معلومة

الأحماض النووية * # - علم الأحياء

الأحماض النووية * # - علم الأحياء


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

احماض نووية

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات مكونة من نيوكليوتيدات تحمل المخطط الجيني للخلية. التفاعلات المعروفة باسم تفاعلات "التكديس الأساسي" تساعد أيضًا على استقرار اللولب المزدوج. ينظم microRNA استخدام mRNA لتخليق البروتين.

هيكل النوكليوتيدات

النوعان الرئيسيان من الأحماض النووية حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) و الحمض النووي الريبي (RNA). يتمثل الاختلاف الرئيسي المشترك بين هذين النوعين من الأحماض النووية في وجود أو عدم وجود مجموعة الهيدروكسيل في C2 الموضع ، ويسمى أيضًا الموضع 2 ، للريبوز. يفتقر DNA إلى الريبوز ويحتوي على ذرة هيدروجين في هذا الموضع ، ومن هنا جاء الاسم ، "deoxy" ribonucleic acid بينما يحتوي RNA على مجموعة هيدروكسيل وظيفية في هذا الموضع.

يتكون DNA و RNA من مونومرات معروفة باسم النيوكليوتيدات. تتكثف النيوكليوتيدات الفردية مع بعضها البعض لتشكيل أ حمض نووي بوليمر. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية (يوجد بها خمسة أنواع مختلفة) ، سكر بنتوز (خمسة كربون) ، ومجموعة فوسفات. هذه موضحة أدناه.

شكل 1. يتكون النيوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية ، وسكر بنتوز ، ومجموعة فوسفات واحدة أو أكثر. يتم ترقيم بقايا الكربون في البنتوز من 1 إلى 5 (يميز العنصر الأساسي هذه البقايا عن تلك الموجودة في القاعدة ، والتي يتم ترقيمها دون استخدام تدوين أولي). القاعدة متصلة بالموضع 1 للريبوز ، والفوسفات متصل بالموضع 5 ′. عندما يتم تكوين بولي نيوكليوتيد ، فإن 5 فوسفات من النوكليوتيدات الواردة ترتبط بمجموعة 3 هيدروكسيل في نهاية سلسلة النمو. يوجد نوعان من البنتوز في النيوكليوتيدات ، الديوكسيريبوز (الموجود في الحمض النووي) والريبوز (الموجود في الحمض النووي الريبي). يشبه Deoxyribose في بنية الريبوز ، ولكنه يحتوي على -H بدلاً من -OH في الموضع 2. يمكن تقسيم القواعد إلى فئتين: البيورينات والبيريميدين. البيورينات لها هيكل حلقي مزدوج ، وللبيريميدين حلقة واحدة.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

القاعدة النيتروجينية

القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات هي جزيئات عضوية وسميت بهذا الاسم لأنها تحتوي على الكربون والنيتروجين. إنها قواعد لأنها تحتوي على مجموعة أمينية لديها القدرة على ربط هيدروجين إضافي ، وبالتالي تعمل كقاعدة عن طريق تقليل تركيز أيون الهيدروجين في البيئة المحلية. يحتوي كل نيوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) والثيمين (T). يحتوي الحمض النووي الريبي على الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) واليوراسيل (U) بدلاً من الثايمين (T).

يتم تصنيف الأدينين والجوانين على أنها البيورينات. السمة المميزة الأساسية لهيكل البيورين هي حلقة مزدوجة من النيتروجين الكربوني. يتم تصنيف السيتوزين والثايمين واليوراسيل على أنها بيريميدين. تتميز هذه من الناحية الهيكلية بحلقة كربون-نيتروجين واحدة. من المتوقع أن تدرك أن كل من هذه الهياكل الحلقية مزينة بمجموعات وظيفية قد تشارك في مجموعة متنوعة من الكيمياء والتفاعلات.

ملاحظة: الممارسة

خذ لحظة لمراجعة القاعدة النيتروجينية في الشكل 1. حدد المجموعات الوظيفية كما هو موضح في الفصل. لكل مجموعة وظيفية محددة ، صف نوع الكيمياء التي تتوقع أن تشارك فيها. إذا كانت مرتبطة بالهيدروجين ، فهل تعمل المجموعة الوظيفية كمانح أو متقبل؟

سكر البنتوز

يحتوي سكر البنتوز على خمس ذرات كربون. يتم ترقيم كل ذرة كربون في جزيء السكر على أنها 1 و 2 و 3 و 4 ′ و 5 (1 ′ تقرأ على أنها "عدد أولي واحد"). غالبًا ما تتم الإشارة إلى المجموعتين الوظيفيتين الرئيسيتين المرتبطتين بالسكر بالإشارة إلى رقم الكربون المرتبطين بهما. على سبيل المثال ، يتم إرفاق بقايا الفوسفات بـ 5 كربون من السكر ويتم ربط مجموعة الهيدروكسيل بـ 3 كربون من السكر. غالبًا ما نستخدم رقم الكربون للإشارة إلى المجموعات الوظيفية على النيوكليوتيدات ، لذا كن على دراية كبيرة بهيكل سكر البنتوز.

يسمى سكر البنتوز في الحمض النووي ديوكسيريبوز ، وفي الحمض النووي الريبي ، السكر هو ريبوز. الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على 2 'كربون من الريبوز وغيابها على 2' كربون من الديوكسيريبوز. ومن ثم يمكنك تحديد ما إذا كنت تنظر إلى نوكليوتيد الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي من خلال وجود أو عدم وجود مجموعة الهيدروكسيل على ذرة الكربون 2 '- من المحتمل أن يُطلب منك القيام بذلك في مناسبات عديدة (بما في ذلك الاختبارات).

مجموعة الفوسفات

يمكن أن يكون هناك ما بين مجموعة واحدة وثلاث مجموعات فوسفات مرتبطة بـ 5 'كربون من السكر. عندما يرتبط أحد الفوسفات ، يشار إلى النيوكليوتيدات باسم أ نأوكليوتيد مأونوصالهوسفات (NMP). إذا تم ربط اثنين من الفوسفات ، يشار إلى النيوكليوتيدات باسم نأوكليوتيد دأناصالفوسفات (الحزب الوطني الديمقراطي). عندما ترتبط ثلاثة فوسفات بالنيوكليوتيدات ، يشار إليها باسم أ نأوكليوتيد تيريصالهوسفات (NTP). روابط الفوسفوهيدريد التي تربط مجموعات الفوسفات ببعضها البعض لها خصائص كيميائية محددة تجعلها جيدة لوظائف بيولوجية مختلفة. يعتبر التحلل المائي للروابط بين مجموعات الفوسفات طاردًا للديناميكا الحرارية في الظروف البيولوجية وقد طورت الطبيعة آليات عديدة لمزاوجة هذا التغيير السلبي في الطاقة الحرة للمساعدة في دفع العديد من التفاعلات في الخلية. يوضح الشكل 2 مثالاً على التحلل المائي للنيوكليوتيدات ثلاثي الفوسفات ATP.

ملحوظة: روابط "عالية الطاقة"

مصطلح "الرابطة عالية الطاقة" يستخدم كثيرا في علم الأحياء. ومع ذلك ، فهو أحد تلك الاختصارات التي أشرنا إليها سابقًا. يشير المصطلح إلى مقدار الطاقة الحرة السلبية المرتبطة بالهيدرولس لهذه الرابطة! الماء مهم. بينما حاولنا تقليل استخدام "الطاقة العالية" العامية عند الإشارة إلى الروابط ، ضع في اعتبارك ما سبق عندما تقرأ أو تستمع إلى مناقشات في علم الأحياء.

