معلومة

2: هـ: تراكيب الأحماض النووية (تمارين) - علم الأحياء

2: هـ: تراكيب الأحماض النووية (تمارين) - 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.

2: هـ: تراكيب الأحماض النووية (تمارين)

22.2 هيكل بدائيات النوى: البكتيريا والعتائق

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • وصف البنية الأساسية لدائيات النوى النموذجية
  • وصف الاختلافات المهمة في البنية بين العتائق والبكتيريا

هناك العديد من الاختلافات بين الخلايا بدائية النواة والخلايا حقيقية النواة. يشير اسم "بدائيات النوى" إلى أن بدائيات النوى يتم تعريفها بالاستبعاد - فهي ليست حقيقيات النوى ، أو كائنات حية تحتوي خلاياها على نواة وعضيات داخلية أخرى مرتبطة بالغشاء. ومع ذلك ، فإن جميع الخلايا لها أربعة هياكل مشتركة: غشاء البلازما ، الذي يعمل كحاجز للخلية ويفصل الخلية عن بيئتها ، السيتوبلازم ، محلول معقد من الجزيئات العضوية والأملاح داخل الخلية ، جينوم DNA مزدوج الشريطة ، و أرشيف إعلامي للخلية والريبوسومات ، حيث يتم تخليق البروتين. تأتي بدائيات النوى بأشكال مختلفة ، لكن العديد منها يقع في ثلاث فئات: المكورات (كروي) ، عصيات (على شكل قضيب) ، و سبيريلي (شكل حلزوني) (الشكل 22.9).

خلية بدائية النواة

تذكر أن بدائيات النوى هي كائنات وحيدة الخلية تفتقر إلى عضيات مرتبطة بالغشاء أو غيرها من الهياكل الداخلية المرتبطة بالغشاء (الشكل 22.10). يتكون كروموسومها - عادة منفردة - من قطعة دائرية مزدوجة الشريطة تقع في منطقة من الخلية تسمى النواة. تحتوي معظم بدائيات النوى على جدار خلوي خارج غشاء البلازما. يعمل جدار الخلية كطبقة واقية ، وهو مسؤول عن شكل الكائن الحي. بعض الأنواع البكتيرية لها كبسولة خارج جدار الخلية. تُمكِّن الكبسولة الكائن الحي من الالتصاق بالأسطح ، وتحميها من الجفاف والهجوم من قبل الخلايا البلعمية ، وتجعل مسببات الأمراض أكثر مقاومة لاستجاباتنا المناعية. تحتوي بعض الأنواع أيضًا على سوط (مفرد ، سوط) يستخدم للتنقل ، و pili (المفرد ، Pilus) يستخدم للتعلق بالأسطح بما في ذلك أسطح الخلايا الأخرى. البلازميدات ، التي تتكون من DNA خارج الكروموسومات ، موجودة أيضًا في العديد من أنواع البكتيريا والعتائق.

تذكر أن بدائيات النوى تنقسم إلى مجالين مختلفين ، البكتيريا والأركيا ، والتي تشكل مع حقيقيات النوى ثلاثة مجالات للحياة (الشكل 22.11).

تم وصف خصائص الشعبة البكتيرية في الشكل 22.12 والشكل 22.13. تشمل الشُعب البكتيرية الرئيسية البكتيريا المتقلبة ، والكلاميديا ​​، واللولبيات ، والبكتيريا الزرقاء الضوئية ، والبكتيريا موجبة الجرام. تنقسم البكتيريا المتقنة بدورها إلى عدة فئات ، من البكتريا البروتينية ألفا إلى بكتيريا إبسيلون. يُعتقد أن الميتوكوندريا حقيقية النواة هي من نسل البكتريا ألفا ، في حين أن البلاستيدات الخضراء حقيقية النواة مشتقة من البكتيريا الزرقاء. تم وصف الشعبة الأثرية في الشكل 22.14.

غشاء البلازما بدائيات النوى

غشاء البلازما بدائية النواة عبارة عن طبقة رقيقة من الدهون (6 إلى 8 نانومتر) تحيط بالخلية تمامًا وتفصل الداخل عن الخارج. تحافظ طبيعتها القابلة للاختراق بشكل انتقائي على الأيونات والبروتينات والجزيئات الأخرى داخل الخلية وتمنعها من الانتشار في البيئة خارج الخلية ، بينما قد تتحرك الجزيئات الأخرى عبر الغشاء. تذكر أن الهيكل العام لغشاء الخلية عبارة عن طبقة ثنائية فوسفورية تتكون من طبقتين من جزيئات الدهون. في أغشية الخلايا البدائية سلاسل الأيزوبرين (فيتانيل) المرتبط بالجلسرين يحل محل الأحماض الدهنية المرتبطة بالجلسرين في الأغشية البكتيرية. بعض الأغشية البدائية عبارة عن طبقات دهنية أحادية بدلاً من طبقات ثنائية (الشكل 22.15).

جدار الخلية بدائيات النوى

يحتوي السيتوبلازم في الخلايا بدائية النواة على تركيز عالٍ من المواد المذابة. لذلك ، فإن الضغط الأسموزي داخل الخلية مرتفع نسبيًا. جدار الخلية عبارة عن طبقة واقية تحيط ببعض الخلايا وتعطيها الشكل والصلابة. يقع خارج غشاء الخلية ويمنع تحلل تناضحي (انفجار بسبب زيادة الحجم). يختلف التركيب الكيميائي لجدار الخلية بين الأركيا والبكتيريا ، كما يختلف أيضًا بين الأنواع البكتيرية.

تحتوي جدران الخلايا البكتيرية على ببتيدوغليكان ، الذي يتكون من سلاسل عديد السكاريد التي ترتبط ببتيدات غير عادية تحتوي على كل من الأحماض الأمينية L و D بما في ذلك حمض الجلوتاميك D و D- ألانين. (تحتوي البروتينات عادةً على أحماض أمينية L فقط نتيجة لذلك ، تعمل العديد من المضادات الحيوية عن طريق محاكاة الأحماض الأمينية D وبالتالي لها تأثيرات محددة على تطور جدار الخلية البكتيرية.) هناك أكثر من 100 شكل مختلف من الببتيدوغليكان. بروتينات S-layer (الطبقة السطحية) توجد أيضًا على السطح الخارجي لجدران الخلايا لكل من العتائق والبكتيريا.

