معلومة

النسخ - الخيوط والاتجاهات

النسخ - الخيوط والاتجاهات


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.

آمل أن تتمكن من مساعدتي في تحسين فهمي للنسخ. :) لقد حاولت بالفعل البحث عن إجابات لجميع هذه الأسئلة عبر الإنترنت ، لكنني واجهت مشكلة في العثور على المعلومات ذات الصلة أو واجهت مشكلة في فهمها (أي أنها كانت عالية المستوى بالنسبة لي). لقد حاولت أيضًا الإجابة عن أسئلتي من خلال تصفح خرائط مختلفة للجينات (مثل هذا: http://genome.ucsc.edu/cgi-bin/hgTracks؟db=hg38&lastVirtModeType=default&lastVirtModeExtraState=&virtModeType=default&virtMode=0&Vposition=0& chr9٪ 3A132847932-133136551 & hgsid = 709471277_W3A9vdobj2J7obkSXshDnCBnaTeK) ، لكن أسئلتي لا تزال دون حل. يرجى ملاحظة أنني توصلت إلى الأسئلة التالية في التعلم المستقل - لم يتم تعيين هذه الأسئلة في واجبات منزلية. في جميع الأسئلة ، أشير إلى DNA حقيقي النواة (خطي).

  1. هل أنا محق في اعتقادي أنه في كروموسوم واحد ، فإن خيطًا واحدًا من الحمض النووي هو ليس حبلا القالب ل الكل الجينات داخل هذا الكروموسوم؟ على سبيل المثال ، دعنا نسمي جزيء ssDNA واحدًا "A" وجزيء ssDNA التكميلي "B" ؛ معًا ، يشكل A و B كروموسومًا واحدًا. هل أنا محق في اعتقادي أنه في كروموسوم واحد ، ستكون السلسلة النموذجية لبعض الجينات A ، وبالنسبة للجينات الأخرى ستكون B؟

  2. إذا كانت إجابتي في السؤال رقم 1 صحيحة ، فهل يعني ذلك أنه يمكن نسخ جينات متعددة داخل الكروموسوم في اتجاهين متعاكسين؟ لاحظ أنه عندما أقول اتجاه ، فأنا لا أعني 5 'إلى 3' مقابل 3 'إلى 5'. ما أعنيه بكلمة "اتجاه" هو النظر من اليسار إلى اليمين.

  3. هل صحيح أن كلا خيوط اللولب المزدوج لا تستطيع يتم نسخها لجين واحد في السؤال؟ هل هذا لأن المروج لن يتم العثور عليه إلا على أحد الخيوط؟

شكرا لك مقدما على وقتك!


النسخ - الخيوط ، الاتجاهات - علم الأحياء

لقد قمنا بتكييف برامجنا لتلائم المدارس ، ومجموعات التعليم المنزلي ، وأقسام التعليم ، والجمهور الذين يبحثون عن خيارات افتراضية وفي الموقع.

مع كلاس

للمدارس ، مجموعات التعليم المنزلي ، قرون التعليم

في البيت

الأفراد والعائلات والجماعات العامة

في DNALC

الأفراد والعائلات والجماعات العامة

المعسكرات الشخصية [الذهاب إلى موقع ويب مخيم DNALC التسجيل الصيفي مفتوح]

مكتبة الأحياء والرسوم المتحركة ثلاثية الأبعاد


خيارات الوصول

احصل على الوصول الكامل إلى دفتر اليومية لمدة عام واحد

جميع الأسعار أسعار صافي.
سيتم إضافة ضريبة القيمة المضافة في وقت لاحق عند الخروج.
سيتم الانتهاء من حساب الضريبة أثناء الخروج.

احصل على وصول محدود أو وصول كامل للمقالات على ReadCube.

جميع الأسعار أسعار صافي.


فهم سبب تفضيل نسخ الحمض النووي لاتجاه واحد

بالنظر إلى خيط واحد من DNA أو RNA ، يتم تعيين نهاية واحدة على أنها 5 & Prime-end (خمسة نهايات أساسية) ، لأنه في التركيب الكيميائي للجزيء ، غالبًا ما تحتوي على مجموعة فوسفات مرتبطة بما يسمى 5 & الكربون الرئيسي للريبوز الحلقة ، في حين أن الطرف 3 والنهاية الأولية (ثلاثة أطراف رئيسية) تنتهي عادةً بمجموعة هيدروكسيل على الكربون الثالث للحلقة. في الحلزون المزدوج للحمض النووي ، يعمل الخيطان المتصلان في اتجاهين متعاكسين ، مما يسمح بالاقتران الأساسي بينهما ، وهي ميزة ضرورية لتكرار ونسخ المعلومات الجينية.

لتكرار سلاسل نوكليوتيدات DNA و RNA ، يتم تصنيع نسخ جديدة من تلك الموجودة. تحدث عملية النسخ هذه دائمًا في اتجاه & quotforward & quot ، من 5 & rsquo إلى النهاية 3 & rsquo. أثناء العملية ، يتم فصل الحمض النووي مزدوج الشريطة إلى شريطين ومحاذاة في اتجاهين متعاكسين ، مما يعقد الأمر.

& quot عندما يتم نسخ الحمض النووي ، يمكن نسخ إحدى السلسلتين أو توليفهما بطريقة مستمرة بينما يتم تصنيع السلسلة الأخرى في العديد من الأجزاء التي يجب ضمها لاحقًا ، كما يقول مين ياو من جامعة هوكايدو ، المؤلف الرئيسي لـ دراسة. & quot أحد الأسئلة الكبيرة في علم الأحياء هو لماذا لا تمتلك الخلايا إنزيم الاتجاه العكسي بحيث يمكن تصنيع كلتا السلسلتين بكفاءة. & quot

اكتشف الباحثون مؤخرًا مجموعة من الإنزيمات تسمى البروتينات الشبيهة بـ Thg1 (TLPs) التي تضيف النيوكليوتيدات في الاتجاه المعاكس. من النادر جدًا ملاحظة أمثلة على إضافة النيوكليوتيدات بهذه الطريقة. يبدو أن TLPs هي الاستثناء للقاعدة 5 & rsquo to 3 & rsquo حيث يضيفون نيوكليوتيدات في 3 & rsquo إلى 5 & rsquo أو الاتجاه العكسي حيث يقومون بإصلاح الضرر الذي يحدث في & quot؛ النهاية المقابلة & quot من RNA.

استخدمت ياو وفريقها علم البلورات بالأشعة السينية للكشف عن كيفية تكوين TLP معقدًا مع الحمض النووي الريبي. من هذا العمل ، استخلصوا نظرة ثاقبة على الآلية المعقدة التي تستخدمها TLPs لإضافة النيوكليوتيدات في الاتجاه العكسي.

كشف هذا التحليل الهيكلي عن عملية من خطوتين. أولاً ، يتم تجنيد الجزيئات الموردة للطاقة وثانيًا ، يضاف نوكليوتيد. لوحظت هذه الخطوة الثانية أيضًا في رد الفعل الأمامي (5 & # 39 إلى 3 & # 39). لكن ما يميز رد الفعل العكسي هو تجنيد الطاقة في البداية. يبدو أن الإنزيم يحتاج إلى هذه الطاقة لتغيير الاتجاه من الأمام إلى الخلف. هذا عكس من النسخ المتماثل النموذجي.

في حين أن أساس التفاعل متشابه في كلتا الحالتين ، من وجهة نظر نشطة ، تكون التفاعلات مختلفة تمامًا ، حيث يتم استخدام الطاقة العالية للنيوكليوتيدات المضافة في ارتباطها مع بوليميراز DNA / RNA ، في TLPs الطاقة العالية للنيوكليوتيدات الواردة يستخدم لإضافة النوكليوتيدات اللاحقة. تتطلب هذه الاختلافات أن يستخدم إنزيم Thg عملية هيكلية معقدة تجعله على الأرجح غير مناسب لتكرار الحمض النووي.

& quot من خلال مقارنة الآليات الجزيئية للتفاعلات الأمامية والعكسية بمزيد من التفصيل ، نود أن نفهم تمامًا السياق التطوري لتكرار الحمض النووي ، ويختتم ياو.


