire en l'autre hélice. L'union d'Holliday est une structure d'union tetrahédrica que peut se mouvoir tout au long de la paire de cromosomas, en échangeant une hebra par autrui. Le réaction de recombinación s'arrête par le cour de l'union et la réunion des segments d'ADN libérés.^[112]

Évolution du metabolismo d'ADN

L'ADN contient l'information génétique qu'il permet à la plupart des organismes vivientes fonctionner, grandir et se reproduire. Pourtant, il n'est pas clair pendant combien temps a exercé cette fonction dans les 3000 millions d'ans de la histoire de la vie, puisqu'il s'est proposé que les formes de vie plus tempranas pourraient y avoir utilisé ARN comme matériel génétique.^[113][114] L'ARN pourrait y avoir fonctionné comme la part centrale d'un metabolismo primigenio, puisque peut transmettre information génétique et simultanément agir comme catalizador en faisant partie des ribozimas.^[115] Cette ancienne Monde d'ARN où les acides nucleicos fonctionneraient comme catalizadores et comme des entrepôts d'information génétique pourrait y avoir influencé dans la évolution du code génétique actuel, basé sur quatre nucleótidos. Ceci se devrait à que le nombre de bases uniques dans un organisme est un engagement entre un nombre petit de bases (ce que augmenterait la précision de la replicación) et un nombre grand de bases (que à son tour augmenterait l'efficacité catalítica des ribozimas).^[116]

Malheureusement, nous ne disposons pas d'évidence directe des systèmes génétiques ancestraux parce que la récupération de l'ADN à partir de la majeure part des fossiles est impossible. Ceci se doit à que l'ADN est capable de sobrevivir dans l'environnement pendant moins de un million d'ans, et après commence à se dégrader lentement en des fragments de moindre taille en solution.^[117] Quelques recherches prétendent qu'il s'est obtenu ADN plus ancien, par exemple un rapport sur l'isolement d'une bacteria viable à partir d'une vitre saline de 250 millions d'ans d'ancienneté,^[118] Mais ces données sont controversées.^[119][120]

Pourtant, ils peuvent s'utiliser des outils d'évolution molecular pour inferir les genomas d'organismes ancestraux à partir d'organismes contemporains.^[121][122] En beaucoup de cas, ces inferencias sont suffisamment fiables, de sorte qu'une biomolécula codificada en un genoma ancestral peut se ressusciter dans le laboratoire pour être étudiée aujourd'hui.^[123][124] Une fois que la biomolécula ancestrale s'est ressuscité, ses propriétés ils peuvent offrir inferencias sur des environnements et des styles de vie primigenios. Ce procès se lie avec le champ émergent de la paleogenética expérimentale.^[125]

Malgré tout, le procès de travail vers derrière depuis le présent a des limitations inhérentes, raison par laquelle autres chercheurs ils agissent d'elucidar le mécanisme évolutif en travaillant depuis l'origine du Terroir dorénavant. Donnée suffisante information sur la chimiste en le cosmos, la façon dans laquelle les substances cósmicas pourraient s'avoir déposé dans le Terroir, et les transformations qui pourraient il y avoir eu lieu dans la surface terrestre primigenia, peut-être pourrions être capables d'apprendre sur les origines pour développer modèles d'évolution ulterior de l'information génétique^[126] (voyez-vous aussi l'article sur la origine de la vie).

Techniciennes communes

La connaissance de la structure de l'ADN il a permis le développement de foule d'outils technologiques qu'ils explosent ses propriétés fisicoquímicas pour analyser son implication en des problèmes concrets: par exemple, depuis analyse filogeńeticos pour détecter similitudes entre différentes taxones, à la caractérisation de la variabilité individuelle d'un patient dans sa réponse à un déterminé médicament, en passant par une approche globale, à niveau genómico, de n'importe quelle caractéristique spécifique dans un groupe d'individus d'intérêt. ^[127]

Nous pouvons classer les méthodologies d'analyses de l'ADN en celles-là que cherchent sa multiplication, déjà in vif, comme le réaction en chaîne de la polimerasa (PCR), déjà in vitro, comme la clonación, et celles-là qui explosent les propriétés spécifiques d'éléments concrets, ou de genomas adéquatement clonados. Il est le cas de la secuenciación d'ADN et de l'hibridación avec des sondes spécifiques ("southern blot" et puces d'ADN).