الشكل 2. يحتوي ATP (أدينوسين ثلاثي الفوسفات) على ثلاث مجموعات فوسفات يمكن إزالتها عن طريق التحلل المائي لتكوين ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) أو AMP (أدينوسين أحادي الفوسفات) ، وتتنافر الشحنات السالبة على مجموعة الفوسفات بشكل طبيعي ، مما يتطلب طاقة لربطها معًا وإطلاق الطاقة. عندما تنكسر هذه الروابط.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي

يحتوي الحمض النووي على بنية حلزونية مزدوجة (كما هو موضح أدناه). يقع السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون ، ويشكلان العمود الفقري للحمض النووي. القواعد النيتروجينية مكدسة في الداخل ، مثل درجات السلم في أزواج ؛ الأزواج مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية. يتم فصل كل زوج أساسي في اللولب المزدوج عن الزوج الأساسي التالي بمقدار 0.34 نانومتر. يعمل شريطا اللولب في اتجاهين متعاكسين ، مما يعني أن الطرف المكون من 5-كربون لخيط واحد سيواجه نهاية 3-كربون من الخيط المطابق. يشار إلى هذا باسم الاتجاه المعاكس.

الشكل 3. الحمض النووي الأصلي هو حلزون مزدوج مضاد للتوازي. يوجد العمود الفقري للفوسفات (المشار إليه بالخطوط المتعرجة) من الخارج ، والقواعد من الداخل. تتفاعل كل قاعدة من خصلة واحدة عبر رابطة هيدروجينية بقاعدة من الخيط المقابل.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

في الحلزون المزدوج ، تكون تركيبات معينة من الاقتران الأساسي أكثر تفضيلًا كيميائيًا من غيرها بناءً على أنواع ومواقع المجموعات الوظيفية على القواعد النيتروجينية لكل نوكليوتيد. في علم الأحياء نجد أن الأدينين (A) مكمل كيميائيًا مع الثيميدين (T) والجوانين (G) مكمل كيميائيًا مع السيتوزين (C) ، كما هو موضح أدناه. غالبًا ما نشير إلى هذا النمط على أنه "التكامل الأساسي" ونقول إن الخيوط المتوازنة مكملة لبعضها البعض. على سبيل المثال ، إذا كان تسلسل خيط واحد من DNA هو 5'-AATTGGCC-3 '، فإن السلسلة التكميلية سيكون لها التسلسل 5'-GGCCAATT-3'.

الشكل 4. في جزيء DNA مزدوج الشريطة ، يعمل الخيطان بشكل معاكس لبعضهما البعض بحيث يمتد أحدهما من 5 إلى 3 والآخر 3 إلى 5. يقع العمود الفقري للفوسفات في الخارج ، والقواعد في المنتصف. يشكل الأدينين روابط هيدروجينية (أو أزواج قاعدية) مع الثايمين ، وأزواج قاعدة الجوانين مع السيتوزين.
تم إنشاؤها بواسطة Ivy Jose

وظائف وأدوار الأحماض النووية والنيوكليوتيدات

تلعب الأحماض النووية مجموعة متنوعة من الأدوار في العملية الخلوية إلى جانب كونها جزيء تخزين المعلومات. يُعتقد أن الأحماض النووية ، RNA على وجه الخصوص ، هي أول جزيئات نشطة بيولوجيًا خلال فترة يشار إليها باسم "عالم RNA" عندما كان يُعتقد أن الحمض النووي الريبي التحفيزي يؤدي دورًا مزدوجًا كمحفزات وتخزين المعلومات الجزيئات. يمكن رؤية بقايا عالم الحمض النووي الريبي في كثير بروتين مجمعات أساسية للحياة. في هذه المجمعات RNA-Protein ، يخدم RNA كلاً من الأدوار التحفيزية والهيكلية. تتضمن أمثلة هذه المجمعات ، الريبوسومات ، RNases ، معقدات splicesosome ، و telomerase. تعمل النيوكليوتيدات مثل ATP و GTP أيضًا كوحدات نقل طاقة قصيرة المدى للخلية. تلعب النيوكليوتيدات أيضًا أدوارًا مهمة كعوامل مساعدة (بالإضافة إلى مركبات الطاقة) للعديد من التفاعلات الأنزيمية. تلعب الأحماض النووية والنيوكليوتيدات ، مثل الدهون والبروتينات والكربوهيدرات ، مجموعة متنوعة من الأدوار في الخلية.


احماض نووية

الأحماض النووية هي الجزيئات الرئيسية في استمرارية الحياة. إنهم يحملون المخطط الجيني للخلية ويحملون تعليمات لعمل الخلية. النوعان الرئيسيان من احماض نووية نكون حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) و الحمض النووي الريبي (RNA). الحمض النووي هو المادة الجينية الموجودة في جميع الكائنات الحية ، بدءًا من البكتيريا وحيدة الخلية إلى الثدييات متعددة الخلايا. النوع الآخر من الحمض النووي ، RNA ، يشارك في الغالب في تخليق البروتين. لا تترك جزيئات الحمض النووي النواة أبدًا ، ولكنها بدلاً من ذلك تستخدم وسيط RNA للتواصل مع بقية الخلية. وتشارك أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي أيضًا في تخليق البروتين وتنظيمه. سنخوض في مزيد من التفاصيل حول الأحماض النووية في قسم لاحق.

يتكون DNA و RNA من مونومرات معروفة باسم النيوكليوتيدات متصلة ببعضها البعض في سلسلة مع روابط تساهمية. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية وخمسة كربون سكر ومجموعة فوسفات (شكل 1). ترتبط القاعدة النيتروجينية في نيوكليوتيد واحد بجزيء السكر المرتبط بمجموعة الفوسفات.

شكل 1 يتكون النيوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية ، وسكر بنتوز ، ومجموعة فوسفات واحدة أو أكثر.

القواعد النيتروجينية ، وهي مكونات مهمة للنيوكليوتيدات ، هي جزيئات عضوية وسميت بهذا الاسم لأنها تحتوي على الكربون والنيتروجين. إنها قواعد لأنها تحتوي على مجموعة أمينية لديها القدرة على ربط هيدروجين إضافي ، وبالتالي تقلل تركيز أيون الهيدروجين في بيئتها ، مما يجعلها أكثر أساسية. يحتوي كل نيوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) والثيمين (T). يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل الأساسي (U) بدلاً من الثايمين. يحدد ترتيب القواعد في الحمض النووي المعلومات التي يحملها جزيء DNA أو RNA. هذا لأن ترتيب القواعد في جين DNA يحدد الترتيب الذي سيتم فيه تجميع الأحماض الأمينية معًا لتكوين بروتين.

سكر البنتوز في الحمض النووي هو ديوكسيريبوز ، وفي الحمض النووي الريبي ، السكر ريبوز (الشكل 1). الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على الكربون الثاني من الريبوز والهيدروجين على الكربون الثاني من الديوكسيريبوز. يتم ترقيم ذرات الكربون في جزيء السكر على أنها 1 و 2 و 3 و 4 و 5 (1 ′ تقرأ على أنها "عدد أولي واحد"). يتم ربط بقايا الفوسفات بمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 كربون لسكر واحد ومجموعة الهيدروكسيل المكونة من 3 كربون من سكر النوكليوتيد التالي ، والتي تشكل رابطة فوسفوديستر 5′ - 3 (نوع معين من المادة التساهمية رابطة). قد يحتوي عديد النيوكليوتيد على آلاف من روابط الفوسفوديستر هذه.