تدفق المعلومات من الحمض النووي إلى البروتين

DNA & gt RNA & gt Protein Central Dogma of Cellular Molecular Biology التسلسل الهرمي للمعلومات الخلوية من DNA إلى RNA إلى بروتين. يتم نسخ الحمض النووي إلى مزيد من الحمض النووي يتم نسخه إلى الحمض النووي الريبي يتم ترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين. في ظل الظروف العادية ، هذا هو الاتجاه الوحيد لتدفق المعلومات. عمليات تدفق المعلومات هي تكرار الحمض النووي استعدادًا لتقسيم الخلايا ، ونسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، وترجمة الحمض النووي الريبي إلى بروتين في الخلايا النامية أو النشطة. يتم استخدام اصطلاح لكتابة متواليات النيوكليوتيدات. الفوسفات والريبوز (الديوكسي) متماثلان لكل نوكليوتيد ، لذا فإن الاختزال يشير فقط إلى القواعد. بدءًا من اليد اليسرى ، يكون للجزيء نهاية حرة 5 '. يحتوي الطرف الأيمن على مجموعة 3 'OH مجانية. تعتمد هذه الاتفاقية على بلمرة DNA أو RNA. 3 'OH المجاني هو موقع إضافة 5 فوسفات للنيوكليوتيدات التالية.

5'A & # 8211 A & # 8211 T & # 8211 C & # 8211 G & # 8211 C & # 8211 G & # 8211 T 3 'يتم إنجاز نسخ الحمض النووي ، ونسخ الحمض النووي الريبي ، وترجمة البروتين عن طريق بلمرة مجمعات الإنزيم باستخدام القاعدة اقتران النيوكليوتيدات على خيط واحد كقالب للخيط الجديد. يمكن توضيح ذلك من خلال ما يلي: يوضح الرسم البياني أدناه بعض النقاط المهمة الأخرى.

  1. يتم وضع الحمض النووي الذي يشفر البروتين ، وفقًا للاتفاقية ، في السطر العلوي من التسلسل ويسمى شريط الترميز. التسلسل مكتوب من اليسار إلى اليمين (5 & # 8242 & gt3 ') بنفس الترتيب الذي تم فيه تصنيع البروتين نفسه. لا يلزم تقديم الخيط التكميلي في تسلسلات مكتوبة حيث يمكن دائمًا استنتاجه من الخيط الآخر بسبب الاقتران الأساسي ، ولكن من المهم إدراك أن هذا الشريط هو المطلوب لعمل نسخة من RNA وهو هكذا يسمى حبلا القالب. لا يُطلق على الحمض النووي الريبي اسم mRNA حتى يتم تقسيم الإنترونات ، تاركًا الإكسونات ، ونهايات الحمض النووي الريبي محمية بإضافة غطاء وذيل (تسلسل بولي أ - أكثر من واحد أ على التوالي). يتم دائمًا كتابة mRNA 5 "& gt3" أيضًا - وهي رسالة يمكن فهمها.
  2. يتم الحصول على قدرة ترميز الحمض النووي بقواعده الأربعة باستخدام 3 قواعد لتشفير كل حمض أميني يدخل في البروتين. مزيج من قواعد 4x4x4 هو 64 الذي يشفر 20 من الأحماض الأمينية الموجودة في البروتينات. وبالتالي ، فإن أكثر من مجموعة ترميز لنفس الحمض الأميني مثل Condons TAC و TAT كلاهما يشفر Tyr (التيروزين). ثلاثة 4 متواليات أساسية ترميز علامات الترقيم: AUG في mRNA يشفر للحمض الأميني الأول للبروتين الجديد و 3 مجموعات أخرى ترميز إشارة التوقف. يشار أحيانًا إلى الأحماض الأمينية أيضًا من خلال رموزها المكونة من حرف واحد ، بحيث يكون التسلسل أعلاه هو MSPVYYRYVA.

يوضح الشكل أعلاه 64 مجموعة من الرنا المرسال من الكودونات التي تترجم إلى الأحماض الأمينية العشرين. لمزيد من المعلومات حول الرموز المكونة من حرف واحد للأحماض الأمينية ، راجع رموز الأحماض الأمينية. المعلومات في الكيسترون / الجين في بدائيات النوى والفيروسات ، تشفر معظم المواد الجينية البروتينات ، بل وتأتي في الذيل لمناطق الترميز (إطارات القراءة المفتوحة أو ORFs). في حقيقيات النوى ، يوجد المزيد من مناطق الحمض النووي التي لا تشفر للبروتينات أكثر من الترميز. هذه المناطق مهمة لتنظيم الجينات ، والتعبئة في الكروموسومات ، والتعلق بالمصفوفة النووية لتقسيم الخلايا وإمكانية الوصول إلى الجينات للنسخ. في بعض التطبيقات السريرية ، يكون الهدف المنشود هو الجين ، بينما يكون في مناطق أخرى داخل الجين. هناك العديد من التسلسلات المطلوبة إلى جانب منطقة تشفير البروتين المهمة في الحمض النووي. من أجل التكرار ، تحدث تسلسلات محددة تسمى أصل التكاثر (ORI) في البكتيريا والبلازميدات الخاصة بها. الحمض النووي البكتيري عبارة عن دائرة مغلقة ، لذلك يبدأ النسخ المتماثل في ORI ويستمر حول الجانب الآخر من الدائرة. في حقيقيات النوى ، يكون الحمض النووي في الكروموسوم خطيًا ، ويبدأ النسخ المتماثل في مواقع متعددة ويستمر في كلا الاتجاهين حتى تلتقي القطع. لنسخ الجين ، هناك تسلسلات في المنبع (أكثر من 5 'من AUG الذي يشفر البروتين) التي تبدأ النسخ. يتم تنظيم نسخ الجينات من خلال ربط بروتينات عامل النسخ بالتسلسلات المعروفة باسم المناطق المحركة. يمكن لبروتينات عامل النسخ (txn) أن تنتقل من السيتوبلازم إلى النواة استجابةً لبعض الإشارات أو الهرمونات ، ثم ترتبط على وجه التحديد بمحركها (قوتها). سوف يربط بوليميراز الحمض النووي الريبي الحمض النووي وعامل txn وسيتم تصنيع الحمض النووي الريبي من موقع بدء في اتجاه مجرى المروج. ينتهي النسخ بعد رمز الإيقاف للجين بسبب ارتباط بروتينات إنهاء خاصة أو البنية الثانوية للحمض النووي الريبي نفسه. ترميز نسخة RNA الأولية المعلومات الخاصة بالإنترونات المراد تقسيمها مع ترك الإكسونات ولإضافة ذيل بولي إيه مما يجعل الرنا المرسال الناضج.

لكي تتم ترجمة mRNA ، يوجد موقع ربط ريبوزومي في بداية كودون AUG ويتم إنهاء الترجمة بسبب كود الإيقاف في التسلسل. الرنا الريباسي يربط الرنا المرسال في التحضير للترجمة يتم التعرف على ثلاث قواعد من الرنا المرسال من خلال 3 قواعد تكميلية في الحمض النووي الريبوزي الريبوزومي ويحفز الريبوسوم إضافة الحمض الأميني للـ tRNA إلى القاعدة السابقة له.

تحتوي المعلومات التالية على بعض القطع النهائية التي يجب ذكرها حول معلومات التسلسل فيما يتعلق بمستوى البروتين. قد لا تكون نسخة البروتين ناضجة بعد ترجمتها. هناك تسلسلات في الطرف N تُعرف باسم تسلسلات الإشارة أو ببتيدات الإشارة. غالبًا ما تكون كارهة للماء (لا تنجذب إلى الماء) ، وستدخل نفسها في غشاء الشبكة الإندوبلازمية (ER). وبهذه الطريقة ، يتم التعرف على البروتينات المقدر إفرازها إلى خارج الخلية أو تظل مرتبطة بالغشاء من بروتينات العصارة الخلوية (بروتينات متجهة للبقاء موجودة في العصارة الخلوية) وتنتقل من العصارة الخلوية إلى تجويف ER. يتم قطع ببتيد الإشارة من البروتين الناضج بمجرد أن يكون في ER. سينتقل البروتين بعد ذلك إلى الغشاء الخارجي ، ويكتسب مجموعات الكربوهيدرات إذا كان بروتينًا غليكوزيلاتي ، وروابط SS إذا كان يحتوي على جسور ثاني كبريتيد ، وما إلى ذلك. يشير التلميح الوارد أعلاه حول العقيدة المركزية إلى وجود حالات لا يتم فيها اتباع العقيدة المركزية . على سبيل المثال: 1) فيروسات RNA تقوم بتكرار RNA الخاص بها عن طريق نسخ جينوم RNA الخاص بها. 2) تقوم الفيروسات القهقرية بنسخ الحمض النووي الريبي الخاص بها إلى الحمض النووي ثم تتكاثر عن طريق نسخ الحمض النووي (النسخ العكسي). 3) البريونات هي بروتينات ذاتية التكاثر. لا تشفر البريونات لمزيد من بروتينات البريون ، لكنها قادرة على تغيير شكل البروتين الطبيعي إلى شكل بريون. تظل الترجمة العكسية أداة معملية لبعض تطبيقات تصميم المجسات ، ولكن بسبب التكرار في الشفرة الجينية ، فهي ليست الأكثر دقة لتصميم المجسات للكشف عن الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. لمزيد من المعلومات حول العقيدة المركزية ، راجع Access Excellence. رموز الأحماض الأمينية. هناك اتفاقية أخرى ، في الأدبيات ، من الشائع كتابة اسم الجين برمز مكون من 3 أو 4 أحرف باستخدام الخط المائل ، متبوعًا برقم أو حرف يحدد ترتيبه داخل عائلة جينية أو عن طريق الاكتشاف. يتم رسملة الجينات السائدة بينما الجينات المتنحية ليست كذلك. وبالتالي فإن جين الهيموغلوبين A هو HbbA. تتم كتابة البروتين hbbA (متنحي) أو HbbA (سائد) ، بدون مائل.