Technologie de l'ADN recombinante

La technologie de l'ADN recombinante, pierre angulaire de la ingénierie génétique, permet propager des grandes quantités d'un fragment d'ADN d'intérêt, lequel se dit qu'il a été clonado. Pour cela, doit s'introduire dit fragment dans un autre élément d'ADN, généralement un plásmido, que possède dans sa séquence les éléments nécessaires pour que les machines cellulaires d'un hospedador, normalement Escherichia coli, le réplique. De cette manière, une fois transformée la souche bacteriana, le fragment d'ADN clonado se reproduit chaque fois que celle-là se divise.^[128]

Pour clonar la séquence d'ADN d'intérêt, s'emploient enzimas comme des outils de cour et empalme du fragment et du vector (le plásmido). Dites enzimas correspondent à deux groupes: en premier lieu, les enzimas de contrainte, que possèdent la capacité de reconnaître et couper des séquences spécifiques; deuxièmement, la ADN ligasa, qu'établit un raccordez covalente entre des bouts d'ADN compatibles^[127] (voir section Nucleasas et ligasas).

Secuenciación

La secuenciación de l'ADN consiste à élucider l'ordre des nucleótidos d'un polímero d'ADN de n'importe quelle longueur, si bien a l'habitude de se diriger vers la détermination de genomas complets, en raison de que les techniciennes actuelles permettent réaliser cette secuenciación à grande vitesse, ce que a été de grande importance pour des projets de secuenciación à grande échelle comme le Projet Genoma Humain. Autres projets liés, en des occasions fruit de la collaboration de scientifiques à échelle mondial, ont établi la séquence complète de l'ADN de beaucoup de genomas de animaux, plantes et microorganismos.

Le méthode de secuenciación de Sanger a été le plus employé pendant le siècle XX. Il se base sur la synthèse d'ADN en présence de didesoxinucleósidos, composés que, à différence des desoxinucleósidos normaux (dNTPs), manquent d'un groupe hidroxilo dans son bout 3'. Bien que les didesoxinucleótidos trifosfatados (ddNTPs) peuvent s'incorporer à la chaîne en synthèse, le manque d'un bout 3'-OH imposibilita la génération d'un nouveau raccordez fosfodiéster avec le nucleósido suivant; par tellement, ils provoquent la terminación de la synthèse. Par cette raison, le méthode de secuenciación aussi se dénomme «de terminación de chaîne». Le réaction se réalise usualmente en préparant un tuyau avec l'ADN moule, la polimerasa, un cebador, dNTPs conventionnels et une petite quantité de ddNTPs marqués fluorescentemente dans sa base nitrogenada. De cette manière, le ddTTP peut aller marqué en bleu, le ddATP en rouge, etc. Pendant la polimerización, se vont truncando les chaînes croissantes, à l'aléa, en des diverses positions. Par tellement, il se produit une série de produits de diverse taille, en coïncidant la position de la terminación en raison de l'incorporation du ddNTP correspondant. Une fois terminée le réaction, est possible courir le mélange en une electroforesis capillaire (que résout tous les fragments selon sa longueur) en laquelle se lit la fluorescencia pour chaque position du polímero. Dans notre exemple, la lecture bleue-rouge-bleu-bleu se traduirait comme TATT.^[129][130]

Réaction en chaîne de la polimerasa (PCR)

Le réaction en chaîne de la polimerasa, habituellement connue comme PCR par ses sigles en anglais, est une technicienne de biologie molecular décrite en 1986 par Kary Mullis,^[131] Dont le but est obtenir un grand nombre de copies d'un fragment de ADN donné, en partant d'une rare quantité de celui-là. Pour cela, s'emploie une ADN polimerasa termoestable que, en présence d'un mélange des quatre desoxinucleótidos, un tampon de la force iónica appropriée et les cationes précis pour l'activité de l'enzima, deux oligonucleótidos (dénommés cebadores) complémentaires à part de la séquence (situés à distance suffisante et en sens antiparalelo) et sous quelques conditions de température appropriées, moduladas par un appareil dénommé termociclador, génère exponencialesprit nouveaux fragments d'ADN semblables à l'original et bornés par les deux cebadores.^[128]