تنقسم البكتيريا إلى مجموعتين رئيسيتين: غرام إيجابي و غرام سالب ، بناءً على رد فعلهم على تلطيخ الجرام. لاحظ أن جميع البكتيريا موجبة الجرام تنتمي إلى بكتيريا شعبة واحدة في الشعب الأخرى (البكتيريا المتقلبة ، الكلاميديا ​​، اللولبيات ، البكتيريا الزرقاء ، وغيرها) سالبة الجرام. تم تسمية طريقة صبغ غرام على اسم مخترعها ، العالم الدنماركي هانز كريستيان غرام (1853-1938). ترجع الاستجابات البكتيرية المختلفة لإجراء التلوين في النهاية إلى بنية جدار الخلية. تفتقر الكائنات موجبة الجرام عادة إلى الغشاء الخارجي الموجود في الكائنات سالبة الجرام (الشكل 22.16). يتكون ما يصل إلى 90 في المائة من جدار الخلية في البكتيريا موجبة الجرام من ببتيدوغليكان ، ويتكون معظم الباقي من مواد حمضية تسمى أحماض تيكويك. قد ترتبط أحماض التييكويك تساهميًا بالدهون في غشاء البلازما لتتشكل أحماض دهنية. تعمل الأحماض الدهنية على تثبيت جدار الخلية في غشاء الخلية. تحتوي البكتيريا سالبة الجرام على جدار خلوي رقيق نسبيًا يتكون من طبقات قليلة من الببتيدوغليكان (10 في المائة فقط من جدار الخلية الكلي) ، محاطًا بغلاف خارجي يحتوي على عديدات السكاريد الدهنية (LPS) والبروتينات الدهنية. يشار إلى هذا الغلاف الخارجي أحيانًا على أنه طبقة ثنائية ثنائية للدهون. ومع ذلك ، فإن كيمياء هذا الغلاف الخارجي مختلفة تمامًا عن تلك الموجودة في طبقة ثنائية الدهون النموذجية التي تشكل أغشية البلازما.

اتصال مرئي

أي من العبارات التالية صحيحة؟

  1. تحتوي البكتيريا موجبة الجرام على جدار خلوي واحد مثبت على غشاء الخلية بواسطة حمض ليبوتيكويك.
  2. يسمح بورين بدخول المواد إلى كل من البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام.
  3. جدار الخلية للبكتيريا سالبة الجرام سميك ، وجدار الخلية للبكتيريا موجبة الجرام رقيق.
  4. تحتوي البكتيريا سالبة الجرام على جدار خلوي مصنوع من الببتيدوغليكان ، في حين أن البكتيريا موجبة الجرام لها جدار خلوي مصنوع من حمض الليبوتيكويك.

لا تحتوي جدران الخلايا الأثرية على ببتيدوغليكان. هناك أربعة أنواع مختلفة من جدران الخلايا البدائية. يتكون أحد الأنواع من pseudopeptidoglycan ، والذي يشبه الببتيدوغليكان في التشكل ولكنه يحتوي على سكريات مختلفة في سلسلة عديد السكاريد. تتكون الأنواع الثلاثة الأخرى من جدران الخلايا من عديد السكاريد أو البروتينات السكرية أو البروتين النقي. تظهر الاختلافات الأخرى بين البكتيريا والعتائق في الجدول 22.2. لاحظ أن الميزات المتعلقة بتكرار الحمض النووي والنسخ والترجمة في العتائق تشبه تلك الموجودة في حقيقيات النوى.

الخصائص الهيكلية بكتيريا العتيقة
نوع من الخلايا بدائية النواة بدائية النواة
مورفولوجيا الخلية عامل عامل
جدار الخلية يحتوي على ببتيدوغليكان لا يحتوي على ببتيدوغليكان
نوع غشاء الخلية الدهون طبقه ثنائيه طبقة ثنائية للدهون أو أحادي الطبقة الدهنية
دهون غشاء البلازما الأحماض الدهنية - الجلسرين استر إيثر فيتانيل جلسرين
كروموسوم دائري عادة دائري عادة
أصول النسخ المتماثل غير مرتبطة عديد
بوليميراز الحمض النووي الريبي غير مرتبطة عديد
البادئ tRNA فورميل ميثيونين ميثيونين
تثبيط الستربتومايسين حساس مقاومة
دورة كالفين نعم لا

التكاثر

التكاثر في بدائيات النوى هو عديم الجنس وعادة ما يحدث عن طريق الانشطار الثنائي. (تذكر أن DNA بدائيات النوى هو كروموسوم دائري واحد.) بدائيات النوى لا تخضع للانقسام الفتيلي بدلاً من ذلك ، يتم تكرار الكروموسوم وتنفصل النسختان الناتج عن بعضهما البعض ، بسبب نمو الخلية. بدائيات النوى ، المتضخمة الآن ، مقروصة للداخل عند خط الاستواء والخليتين الناتجتين ، وهما الحيوانات المستنسخة، منفصل. لا يوفر الانشطار الثنائي فرصة لإعادة التركيب الجيني أو التنوع الجيني ، لكن بدائيات النوى يمكن أن تشارك الجينات بثلاث آليات أخرى.

في عملية التحول ، تأخذ بدائيات النوى الحمض النووي المتساقط بواسطة بدائيات النوى الأخرى في بيئتها. إذا تناولت بكتيريا غير مُمْرِضة الحمض النووي لجين ذيفان من العامل الممرض ودمجت الحمض النووي الجديد في كروموسومها ، فقد تصبح أيضًا مسببة للأمراض. في عملية التنبيغ ، قد تنقل العاثيات ، الفيروسات التي تصيب البكتيريا ، قطعًا قصيرة من الحمض النووي الصبغي من بكتيريا إلى أخرى. نتائج التنبيغ في أ كائن مؤتلف. تحتوي العتائق أيضًا على فيروسات قد تنقل المادة الوراثية من فرد إلى آخر. في الاقتران ، يتم نقل الحمض النووي من بدائية النواة إلى أخرى عن طريق أ بيلوس، الذي يجعل الكائنات الحية على اتصال مع بعضها البعض ، ويوفر قناة لنقل الحمض النووي. يمكن أن يكون الحمض النووي المنقول على شكل بلازميد أو كجزيء مركب يحتوي على كل من DNA البلازميد والكروموسومات. تظهر هذه العمليات الثلاث لتبادل الحمض النووي في الشكل 22.17.

يمكن أن يكون التكاثر سريعًا جدًا: بضع دقائق لبعض الأنواع. يؤدي هذا الوقت القصير من الجيل إلى جانب آليات إعادة التركيب الجيني والمعدلات العالية للطفرة إلى التطور السريع بدائيات النوى ، مما يسمح لها بالاستجابة للتغيرات البيئية (مثل إدخال مضاد حيوي) بسرعة كبيرة.

اتصال التطور

تطور بدائيات النوى

كيف يجيب العلماء على أسئلة حول تطور بدائيات النوى؟ على عكس الحيوانات ، فإن القطع الأثرية الموجودة في السجل الأحفوري لبدائيات النوى تقدم القليل جدًا من المعلومات. تبدو أحافير بدائيات النوى القديمة وكأنها فقاعات صغيرة في الصخور. يلجأ بعض العلماء إلى علم الوراثة وإلى مبدأ الساعة الجزيئية ، الذي ينص على أنه كلما تباعد نوعان مؤخرًا ، كلما كانت جيناتهما (وبالتالي البروتينات) أكثر تشابهًا. على العكس من ذلك ، فإن الأنواع التي تباعدت منذ فترة طويلة سيكون لديها المزيد من الجينات غير المتشابهة.