الأحماض النووية: DNA و RNA

الكائنات الحية هي أنظمة معقدة. توجد مئات الآلاف من البروتينات داخل كل واحد منا للمساعدة في أداء وظائفنا اليومية (راجع وحدة الدهون والبروتينات لدينا لمزيد من المعلومات). يتم إنتاج هذه البروتينات محليًا ، وتجميعها قطعة قطعة وفقًا للمواصفات الدقيقة. مطلوب قدر هائل من المعلومات لإدارة هذا النظام المعقد بشكل صحيح. يتم تخزين هذه المعلومات ، التي توضح تفاصيل البنية المحددة للبروتينات داخل أجسامنا ، في مجموعة من الجزيئات تسمى الأحماض النووية.

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات كبيرة جدًا لها جزأين رئيسيين. يتكون العمود الفقري للحمض النووي من تناوب جزيئات السكر والفوسفات المرتبطة ببعضها البعض في سلسلة طويلة ، ممثلة أدناه:

ترتبط كل مجموعة من مجموعات السكر في العمود الفقري (عبر الرابطة الموضحة باللون الأحمر) بنوع ثالث من الجزيئات يسمى قاعدة النيوكليوتيدات:

على الرغم من أن أربعة قواعد نيوكليوتيد مختلفة فقط يمكن أن تحدث في الحمض النووي ، فإن كل حمض نووي يحتوي على ملايين القواعد المرتبطة به. الترتيب الذي تظهر به قواعد النوكليوتيدات في الحمض النووي هو ترميز المعلومات المنقولة في الجزيء. بعبارة أخرى ، تعمل القواعد النوكليوتيدية كنوع من الأبجدية الجينية التي يتم على أساسها ترميز بنية كل بروتين في أجسامنا.

في معظم الكائنات الحية (باستثناء الفيروسات) ، يتم تخزين المعلومات الجينية في جزيء الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، أو الحمض النووي. يتكون الحمض النووي ويوجد في نواة الخلايا الحية. يحصل الحمض النووي على اسمه من جزيء السكر الموجود في العمود الفقري (deoxyribose) ، ومع ذلك ، فإنه يحصل على أهميته من هيكله الفريد. توجد أربع قواعد نيوكليوتيدات مختلفة في الحمض النووي: الأدينين (A) ، والسيتوزين (C) ، والجوانين (G) ، والثيمين (T).

الرسوم المتحركة التفاعلية:التركيب الكيميائي للنيوكليوتيدات DNA

ترتبط هذه النيوكليوتيدات بعمود السكر في الجزيء على النحو التالي:

تعدد استخدامات الحمض النووي يأتي من حقيقة أن الجزيء في الواقع مزدوج الشريطة. تشكل القواعد النوكليوتيدية لجزيء الحمض النووي أزواجًا مكملة: الرابطة الهيدروجينية للنيوكليوتيدات بقاعدة نيوكليوتيد أخرى في خيط من الحمض النووي عكس الأصل. هذا الترابط محدد ، والأدينين يرتبط دائمًا بالثيمين (والعكس صحيح) والجوانين دائمًا يرتبط بالسيتوزين (والعكس صحيح). يحدث هذا الترابط عبر الجزيء ، مما يؤدي إلى نظام مزدوج تقطعت به السبل كما هو موضح أدناه:

السكر فوسفات السكر فوسفات السكر فوسفات السكر .
تي أ ج جي
¦ ¦ ¦ ¦
أ تي جي ج
السكر فوسفات السكر فوسفات السكر فوسفات السكر .


في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، قام أربعة علماء ، هم جيمس واتسون وفرانسيس كريك في جامعة كامبريدج وموريس ويلكنز وروزاليند فرانكلين في كلية كينجز ، بتحديد البنية الحقيقية للحمض النووي من البيانات وصور الأشعة السينية للجزيء الذي التقطه فرانكلين. في عام 1953 ، نشر واتسون وكريك ورقة بحثية في المجلة العلمية طبيعة سجية واصفا هذا البحث. أظهر واتسون وكريك وويلكينز وفرانكلين أن جزيء الحمض النووي ليس فقط مزدوج الشريطة ، ولكن الخيطين يلتفان حول بعضهما البعض ويشكلان ملفًا أو لولبًا. التركيب الحقيقي لجزيء الحمض النووي هو أ الحلزون المزدوج، كما هو موضح على اليمين.

يتمتع جزيء الحمض النووي المزدوج الشريطة بقدرة فريدة على صنع نسخ دقيقة من نفسه ، أو التكاثر الذاتي. عندما يتطلب كائن حي مزيدًا من الحمض النووي (مثل أثناء التكاثر أو نمو الخلية) ، تنكسر الروابط الهيدروجينية بين قواعد النيوكليوتيدات ويفصل شريطا الحمض النووي الفرديين. يتم إحضار القواعد التكميلية الجديدة بواسطة الخلية وإقرانها مع كل من الخيطين المنفصلين ، وبالتالي تكوين جزيئين جديدين متطابقين من الحمض النووي مزدوج الشريطة. هذا المفهوم موضح في الرسوم المتحركة أدناه.

الرسوم المتحركة التفاعلية: استنساخ الحمض النووي

حصل الحمض النووي الريبي ، أو RNA ، على اسمه من مجموعة السكر في العمود الفقري للجزيء - الريبوز. توجد العديد من أوجه التشابه والاختلاف المهمة بين RNA و DNA. مثل الحمض النووي ، يحتوي الحمض النووي الريبي على العمود الفقري للسكر والفوسفات مع قواعد النوكليوتيدات المرتبطة به. مثل الحمض النووي ، يحتوي الحمض النووي الريبي على القواعد الأدينين (A) ، والسيتوزين (C) ، والجوانين (G) ، ومع ذلك ، لا يحتوي الحمض النووي الريبي على الثايمين ، وبدلاً من ذلك ، فإن النيوكليوتيدات الرابعة للحمض النووي الريبي هي اليوراسيل الأساسي (U). على عكس جزيء الحمض النووي مزدوج الشريطة ، فإن الحمض النووي الريبي هو جزيء وحيد الخيط. الحمض النووي الريبي هو المادة الجينية الرئيسية المستخدمة في الكائنات الحية التي تسمى الفيروسات ، والحمض النووي الريبي مهم أيضًا في إنتاج البروتينات في الكائنات الحية الأخرى. يمكن للحمض النووي الريبي أن يتحرك حول خلايا الكائنات الحية وبالتالي يعمل كنوع من المرسل الجيني ، حيث ينقل المعلومات المخزنة في الحمض النووي للخلية من النواة إلى أجزاء أخرى من الخلية حيث يتم استخدامها للمساعدة في صنع البروتينات.