La PCR peut s'effectuer comme une technicienne de point final, ceci est, comme un outil de génération de l'ADN souhaité, ou comme un méthode continu, dans celui qui s'évalue dite polimerización à temps réel. Cette dernière variante est commune en la PCR quantitative.^[127]

Southern blot

Le méthode de «hibridación Southern» ou «Southern blot» (le nom original dans le idiome anglais) permet le dépistage d'une séquence d'ADN dans un échantillon complexe ou ne de l'acide nucleico. Pour cela, combine un écart moyennant masse et charge (effectuée moyennant une electroforesis en gel) avec une hibridación avec une sonde d'acide nucleico marquée de quelque façon (déjà soit avec radiactividad ou avec un composé chimiste) que, après divers réactions, donnez lieu à l'apparition d'un signal de couleur ou fluorescencia. Dite hibridación se réalise après le transfert de l'ADN séparé moyennant l'electroforesis à une membrana de filtre. Une technicienne semblable, mais en laquelle il ne se produit pas le mentionné écart electroforética se dénomme dot blot.

Le méthode reçoit son nom en honneur à son inventeur, le biologiste anglais Edwin Southern.^[132] Par analogía au méthode Southern, se sont développé techniciennes semblables qui permettent le dépistage de séquences données d'ARN (méthode Northern, qu'emploie des sondes d'ARN ou ADN marquées)^[133] Ou de protéines spécifiques (technique Western, basée sur l'usage de anticuerpos).^[134]

Puces d'ADN

thumb|Microarray Avec 37.500 oligonucleótidos spécifiques. En dessus à la gauche se peut apprécier une région élargie de la puce. Les puces d'ADN sont des collections de oligonucleótidos d'ADN complémentaire disposés en hileras fixées sur un support, fréquemment de vitre. Ils s'utilisent pour l'étude de mutations de gènes connus ou pour monitorizar l'expression génica d'une préparation d'ARN.

Applications

Ingénierie génétique

La recherche sur l'ADN a un impact significatif, spécialement dans le milieu de la médecine, mais aussi en agriculture et élevage (où les buts sont les mêmes qu'avec les techniciennes traditionnelles que l'homme porte en utilisant depuis fait millénaires - la domestication, la sélection et les croix dirigés - pour obtenir variétés d'animaux et plantes plus productifs). La moderne biologie et biochimique ils font usage intensif de la technologie du ADN recombinante, en introduisant gènes d'intérêt en des organismes, avec le but d'exprimer une protéine recombinante concrète, que peut être:

• Isolée pour son usage posterior: par exemple, ils se peuvent transformer microorganismos pour les convertir en des véritables usines que produisent des grandes quantités de substances utiles, comme insuline ou vaccins, que postérieurement s'aislan et s'utilisent terapéuticamente.^{[135][136][137]}

• Nécessaire pour remplacer l'expression d'un gène endógeno dañado qu'a donné lieu à une pathologie, ce que permettrait le restablecimiento de l'activité de la protéine perdue et éventuellement la récupération de l'état physiologique normal, ne pathologique. Celui-ci est le but de la thérapie génica, un des champs dans lesquels s'est en travaillant activement en médecine, en analysant avantages et inconvénients de différents systèmes d'administration du gène (viraux et ne viraux) et les mécanismes de sélection du point d'intégration des éléments génétiques (divers pour les virus et les transposones) en le genoma diana.^[138] dans ce cas, avant de se poser la possibilité de réaliser une thérapie génica dans une déterminée pathologie, est fondamentale comprendre l'impact du gène d'intérêt dans le développement de dite pathologie, pour ce que est nécessaire le développement d'un modèle animal, en éliminant ou en modifiant dit gène dans un animal de laboratoire, moyennant la technique ‘’knockout’’.^[139] Seulement dans le cas où les résultats dans le modèle animal soient satisfaisant se procéderait à analyser la possibilité de rétablir le gène dañado moyennant thérapie génica.