تعاون العلماء في معهد علم الأحياء الفلكي التابع لوكالة ناسا وفي مختبر البيولوجيا الجزيئية الأوروبي لتحليل التطور الجزيئي لـ 32 بروتينًا محددًا مشتركًا في 72 نوعًا من بدائيات النوى. 2 يشير النموذج الذي اشتقوه من بياناتهم إلى أن ثلاث مجموعات مهمة من البكتيريا - البكتيريا الشعاعية ، دينوكوكس، والبكتيريا الزرقاء (تسمى مجتمعة Terrabacteria من قبل المؤلفين) - كانوا أول من استعمر الأرض. البكتيريا الشعاعية هي مجموعة شائعة جدًا من البكتيريا موجبة الجرام والتي تنتج هياكل متفرعة مثل الفطريات الفطرية ، وتشمل أنواعًا مهمة في تحلل النفايات العضوية. سوف تتذكر ذلك دينوكوكس هو جنس من البكتيريا شديدة المقاومة للإشعاع المؤين. يحتوي على طبقة ببتيدوغليكان سميكة بالإضافة إلى غشاء خارجي ثانٍ ، لذلك فهو يتميز بخصائص البكتيريا موجبة الجرام وسالبة الجرام.

البكتيريا الزرقاء هي عوامل بناء ضوئي ، وربما كانت مسؤولة عن إنتاج الأكسجين على الأرض القديمة. تشير الجداول الزمنية للتباعد إلى أن البكتيريا (أعضاء في مجال البكتيريا) تباعدت عن الأنواع الموروثة من أسلاف مشتركة بين 2.5 و 3.2 مليار سنة مضت ، في حين تباعدت الأركيا في وقت سابق: بين 3.1 و 4.1 مليار سنة. تباعدت Eukarya لاحقًا عن الخط العتيق. يقترح العمل كذلك أن الستروماتوليت التي تشكلت قبل ظهور البكتيريا الزرقاء (منذ حوالي 2.6 مليار سنة) تم تصنيعها ضوئيًا في بيئة ناقصة الأكسجين وذلك بسبب تعديلات Terrabacteria للأرض (مقاومة التجفيف وامتلاك المركبات التي تحمي الكائن الحي. من الضوء الزائد) ، قد يرتبط التمثيل الضوئي باستخدام الأكسجين ارتباطًا وثيقًا بالتكيفات للبقاء على قيد الحياة على الأرض.


التحميل الان!

لقد سهلنا عليك العثور على كتب إلكترونية بتنسيق PDF دون أي حفر. ومن خلال الوصول إلى كتبنا الإلكترونية عبر الإنترنت أو عن طريق تخزينها على جهاز الكمبيوتر الخاص بك ، لديك إجابات مناسبة مع خصائص ووظائف هياكل الأحماض النووية. للبدء في العثور على خصائص ووظائف هياكل الأحماض النووية ، فأنت محق في العثور على موقعنا الإلكتروني الذي يحتوي على مجموعة شاملة من الأدلة المدرجة.
مكتبتنا هي الأكبر من بين هذه المكتبات التي تحتوي على مئات الآلاف من المنتجات المختلفة الممثلة.

أخيرًا حصلت على هذا الكتاب الإلكتروني ، شكرًا لجميع خصائص ووظائف هياكل الأحماض النووية التي يمكنني الحصول عليها الآن!

لم أكن أعتقد أن هذا سيعمل ، أظهر لي أفضل أصدقائي هذا الموقع ، وهو يعمل! أحصل على الكتاب الإلكتروني المطلوب

wtf هذا الكتاب الاليكترونى الرائع مجانا ؟!

أصدقائي غاضبون جدًا لدرجة أنهم لا يعرفون كيف أمتلك كل الكتب الإلكترونية عالية الجودة التي لا يعرفون عنها!

من السهل جدًا الحصول على كتب إلكترونية عالية الجودة)

الكثير من المواقع المزيفة. هذا هو أول واحد نجح! تشكرات

wtffff أنا لا أفهم هذا!

ما عليك سوى اختيار النقر ثم زر التنزيل ، وإكمال العرض لبدء تنزيل الكتاب الإلكتروني. إذا كان هناك استبيان يستغرق 5 دقائق فقط ، فجرب أي استطلاع يناسبك.


التركيب الثانوي للحمض النووي

كان التركيب ثلاثي الأبعاد للحمض النووي موضوع جهد بحثي مكثف في أواخر الأربعينيات وأوائل الخمسينيات من القرن الماضي. كشف العمل الأولي أن البوليمر له بنية متكررة منتظمة. في عام 1950 ، أظهر إروين تشارجاف من جامعة كولومبيا أن الكمية المولية من الأدينين (أ) في الحمض النووي كانت دائمًا مساوية لتلك الموجودة في الثايمين (T). وبالمثل ، أظهر أن الكمية المولية من الجوانين (G) هي نفس كمية السيتوزين (C). لم يستخلص Chargaff أي استنتاجات من عمله ، لكن سرعان ما فعل آخرون.

أعلن جيمس واتسون وفرانسيس كريك في جامعة كامبريدج عام 1953 أن لديهما نموذجًا للبنية الثانوية للحمض النووي. باستخدام المعلومات المستمدة من تجارب Chargaff & rsquos (بالإضافة إلى التجارب الأخرى) والبيانات من دراسات الأشعة السينية لروزاليند فرانكلين (والتي تضمنت الكيمياء والفيزياء والرياضيات المتطورة) ، عمل Watson and Crick مع نماذج لا تختلف عن مجموعة بناء الأطفال و rsquos و استنتج أخيرًا أن الحمض النووي يتكون من سلسلتين من الأحماض النووية تعملان بشكل معاكس لبعضهما البعض ، أي جنبًا إلى جنب مع الطرف 5 & الرئيسي لسلسلة واحدة بجانب الطرف 3 & الرئيسي من الآخر. علاوة على ذلك ، كما أظهر نموذجهم ، فإن السلسلتين ملتويتان لتشكيل هيكل حلزوني مزدوج ومداشا يمكن مقارنته بدرج حلزوني ، حيث تمثل مجموعتي الفوسفات والسكر (العمود الفقري لبوليمر الحمض النووي) الحواف الخارجية للدرج . تواجه قاعدتا البيورين والبيريميدين الجزء الداخلي من اللولب ، مع الجوانين دائمًا عكس السيتوزين والأدينين دائمًا مقابل الثايمين. هذه الأزواج الأساسية المحددة ، المشار إليها بالقواعد التكميلية ، هي الخطوات ، أو الخطوات ، في تشبيه الدرج الخاص بنا (الشكل ( فهرس الصفحة <2> )).