1.5 نظرة عامة على الأحماض النووية

الصورة الكبيرة في هذا القسم من منهج AP Biology هي أن المعلومات القابلة للتوريث توفر استمرارية الحياة. "وراثي"يعني أنه يمكن أن ينتقل من جيل إلى آخر ، بينما تصف" استمرارية الحياة "العملية المستمرة لنمو الكائنات الحية ، وتكرار الحمض النووي الخاص بها ، وإنشاء جيل جديد من الكائنات الحية التي تشترك في هذا الحمض النووي. يركز هذا القسم بشكل أكثر تحديدًا على DNA و RNA. سننظر في كيفية تشابهها ، وكيف تختلف ، والأدوار المختلفة التي تخدمها في الخلايا.

تم وضع بنية الحمض النووي لأول مرة في عام 1953 ، من قبل الباحثين واتسون وكريك. استخدم الفريق البلورات بالأشعة السينية صور أنتجتها روزاليند فرانكلين ، التي ماتت للأسف بسبب السرطان قبل أن تحصل على جائزة نوبل مثل باقي أعضاء الفريق. أدت طريقتها في استخدام الأشعة السينية لعرض بنية الحمض النووي في النهاية إلى النموذج الذي ما زلنا نستخدمه اليوم.

يرمز DNA في الواقع إلى "حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين"& # 8211 اسم يشير إلى قواعد سكر الريبوز والنيوكليوتيدات الموجودة في قلب كل جزيء DNA. يشير مصطلح "Deoxy" إلى حقيقة أنه على عكس الريبوز العادي ، فقد الديوكسيريبوز ذرة أكسجين. على المستوى الجزيئي ، يحصل الحمض النووي على هيكله من خلال سمتين رئيسيتين & # 8211 العمود الفقري للسكر والفوسفات والروابط الهيدروجينية المتكونة بين قواعد النوكليوتيدات التكميلية.

كل نوكليوتيد في التسلسل مرتبط بالنيوكليوتيدات التي تليها من خلال a رابطة الفوسفوديستر، والذي يتم إنشاؤه من خلال تفاعل الجفاف الذي يسهله الإنزيم بوليميريز الحمض النووي. في هذه الرابطة ، تتصل مجموعة الهيدروكسيل الموجودة على جزيء سكر البنتوز بمجموعة الفوسفات على النيوكليوتيد الجديد. وبالتالي ، يتم إنشاء الخيط الجديد من الطرف 5 (مع مجموعة الفوسفات) إلى الطرف 3 (مع الهيدروكسيل). يتحرك جزيء DNA polymerase على طول شريط القالب في الاتجاه المعاكس ، من 3 "إلى 5" ، نظرًا لأن الخيطين يعملان بشكل معاكس.

داخل بنية جزيء الحمض النووي ، تبرز القواعد النيتروجينية بشكل عمودي من العمود الفقري للسكر والفوسفات. يخلق العمود الفقري للسكر والفوسفات بنية حلزونية ، بسبب زاوية الروابط التي يتكون منها. مع إضافة القواعد النيتروجينية التي تشكل روابط هيدروجينية مع الشريط المضاد المتوازي ، يأخذ هذا الجزيء بنية حلزون مزدوج & # 8211 يسمى أيضًا مزدوج.

يحتوي هذا الدوبلكس على اثنين من الأخاديد التي تشق طريقها إلى أعلى الجزيء. الأخدود الأول الأخدود الرئيسي، يتكون من هيكل العمود الفقري للسكر والفوسفات. عندما يتم تصنيع الخيط الثاني ، يتم إنشاء أخدود آخر. ال أخدود طفيف يتشكل من الفجوة بين الخيوط المليئة بالقواعد النيتروجينية. تستخدم الإنزيمات التي تتفاعل مع الحمض النووي هذه الأخاديد للتعرف على جزيئات الحمض النووي ، والتعلق بها ، وإكمال وظيفتها.

تختلف جزيئات الحمض النووي الريبي اختلافًا طفيفًا عن جزيئات الحمض النووي. "RNA" تعني حمض النووي الريبي. على عكس الحمض النووي ، فإن جزيء السكر المستخدم في الحمض النووي الريبي هو ريبوز & # 8211 مكتمل بذرة الأكسجين الإضافية التي يفتقدها الديوكسيريبوز.

في حين أن هذا مجرد تغيير ذري صغير في بنية جزيء أكبر بكثير ، فإن ذرة الأكسجين تسبب بالفعل العديد من التغييرات في وظيفة الحمض النووي الريبي. أولاً ، الحمض النووي الريبي هو جزيء أقل استقرارًا. ذرة الأكسجين أكثر تفاعلًا من الهيدروجين المنفرد وغالبًا ما تشارك في تفاعلات التحلل المائي التي تعطل بنية الحمض النووي الريبي. ثانيًا ، الحمض النووي الريبي هو في الغالب جزيء وحيد الخيط جزئيًا بسبب الوجود المادي لذرة الأكسجين. تنتج ذرة الأكسجين المرتبطة بالهيدروجين مجموعة هيدروكسيل كبيرة تقع فوق قاعدة نيتروجينية من النوكليوتيدات أدناه. هذا يعيق قدرة القواعد النيتروجينية على تكوين روابط هيدروجينية مع بعضها البعض.

الاختلاف الآخر الذي يجعل الحمض النووي الريبي مختلفًا عن الحمض النووي هو أنه يستخدم اليوراسيل بدلاً من الثايمين. في حين أن جميع القواعد النيتروجينية الأخرى هي نفسها ، قد يستخدم الحمض النووي الريبي اليوراسيل لعدة أسباب مختلفة. يسهل تكوين اليوراسيل ، على الرغم من أنه مشابه جدًا للسيتوزين ويمكن أن يتحلل بسرعة. نظرًا لأن RNA قصير العمر ، فهذه ليست مشكلة. يتطلب الحمض النووي قاعدة أكثر استقرارًا للمساعدة في تخزين المعلومات بشكل صحيح لفترات طويلة من الزمن.

بينما يتم العثور على الحمض النووي إلى حد كبير فقط على شكل مزدوج في الطبيعة ، يمكن أن يتخذ الحمض النووي الريبي أشكالًا مختلفة. بالإضافة إلى الهيكل أحادي الجديلة أحادي الحلزون الذي يُنظر إليه بشكل شائع على أنه مرسال RNA (mRNA) ، تشتمل الهياكل الثانوية الشائعة الأخرى على نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) والحمض النووي الريبوزي (الرنا الريباسي).

يستخدم نقل الحمض النووي الريبي ، أو الحمض الريبي النووي النقال لفترة قصيرة ، لإضافة أحماض أمينية جديدة إلى سلسلة الببتيد المتنامية. يتم إنشاء الحمض النووي الريبي (tRNA) عندما ينثني جزيء الحمض النووي الريبي أحادي الشريطة مرة أخرى على نفسه لإنشاء هياكل صغيرة تُعرف باسم "دبابيس الشعر. "على جانب واحد من جزيء الحمض الريبي النووي النقال ، تُترك 3 قواعد نيتروجينية مكشوفة. سترتبط هذه القواعد الهيدروجينية بكودون على جزيء mRNA ، مما يسمح للريبوسوم بمعرفة أنه قد اختار الحمض الأميني الصحيح. الطرف الآخر من الحمض الريبي النووي النقال يحمل حمضًا أمينيًا محددًا ، ويمكن أن يرتبط بحمض أميني واحد فقط دون غيره. تضمن الأجزاء الأخرى من جزيء الحمض الريبي النووي النقال أن الجزيء يمكن معالجته بواسطة الريبوسوم.