مركز تدريب التكنولوجيا الحيوية بجامعة كالجاري

الاختيار من دليل مختبر الأحياء المتقدم في مجلس الكلية للطلاب (2001)

"نوكليازات مقيدة أو" إنزيمات "هي أدوات أساسية في تقنية الحمض النووي المؤتلف. تم اكتشاف نوكليازات مقيدة أو "إنزيمات" لأول مرة في الستينيات من قبل الباحثين الذين يدرسون البكتيريا. توجد إنزيمات التقييد بشكل طبيعي في الخلايا البكتيرية وتعمل في حماية الخلية البكتيرية من الحمض النووي الغريب للكائنات الأخرى ، مثل الأنواع الأخرى من البكتيريا أو العاثيات (الفيروسات التي تصيب الخلايا البكتيرية). تحمي الإنزيمات المقيدة الخلية البكتيرية عن طريق تقطيع الحمض النووي الغريب والذي يحتمل أن يكون ضارًا. هناك المئات من إنزيمات التقييد المختلفة التي تم تحديدها وعزلها وهي فريدة من نوعها في قدرتها على قطع جزيئات الحمض النووي في عدد محدود من المواقع المحددة ، وهي خاصية قيّمة أتاحت إمكانية استنساخ الجينات والهندسة الوراثية. هناك تسمية محددة تستخدم لتسمية إنزيمات التقييد حيث تشير الأحرف إلى الكائنات الحية التي تم عزل الإنزيم منها. يشير الحرف الأول من الاسم إلى اسم جنس الكائنات الحية. يمثل الحرفان التاليان الكلمة الثانية أو اسم النوع. الحرف الرابع (إن وجد) يمثل إجهاد الكائن الحي. تشير الأرقام الرومانية إلى ما إذا كان الإنزيم المعين هو الإنزيم المعزول الأول ، أم الثاني ، أو ما إلى ذلك ". (دليل مختبر علم الأحياء التابع لمجلس الكلية (2001) مختبر 6 البيولوجيا الجزيئية ص 68-69)

مجموعة مختارة من Campbell & amp Reece ، AP Biology ، الإصدار السابع "تم تحديد وعزل المئات من إنزيمات التقييد المختلفة. كل إنزيم تقييد محدد للغاية ، حيث يتعرف على تسلسل DNA قصير معين ، أو موقع تقييد ، ويقطع كل من خيوط الحمض النووي في نقاط محددة داخل موقع التقييد هذا. يتم حماية الحمض النووي للخلية البكتيرية من إنزيمات التقييد الخاصة بالخلية عن طريق إضافة مجموعات الميثيل (-CH3) إلى الأدينينات أو السيتوزينات ضمن التسلسلات التي تتعرف عليها الإنزيمات. تتعرف معظم إنزيمات التقييد على التسلسلات التي تحتوي على أربعة إلى ثمانية نيوكليوتيدات. نظرًا لأن أي تسلسل قصير يحدث عادةً (بالصدفة) عدة مرات في جزيء طويل من الحمض النووي ، فإن الإنزيمات المقيدة ستعمل على إجراء العديد من التخفيضات في جزيء الحمض النووي ، مما ينتج عنه مجموعة من شظايا التقييد. جميع نسخ جزيء DNA معين دائمًا ما ينتج عنها نفس مجموعة شظايا التقييد عند تعريضها لنفس إنزيم التقييد. أكثر إنزيمات التقييد فائدة تشق العمود الفقري للسكر والفوسفات في كل من خيوط الحمض النووي بطريقة متداخلة. تحتوي أجزاء التقييد المزدوجة المجدولة الناتجة على طرف واحد على الأقل ، يسمى الطرف اللاصق. يمكن أن تشكل هذه الامتدادات القصيرة أزواج قاعدية مرتبطة بالهيدروجين مع نهايات لزجة مكملة على أي جزيئات DNA أخرى مقطوعة بنفس الإنزيم. تكون الارتباطات المتكونة بهذه الطريقة مؤقتة فقط ، ولكن يمكن جعل الارتباطات بين الأجزاء دائمة بواسطة إنزيم DNA ligase. يحفز هذا الإنزيم تكوين الروابط التساهمية التي تغلق العمود الفقري للسكر والفوسفات. يؤدي الانضمام إلى الحمض النووي المحفز بالليغاز من مصدرين مختلفين إلى إنتاج جزيء DNA مؤتلف مستقر ". (كامبل وأمبير ريس ، AP Edition Biology Seventh Edition ، ص 386)


يتم إنتاج مرنا أثناء النسخ. في بدائيات النوى ، يتعرف RNA polymerase على تسلسل محدد من DNA يسمى المحفز. المروج أساسًا "يخبر" بوليميريز الحمض النووي الريبي من أين تبدأ عملية النسخ. يبدأ النسخ بربط بوليميراز الحمض النووي الريبي بموقع المروج. ثم يقوم بوليميراز الحمض النووي الريبي بفك الحمض النووي ويفصل بين الخيوط. يتم استخدام أحد الخيوط كقالب للنسخ. سيستخدم بوليميراز RNA بعد ذلك النوكليوزيد ثلاثي الفوسفات الحر لبناء mRNA في اتجاه 5 'و rarr3'. ترتبط هذه النوكليوزيد ثلاثي الفوسفات بأزواج القاعدة التكميلية الخاصة بهم على خيط القالب. عندما ترتبط تصبح نيوكليوتيدات عن طريق فقدان مجموعتين من الفوسفات لإطلاق الطاقة. نظرًا لأن الحمض النووي الريبي لا يحتوي على الثايمين ، فإن اليوراسيل يتزاوج مع الأدينين بدلاً من ذلك. تشكل بوليميراز الحمض النووي الريبي روابط تساهمية بين هذه النيوكليوتيدات. يتحرك على طول الحمض النووي للحفاظ على استطالة تسلسل الرنا المرسال حتى يصل إلى تسلسل من الحمض النووي يسمى المنهي. هذا التسلسل من الحمض النووي "يخبر" بوليميراز الرنا أن يوقف النسخ. يتم بعد ذلك إطلاق بوليميراز الحمض النووي الريبي من الحمض النووي ويفصل الحمض النووي الريبي المنشأ حديثًا عن خيط الحمض النووي النموذجي. أخيرًا ، يعود الحمض النووي إلى هيكله الحلزوني المزدوج الأصلي.

يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بمنطقة المروج

هذا يبدأ النسخ

بوليميراز الحمض النووي الريبي يفك الحمض النووي

يتم استخدام خصلة واحدة فقط ، وهي خصلة القالب

ترتبط مركبات ثلاثي فوسفات النوكليوزيد الحر بقواعدها التكميلية على شريط القالب

يرتبط الأدينين باليوراسيل بدلاً من الثايمين

عندما ترتبط نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات ، فإنها تصبح نيوكليوتيدات وتطلق الطاقة عن طريق فقدان مجموعتين من الفوسفات

تم بناء mRNA في اتجاه 5 '& rarr3'

يشكل بوليميراز الحمض النووي الريبي روابط تساهمية بين النيوكليوتيدات ويستمر في التحرك على طول الحمض النووي حتى يصل إلى الطرف النهائي


لماذا انقسام الجينات؟

ربما خلال التطور ، تم تجميع جينات حقيقية النواة من جينات بدائية أصغر و [مدش] exons اليوم. بعض البروتينات ، مثل الأجسام المضادة المذكورة في القسم السابق ، يتم تنظيمها في مجموعة من الأقسام المنفصلة أو المجالات لكل منها وظيفة خاصة لأداء في الجزيء الكامل. يتم ترميز كل مجال بواسطة exon منفصل. إن وجود الأجزاء الوظيفية المختلفة لجزيء الجسم المضاد المشفر بواسطة exons المنفصل يجعل من الممكن استخدام هذه الوحدات في مجموعات مختلفة. وبالتالي فإن مجموعة من exons في الجينوم قد تكون المكافئ الجيني للقطع المعيارية المختلفة في صندوق من Lego & reg لتجميع الأطفال بأي شكل يرغبون فيه.