الشكل ( PageIndex <2> ) DNA Double Helix. (أ) يمثل هذا نموذجًا تم إنشاؤه بواسطة الكمبيوتر للحلزون المزدوج للحمض النووي. (ب) يمثل هذا تمثيلًا تخطيطيًا للحلزون المزدوج ، يوضح القواعد التكميلية.

قدم الهيكل الذي اقترحه Watson and Crick أدلة على الآليات التي يمكن للخلايا من خلالها الانقسام إلى خليتين ابنتيتين متطابقتين عاملتين ، وكيفية تمرير البيانات الجينية إلى الأجيال الجديدة ، وحتى كيفية بناء البروتينات وفقًا للمواصفات المطلوبة. كل هذه القدرات تعتمد على الاقتران بين القواعد التكميلية. يوضح الشكل ( PageIndex <3> ) مجموعتي أزواج القواعد ويوضح شيئين. أولاً ، يتم إقران بيريميدين مع البيورين في كل حالة ، بحيث تكون الأبعاد الطويلة لكلا الزوجين متطابقة (1.08 نانومتر).

الشكل ( PageIndex <3> ) الاقتران الأساسي التكميلي. تشارك القواعد التكميلية في الترابط الهيدروجيني مع بعضها البعض: (أ) الثايمين والأدينين (ب) السيتوزين والجوانين.

إذا تم إقران اثنين من البيريميدينات أو تم إقران اثنين من البيورينات ، فإن البيريميدين سيشغلان مساحة أقل من البيورين والبيريميدين ، وسيشغل البيورينات مساحة أكبر ، كما هو موضح في الشكل ( فهرس الصفحة <4> ). إذا حدث هذا التزاوج في أي وقت ، فإن بنية الحمض النووي ستكون مثل الدرج المصنوع من سلالم بعرض مختلف. لكي يتلاءم خيوط اللولب المزدوج بدقة ، يجب دائمًا إقران البيريميدين مع البيورين. الشيء الثاني الذي يجب أن تلاحظه في الشكل ( PageIndex <3> ) هو أن الاقتران الصحيح يتيح تكوين ثلاث حالات من الترابط الهيدروجيني بين الجوانين والسيتوزين واثنتين بين الأدينين والثايمين. تضفي المساهمة المضافة لهذه الرابطة الهيدروجينية ثباتًا كبيرًا على الحلزون المزدوج للحمض النووي.

الشكل ( PageIndex <4> ) الفرق في عرض أزواج القاعدة الممكنة


2: هـ: تراكيب الأحماض النووية (تمارين) - علم الأحياء

معهد فرونتير لأبحاث الهندسة الجزيئية الحيوية (FIBER) ، جامعة كونان ، 17-1-20 Minatojima-minamimachi ، كوبي ، اليابان
بريد الالكتروني: [email protected]

(ب) كلية الدراسات العليا للحدود للبحوث المبتكرة في العلوم والتكنولوجيا (FIRST) ، جامعة كونان ، 17-1-20 ميناتوجيما ميناماشي ، كوبي ، اليابان

الملخص

لا يشكل الحمض النووي البنية المزدوجة الكنسي فحسب ، بل أيضًا الهياكل غير القانونية. معظم التسلسلات المحتملة التي تحث على تكوين هياكل غير متعارف عليها موجودة في الجينات المرتبطة بالأمراض. ومن المثير للاهتمام ، أن التفاعلات البيولوجية يتم تثبيطها أو عدم تنظيمها عن طريق تكوين بنية غير متعارف عليها في الجينات المرتبطة بالأمراض. للتحكم في التفاعلات البيولوجية ، تم تطوير طرق للحث على تكوين هياكل غير متعارف عليها باستخدام جزيئات صغيرة وأوليغنوكليوتيدات. في هذه المقالة المميزة ، نراجع التفاعلات البيولوجية مثل النسخ المتماثل والنسخ والنسخ العكسي التي تتحكم فيها هياكل الحمض النووي غير المتعارف عليها والمكونة من الجينات المرتبطة بالأمراض. علاوة على ذلك ، نناقش الدراسات الحديثة التي تهدف إلى تطوير طرق لتنظيم هذه التفاعلات البيولوجية باستخدام الأدوية التي تستهدف بنية الحمض النووي.


تركيب وأهمية الأحماض النووية

الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، الأحماض النووية ، هي الجزيئات المسؤولة عن المعلومات الوراثية التي تتحكم في تخليق البروتين في الكائنات الحية. اشتق اسم "نووي" من حقيقة أنه تم اكتشافها (بواسطة عالم الكيمياء الحيوية السويسري فريدريش ميشر ، في عام 1869) داخل نواة الخلية. في ذلك الوقت ، لم يكن معروفًا أن تلك المواد تحتوي على معلومات وراثية.

تركيب الأحماض النووية

المزيد من الأسئلة والأجوبة ذات الحجم الصغير كما هو موضح أدناه

2. ما الوحدات التي تتكون منها الأحماض النووية؟ ما هي المركبات الكيميائية التي تتكون منها تلك الوحدات؟

تتكون الأحماض النووية من تسلسل النيوكليوتيدات.

تتكون النيوكليوتيدات من جزيء واحد من السكر (deoxyribose في DNA و ribose في RNA) مرتبط بجزيء واحد من الفوسفات وجزيء نيتروجيني واحد & # xa0base (أدينين ، يوراسيل ، سيتوزين أو جوانين ، في الحمض النووي الريبي والأدينين ، الثايمين ، السيتوزين والجوانين ، في الحمض النووي).

3. ما هي البنتوز؟ إلى أي مجموعة عضوية تنتمي البنتوز؟ هل تتكون النيوكليوتيدات من نوع واحد فقط من البنتوز؟

الخماسيات عبارة عن كربوهيدرات مكونة من خمسة ذرات كربون. Deoxyribose هو البنتوز الذي يؤلف نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبوز هو البنتوز الموجود في نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي.

4. إلى أي مجموعتين يمكن تصنيف القواعد النيتروجينية التي تشكل DNA و RNA؟ ما هو المعيار المستخدم في هذا التصنيف؟

تصنف القواعد النيتروجينية التي تشكل DNA و RNA على أنها قواعد بيريميدين وبيورين.

من خلال تحليل الصيغ الهيكلية لتلك القواعد النيتروجينية ، من الممكن أن نرى أن ثلاثة منهم ، السيتوزين والثايمين واليوراسيل ، لديهم حلقة كربون نيتروجينية واحدة فقط. الآخران ، الأدينين والجوانين ، لهما حلقتان من الكربون مرتبطتان بالنيتروجين.