في حين أن الريبوسومات نفسها تتكون في الغالب من البروتين ، إلا أنها تحتوي على مكون RNA يتشابك مع بنية البروتين & # 8211 المعروف باسم rRNA & # 8211 الذي يساعد في عملية الترجمة. يساعد الرنا الريباسي الريبوسوم على تثبيت الرنا المرسال و الرنا الحمض النووي الريبوزي في مكانه بينما تتكشف عملية الترجمة. كما أنه يساعد في تحفيز تفاعل الجفاف اللازم لتكوين روابط ببتيدية جديدة بين الأحماض الأمينية!

بالإضافة إلى هذه الأشكال من الحمض النووي الريبي ، يكتشف العلماء باستمرار استخدامات جديدة للحمض النووي الريبي داخل الخلايا. على سبيل المثال ، هناك أيضًا microRNA لها وظائف في تنظيم الجينات داخل النواة ، RNAs التي تعمل كأنزيمات لتفاعلات معينة ، والعديد من الرناوات الأخرى ذات الوظائف الخاصة التي لا تزال قيد الاكتشاف!

إلى جانب عدد قليل من الفيروسات التي تستخدم الحمض النووي الريبي (RNA) باعتباره جزيء المعلومات الرئيسي ، تستخدم الكائنات الحية على الأرض بأغلبية ساحقة الحمض النووي لتخزين المعلومات و RNA لترجمة هذه المعلومات إلى بروتينات. دعونا ننظر في بنية كل جزيء لنرى لماذا يخدمون هذه الأدوار بشكل جيد.

التركيب المزدوج للحمض النووي مستقر للغاية. لا يقتصر الأمر على ربط الخيطين معًا بواسطة روابط هيدروجينية بين القواعد التكميلية ، ولكن من غير المرجح أيضًا أن يتفاعل السكر المستخدم (deoxyribose) مع الجزيئات الأخرى لأنه لا يحتوي على ذرة الأكسجين التفاعلية الموجودة في RNA. هذا الهيكل يجعل الحمض النووي قويًا ويضمن استمراره لفترة طويلة دون تلف. علاوة على ذلك ، فإن الحمض النووي قوي بما يكفي ليتم تخزينه بطريقة معقدة.

إذا قمنا بتمديد كل الحمض النووي الموجود في خلية واحدة من جسمك ، فسيكون طوله حوالي 5 أقدام. ولكن ، يمكن لف الحمض النووي حول تخزين بروتينات تسمى هيستون لإنشاء النيوكليوسومات. النيوكليوسومات يمكن تعبئتها بإحكام معًا في ألياف تسمى الكروماتينية، والتي يمكن تعبئتها بعد ذلك في ملف كروموسوم. يسمح هذا بتخزين 6 مليارات نيوكليوتيدات داخل نواة خلية & # 8211 أي حوالي 1/500 من البوصة!

على النقيض من ذلك ، فإن الحمض النووي الريبي ليس جزيءًا مستقرًا للغاية. لكنها تؤدي أدوارها العديدة في الخلية التي لم يستطع الحمض النووي إكمالها. بوليميراز الحمض النووي الريبي & # 8211 إنزيم يصنع الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي & # 8211 يمكنه إنشاء نسخة RNA بسرعة يمكنها نقل المعلومات من النواة. يمكن أن يتفاعل الحمض النووي الريبي مع الريبوسومات لإنتاج بروتينات جديدة ، ويمكن لهذه الجزيئات أن تنثني إلى أشكال شبيهة بالبروتين تعمل كإنزيمات ومنظمات جينية داخل الخلايا. نظرًا لأن الحمض النووي الريبي يستخدم اليوراسيل ولديه ذرة أكسجين إضافية في سكر الريبوز ، فإن الحمض النووي الريبي يتحلل بسرعة. هذا جيد ، لأن كل جزيء RNA مطلوب فقط لفترة قصيرة ويمكن صنع المزيد بسهولة من خلال نسخ كود DNA!


علم الأحياء 171

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • وصف الأحماض النووية & # 8217 هيكل وتحديد نوعي الأحماض النووية
  • شرح بنية الحمض النووي ودوره
  • شرح بنية RNA & # 8217s وأدوارها

الأحماض النووية هي أهم الجزيئات لاستمرارية الحياة. إنهم يحملون المخطط الجيني للخلية ويحملون تعليمات لعملها.

DNA و RNA

النوعان الرئيسيان من الأحماض النووية هما الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). الحمض النووي هو المادة الجينية في جميع الكائنات الحية ، بدءًا من البكتيريا وحيدة الخلية إلى الثدييات متعددة الخلايا. إنه موجود في نواة حقيقيات النوى وفي العضيات والبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا. في بدائيات النوى ، لا يكون الحمض النووي محاطًا بغلاف غشائي.

المحتوى الجيني الكامل للخلية هو جينومها ، ودراسة الجينوم هي علم الجينوم. في الخلايا حقيقية النواة ولكن ليس في بدائيات النوى ، يشكل الحمض النووي مركبًا مع بروتينات هيستون لتكوين الكروماتين ، وهو مادة الكروموسومات حقيقية النواة. قد يحتوي الكروموسوم على عشرات الآلاف من الجينات. تحتوي العديد من الجينات على المعلومات اللازمة لصنع منتجات بروتينية. كود الجينات الأخرى لمنتجات الحمض النووي الريبي. يتحكم الحمض النووي في جميع الأنشطة الخلوية عن طريق تشغيل الجينات أو "إيقاف تشغيلها".

النوع الآخر من الحمض النووي ، RNA ، يشارك في الغالب في تخليق البروتين. لا تترك جزيئات الحمض النووي النواة أبدًا ، ولكنها تستخدم وسيطًا للتواصل مع بقية الخلية. هذا الوسيط هو الرسول RNA (mRNA). أنواع أخرى من الرنا - مثل الرنا الريباسي ، الرنا المرسال ، و الرنا الميكروي - تشارك في تخليق البروتين وتنظيمه.

يتكون DNA و RNA من مونومرات يسميها العلماء نيوكليوتيدات. تتحد النيوكليوتيدات مع بعضها البعض لتشكيل عديد النيوكليوتيدات أو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. ثلاثة مكونات تتكون من كل نوكليوتيد: قاعدة نيتروجينية ، بنتوز (خمسة كربون) سكر ، ومجموعة فوسفات ((الشكل)). ترتبط كل قاعدة نيتروجينية في نوكليوتيد بجزيء سكر ، والذي يرتبط بمجموعة أو أكثر من مجموعات الفوسفات.


القواعد النيتروجينية ، وهي مكونات مهمة للنيوكليوتيدات ، هي جزيئات عضوية وسميت بهذا الاسم لأنها تحتوي على الكربون والنيتروجين. إنها قواعد لأنها تحتوي على مجموعة أمينية لديها القدرة على ربط هيدروجين إضافي ، وبالتالي تقليل تركيز أيون الهيدروجين في بيئتها ، مما يجعلها أكثر أساسية. يحتوي كل نيوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) والثيمين (T).