لكن لا يبدو أن حدود exons الأخرى تتوافق مع حدود مجال البروتين. لذلك ربما تكون الفائدة الرئيسية للجينات المنقسمة هي ببساطة الفرصة التي توفرها لصنع العديد من البروتينات المختلفة من جين واحد من خلال التضفير البديل.


النسخ في الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة

إيلينا كيسيليفا / مكتبة صور العلوم / غيتي إيماجز

بينما يحدث النسخ في كل من الخلايا بدائية النواة وحقيقية النواة ، فإن العملية تكون أكثر تعقيدًا في حقيقيات النوى. في بدائيات النوى ، مثل البكتيريا ، يتم نسخ الحمض النووي بواسطة جزيء RNA polymerase دون مساعدة عوامل النسخ. في الخلايا حقيقية النواة ، هناك حاجة لعوامل النسخ لحدوث النسخ ، وهناك أنواع مختلفة من جزيئات RNA polymerase التي تقوم بنسخ الحمض النووي اعتمادًا على نوع الجينات. يتم نسخ الجينات التي ترمز للبروتينات بواسطة RNA polymerase II ، ويتم نسخ ترميز الجينات لـ RNAs الريبوسوم بواسطة RNA polymerase I ، ويتم نسخ الجينات التي ترمز لنقل RNAs بواسطة RNA polymerase III. بالإضافة إلى ذلك ، تمتلك العضيات مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء بوليميرات الحمض النووي الريبي الخاصة بها والتي تقوم بنسخ الحمض النووي داخل هياكل الخلايا هذه.


المحاضرة 8: النسخ

بعد تغطية الدقة والسرعة وآليات الإصلاح في نسخ الحمض النووي ، ينتقل البروفيسور إمبريالي إلى عملية النسخ وتوليد الرنا المرسال الناضج.

معلم: باربرا إمبريالي

المحاضرة 1: أهلاً بك أنترودو.

المحاضرة 2: الترابط الكيميائي.

المحاضرة 3: هياكل صباحا.

المحاضرة 4: الانزيمات والميتا.

المحاضرة 5: الكربوهيدرات و.

المحاضرة 9: إعادة تشكيل الكروماتين.

المحاضرة 11: الخلايا ، البسيط.

المحاضرة 16: الحمض النووي المؤتلف.

المحاضرة 17: الجينوم والحمض النووي.

المحاضرة 18: SNPs والإنسان.

المحاضرة 19: Cell Traffickin.

المحاضرة 20: إشارات الخلايا.

المحاضرة 21: إشارات الخلايا.

المحاضرة 22: الخلايا العصبية ، العمل.

المحاضرة 23: دورة الخلية و.

المحاضرة 24: الخلايا الجذعية ، Apo.

المحاضرة 27: تصور الحياة.

المحاضرة 28: تصور الحياة.

المحاضرة 29: التصوير الخلوي.

المحاضرة 32: Dise Dise.

المحاضرة 33: Bacteria and An.

المحاضرة 34: الفيروسات والنمل.

المحاضرة 35: الإنجاب سل.

باربرا إمبريالي: حسنًا ، سنبدأ. لقد قمت بتشغيل كل شيء هنا. لذا ، هناك شيئين. لقد أشرت إلى أنه نوعًا ما رائع حقًا ، على ما أعتقد ، في هذه المرحلة ، حيث جمعت قوة كافية في بعض الموضوعات التي قد تبدأ في البحث عن اهتمام أو صلة بالعديد من الأشياء التي تظهر في الأخبار. ووجدت هذا.

كان لديه موجز إخباري في ال عالم، ثم ذهبت إلى الورقة الأصلية الموجودة فيها طبيعة سجية التكنولوجيا الحيوية. وإذا كنت تتذكر ، قرب نهاية العمل على البروتينات ، كنا نتحدث عن بيلة الفينيل كيتون ، وهو اضطراب مرتبط وراثيًا ، حيث لا يستطيع الناس استقلاب الفينيل ألانين للحفاظ على مستويات الفينيل ألانين تحت السيطرة. إذن ما يحدث هو أن الفينيل ألانين يتحول إلى مادة سامة ، ويسبب الكثير من الاضطرابات الفسيولوجية الأساسية التي تمثل الكثير من الاضطرابات العصبية.

إذن ما أسمته شركة صغيرة في المنطقة - ما اسم الشركة؟ أستطيع رؤيته هنا. على أي حال. Synlogic هي شركة بيولوجيا تركيبية ، تقوم بشكل أساسي بمهندسة سلالات بكتيرية كبروبيوتيك يمكن استخدامها للتخفيف من بعض الاضطرابات الوراثية. ولذا فقد أنشأوا سلالة بكتيرية يمكنها استقلاب الفينيل ألانين ، لذلك قاموا بعمل جيد نوعًا ما بعدم ترك مستويات الفينيل ألانين لديك مرتفعة للغاية. لذلك في نظام الجهاز الهضمي ، تعمل هذه البكتيريا أساسًا على فينيل ألانين لاستقلابها بحيث لا يضطر الناس إلى اتباع مثل هذا النظام الغذائي الصارم ويكون لديهم مخاطر أقل.

لذلك أعتقد أنه شيء رائع حقًا. هذا البروبيوتيك في تجربة سريرية واحدة أو اثنتين. يجري تتبعها بسرعة. والشركة ، بشكل عام ، هي شركة بيولوجيا اصطناعية تعمل على إيجاد حلول لأنواع معينة من الأمراض التي يمكن أن تنقذك من وجود الكثير من القيود على نمط حياتك أو ، بدلاً من ذلك ، توفر عليك من تناول الأدوية والأشياء. هذا شيء لفت انتباهي.

أريد أن أذكرك أنني قد وضعت الرابط الآن ال عالم في الشريط الجانبي لموقع الويب ، لذا يسهل عليك الحصول عليه وإلقاء نظرة على ما هو موجود في الأخبار. هناك أشياء في الأخبار كل يومين أو ثلاثة أيام. وهناك أشياء أعتقد أنك ستجدها مثيرة للاهتمام والتي تتعلق حقًا بالتكنولوجيا والهندسة والعلوم الأساسية المرتبطة بالبيولوجيا.

الشيء الآخر الذي أريد القيام به هو تذكيرك بأنه في نهاية الفصل الدراسي - ولكن ليس وقتًا مثل الوقت الحاضر ، لأنه نوعًا ما يعادل إحدى مجموعات المسائل ، ولكنه في الواقع يستحق أكثر قليلاً من مجموعة المشكلة. أريد أن أشجعك على أن تراقب ال عالم رابط وربما اختيار موضوع يود اثنان أو ثلاثة منكم كتابة موجز إخباري عنه مع فقرة من الكتابة حول المقدمة وما هي التكنولوجيا وكيف عالجت التكنولوجيا مشكلة علمية أو بيولوجية معينة. وبعد ذلك يجب أن يكون هناك أيضًا رسم يصف ذلك.

لا يتم قص الأشياء من كل ما تقرأه. شيء تقوم بإنشائه كفريق لنوع من وصف مفهوم للناس. هناك بدائل مع هذا التعيين. يمكنك أيضًا اختيار بروتين مثير للاهتمام من PDB ، وعمل طباعة ثلاثية الأبعاد له ، وتعلم كيفية طباعته ، والانتقال إلى الطابعات ثلاثية الأبعاد في معامل التصنيع ، وطباعة البروتين ، ثم كتابة ملخص موجز لما هو عليه. . وهناك فكرة أخرى خطرت لي بالنسبة لوجهة نظر المهندسين هي أنني سأحب عرضًا أفضل وأقل ثقلاً للتوبويزوميراز.

على وجه الخصوص ، أود حقًا واحدة حيث يمكنك قص القطع ، والسماح بفك التشابك ، وإعادة تجميعها معًا. لذا يمكن للبعض منكم العمل مع اثنين من الزملاء وعمل شيء ، وأنا أعلم أن الكثير منكم حريص عليه حقًا ، وهذا هو سبب كونكم مهندسين.