5. ما هو الفرق بين DNA و RNA من وجهة نظر القواعد النيتروجينية الموجودة في النيوكليوتيدات الخاصة بهم؟

في الحمض النووي ، يمكن أن تتكون النيوكليوتيدات من الأدينين (A) أو الثايمين (T) أو السيتوزين (C) أو الجوانين (G). في الحمض النووي الريبي ، يمكن أن تحتوي النيوكليوتيدات أيضًا على الأدينين (A) أو السيتوزين (C) أو الجوانين (G) ، ولكن بدلاً من الثايمين (T) ، تحتوي على اليوراسيل (U).

6. ما هي أجزاء النيوكليوتيدات التي ترتبط لتشكيل الأحماض النووية؟ ما المقصود بالطرفين 5 و 3 من الأحماض النووية؟

ترتبط مجموعة الفوسفات الخاصة بأحد النوكليوتيدات ببنتوز النوكليوتيدات الأخرى وما إلى ذلك لتكوين سلسلة عديد النوكليوتيدات.

يمكن تمييز كل طرف لسلسلة DNA أو RNA عن الطرف الآخر من خلال كيانه الكيميائي النهائي. يسمى الطرف ذو النهايات الفوسفاتية بـ 5’الطرف ويسمى الطرف ذو النهايات الخماسية بالطرف 3’الطرف. لذلك ، يمكن أن يكون لسلاسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي اتجاه 5'-3 "أو 3’-5". هذه التوجيهات مهمة للعديد من الوظائف البيولوجية للحمض النووي والـ RNA ، لأن بعض التفاعلات تحدث على وجه التحديد في اتجاه واحد أو آخر.

حدد أي سؤال لمشاركته على Facebook أو Twitter

ما عليك سوى تحديد (أو النقر المزدوج) سؤالاً لمشاركته. تحدى أصدقائك على Facebook و Twitter.

أين تجد الحمض النووي في الخلايا

7. البكتيريا هي خلايا بدائية النواة ، مما يعني أنها لا تحتوي على نواة محاطة بغشاء. حقيقيات النوى لها خلايا ذات نواة مغلقة. أين يمكن العثور على الحمض النووي في هذه الأنواع من الخلايا؟

في الخلايا حقيقية النواة ، يوجد الحمض النووي داخل نواة الخلية. في الخلايا بدائية النواة ، يوجد الحمض النووي منتشرًا في العصارة الخلوية ، مساحة السوائل داخل الخلية.

يمكن أيضًا العثور على جزيئات الحمض النووي الأخرى داخل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، وهي عضيات متخصصة للخلايا حقيقية النواة.

نموذج واتسون كريك للحمض النووي

8. من هم جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكنز؟

كان واتسون (أمريكي) وكريك (بريطاني) وويلكينز (نيوزيلندي) مسؤولين عن اكتشاف التركيب الجزيئي للحمض النووي ، وهو الحلزون المزدوج المكون من سلسلتين عديد النوكليوتيد مقترنة بقواعدهما النيتروجينية. فازوا بجائزة نوبل في الطب عام 1962 عن هذا الاكتشاف.

9. وفقًا لنموذج Watson-Crick ، ​​كم عدد سلاسل عديد النوكليوتيد الموجودة في جزيء DNA؟

يتكون جزيء الحمض النووي من سلسلتين عديد النوكليوتيد مرتبطان في الوضع المضاد (5’-3 'إلى 3'-5') والتي تشكل بنية حلزونية.

10. ما هي قاعدة اقتران القواعد النيتروجينية داخل جزيء الحمض النووي؟ & # xa0 ماذا عن جزيئات الحمض النووي الريبي؟ هل هذا السؤال الأخير & # xa0 ذو صلة؟

قاعدة الاقتران بين القواعد النيتروجينية لسلاسل البولينيوكليوتيد التي تشكل جزيئات الحمض النووي هي أن قاعدة بيريميدين ترتبط بقاعدة البيورين ، بشرط أن يرتبط الثايمين (T) بالأدينين (A) والسيتوزين (C) يرتبط بالجوانين (G). ).

في RNA ، لا يوجد ارتباط بين القواعد النيتروجينية. وذلك لأن الحمض النووي الريبي يتكون من سلسلة واحدة فقط من عديد النوكليوتيدات ، على عكس الحمض النووي ، الذي يتكون من سلسلتين. لذلك ليس من الصحيح طرح أسئلة حول الاقتران الأساسي في RNA.

11. ما هي العلاقة الرقمية بين قواعد بيريميدين وبيورين في جزيئات الحمض النووي؟ هل هذا صالح لجزيئات الحمض النووي الريبي؟

تتكون جزيئات الحمض النووي من سلسلتين مرتبطتين من عديد النوكليوتيدات والتي تشكل بنية حلزونية (الحلزون المزدوج). يحدث ارتباط السلسلتين بين قواعدهما النيتروجينية ويخضعان دائمًا للقواعد التالية: الأدينين (A) ، قاعدة البيورين ، يرتبط بالثيمين (T) ، قاعدة بيريميدين والجوانين (G) ، قاعدة البيورين ، ترتبط بالسيتوزين (ج) ، قاعدة بيريميدين. لذلك ، في جزيء واحد من الحمض النووي ، سيكون هناك نفس عدد قواعد الأدينين (A) والثايمين (T) ونفس عدد قواعد السيتوزين (C) والجوانين (G). نتيجة لذلك ، ستكون كميات قواعد البيورين والبيريميدين هي نفسها أيضًا ، بنسبة 50٪ لكل نوع. تسمى القاعدة A = T و C = G ، أو A / T = C / G = 1 ، قاعدة Chargaff ، جنبًا إلى جنب مع قواعد الاقتران الموضحة أعلاه.

في RNA هناك سلسلة نيوكليوتيد واحدة فقط. الحمض النووي الريبي هو جزيء سلسلة بسيط ، ونتيجة لذلك ، & # xa0 ليست هناك حاجة لنسب القواعد النيتروجينية التي يتكون منها.

12. أي نوع من الرابطة الكيميائية يحافظ على الاقتران لكل سلسلة في جزيء الحمض النووي؟

لتشكيل جزيء الحمض النووي ، ترتبط قواعد البيورين بقواعد بيريميدين عبر روابط بين الجزيئات تسمى روابط الهيدروجين. تحدث الروابط الهيدروجينية عندما تكون هناك ذرة هيدروجين بالقرب من أحد العناصر الكهربية التالية: الفلور أو الأكسجين أو النيتروجين.

في مثل هذه الظروف ، يبدو أن الهيدروجين قد فقد إلكترونات لتلك العناصر وينشأ استقطاب قوي للغاية. تجذب ذرة الهيدروجين عالية الموجبة أزواجًا من الإلكترونات من جزيئات أخرى ، مكونة رابطة هيدروجينية.