• Utilisée pour enrichir une nourriture: par exemple, la composition du lait (une importante source de protéines pour la consommation humaine et animal) peut se modifier moyennant transgénesis, en ajoutant gènes exógenos et desactivando gènes endógenos pour améliorer sa valeur nutricional, réduire des infections en les glándulas mamarias, fournir aux consommateurs protéines antipatógenas et préparer des protéines recombinantes pour son usage pharmacien.^[140][141]

• Utile pour améliorer la résistance de l'organisme transformé: par exemple en des plantes ils se peuvent introduire des gènes qu'ils confèrent résistance à patógenos (virus, insectes, hongos…), ainsi que à des agents estresantes abióticos (salinité, sécheresse, métaux lourds…).^{[142][143][144]}

Médecine forense

Les médecins forenses peuvent utiliser l'ADN présent dans le sang, le semen, la peau, la salive ou le poil dans la scène d'un crime pour identifier au responsable. Cette technicienne se dénomme empreinte génétique, ou aussi "profil d'ADN". Au réaliser l'empreinte génétique, il se compare la longueur de sections hautement variables d'ADN repetitivo, comme les microsatélites, entre des personnes différentes. Ce méthode est fréquemment très fiable pour identifier à un criminel.^[145] Pourtant, l'identification peut se compliquer si la scène est contaminée avec ADN de personnes différentes.^[146] La technicienne de l'empreinte génétique a été développée en 1984 par le genetista britannique Sir Alec Jeffreys,^[147] et a été utilisée par première fois en médecine forense pour condamner à Colin Pitchfork dans les assassinats de Narborough (UK) en 1983 et 1986.^[148] Se peut requérir aux personnes accusées de certains types de crimes que fournissent un échantillon d'ADN pour les introduire dans une base de données. Ceci a facilité le labeur des chercheurs dans la résolution de cas anciens, où il s'a seulement obtenu un échantillon d'ADN de la scène du crime, dans quelques cas en permettant exonerar à un convicto. L'empreinte génétique aussi peut s'utiliser pour identifier victimes d'accidents en masse,^[149] ou pour réaliser preuves de consanguinidad.^[150]

Bioinformática

La bioinformática implique la manipulation, recherche et extraction d'information des données de la séquence de l'ADN. Le développement des techniciennes pour stocker et chercher des séquences d'ADN a généré des avances dans le développement de logiciel des ordinateurs, pour beaucoup d'applications, spécialement algoritmos de recherche de phrases, apprentissage automatique et théories de bases de données.^[151] La recherche de phrases ou algoritmos de coincidencias, que cherchent l'occurrence d'une séquence de lettres dedans d'une séquence de lettres majeure, s'a développé pour chercher séquences spécifiques de nucleótidos.^[152] Dans autres applications comme éditeurs de textes, même algoritmos simples peuvent fonctionner, mais les séquences d'ADN peuvent générer que ces algoritmos présentent un comportement de presque-le-pire-cas, en raison du bas nombre de caractères. Le problème lié du alineamiento de séquences pourchasse identifier des séquences homologues et localiser mutations spécifiques qui les différencient. Ces techniciennes, fondamentalement le alineamiento multiple de séquences, s'utilisent à l'étudier les relations filogenéticas et la fonction des protéines.^[153] Les collections de données que représentent des séquences d'ADN de la taille d'un genoma, tels comme les produites par le Projet Genoma Humain, sont difficiles d'user sans des annotations, que marquent l'emplacement des gènes et les éléments régulateurs en chaque cromosoma. Les régions d'ADN qu'ont des patrons associés avec des gènes que codifican protéines – ou ARN – peuvent s'identifier par algoritmos de emplacement de gènes, ce que permet aux chercheurs predecir la présence de produits génicos spécifiques dans un organisme même avant qu'ait été isolé experimentalmente.^[154]