حسنًا ، أي أسئلة حول أي من هذا؟ أحاول التأكد من أن هذا لا يتسلل عليك. إنه مجرد شيء تفعله. إنه لأمر رائع أن تحصل على وعي بالتكنولوجيا في علوم الحياة بسبب مقدار المساهمة التي تقدمها. لذلك إذا كنت تراقب الأشياء ، فلن تضطر إلى العثور فجأة على شيء جيد في اللحظة الأخيرة. ستعثر على شيء ما وتذهب ، هذا هو الشيء المثالي لوصفه. حسنا؟ أسئلة؟

والشيء الآخر هو إذا لم تكن متأكدًا ، يمكنك دائمًا إخبارنا بما اخترته أو ما تعتقد أنك ستختاره في الدردشة معنا ، وسنقول ، نعم ، تبدو فكرة جيدة . حسنًا ، فلننتقل الآن إلى الأمام. حسنًا ، ما أريد فعله ، أولاً وقبل كل شيء ، هو فقط تذكيركم - إنه نوع من الطيران قليلاً - أن تكرار الحمض النووي هو ثنائي الاتجاه.

إذن ما يعنيه ذلك هو أينما كان لديك أصل النسخ المتماثل ، يمكنك النسخ المتماثل في اتجاهين. وكنت نوعا ما أغفو وأنا أفكر في هذا. أتساءل بالتأكيد ماذا يحدث على الجانب الآخر من البلازميد الدائري عندما تصطدم الماكينات نوعًا ما وأنت تبصق نسخة جديدة تمامًا من قطعة دائرية من الحمض النووي. لكن لا تفكر في ذلك كثيرًا. من المحتمل أن تبقيك مستيقظًا كثيرًا.

إذن هذا DNA دائري. إذن ما الكائنات الحية التي لها دنا دائري؟

باربرا إمبريالي: بدائيات النوى. تذكر أن الحمض النووي حقيقي النواة خطي. وفي الواقع ، سوف نتحدث عن لغز مع الحمض النووي حقيقيات النواة بسبب نهايات الحمض النووي ، ونهايات الكروموسومات ونسخها ، عندما نتحدث عن التيلوميراز. لكن هذا نموذجي للحمض النووي الدائرية البكتيرية. عادة ما يكون ملفوفًا بشكل فائق ويصبح غير ملفوف من أجل تكراره.

لذلك ، من الواضح أن الانتقال ثنائي الاتجاه يمنحك ضعف السرعة ، لأن هديرك في نفس الوقت تقريبًا. هليكاز يفتح الحمض النووي. يقوم بوليميراز الحمض النووي بعمله. سيكون الشريط الوردي هنا هو الخيط الرئيسي. ومن الواضح أنه سيكون هناك واحد على كلا خيطي الحمض النووي ، والذي سوف يتكاثر بشكل جيد للغاية. لكن لا تنس أنه سيتعين عليك التعامل مع الخيوط المتأخرة في كلتا الحالتين.

لذلك في كلتا الحالتين ، ما ستفعله هو التمسك بالبرايمر حتى تتمكن من بناء تلك الخيوط المتأخرة. خلاف ذلك ، لا يمكن لبوليميراز الحمض النووي السيطرة على الحمض النووي مزدوج الشريطة من أجل تنفيذ التخليق. لذلك في تلك الحالات ، سيكون هناك أساس لتركيب الخيط المتأخر ، ومن ثم يمكن أن يحدث تخليق الحمض النووي. لذلك دعونا نضع ذلك.

بمجرد أن يكون هناك تمهيدي هنا ، يمكن أن يحدث تخليق الحمض النووي. ثم ماذا يحدث فيما يتعلق بالقطع التي نتعامل معها؟ ماذا يحدث مع البرايمر؟ ما الذي يتعين علينا القيام به للوصول إلى خيط من الحمض النووي لطيف وكامل وسليم؟ ما هي الإنزيمات المعنية؟ نعم؟

باربرا إمبريالي: هنا ، سيكون هناك نشاط يجاز. نحن بحاجة لذلك. ماذا عن الطرف الآخر؟ ماذا نفعل بالبرايمر ، ثم كيف يمكننا المضي قدمًا؟ شخص اخر؟ ماذا يحدث مع البرايمر؟ إنه في كثير من الأحيان تمهيدي RNA. سترى في لحظة أن الحمض النووي الريبي لا يحتاج إلى بريماز ، لذلك من السهل جدًا على بوليميريز الحمض النووي الريبي أن يخيط في قطع صغيرة. ومع ذلك ، ما الذي يتعين علينا القيام به للحصول على خيط سليم من الحمض النووي؟ نعم.

الجمهور: يجب إزالة [؟ RNA. ؟]

باربرا إمبريالي: نعم. لذلك ستقوم بإزالة الحمض النووي الريبي. ثم البوليميراز ، فيما بعد ، عندما نستمر في العمل ، يمكن نوعا ما بناء هذه القطعة. ومن ثم علينا ربط ذلك أيضًا. لذلك تريد أن تتذكر جميع وظائف تلك الإنزيمات التي تشارك في النسخ المتماثل. إنه لأمر مقلق بعض الشيء أن الناس - أعلم أنك لا تريد التحدث أو تعتقد أن هذه إجابة واضحة ، ولكن من المهم حقًا أن تكون في متناول يدك ، وبعض هذه الإنزيمات التي تشارك في هذه العملية. لأنهم يجب أن يبدأوا في أن يصبحوا طبيعة ثانية.

عندما يتعين عليك عمل نسخة كاملة من الحمض النووي لجينوم كامل ، فهناك الكثير من الأجزاء المتحركة. لكن إذا بدأت في السير من خلال منطقهم ، فإنهم سيكونون منطقيين. إذا كنت سأقوم بفك تقشير الحمض النووي ، فأنا بحاجة إلى هيليكاز. إذا كنت سأبقيها مفردة ، فأنا بحاجة إلى بروتينات ربط حبلا مفردة. إذا كنت سأنتقل إلى الأمام ، بالتأكيد ، سأحتاج إلى البوليميراز ، لكن ما الذي يحتاجه البوليميراز؟ يحتاج إلى مادة أولية من أجل الحصول على خيط مزدوج ، لأن بوليميراز الحمض النووي يريد فقط أن يثبت في حبلا مزدوج ليبدأ في أداء وظيفته.

هذه المضاعفات مع الخيوط المتأخرة مزعجة حقًا ، لكن الطبيعة الرائعة جدًا قد عالجت هذا الأمر وهي قادرة ، تذكر ، على تكرار الحمض النووي والبكتيريا بسرعة 100 زوج قاعدي في الثانية. هذا ما يحدث ، هذه العملية برمتها. اعذرني. 1،000 زوج أساسي في الثانية. أريدك فقط أن تتذكر أن هذه العملية أبطأ في حقيقيات النوى. إنها حوالي 30 إلى 50 زوجًا أساسيًا في الثانية. من الواضح ، عندما تكون مسرعًا ، فإنك ترتكب المزيد من الأخطاء ، لذلك هناك المزيد من الأخطاء في استنساخ الجينوم البكتيري.

لماذا لا يهم كثيرًا إذا كان هناك خطأ في جينوم البكتيريا؟ ماذا تعرف عن البكتيريا وأنماط حياتها؟ هل يبقون في الأرجاء لوقت طويل؟ لا. لذا فهم ينقسمون بسرعة. يعيشون ويموتون بسرعة. لذلك لا يتعين عليك الاحتفاظ بجينوم سليم بدون أخطاء فيه لفترة طويلة ، لأنك تقوم فقط بتسليم البكتيريا. إذا كان هناك خطأ ، فمن المحتمل أن يموت. أو لا سمح الله ، هناك مقاومة للأدوية المطورة.

وسنتحدث عن ذلك لاحقًا ، لأن ذلك يحدث بسبب الأخطاء وفي تكاثر البكتيريا. لكن في جينوم حقيقيات النوى ، علينا الحفاظ على سلامة الجينوم. لذا سأتحدث عن شيئين مرتبطين بدقة النسخ المتماثل الآن ، لأن هذا عنصر مهم حقًا.

حسنًا ، أول شيء يجب التفكير فيه ، ما هو المعدل الأساسي لارتكاب أخطاء في بوليميراز الحمض النووي؟ لهذا الغرض ، سأضع قطعة من الحمض النووي مع شريكه يتم تصنيعها ، من خمسة إلى ثلاثة أولي. وسأضع بعض القواعد ، لذا أ. لذلك كان من الممكن وضع حرف T في الاتجاه المعاكس. G ، كان من الممكن أن يكون لها C.