13. ما هو التسلسل التكميلي للقواعد النيتروجينية لجزء AGCCGTTAAC من سلسلة DNA؟

تكرار الحمض النووي

14. ما هو اسم عملية نسخ الحمض النووي؟ ما هو الانزيم الرئيسي الذي يدخل فيه؟

تسمى عملية نسخ أو تكرار جزيئات الحمض النووي بالنسخ المتماثل. الإنزيم المتضمن في تكوين سلسلة DNA جديدة هو بوليميراز DNA. هناك أيضًا إنزيمات مهمة أخرى في عملية النسخ المتماثل ، مثل هيليكاز وجيراسي وليجاس.

15. لماذا القول بأن الحمض النووي يتكاثر ذاتيًا غير صحيح؟

الحمض النووي ليس مستقلًا تمامًا في عملية النسخ لأن التكرار لا يحدث بدون نشاط إنزيمي. لذلك ، ليس من الصحيح تمامًا الادعاء بأن الحمض النووي يتكاثر ذاتيًا.

16. كيف تسهل سلسلتا النيوكليوتيدات التكميلية للحمض النووي عملية تكرار الجزيء؟

حقيقة أن جزيء الحمض النووي يتكون من سلسلتين عديد النوكليوتيد تشكل قواعدهما النيتروجينية روابط هيدروجينية تسهل تكرار الجزيء. أثناء تكاثر الحمض النووي ، يتم كسر الرابطة بين السلسلتين ويعمل كل منهما كقالب لتشكيل تسلسل نيوكليوتيد جديد على طوله ، بمساعدة إنزيم بوليميريز DNA وطاعة قاعدة الاقتران A-T ، C-G. في نهاية العملية ، يتم إنتاج حلقتين مزدوجتين من الحمض النووي ، كل منهما مصنوع من سلسلة قالب أصلية وسلسلة بولي نيوكليوتيد جديدة مركبة.

17. ما هي الروابط الكيميائية في جزيئات الحمض النووي التي يجب كسرها من أجل حدوث النسخ المتماثل؟

أثناء عملية تكرار الحمض النووي ، يتم كسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية لسلاسل عديد النوكليوتيد.

18. نتيجة لتضاعف الدنا ، ظهر جزيئان من الدنا. لماذا لا يصح الادعاء بتكوين جزيئين "جديدين" من الحمض النووي؟ ما هو الاسم الذي يطلق على هذا؟

أثناء التكاثر ، تعمل كل سلسلة من جزيء الحمض النووي عن طريق إقران نيوكليوتيدات جديدة ، وبعد العملية ، تظهر سلسلتان تم تشكيلهما حديثًا مصنوعة من الرابطة بين هذه النيوكليوتيدات. نتيجة لذلك ، يتم إنشاء جزيئين من الحمض النووي ، كل منهما بسلسلة واحدة من الجزيء الأصلي وسلسلة جديدة واحدة مكونة من نيوكليوتيدات جديدة. لذلك ، ليس من الصحيح تمامًا الادعاء بأن التكرار ينتج جزيئين جديدين من الحمض النووي. من الأفضل الإشارة إلى أنه تم تكوين نصف جزيئين جديدين.

بسبب هذه الظاهرة ، يسمى تكرار الحمض النووي النسخ شبه المحافظ.

19. هل يحدث تكرار الحمض النووي أثناء انقسام الخلية؟

نعم فعلا. يحدث تكرار الحمض النووي أثناء الانقسام وكذلك أثناء الانقسام الاختزالي.

نظام إصلاح الحمض النووي

20. إحدى خصائص جزيئات الدنا هي قدرتها على التكرار. ما هي عواقب الفشل أثناء تكرار الحمض النووي؟

من الناحية المثالية ، يجب أن يتكاثر جزيء الحمض النووي تمامًا. ومع ذلك ، تحدث أحيانًا حالات فشل في النسخ المتماثل ، مما يتسبب في تغيير (حذف أو إضافة أو استبدال) واحد أو أكثر من النيوكليوتيدات في الجزيء.

تحدث هذه الأخطاء أو الطفرات أيضًا تغييرات في عملية تخليق البروتين. على سبيل المثال ، قد يتم قمع إنتاج بروتين مهم للخلايا أو الأنسجة قد يتم إنشاء بروتينات جديدة مفيدة أو غير صالحة للاستعمال ، وما إلى ذلك. الأخطاء في تكرار الحمض النووي والإنشاء الناتج لمواد وراثية متغيرة هي بعض القوى الإبداعية الرئيسية وراء التطور البيولوجي و تنوع الأنواع.

21. يمكن أن تحدث الأخطاء أثناء كل عملية نسخ ، وينطبق الشيء نفسه على تكرار الحمض النووي. هل تمتلك الخلايا أنظمة تصحيح لإصلاح تلك الأخطاء؟ متى يتم نقل هذه الأخطاء فقط من قبل الفرد الذي حدث فيه الخطأ ومتى يتم نقلها إلى أفراد آخرين؟

تم تجهيز الخلايا بنظام إنزيمي يحاول إصلاح الأخطاء في عملية تكرار الحمض النووي. ومع ذلك ، فإن هذا النظام ليس فعالًا تمامًا.

تظل أخطاء تكرار الحمض النووي داخل الفرد الأصلي الذي حدث فيه الفشل عندما تؤثر الظواهر على الخلايا الجسدية. إذا حدث خطأ في النسخ المتماثل في تكوين خلية سلالة جرثومية (على سبيل المثال ، في الأمشاج) ، فقد ينتقل تغيير الحمض النووي إلى نسل ذلك الفرد & # xa0.

22. أين يمكن العثور على الحمض النووي الريبي داخل الخلايا؟

في نواة الخلايا حقيقية النواة ، يمكن العثور على & # xa0RNA في السائل النووي جنبًا إلى جنب مع الحمض النووي ، وهو أيضًا المكون الرئيسي للنواة. في العصارة الخلوية (في حقيقيات النوى أو في البكتيريا) ، يمكن العثور على جزيئات الحمض النووي الريبي من تلقاء نفسها ، كمكون هيكلي للريبوزومات (عضيات متخصصة في تخليق البروتين) أو حتى مرتبطة بها & # xa0 أثناء عملية صنع البروتين. تمتلك الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء أيضًا DNA و RNA.

23. هل جزيئات الحمض النووي الريبي لها سلسلتان عديد النوكليوتيد مثل الحمض النووي؟

يحتوي الحمض النووي فقط على سلسلتين من عديد النوكليوتيدات. يحتوي الحمض النووي الريبي على سلسلة واحدة فقط من عديد النوكليوتيدات.

نسخ الحمض النووي

24. ما يسمى إنتاج الحمض النووي الريبي وما هو الإنزيم الذي يحفز هذه العملية؟

يسمى صنع الحمض النووي الريبي من المعلومات الموجودة في الحمض النووي بالنسخ. الإنزيم الذي يحفز هذه العملية هو بوليميراز الحمض النووي الريبي.

25. ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين عملية النسخ وعمليات النسخ المتماثل؟

تعمل سلسلة DNA polynucleotide كقالب في النسخ المتماثل (تكرار الحمض النووي) وكذلك في النسخ (تكوين الحمض النووي الريبي). في كلتا العمليتين ، يتم قطع اقتران سلسلتي عديد النوكليوتيد لجزيء الحمض النووي الأصلي عن طريق قطع روابط الهيدروجين بحيث يمكن كشف السلاسل كقوالب. يتم تحفيز التفاعل بواسطة إنزيمات محددة في كل من النسخ والتكرار.

أثناء التكرار ، يحفز إنزيم بوليميراز الحمض النووي تكوين سلسلة متعددة النوكليوتيدات جديدة باستخدام النيوكليوتيدات الحرة في المحلول وإدخالها في السلسلة الجديدة اعتمادًا على قالب الحمض النووي المكشوف واتباع القاعدة A-T ، C-G. في عملية النسخ ، يصنع إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي سلسلة بولينيوكليوتيد جديدة اعتمادًا على قالب الحمض النووي المكشوف ، والامتثال لقاعدة A-U ، C-G.

في التكرار ، ترتبط سلسلة DNA النموذجية الأصلية بسلسلة DNA المشكلة حديثًا عبر روابط هيدروجينية ، ثم يتم إنشاء جزيء DNA جديد. في عملية النسخ ، تتراجع الرابطة بين سلسلة DNA النموذجية والحمض النووي الريبي الذي تم تكوينه حديثًا ويتم تحرير الحمض النووي الريبي المكون من سلسلة واحدة فقط من عديد النوكليوتيدات.

أنواع الحمض النووي الريبي

26. ما هي ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي؟ ما هو الحمض النووي الريبي غير المتجانسة؟

الأنواع الثلاثة الرئيسية للحمض النووي الريبي هي: الرنا المرسال ، أو الرنا نقل الرنا ، أو الرنا الرنا و الرنا الريبوزومي ، أو الرنا.

يُطلق على جزيء الحمض النووي الريبي المتشكل حديثًا ، وهو مقدمة لـ mRNA ، اسم RNA غير المتجانسة (hnRNA). يحتوي الحمض النووي الريبي غير المتجانس على مناطق تسمى الإنترونات والإكسونات. تتم معالجة hnRNA في العديد من الخطوات الكيميائية ، وتتم إزالة الإنترونات ويتم إنشاء mRNA ، وتتكون فقط من exons ، وهي متواليات النوكليوتيدات النشطة بيولوجيًا.

الوظائف المختلفة للحمض النووي والحمض النووي الريبي

27. ما هو الفرق بين DNA و RNA فيما يتعلق بوظيفتها البيولوجية؟

الحمض النووي هو مصدر المعلومات لإنتاج الحمض النووي الريبي (النسخ) وبالتالي لتخليق البروتين. لا يزال الحمض النووي أساس الوراثة ، نظرًا لقدرته على التكاثر.

Messenger RNA هو قالب لتخليق البروتين (الترجمة). في هذه العملية ، يتم أيضًا تضمين الحمض الريبي النووي النقال والـ rRNA ، حيث يحمل الأول الأحماض الأمينية المستخدمة في تكوين سلسلة البولي ببتيد والثاني مكون هيكلي للريبوسومات (العضيات التي تصنع فيها البروتينات).

النسخ العكسي

28. هل هناك أي حالة يتم فيها صنع الحمض النووي على أساس قالب الحمض النووي الريبي؟ ما هو الانزيم المتضمن؟

تسمى العملية التي يتم فيها تصنيع الحمض النووي باستخدام سلسلة RNA كقالب النسخ العكسي. في الخلايا المصابة بالفيروسات القهقرية (فيروسات الحمض النووي الريبي ، مثل فيروسات الإيدز أو السارس) ، يحدث النسخ العكسي ويتم تكوين الحمض النووي من المعلومات الموجودة في الحمض النووي الريبي الفيروسي.

ينتج الحمض النووي الريبي الفيروسي داخل الخلية المضيفة الحمض النووي بمساعدة إنزيم يسمى النسخ العكسي. بناءً على هذا الحمض النووي ، تصنع الخلية المضيفة بروتينات فيروسية ، ويتم تجميع فيروسات جديدة ويحدث تكاثر فيروسي.

عدم تجانس الأحماض النووية

29. هل تعطي مجموعات الفوسفات والبنتوز التجانس أو عدم التجانس لسلاسل الأحماض النووية؟ ماذا عن المجموعات النيتروجينية؟ بناءً على ذلك ، أي من هذه المجموعات من المحتمل أن تشارك بشكل مباشر في الترميز الجيني شديد التنوع وغير المتجانس ، أو بالأحرى ، أي من هذه المجموعات هو أساس المعلومات الخاصة بإنتاج البروتين؟

مجموعات الفوسفات والبنتوز هي نفسها في كل نوكليوتيد يؤلف حمض نووي. نتيجة لذلك ، هم سبب تجانس الجزيء. ومع ذلك ، يمكن أن تختلف القواعد النيتروجينية بين الأدينين والثايمين والسيتوزين والجوانين (في الحمض النووي) واليوراسيل (في الحمض النووي الريبي). هذه الاختلافات هي سبب عدم تجانس جزيء الحمض النووي.

نادراً ما تخزن الأجزاء المتجانسة من الجزيء أي معلومات ، لنفس السبب الذي يجعل تسلسل نفس الحرف من الأبجدية لا يمكن أن يصنع العديد من الكلمات ذات المعاني المختلفة. من ناحية أخرى ، يمكن للقواعد النيتروجينية ، لأنها مختلفة (أربعة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي أو الحمض النووي) ، أن تصنع التسلسلات والتركيبات المختلفة التي تسمح بتنوع الكود الجيني. & # xa0

الآن بعد أن انتهيت من دراسة الأحماض النووية ، هذه هي خياراتك:


3.5 الأحماض النووية

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • وصف بنية الأحماض النووية وتحديد نوعي الأحماض النووية
  • اشرح بنية الحمض النووي ودوره
  • اشرح بنية RNA 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 3.31). 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. هيكل البيورين الأساسي هو حلقتان من الكربون والنيتروجين. يصنف العلماء السيتوزين ، الثايمين ، واليوراسيل على أنها بيريميدين التي لها حلقة كربون-نيتروجين واحدة كهيكلها الأساسي (الشكل 3.31). 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 هو ريبوز (الشكل 3.31). الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على ثاني كربون الريبوز وهيدروجين على ثاني أكسيد ريبوز 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 3.32). يقع السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون ، ويشكلان العمود الفقري للحمض النووي. 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 خصلتا اللولب في اتجاهين متعاكسين ، مما يعني أن الطرف المكون من 5-كربون لخيط واحد سيواجه نهاية 3-كربون من خيطه المطابق. (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 3.33. 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.