يصنف العلماء الأدينين والجوانين على أنها بورينات. الهيكل الأساسي للبيورين & # 8217s هو حلقتان من الكربون والنيتروجين. يصنف العلماء السيتوزين ، الثايمين ، واليوراسيل على أنها بيريميدين التي لها حلقة كربون-نيتروجين واحدة كهيكلها الأساسي ((الشكل)). كل من حلقات الكربون والنيتروجين الأساسية هذه لها مجموعات وظيفية مختلفة مرتبطة بها. في اختزال البيولوجيا الجزيئية ، نعرف القواعد النيتروجينية برموزها A و T و G و C و U. يحتوي DNA على A و T و G و C بينما يحتوي RNA على A و U و G و C.

سكر البنتوز في الحمض النووي هو ديوكسيريبوز ، وفي الحمض النووي الريبي ، السكر ريبوز ((الشكل)). الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على الكربون الثاني الريبوز & # 8217s والهيدروجين على ثاني أكسيد الريبوز & # 8217 ثاني الكربون. يتم ترقيم ذرات الكربون في جزيء السكر على أنها 1 و 2 و 3 و 4 و 5 (1 ′ تقرأ على أنها "عدد أولي واحد"). تلتصق بقايا الفوسفات بمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 كربون لسكر واحد ومجموعة الهيدروكسيل المكونة من 3 كربون من سكر النوكليوتيد التالي ، والتي تشكل رابطة 5′ - 3 phosphodiester. تفاعل الجفاف البسيط مثل الروابط الأخرى التي تربط المونومرات في الجزيئات الكبيرة لا يشكل رابط الفوسفوديستر. يتضمن تكوينه إزالة مجموعتين من الفوسفات. قد يحتوي عديد النيوكليوتيد على آلاف من روابط الفوسفوديستر هذه.

هيكل DNA مزدوج الحلزون

الحمض النووي له هيكل مزدوج الحلزون ((الشكل)). يقع السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون ، مما يشكل الحمض النووي والعمود الفقري # 8217. القواعد النيتروجينية مكدسة في الداخل ، مثل زوج من درجات السلم. تربط الروابط الهيدروجينية الأزواج ببعضها البعض. يتم فصل كل زوج أساسي في اللولب المزدوج عن الزوج الأساسي التالي بمقدار 0.34 نانومتر. يعمل اللولب & # 8217s في اتجاهين متعاكسين ، مما يعني أن الطرف المكون من 5 الكربون من خيط واحد سيواجه نهاية 3 كربون من خصلة مطابقة. (يطلق العلماء على هذا التوجه المضاد وهو مهم لتكرار الحمض النووي وفي العديد من تفاعلات الحمض النووي.)


يُسمح فقط بأنواع معينة من الاقتران الأساسي. على سبيل المثال ، يمكن أن يقترن بورين معين فقط مع بيريميدين معين. هذا يعني أنه يمكن أن يقترن A مع T ، ويمكن أن يقترن G مع C ، كما يوضح (الشكل). هذه هي القاعدة التكميلية الأساسية. وبعبارة أخرى ، فإن خيوط الحمض النووي مكملة لبعضها البعض. إذا كان تسلسل حبلا واحد هو AATTGGCC ، فإن الخيط التكميلي سيكون له تسلسل TTAACCGG. أثناء تكاثر الحمض النووي ، تنسخ كل خصلة نفسها ، مما ينتج عنه حلزون مزدوج للحمض النووي ابنة يحتوي على خيط DNA أبوي واحد وخيط مركب حديثًا.


تحدث طفرة ، ويحل الأدينين محل السيتوزين. ما هو تأثير ذلك في اعتقادك على بنية الحمض النووي؟

يشارك الحمض النووي الريبي ، أو RNA ، بشكل أساسي في عملية تخليق البروتين تحت إشراف الحمض النووي. عادة ما يكون الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة ويتكون من ريبونوكليوتيدات مرتبطة بروابط الفوسفوديستر. يحتوي الريبونوكليوتيد الموجود في سلسلة الحمض النووي الريبي على ريبوز (سكر البنتوز) ، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة (A ، و U ، و G ، و C) ، ومجموعة الفوسفات.

هناك أربعة أنواع رئيسية من الرنا: الرنا المرسال (الرنا) ، الرنا الريبوزومي (الرنا) ، الرنا الناقل (الرنا) ، الرنا الميكروي (ميرنا). الأول ، mRNA ، يحمل الرسالة من الحمض النووي ، الذي يتحكم في جميع الأنشطة الخلوية في الخلية. إذا كانت الخلية تتطلب تخليق بروتين معين ، فإن الجين الخاص بهذا المنتج "يعمل" ويقوم الحمض النووي الريبي المرسال بتوليف النواة. تسلسل قاعدة الحمض النووي الريبي مكمل لتسلسل ترميز DNA & # 8217s الذي تم نسخه منه. ومع ذلك ، في RNA ، القاعدة T غائبة و U موجودة بدلاً من ذلك. إذا كان حبلا DNA يحتوي على تسلسل AATTGCGC ، فإن تسلسل الحمض النووي الريبي التكميلي هو UUAACGCG. في السيتوبلازم ، يتفاعل الرنا المرسال مع الريبوسومات والآلات الخلوية الأخرى ((الشكل)).


تتم قراءة الرنا المرسال في مجموعات من ثلاث قواعد تعرف باسم الكودونات. يرمز كل كودون لحمض أميني واحد. بهذه الطريقة ، يتم قراءة mRNA ويتم تصنيع منتج البروتين. الرنا الريبوسومي (الرنا الريباسي) هو مكون رئيسي للريبوسومات التي يرتبط بها الرنا المرسال. يضمن الرنا الريباسي المحاذاة الصحيحة لمرنا والريبوزومات. يحتوي الريبوسوم & # 8217s rRNA أيضًا على نشاط إنزيمي (peptidyl transferase) ويحفز تكوين رابطة الببتيد بين اثنين من الأحماض الأمينية المتوافقة. RNA الناقل (tRNA) هو واحد من أصغر الأنواع الأربعة من الحمض النووي الريبي ، وعادة ما يكون بطول 70-90 نيوكليوتيد. يحمل الحمض الأميني الصحيح إلى موقع تخليق البروتين. إن الاقتران الأساسي بين الحمض الريبي النووي النقال و الرنا المرسال هو الذي يسمح للحمض الأميني الصحيح بإدخال نفسه في سلسلة البولي ببتيد. MicroRNAs هي أصغر جزيئات RNA وينطوي دورها على تنظيم التعبير الجيني عن طريق التدخل في التعبير عن رسائل معينة من mRNA. (الشكل) يلخص ميزات DNA و RNA.

ميزات DNA و RNA
الحمض النووي RNA
وظيفة يحمل معلومات وراثية تشارك في تخليق البروتين
موقع يبقى في النواة يترك النواة
بنية الحلزون المزدوج عادة واحدة تقطعت بهم السبل
سكر ديوكسيريبوز ريبوز
بيريميدين السيتوزين ، الثايمين السيتوزين ، اليوراسيل
البيورينات عدنين ، جوانين عدنين ، جوانين

على الرغم من أن RNA تقطعت به السبل أحاديًا ، فإن معظم أنواع RNA تُظهر اقترانًا قاعديًا واسعًا داخل الجزيء بين التسلسلات التكميلية ، مما يخلق بنية ثلاثية الأبعاد يمكن التنبؤ بها ضرورية لوظيفتها.