إذن فهذان لهما رابطان هيدروجين. هذه لها ثلاث روابط هيدروجينية. ولنفترض أن لدينا الآن C هنا. لذا نريد وضع G في الموضع المقابل. بوليميراز الدنا يريد إضافة زوج القاعدة التالي. يجب أن تكون حرف G ، لأنها تسير في الاتجاه المعاكس لـ A C. إنها تنمو في الاتجاه الصحيح ، من خمسة إلى ثلاثة شرطة. لذا فإن معدل الخطأ الأساسي هو حوالي 1،000 إلى 1. لذا ، 999 مرة من 1،000 ، يتم وضع القاعدة الصحيحة. مرة واحدة من 1،000 ، قد تضع معدلًا خاطئًا.

لذا فإن معدل الخطأ هو حوالي 1 من 10 إلى 3. هذا كل ما في الأمر حقًا - كل ما يلعب هنا هو الطاقة ، فقط مدى ملاءمة وضع القاعدة الصحيحة. لكن هناك احتمال ضئيل أن القاعدة الخاطئة ستدخل. لأن الطاقة مختلفة بما فيه الكفاية ، لكنك سترتكب أخطاء ، فقط بسبب التوازن الديناميكي الحراري. إذا كنت تضع 999 ، فسوف تخطئ في بعض الأحيان ، من الناحية الإحصائية فقط ، لأن الفرق في الطاقة بين وضع القاعدة الصحيحة أو وضع قاعدة خاطئة.

لذا فإن معدل الخطأ هذا مرتفع للغاية. إذا قمنا بتكرار جينومنا ، 32 مليار زوج أساسي ، وكان لدينا 1 من 10 إلى 3 معدل خطأ ، سيكون لدينا الكثير من الأخطاء في الجينوم ، أليس كذلك؟ ولا يمكننا أن نتسامح مع ذلك ، لأن كل تلك الأخطاء في جينومنا ستنتشر بعد ذلك إلى أخطاء في بروتيننا ، إذا كنا في الأجزاء الصحيحة من الجينوم. لذلك هذا غير مقبول إلى حد كبير فيما يتعلق بمعدل الخطأ.

إذن إحدى الطرق التي تتعامل بها الطبيعة مع هذا هي أن بوليميراز الدنا يقوم ببعض التدقيق اللغوي ، حسنًا؟ لذلك لديها وظيفة التدقيق اللغوي. اذن ماذا تفعل؟ عندما تقوم بالتدقيق اللغوي ، يمكنك إلقاء نظرة سريعة على ما كتبته للتو وتقول ، أوه ، نعم ، يبدو هذا جيدًا. يبدو ذلك جيدًا. So what DNA polymerase is-- it more or less reaches back to the base it puts in and checks that it's OK.

It can only proofread one base back. It can't proofread from work that's been done a long time ago. It can just proofread very recent work. And if it looks like it's the wrong base, DNA polymerase has an opposite function. It has what's known as a three prime exonuclease activity. So I'll write that down, and then we'll talk about what that means. Three prime exonuclease.

So let's say we put in, instead of G, we put in a T. That's bad news. So what it can do is it can reach back and cut off, from the three prime end, a single nucleotide, the one that just got put in, all right? And then allow the process to reoccur to get the right base pair in.

So a lot of enzymes will catalyze both forwards and backwards reactions. DNA polymerase, the energetics of such are that it is able to catalyze both the addition of a nucleotide and the removal of a single nucleotide, only if it's at the three prime end. Only if it's at an open end, where it's just been put in. So, remember, the DNA polymerase is still here, because its plan is to move forward and keep on putting in nucleotides. But it actually checks back.

You could picture DNA pol just sort of quickly looking over its shoulder at the work it's just done and realizing that's the wrong one. So what this does is brings the error rates down considerably. Goes in 1 in 10 to the 5. So that's way better. 1 in 100,000 is much better, and that's pretty acceptable. So it means you're really making very minimal mistakes in the replication.

So this part, the proofreading, brings the error rate from 1 in 10 to the 3 to 1 in 10 to the 5. But it can only work during DNA polymerase activity, and it can only work on the most recent nucleotide that has been put in. So this is basically a summary of-- yes, question?

AUDIENCE: So are [INAUDIBLE] in prokaryotes and eukaryotes?

BARBARA IMPERIALI: They are, and they are similar-- actually, there's slightly less error rates in eukaryotes, because the speed is slower. So the opportunity to fix things is going to be a little bit better. So, in the end, your goal, really, is to bring your error rate between 10 to the 5 and 10 to the 6. But for bacteria, because the speed is so much larger, this is sort of the limit of it. But in eukaryote, it can be a little bit better, because the speed is slower.

So you could imagine, if you're quickly proofreading, you're doing a less good job than if you're slowly proofreading. But the enzymes that I'll talk to you about in a second in eukarya are to fix entire work that's already been done. We'll see that in a moment. And that's what really cleans up. These enzymes are called the guardians of the genome, and they are much more sophisticated in eukarya. لذا فهذه نقطة جيدة جدًا.

All right, so here's the general scheme. There is an extension. There's a mistake. So there's proofreading. The mistake gets taken out. And then you keep on extending again, all right? So this now becomes pretty good. But what we need to talk about now is, what are the enzymes that go to work-- and I'm leaving what's on that board there, because I'm going to come back to it-- to actually correct mistakes in DNA.

So let's talk about the guardians of the genome. Because remember that your DNA is your permanent record of what needs to be made. All right, so the types of mistakes that can be fixed with proofreading are only recent mistakes. The types of enzymes I'm going to talk to you about mistakes that are found globally within double-stranded DNA.

And these are mistakes wherever. They may be mistakes that didn't get corrected by proofreading. But more importantly, they're mistakes that occur due to some kind of damage on the DNA. So what kind of things might impact the integrity of our DNA on a day-to-day basis? نعم؟

BARBARA IMPERIALI: Sunlight. So terrible stuff. UV light will actually cause some cross-links, and I'll show you one of those, that are very serious in DNA. What else might hurt the genome? So sunlight. People say, don't go out in the sunlight. They're right about that. ماذا بعد؟ نعم؟

BARBARA IMPERIALI: Radiation is another form. So that's like radioactivity. Radiation is important, right? So if our ozone layer gets thin, there's more risk there, as well. What about barbecue? نعم؟

AUDIENCE: Harmful chemicals.

BARBARA IMPERIALI: Yeah. Awful chemicals, terrible chemicals, right. So chemicals. So these are things like polyaromatic structures that actually slip into your genome and cause mistakes in the reading. Or they actually physically modify the bases to make it a base that doesn't look like a base anymore. So these are commonly very reactive chemicals. So these are all very serious things to the genome. And so the enzymes that mitigate the damage to the DNA basically screen along the double-stranded DNA to look for defects.

Because if you have perfectly paired DNA, then you're not-- you're going to have a very regular structure. Whereas, if something has happened to the DNA, there's something wrong with the base-- it's not base pairing well or something has actually happened between bases where they're causing a bulge in the genome-- then these enzymes will come into play. About a few years ago-- actually, it was on a class day, so I always enjoy these.

The Nobel Prize was awarded in 2015 for the researchers who deciphered the mechanisms for correcting the genome through DNA repair mechanisms. So there are two basic mechanisms that I'll talk to you about. One is base excision repair. And the other one is a lot more serious. It's actually the entire nucleotide excision repair. So one fixes just the base that's gone wrong, but the other one takes much more of the structure out to fix it. So it's nucleotide excision repair.

So BER and NER, and we're going to talk about both of those mechanisms, because they're very fascinating. And they kind of lean on some of what you've learned already. So base excision repair occurs when there's a defect in the base. Maybe it's the wrong base. Maybe it's just been modified a little bit. So what happens in base excision repair is that the base gets-- all right, I'm going to just use the pointer, because my little spotlight-- it'll pop back. It's a bit magical.

So base excision repair, only the base, a single localized base, is damaged. There is some chemistry, for example, that will convert cytosine to uracil called a deamination mechanism. And in fact, if you replace the cytosine with a uracil, then you get in trouble with respect to its base pairing with its appropriate purine partner. So in base excision repair, what will happen is that base will be detected. It will be flipped out from the context of double-stranded DNA.

If it's tucked in the double-stranded DNA, you can't quite cut the bond that's attached from the ribose sugar to the base. So the base gets flipped out of the DNA structure. And there's an enzyme known as a glycosylase that cuts the bond between the ribose and the base and gets rid of it. And then what happens is the rest of the nucleotide, just that one nucleotide, gets removed. And then DNA polymerase fills the gap, and the strand is sealed by a ligase.