Nanotechnologie d'ADN

[[j'Archive:DNA nanostructures.png|thumb|400px|La structure d'ADN de la gauche (montrée de forme esquemática) s'acte-ensambla dans la structure visualisée par microscopía de force atomique à la droite. La nanotechnologie d'ADN est le champ qui cherche dessiner des structures à nanoescala en utilisant les propriétés de reconnaissance molecular des molécules d'ADN. Image de Strong, 2004. Modèle:Doi-inline]]

La nanotechnologie d'ADN utilise les propriétés uniques de reconnaissance molecular de l'ADN et autres acides nucleicos pour créer complexes ramificados acte-ensamblados avec des propriétés utiles. Dans ce cas, l'ADN s'utilise comme un matériel structural, plus que comme un porteur d'information bio.^[155] Ceci a conduit à la création de tranches périodiques de deux dimensions (les deux basées sur azulejos, ainsi qu'en usant le méthode de ADN origami^[156]), outre des structures en trois dimensions avec forme de poliedros.

Histoire et anthropologie

Tout au long du temps, l'ADN stocke des mutations qu'ils s'héritent et, par tellement, il contient information historique, de sorte qu'en comparant séquences d'ADN, les genetistas peuvent inferir l'histoire évolutive des organismes, son filogenia.^[157] La recherche filogenética est un outil fondamental en biologie évolutive. Si ils se comparent les séquences d'ADN dedans d'une espèce, le genetistas de populations peuvent connaître l'histoire de populations particulières. Ceci se peut utiliser dans une ample variété d'études, depuis écologie jusqu'à anthropologie, comme illustre l'analyse d'ADN mené à terme pour identifier les Dix Tribus Perdues de l'Israël.^[158][159] D'autre part, l'ADN aussi s'utilise pour étudier relations familières récentes.

Voyez-vous aussi

• Cromatina
• Genoma
• Genoma Humain
• Glossaire lié avec genoma
• Gènes MEIS
• Cerberus
• Gènes HOX et Gènes PARAHOX
• Desoxirribonucleótido

Tu indexes

des Notes

Bibliografía

• Clayton, Julie. (Ed.). 50 Years of DNA, Palgrave MacMillan Press, 2003. ISBN 978-1-4039-1479-8.
• Judson, Horace Freeland. The Eighth Day of Creation: Makers of the Revolution in Biology, Cold Spring Harbor Laboratory Press, 1996. ISBN 978-0-87969-478-4.
• Olby, Robert. The Path to The Double Helix: Discovery of DNA, first published in October 1974 by MacMillan, with foreword by Francis Crick; ISBN 978-0-486-68117-7; the definitive DNA textbook, revised in 1994, with à 9 page postscript.
• Ridley, Matt. Francis Crick: Discoverer of the Genetic Code (Eminent Lives) HarperCollins Publishers; 192 pp, ISBN 978-0-06-082333-7 2006.
• Rose, Steven. The Chemistry of Life, Penguin, ISBN 978-0-14-027273-4.
• Watson, James D. and Francis H.C. Crick. À structure for Deoxyribose Nucleic Acid (PDF). Nature 171, 737–738 p. 25 avril de 1953.
• Watson, James D. DNA: The Secret of Life ISBN 978-0-375-41546-3.
• Watson, James D. The Double Helix: À Personnel Account of the Discovery of the Structure of DNA (Norton Critical Editions). ISBN 978-0-393-95075-5.
• Watson, James D. "Avoid boring people and other lessons from À life in science" (2007) New York: Random House. ISBN 978-0-375-41284-4.
• Calladine, Chris R.; Drew, Horace R.; Luisi, Ben F. and Travers, Andrew À. Understanding DNA, Elsevier Academic Press, 2003. ISBN 978-0-12-155089-9.

Tu raccordes externes

Commons

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Wikcionario

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• Modèle en 3 dimensions de la structure de l'ADN. Interactif. Il requiert Java.
• Expérience pour extraire ADN
• est/spéciaux/2003/02/santé/genetica/déchiffrer_la_vie.html «Déchiffrer la vie»: Graphique interactif
• La Replicación d'ADN: caractéristiques, protéines qui participent et procès
• Animation en 3D de la Replicación d'ADN
• Procès d'extraction d'ADN
• Usage de l'ADN en médecine forense
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• Bâtit une molécule d'ADN
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