كما تعلمت ، فإن تدفق المعلومات في الكائن الحي يحدث من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين. يفرض الحمض النووي بنية الرنا المرسال في عملية يسميها العلماء النسخ ، ويفرض الحمض النووي الريبي بنية البروتين في عملية يسميها العلماء الترجمة. هذه هي العقيدة المركزية للحياة ، والتي تنطبق على جميع الكائنات الحية ، ومع ذلك ، تحدث استثناءات للقاعدة فيما يتعلق بالعدوى الفيروسية.

لمعرفة المزيد عن الحمض النووي ، استكشف الموارد الحيوية التفاعلية الحيوية لمعهد هوارد هيوز الطبي حول الحمض النووي (مقاطع الفيديو والرسوم المتحركة والتفاعلات).

ملخص القسم

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات تتكون من نيوكليوتيدات توجه الأنشطة الخلوية مثل انقسام الخلايا وتخليق البروتين. يتكون سكر البنتوز والقاعدة النيتروجينية ومجموعة الفوسفات من كل نوكليوتيد. هناك نوعان من الأحماض النووية: DNA و RNA. يحمل DNA الخلية & # 8217s المخطط الجيني ويمررها من الآباء إلى النسل (في شكل كروموسومات). له هيكل مزدوج الحلزوني مع خيطين يعملان في اتجاهين متعاكسين ، متصلين بواسطة روابط هيدروجينية ، ومكملين لبعضهما البعض. الحمض النووي الريبي عبارة عن بوليمر أحادي الخيط يتكون من نيوكليوتيدات مرتبطة مكونة من سكر بنتوز (ريبوز) وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. يشارك الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين وتنظيمه. تنسخ Messenger RNA (mRNA) من الحمض النووي ، وتصدر نفسها من النواة إلى السيتوبلازم ، وتحتوي على معلومات لبناء البروتينات. RNA Ribosomal RNA (rRNA) هو جزء من الريبوسومات في موقع تخليق البروتين ، في حين أن نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) يحمل الحمض الأميني إلى موقع تخليق البروتين. ينظم microRNA استخدام mRNA لتخليق البروتين.

اتصالات فنية

(الشكل) تحدث طفرة ويتم استبدال السيتوزين بالأدينين. ما هو تأثير ذلك في اعتقادك على بنية الحمض النووي؟

(الشكل) الأدينين أكبر من السيتوزين ولن يكون قادرًا على تأسيس الزوج بشكل صحيح مع الجوانين على الشريط المقابل. سيؤدي هذا إلى انتفاخ الحمض النووي. قد تتعرف إنزيمات إصلاح الحمض النووي على الانتفاخ واستبدال النوكليوتيدات غير الصحيحة.

إستجابة مجانية

ما هي الاختلافات الهيكلية بين RNA و DNA؟

الحمض النووي له هيكل مزدوج الحلزون. يوجد السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون والقواعد النيتروجينية في الداخل. مونومرات الحمض النووي عبارة عن نيوكليوتيدات تحتوي على ديوكسيريبوز ، وهي إحدى القواعد النيتروجينية الأربعة (A و T و G و C) ومجموعة الفوسفات. عادة ما يكون الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة ويتكون من ريبونوكليوتيدات مرتبطة بروابط الفوسفوديستر. يحتوي الريبونوكليوتيد على الريبوز (سكر البنتوز) ، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة (A و U و G و C) ومجموعة الفوسفات.

ما هي الأنواع الأربعة من الحمض النووي الريبي وكيف تعمل؟

الأنواع الأربعة من RNA هي messenger RNA ، و RNA ribosomal ، و RNA Transfer ، و microRNA. يحمل Messenger RNA المعلومات من الحمض النووي الذي يتحكم في جميع الأنشطة الخلوية. يرتبط الرنا المرسال بالريبوسومات التي تتكون من البروتينات والرنا الريباسي ، وينقل الحمض النووي الريبي الحمض الأميني الصحيح إلى موقع تخليق البروتين. ينظم microRNA توافر mRNA للترجمة.

قائمة المصطلحات


هيكل DNA مزدوج الحلزونية

الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة (الشكل 2). يتكون من خيطين أو سلاسل من النيوكليوتيدات. غالبًا ما تتم مقارنة الحلزون المزدوج للحمض النووي بالسلم الملتوي. تتشكل الخيوط (الأجزاء الخارجية من السلم) عن طريق ربط الفوسفات والسكريات للنيوكليوتيدات المجاورة بروابط كيميائية قوية ، تسمى روابط تساهمية. تتكون درجات السلم الملتوي من قاعدتين متصلتين مع رابطة كيميائية ضعيفة تسمى روابط هيدروجينية. قاعدتان هيدروجين مرتبطان ببعضهما يسمى أ قاعدة الزوج. ينحرف السلم على طوله ، ومن هنا جاء وصف "الحلزون المزدوج" ، وهو ما يعني اللولب المزدوج.

الشكل 2 يُظهر نموذج الحلزون المزدوج الحمض النووي كخيطين متوازيين من الجزيئات المتشابكة. (الائتمان: جيروم والكر ، دينيس مايتس).

تقع مجموعات السكر والفوسفات المتناوبة على السطح الخارجي لكل خيط ، وتشكل العمود الفقري للحمض النووي. القواعد النيتروجينية مكدسة في الداخل ، مثل درجات السلم ، وهذه القواعد تقترن الأزواج ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية. تتزاوج القواعد بطريقة تجعل المسافة بين العمود الفقري للخيطين متساوية على طول الجزيء.

في جزيء الحمض النووي ، يتزاوج الأدينين (A) دائمًا مع الثايمين (T) ، والسيتوزين (C) دائمًا يتزاوج مع الجوانين (G). هذا يعني أنه يمكن دائمًا استخدام تسلسل خيط واحد من الحلزون المزدوج للحمض النووي لتحديد الخيط الآخر.

الشكل 3 رسم تخطيطي لهيكل جزيء DNA ، يوضح اقتران القواعد النيتروجينية ، التي ترتبط بواسطة روابط هيدروجينية. في DNA ، أزواج دائمًا (روابط هيدروجينية) مع T و C دائمًا مع G. Picture بواسطة Awedashsome Wikimedia، CC SA 4.0.


احماض نووية

يتم توسط تفاعل البلمرة بواسطة إنزيم ، لكن التفاعل الكلي هو في الأساس تفاعل أسترة بين كحول وحمض فوسفور. تقع مجموعة الكحول في الطرف الثالث من سكر النوكليوتيدات ، وتقع مجموعة حمض الفوسفو في الطرف الخامس للنيوكليوتيدات المتفاعلة التالية.

لنفترض أن النوكليوتيد 1 سيكون أول نيوكليوتيد. يحتوي على 3` OH على سكره ، وسوف يعمل هذا OH كمجموعة الكحول.

يحتوي النوكليوتيد 2 على ارتباط HOPO3-Sugar-OH (تمامًا مثل النيوكليوتيد 1) ، ويتفاعل جزء HO من HOPO3 الموجود على النيوكليوتيد 2 مع 3` OH على النوكليوتيد 1 وتحصل على تفاعل الأسترة حيث يتم تكوين رابطة فوسفوديستر

Nuc1-O-P-O3-Nuc2 والآن ترتبط النيوكليوتيدات معًا. يحدث هذا التفاعل مرارًا وتكرارًا لإنشاء سلسلة طويلة من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي.

في الخلية ، مجموعة HO-PO3-sugar عبارة عن ثلاثي فوسفات (HO-PO3-PO3-PO3-sugar) ، وتوفر مجموعات الفوسفات الإضافية الطاقة اللازمة لتحريك العملية.