So a glycosylase cuts the base out. There's a couple of enzymes that actually cut the ribose, the phosphodiester linkages out. And then the two enzymes, remember, that are important when we're making DNA, the polymerase and the ligase, work together to put a base into this position. And then they put the base back in, and then the ligase joins the gap.

So DNA polymerase will make one of the bonds. The ligase will make the other bond, all right? So that's base excision repair, and it's monitored by finding that there is a lack of integrity in the double-stranded DNA. It's only a base that's affected, so that base gets removed. The rest of the nucleotide is removed, but only one of them. And then they're replaced through the concerted action of polymerase and ligase.

Now, there is another mechanism that's much more serious, and this is very typical of the types of damage that get formed from sunlight and UV radiation, is when two thymidines are adjacent to each other, they will undergo, quite commonly, a chemical reaction where they form a dimeric structure. So there's much more wrong with the DNA strand in that situation. So those get noticed.

This thing's driving me nuts. Those get noticed as a real defect in the DNA. Base excision repair won't work. Why wouldn't it work? نعم؟

AUDIENCE: Because the two are bound together.

BARBARA IMPERIALI: Yeah, they're bound together. You can't peel them back out. You can't break in that structure. So you've got to move to a much more sort of major fixing of the DNA strand. So there is a genetically linked disorder where the enzymes involved in nucleotide excision repair do not work. And when a child has a copy of both defective genes from the parents, both one from the mother and the father, it's impossible for them to fix these defects in the DNA. And they get a lot of physiologic problems like sort of scarring and sunburns, barely anything at all.

So this is a group of children that are so afflicted with this genetic disorders that they cannot go out in the daytime at all. So you'll sometimes see they're called Children of the Night, because basically, they have to flip their schedules. They just can't go near sunlight. And if they go out, they basically have to be covered from head to toe. And that's including their eyes, because you can get sunburn of the eyes. You can sort of see, in some of these pictures, that it looks really serious defects.

And this is just the external manifestation. The internal manifestation would be cases of skin cancer very, very readily. So if you don't have at least one good copy of the enzyme that does nucleotide excision repair, then you're in trouble. And the defects are called-- it's called xeroderma pigmentosum. And there's actually a lot of family groups that get together, because the best way is just to form a sort of social network so the children understand what each other-- the limitations that they all have. And they can play together and be on these sort of flipped schedules in order to avoid any sunlight.

So, in this case, it's essential to basically clip out a large chunk of the DNA. So what happens in this case is that the DNA is recognized, and then a large portion of it-- about a dozen nucleotides-- are cleaved out. And then, once again, DNA polymerase fills the gap, and DNA ligase seals the last gap. So DNA polymerase will be able to fill going from the five prime to three prime. There'll still be one gap, and then the ligase fixes it.

So I think these kinds of things that are done to mitigate damage on the genome are very important to understand, because this is happening all the time. Any minor things that get fixed, that need fixing due to sunlight, radiation, chemicals will be fixed through these methods to keep that rate, that error rate, in your genome down to, like, one in a billion or something like that.

All right, I'm just going to flash this up. I'm going to, very quickly. I'm going to give you guys a copy of this. But these are the components that you want to be able to understand the function of when thinking about DNA replication. So you don't have that on your slides, but we're going to give you a copy so that you can really make sure that you understand all the moving parts and how they come together for replication.

Now I want to talk about one last conundrum with DNA, and that is the issue of telomerase. And this is particularly critical in eukaryotes that have linear chromosomes. Now, if you think about DNA being replicated, when you look at the two strands of DNA, as you approach the very end of the chromosome, you'll do just fine making the copy that's built five primes-- sorry about this.

You'll do just fine making the copy that is built in this direction, because it's the leading strand. And it's built five prime. Am I going wrong here? It's built five prime to three prime. Can someone help me out here? I'm losing my mind. So this piece is built five prime to three prime, so therefore, this was five prime and three prime.

But then on the other strand, you have a problem, because you need to put in a primer here in order to build the other strand. هل هذا منطقي؟ So we've got to have put in that short primer, because DNA polymerase is will not work otherwise. And then we need to build this strand of DNA. All right, so what's the problem here with respect to these ends? What's going to happen next? If it's an RNA primer, what happens next?

We nibble it up, right, with the full intention of replacing that bit of DNA. But then what can DNA polymerase do? It can't do anything, right? DNA polymerase needs double-stranded DNA to hold on to so it could fill this gap. So what happens is every time you replicate DNA, you end up with a gap, with a small amount you don't quite copy. Is everyone following me?

And that's a problem, right? Because doesn't it mean every time my cells divide, my genes get a little bit shorter and a little bit shorter and a little bit shorter? So there are things in place that help. One important feature is that, usually, you don't have important genetic material at the ends of your genes-- at the ends of chromosomes, rather. There's sort of extra DNA that doesn't need to be copied.

But the basic theory, the whole theory about telomerase, is that for certain types of cells-- these ascend stem cells and germ cells-- there is an enzyme that can fill this gap. It's called telomerase. So in those cells-- what's special about these types of cells? We need to keep them good. They're what defines your starting DNA. The stem cells and the germ cells, like in the sperm and egg, have to have a good copy of DNA. They can't be getting shorter and shorter every time a new generation is born.

But once your cells are the somatic cells, the DNA gets shorter and shorter, because those cells don't have telomerase. And this is associated with theories of aging. So the cells you get, the ones that are finally the ones in your body, every time they divide, the ends of the chromosomes will get a little shorter. But there's no mechanism to replace those. And so it's associated with the belief that, at a certain stage, you've divided the cells enough times. And then you can't-- you're actually starting to nibble into important coding DNA.

Does everybody understand what would be the significance of that? هل هذا منطقي؟ نعم؟

AUDIENCE: So once the [INAUDIBLE] are gone, is this [INAUDIBLE] able to divide?

BARBARA IMPERIALI: No. So the telomerase keeps the DNA in those types of cells in good condition. In the cells that divide daily, and your body wants-- the somatic cells. You will keep on shortening, but they'll just be more mistakes, basically. And those are the sorts of things that would be associated with an organism that's growing to a certain age, because it's just a certain number of cells. So the cells may not divide, or there may be mistakes in certain parts of the coding genome.

Any other questions? OK, so telomerase was also another important discovery that was awarded a Nobel Prize. And this gives you details. So the telomerase protects the genetic information on every cell division, though you will lose a little bit of genetic information. So it limits the number of divisions a cell can make in a lifetime.

All right, so we're going to move on now. And I've spent quite a bit of time on this, but I want to guarantee you that now, as we move forward to transcription, there's a few simplifications that we can make in the story of transcription. So moving on. حسنا. So what have we done so far? We've seen replication. Now we're moving to the process of transcription.

So when you transcribe something, you're basically making a copy of something, but in a slightly different format. So, for example, if you're transcribing from handwritten to a typed version, you go from something that's in the script to something that's typed. It has the same content, but it's in a different format. So this is what the process is called when you convert DNA into RNA. And very specifically, this is part of the process to make what's known as the messenger RNA.

The first phase of transcription in eukaryotic cells gets us to a pre-messenger RNA. So there's a little bit more needs to be done to it before it can leave the nucleus to encode protein translation. But in bacteria, you're basically just going straight from the DNA to the messenger RNA. At the beginning of the next class, we will also talk about going from the pre-messenger RNA to the messenger RNA.

And let's take a look at the cell up here, where what we're focusing in on here is the process whereby we're copying that DNA. I have no idea why this is really being monstrously behaved like that. I'm done, done with these gizmos. The process whereby the double-stranded DNA opens up a little bit and we make that pre-messenger RNA copy, all right? So I want you to think back to the processes that we learned about for translation. And now we're going to move forward to take a look at transcription.

And frankly, it's a lot simpler. So let's just look at the players in transcription. And you've got a copy of this in your notes, so I don't need to necessarily put it all on the board. So in DNA, remember, we had a A, G, C, T. We have a deoxyribose, and it's mostly used as hereditary genetic information. But in RNA, we're making a new copy of the DNA, where we use slightly different building blocks-- A, G, C, U. U instead of T. Plus, there are some modified bases that occur in some of the types of RNA, and the sugar is a ribose.

So the first main thing about the RNA copy relative to the DNA copy is that ribose/deoxyribose difference. What's quite remarkable is that when you have two deoxyribose in your DNA, it's nice and stable. We need it to be nice and stable. It's our genome. We can't let our genome be falling apart as we're sort of walking down the street.