اتصال مرئي

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 الحمض النووي الريبي (RNA): الرنا المرسال (mRNA) ، والحمض النووي الريبي (الرنا) ، والحمض النووي الريبي (الرنا) الناقل (الرنا) ، والرنا 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 تشفير الحمض النووي 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 3.34).

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 الرنا الريباسي للريبوسوم أيضًا على نشاط إنزيمي (بيبتيديل ترانسفيراز) 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. يلخص الجدول 3.2 ميزات DNA و RNA.

الحمض النووي RNA
وظيفةيحمل معلومات وراثيةتشارك في تخليق البروتين
موقعيبقى في النواةيترك النواة
بنيةالحلزون المزدوجعادة واحدة تقطعت بهم السبل
سكرديوكسيريبوزريبوز
بيريميدينالسيتوزين ، الثايمينالسيتوزين ، اليوراسيل
البيوريناتعدنين ، جوانينعدنين ، 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 ، ويحدد 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.

ارتباط بالتعلم

لمعرفة المزيد عن الحمض النووي ، استكشف الرسوم المتحركة الحيوية التفاعلية الحيوية لمعهد هوارد هيوز الطبي حول موضوع الحمض النووي.


كيف يتم ترتيب الحمض النووي في الخلية

الحمض النووي هو جزيء عامل يجب نسخه عندما تكون الخلية جاهزة للانقسام ، ويجب "قراءته" لإنتاج الجزيئات ، مثل البروتينات ، لتقوم بوظائف الخلية. لهذا السبب ، فإن الحمض النووي محمي ومعبأ بطرق محددة للغاية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن أن تكون جزيئات الحمض النووي طويلة جدًا. امتدت جزيئات الحمض النووي من طرف إلى طرف في خلية بشرية واحدة طوله حوالي 2 متر. وبالتالي ، يجب تعبئة الحمض النووي للخلية بطريقة منظمة للغاية لتلائم وتعمل داخل بنية (الخلية) غير مرئية للعين المجردة. تعتبر كروموسومات بدائيات النوى أبسط بكثير من تلك الموجودة في حقيقيات النوى في العديد من ميزاتها (الشكل 9.6). تحتوي معظم بدائيات النوى على كروموسوم دائري واحد موجود في منطقة في السيتوبلازم تسمى النواة.

الشكل 9.6 يحتوي حقيقيات النوى على نواة محددة جيدًا ، بينما في بدائيات النوى ، يكمن الكروموسوم في السيتوبلازم في منطقة تسمى النواة.

The size of the genome in one of the most well-studied prokaryotes, الإشريكية القولونية، is 4.6 million base pairs, which would extend a distance of about 1.6 mm if stretched out. So how does this fit inside a small bacterial cell? يتم التواء الحمض النووي إلى ما بعد الحلزون المزدوج فيما يعرف باسم الالتواء الفائق. من المعروف أن بعض البروتينات تشارك في الالتفاف الفائق للبروتينات والإنزيمات الأخرى التي تساعد في الحفاظ على البنية فائقة الالتفاف.

Eukaryotes, whose chromosomes each consist of a linear DNA molecule, employ a different type of packing strategy to fit their DNA inside the nucleus. At the most basic level, DNA is wrapped around proteins known as histones to form structures called nucleosomes. The DNA is wrapped tightly around the histone core. This nucleosome is linked to the next one by a short strand of DNA that is free of histones. This is also known as the “beads on a string” structure the nucleosomes are the “beads” and the short lengths of DNA between them are the “string.” The nucleosomes, with their DNA coiled around them, stack compactly onto each other to form a 30-nm–wide fiber. This fiber is further coiled into a thicker and more compact structure. At the metaphase stage of mitosis, when the chromosomes are lined up in the center of the cell, the chromosomes are at their most compacted. They are approximately 700 nm in width, and are found in association with scaffold proteins.

In interphase, the phase of the cell cycle between mitoses at which the chromosomes are decondensed, eukaryotic chromosomes have two distinct regions that can be distinguished by staining. There is a tightly packaged region that stains darkly, and a less dense region. The darkly staining regions usually contain genes that are not active, and are found in the regions of the centromere and telomeres. The lightly staining regions usually contain genes that are active, with DNA packaged around nucleosomes but not further compacted.

Figure 9.7 These figures illustrate the compaction of the eukaryotic chromosome.


هيكل DNA مزدوج الحلزونية

الشكل 11. يُظهر نموذج الحلزون المزدوج الحمض النووي كخيطين متوازيين من الجزيئات المتشابكة. (الائتمان: جيروم والكر ، دينيس مايتس)

يحتوي الحمض النووي على بنية مزدوجة حلزونية (الشكل 11). يتكون من خيطين أو بوليمرات من النيوكليوتيدات. تتكون الخيوط من روابط بين مجموعات الفوسفات والسكر من النيوكليوتيدات المجاورة. يتم ربط الخيوط ببعضها البعض في قواعدها بواسطة روابط هيدروجينية ، وتلتف الخيوط حول بعضها البعض بطولها ، ومن هنا جاء وصف "الحلزون المزدوج" ، وهو ما يعني الحلزون المزدوج.

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.


الجزء 3: تخليق البروتين بنغو

املأ الصناديق بـ 16 من الأحماض الأمينية العشرين. ستكون كل ساحة بنغو فريدة من نوعها. ثم استمع بينما يتم سحب متواليات النوكليوتيدات العشوائية من القبعة. استمع بعناية إلى أي نوع من التسلسل يسمى! استخدم مخطط كودون mRNA في الصفحة السابقة لتحديد الحمض الأميني المرتبط بكل تسلسل. (نسخة قابلة للطباعة هنا.)

ألانين- علاء- أ السيستين - السيستين - سي الهيستيدين - له - H. ميثيونين - التقى - م ثريونين - عب - ت
أرجينين- أرج- R الجلوتامين- جلن- كيو إيزولوسين - إيل - أنا فينيل ألانين- في- F التربتوفان- trp- دبليو
اسباراجين - أسن - ن حمض الجلوتاميك- جلو- إي ليسين - ليو - لام برولين - pro - P. التيروزين - صور - Y
حمض الأسبارتيك - أس - د جلايسين- جلاي- G ليسين - ليس - ك سيرين - سر - إس فالين فالين الخامس

تسلسل يسمى الحمض النووي؟ مرنا؟ الحمض الريبي النووي النقال؟ كودون AA
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18


شاهد الفيديو: حل درس الاحماض النوويه من كتاب المؤسس اولي ثانوي (شهر نوفمبر 2022).