لأن الجينات التي تجعلك إنسانًا ، والتي تسمح لك بفعل كل ما يمكن للإنسان القيام به ، بما في ذلك الحي ، يتم تخزينها في الحمض النووي الخاص بك. ويتم تحويل الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي لإنتاج الجينات من تلك الجينات التي تسمى بروتينات (عادة). DNA و RNA كلاهما من الأحماض النووية (الحمض النووي Deoxyribo و Ribo nuclei acid).


احماض نووية

تتكون الأحماض النووية من نيوكليوتيدات مرتبطة. يشمل الحمض النووي السكر و deoxyribose جنبًا إلى جنب مع مجموعات الفوسفات ومجموعات الثايمين والسيتوزين والجوانين والأدينين. يشمل الحمض النووي الريبي السكر والريبوز مع مجموعات الفوسفات ومجموعات من اليوراسيل والسيتوزين والجوانين والأدينين.

الحمض النووي والحمض النووي الريبي هما أحماض نووية وتشكلان التعليمات الجينية للكائن الحي. تسمى مونومراتهم النيوكليوتيدات ، والتي تتكون من وحدات فرعية فردية. تتكون النيوكليوتيدات من سكر 5-كربون (أ بنتوز ) ، فوسفات مشحون و قاعدة نيتروجينية (الأدينين ، الجوانين ، الثايمين ، السيتوزين أو اليوراسيل). كل كربون من البنتوز له تعيين موقع من 1 إلى 5. أحد الاختلافات الرئيسية بين DNA و RNA هو أن DNA يحتوي على deoxyribose ، و RNA يحتوي على ribose. السمة التمييزية بين هذه البنتوز هي في الموضع 2 & # 8242 حيث يتم استبدال مجموعة الهيدروكسيل في الريبوز بالهيدروجين.

الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة. يرتبط خيطان مضادان للتوازي بروابط هيدروجينية. هناك 10 قواعد لكل منعطف كامل في الحلزون المزدوج للحمض النووي.

الحمض النووي جزيء حلزوني مزدوج. يرتبط خيطان مضادان للتوازي ببعضهما البعض بواسطة روابط هيدروجينية. يشكل الأدينين 2 روابط H مع الثايمين. يشكل الجوانين 3 روابط H مع السيتوزين. يشار إلى مطابقة AT & amp GC باسم التكامل . بينما توجد القواعد النيتروجينية في الجزء الداخلي من اللولب المزدوج (مثل الدرجات على سلم) ، فإن العمود الفقري المتكرر لسكر البنتوز والفوسفات يشكل العمود الفقري للجزيء. لاحظ أن الفوسفات له شحنة سالبة. وهذا يجعل الحمض النووي والحمض النووي الريبي مشحونين بشكل سلبي بشكل عام.

يمكن التعرف على الحمض النووي كيميائيًا باستخدام اختبار Dische diphenylamine . تحول الظروف الحمضية deoxyribose إلى جزيء يرتبط مع diphenylamine لتشكيل مركب أزرق. تتناسب شدة اللون الأزرق مع تركيز الحمض النووي. سيكتشف اختبار Dische & # 8217s ديوكسيريبوز الحمض النووي ولن يتفاعل مع الريبوز في الحمض النووي الريبي. كمية اللون الأزرق تتوافق مع كمية الحمض النووي في المحلول.

يتفاعل مركب ثنائي فينيل أمين في اختبار Dische & # 8217s مع ديوكسيريبوز الحمض النووي لإنتاج لون أزرق.


علم الأحياء OER

تتكون الأحماض النووية من نيوكليوتيدات مرتبطة. يشمل الحمض النووي السكر و deoxyribose جنبًا إلى جنب مع مجموعات الفوسفات ومجموعات الثايمين والسيتوزين والجوانين والأدينين. يشمل الحمض النووي الريبي السكر والريبوز مع مجموعات الفوسفات ومجموعات من اليوراسيل والسيتوزين والجوانين والأدينين.

الحمض النووي والحمض النووي الريبي هما أحماض نووية وتشكلان التعليمات الجينية للكائن الحي. تسمى مونومراتهم النيوكليوتيدات ، والتي تتكون من وحدات فرعية فردية. تتكون النيوكليوتيدات من سكر 5-كربون (بنتوز) ، فوسفات مشحون و a قاعدة نيتروجينية (الأدينين ، الجوانين ، الثايمين ، السيتوزين أو اليوراسيل). كل كربون من البنتوز له تعيين موقع من 1 إلى 5. أحد الاختلافات الرئيسية بين DNA و RNA هو أن DNA يحتوي على deoxyribose ، و RNA يحتوي على ribose. السمة التمييزية بين هذه البنتوز هي في الموضع 2 & رئيس حيث يتم استبدال مجموعة الهيدروكسيل في الريبوز بالهيدروجين.

الحمض النووي له بنية حلزونية مزدوجة. يرتبط خيطان مضادان للتوازي بروابط هيدروجينية.
يوضح الفيديو التالي بنية وخصائص الحمض النووي

هناك 10 قواعد لكل منعطف كامل في الحلزون المزدوج للحمض النووي.

الحمض النووي جزيء حلزوني مزدوج. يرتبط خيطان مضادان للتوازي ببعضهما البعض بواسطة روابط هيدروجينية. يشكل الأدينين 2 روابط H مع الثايمين. يشكل الجوانين 3 روابط H مع السيتوزين. يشار إلى مطابقة AT & amp GC باسم التكامل . بينما توجد القواعد النيتروجينية في الجزء الداخلي من اللولب المزدوج (مثل الدرجات على سلم) ، فإن العمود الفقري المتكرر لسكر البنتوز والفوسفات يشكل العمود الفقري للجزيء. لاحظ أن الفوسفات له شحنة سالبة. وهذا يجعل الحمض النووي والحمض النووي الريبي مشحونين بشكل سلبي بشكل عام.


ما هي الاختلافات الهيكلية بين RNA و DNA؟

الحمض النووي له هيكل مزدوج الحلزون. يوجد السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون والقواعد النيتروجينية في الداخل. مونومرات الحمض النووي عبارة عن نيوكليوتيدات تحتوي على ديوكسيريبوز ، وهي إحدى القواعد النيتروجينية الأربعة (A و T و G و C) ومجموعة الفوسفات. عادة ما يكون الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة ويتكون من ريبونوكليوتيدات مرتبطة بروابط الفوسفوديستر. يحتوي الريبونوكليوتيد على الريبوز (سكر البنتوز) ، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة (A و U و G و C) ومجموعة الفوسفات.

ما هي الأنواع الأربعة من الحمض النووي الريبي وكيف تعمل؟

الأنواع الأربعة من RNA هي messenger RNA ، و RNA ribosomal ، و RNA Transfer ، و microRNA. يحمل Messenger RNA المعلومات من الحمض النووي الذي يتحكم في جميع الأنشطة الخلوية. يرتبط الرنا المرسال بالريبوسومات التي تتكون من البروتينات والرنا الريباسي ، وينقل الحمض النووي الريبي الحمض الأميني الصحيح إلى موقع تخليق البروتين. ينظم microRNA توافر mRNA للترجمة.


شاهد الفيديو: درس الأحماض النوويه. أولى ثانوى أحياء. أشرف السيسي (كانون الثاني 2023).