In contrast, when RNA is used, it's much more transient. We make a messenger RNA copy of part of DNA to move forward to make proteins, but we don't need that to stick around forever. And when you have the ribose with the two hydroxyls, a two and three, it's a much more fragile material. It is a transient message, and it gets degraded quite quickly. So that difference in the sugar really dictates the stability there.

RNA is found in a lot of polymers, biopolymers. We'll talk we'll focus mostly on the messenger RNA today. It's less than 1% of the DNA. And then on Friday, we'll be talking about the transfer RNA and the ribosomal RNA. So we're really going to focus in right now on the messenger RNA.

And the one thing about RNA structures I'll elaborate later is they have very different structures to canonical DNA, which adopts the double-stranded, anti-parallel structure. RNA structures are much more like folded protein structures, where there may be sections of base pairing, but there'll also be lots of loops and different characteristics. So even the ribose structure makes a difference in the stability of the double stranded structure and encourages a lot more of these unusual structures, which is really why people have a lot of faith in the theories about the RNA world.

OK, so let's look at DNA polymerase, RNA polymerase. So here's all the good news that we'll be able to describe to you. So when you copy DNA, you copy all of it. When you copy RNA, you only copy-- when you make the copy of messenger RNA, you only copy about 1.5% of the genome. So you do not copy the entire thing. So the process is much more restricted to sections of DNA that need to be copied. And we'll talk about the features of the DNA that tell you about that later.

Here's the important details. So in eukaryotes, transcription happens in the nucleus. And the key enzyme involved is RNA polymerase, RNA pol. And it has very different features to DNA polymerase, but there are two big things that are different. It includes its own helicase. So you remember, with replication, we needed a DNA polymerase and a helicase. RNA polymerase is much smarter than that. It actually includes both functions within its structure.

So it's an RNA polymerase that grows the new nucleotide five prime to three prime. But it also has a built-in helicase, so that's an advantage. It still grows the messenger RNA five prime to three prime, but it uses the different nucleotide triphosphate building blocks. Or one of them is different. So UTP, ATP. So remember, the U replaces the T in RNA, so that's one key difference.

It includes a helicase activity. And the other really neat thing, because it's such a complication in replication, is it doesn't require a primer. That is why even when we were replicating the DNA, we were using RNA polymerase to make those little pieces of primers, because it didn't need a priming sequence. So there's really fundamental differences about the RNA polymerase.

And then the other thing is that only one of the two strands of DNA is transcribed. And in a moment, or maybe the beginning of next class, we'll judge how we can understand which sequence is transcribed. And then, obviously, the messenger RNA is a complementary sequence to the sequence of DNA that is being copied. Finally, only part of the DNA is transcribed, under unlike the process of replication.

All right, so you can see already that there are a lot of simplifications in transcription that we did not have the advantage of in replication. So the helicase activity and the primary issue are two key features that make life a lot simpler. I just wanted to show you this small detail about RNA polymerase.

There are a lot of natural products out there that are known to be inhibitors of vital processes, and one that caught my eye is the small molecules that are found in mushrooms, the really toxic mushrooms, when you see some of these. In fact, never eat a mushroom that you don't know and you know where it came from, because there's problems with them. Because a lot of these mushrooms include potent natural products.

And in fact, there's a compound known as amanitin, alpha-amanitin, and it's found in certain mushrooms known as either the Death Cap or Destroying Angel mushrooms. So you could tell from their names that they are a real problem. And what the amanitin does is it actually interferes directly with RNA polymerase by acting as an allosteric inhibitor of RNA polymerase and locking it into a closed state so it can't keep on transcribing.

So I thought this was very interesting, incredibly. Tiny, tiny, tiny, tiny doses will arrest transcription and cause dire consequences. So I think what's very interesting is that it's an allosteric inhibitor. It's very potent. What it does is it seals the polymerase in a locked, closed state that it can't move forward for transcription.

Now, finally, a couple of points. When we decide that a portion of gene is going to be transcribed, there are a lot of mechanisms in place to identify the portion of that gene. And one of the key things that is known is that there are what are called promoter sites, which are actually upstream of the portion of gene that's to be transcribed, where you recruit a bunch of proteins that actually park down on the double-stranded DNA and then, at the end of the day, recruit the RNA polymerase.

So all that extra genome, some of it is not transcribed into messenger RNA for making proteins, but it's part of an area of the gene that gets recognized by all of the proteins that collaborate to bring in the RNA polymerase in order for your RNA to be transcribed. So what I'm showing you here is a double-stranded DNA with one of the very common promoters that's just upstream of the part of the DNA that gets transcribed. And it's called the TATA box, because it's T-A-T-A sequence. It's got a complement that looks like it.

And it's shown in pink here. And then the proteins that bind to the DNA at the TATA box actually drape over that segment of double-stranded DNA and then serve as recruitment entities to bring in all the machinery that's needed for transcription of the gene beyond it. So some of the identity of all that extra double-stranded DNA is actually guide places to guide where the machinery for transcription has to park in order for messenger RNA to be formed.

So immediately, you can see we're only going to transcribe part of this genetic material beyond here. But we need a whole bunch of genetic material that's actually just serving as sort of the runway for the plane landing in the right position, all right? So I'm going to put up a puzzle that you can think about. And then we'll start with these at the beginning of the next class, because I don't want to rush them.

When you decide to transcribe a gene-- let's say you've got a promoter site here-- the thing that I want you to think about is, which strand would you transcribe? And what's the logic behind this? And then we'll just do a recap on this at the beginning of the next class, because I just want you to think about it. Because a lot of the information you need is directly here. أهلا. We're just wrapping up. نعم؟ So that's it for today.


شكوى DMCA

إذا كنت تعتقد أن المحتوى المتاح عن طريق موقع الويب (كما هو محدد في شروط الخدمة الخاصة بنا) ينتهك واحدًا أو أكثر من حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيرجى إخطارنا من خلال تقديم إشعار كتابي ("إشعار الانتهاك") يحتوي على المعلومات الموضحة أدناه إلى الجهة المعينة الوكيل المذكور أدناه. إذا اتخذ Varsity Tutors إجراءً ردًا على إشعار الانتهاك ، فسيحاول بحسن نية الاتصال بالطرف الذي جعل هذا المحتوى متاحًا عن طريق عنوان البريد الإلكتروني الأحدث ، إن وجد ، الذي قدمه هذا الطرف إلى Varsity Tutor.

قد تتم إعادة توجيه إشعار الانتهاك الخاص بك إلى الطرف الذي جعل المحتوى متاحًا أو إلى جهات خارجية مثل ChillingEffects.org.

يرجى العلم أنك ستكون مسؤولاً عن التعويضات (بما في ذلك التكاليف وأتعاب المحاماة) إذا لم تُثبت بالدليل المادي أن منتجًا أو نشاطًا ما ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك. وبالتالي ، إذا لم تكن متأكدًا من أن المحتوى الموجود على الموقع أو المرتبط به ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، فيجب أن تفكر أولاً في الاتصال بمحامٍ.

الرجاء اتباع هذه الخطوات لتقديم إشعار:

يجب عليك تضمين ما يلي:

توقيع مادي أو إلكتروني لمالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه تعريف بحقوق النشر المزعوم انتهاكها وصفًا لطبيعة وموقع المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك ، بما يكفي التفاصيل للسماح للمدرسين المختلفين بالعثور على هذا المحتوى وتحديده بشكل إيجابي ، على سبيل المثال ، نطلب رابطًا إلى السؤال المحدد (وليس فقط اسم السؤال) الذي يحتوي على المحتوى ووصف أي جزء معين من السؤال - صورة ، أو الرابط والنص وما إلى ذلك - تشير شكواك إلى اسمك وعنوانك ورقم هاتفك وعنوان بريدك الإلكتروني وبيان من جانبك: (أ) تعتقد بحسن نية أن استخدام المحتوى الذي تدعي أنه ينتهك حقوق الطبع والنشر الخاصة بك هو غير مصرح به بموجب القانون ، أو من قبل مالك حقوق الطبع والنشر أو وكيل المالك (ب) أن جميع المعلومات الواردة في إشعار الانتهاك الخاص بك دقيقة ، و (ج) تحت طائلة عقوبة الحنث باليمين ، أنك إما مالك حقوق الطبع والنشر أو شخص مخول بالتصرف نيابة عنه.

أرسل شكواك إلى وكيلنا المعين على:

تشارلز كوهن فارسيتي توتورز ذ م م
101 طريق هانلي ، جناح 300
سانت لويس ، مو 63105


شاهد الفيديو: ورشة الخط العربي - ماقبل البداية - How to start with Calligraphy (ديسمبر 2022).