معلومة

3.5: الأحماض النووية - علم الأحياء

3.5: الأحماض النووية - علم الأحياء


We are searching data for your request:

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

مهارات التطوير

  • وصف بنية الأحماض النووية وتحديد نوعي الأحماض النووية
  • اشرح بنية ودور الحمض النووي
  • اشرح هيكل وأدوار الحمض النووي الريبي

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

DNA و RNA

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

يُعرف المحتوى الجيني الكامل للخلية باسم الجينوم الخاص بها ، 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 تعرف بالنيوكليوتيدات. تتحد النيوكليوتيدات مع بعضها البعض لتشكيل عديد النوكليوتيدات أو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات: القاعدة النيتروجينية ، والسكر البنتوز (خمسة كربون) ، ومجموعة الفوسفات (الشكل ( PageIndex {1} )). 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 تقلل تركيز أيون الهيدروجين في بيئتها ، مما يجعلها أكثر أساسية. يحتوي كل نيوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) والثيمين (T).

يتم تصنيف الأدينين والجوانين على أنها بورينات. الهيكل الأساسي للبيورين هو حلقتان من الكربون والنيتروجين. يتم تصنيف السيتوزين والثايمين واليوراسيل على أنها بيريميدينات لها حلقة كربون-نيتروجين واحدة باعتبارها هيكلها الأساسي (الشكل ( فهرس الصفحة {1} )). كل من حلقات الكربون والنيتروجين الأساسية هذه لها مجموعات وظيفية مختلفة مرتبطة بها. في اختزال البيولوجيا الجزيئية ، تُعرف القواعد النيتروجينية ببساطة 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 deoxyribose ، وفي RNA ، يكون السكر ريبوز (الشكل ( PageIndex {1} )). الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على الكربون الثاني من الريبوز والهيدروجين على الكربون الثاني من الديوكسيريبوز. يتم ترقيم ذرات الكربون في جزيء السكر على أنها 1 و 2 و 3 و 4 و 5 (1 ′ تقرأ على أنها "عدد أولي واحد"). يتم ربط بقايا الفوسفات بمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 كربون لسكر واحد ومجموعة الهيدروكسيل المكونة من 3 كربون من سكر النوكليوتيد التالي ، والتي تشكل رابطة 5′ - 3 phosphodiester. لا تتشكل رابطة الفوسفوديستر عن طريق تفاعل تجفيف بسيط مثل الروابط الأخرى التي تربط المونومرات في الجزيئات الكبيرة: يتضمن تكوينها إزالة مجموعتين من الفوسفات. قد يحتوي عديد النيوكليوتيد على آلاف من روابط الفوسفوديستر هذه.

هيكل DNA مزدوج الحلزون

يحتوي الحمض النووي على بنية ثنائية الحلزون (الشكل ( PageIndex {2} )). يقع السكر والفوسفات على السطح الخارجي للحلزون ، ويشكلان العمود الفقري للحمض النووي. القواعد النيتروجينية مكدسة في الداخل ، مثل درجات السلم ، في أزواج ؛ الأزواج مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية. يتم فصل كل زوج أساسي في الحلزون المزدوج عن الزوج الأساسي التالي بمقدار 0.34 نانومتر. يعمل شريطا اللولب في اتجاهين متعاكسين ، مما يعني أن الطرف المكون من 5-كربون لخيط واحد سيواجه نهاية 3-كربون من الخيط المطابق. (يشار إلى هذا باسم 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 لـ A الاقتران مع T ، ويمكن أن يقترن G مع C ، كما هو موضح في الشكل ( PageIndex {3} ). يُعرف هذا بالقاعدة 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 تكرار الحمض النووي ، يتم نسخ كل خيط ، مما ينتج عنه حلزون مزدوج للحمض النووي ابنة يحتوي على خيط DNA للوالدين وخيط مركب حديثًا.

اتصال فني

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

RNA

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

هناك أربعة أنواع رئيسية من الرنا: الرنا المرسال (الرنا) ، الرنا الريبوزومي (الرنا) ، الرنا الناقل (الرنا) ، الرنا الميكروي (ميرنا). الأول ، mRNA ، يحمل الرسالة من الحمض النووي ، الذي يتحكم في جميع الأنشطة الخلوية في الخلية. إذا احتاجت الخلية إلى تصنيع بروتين معين ، يتم "تشغيل" الجين الخاص بهذا المنتج ويتم تصنيع الحمض النووي الريبي المرسال في 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 ( فهرس الصفحة {4} )).

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 للرنا المرسال والريبوزومات ؛ يحتوي الرنا الريباسي للريبوسوم أيضًا على نشاط إنزيمي (peptidyl transferase) ويحفز تكوين روابط 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 بإدخال الحمض الأميني الصحيح في سلسلة البولي ببتيد. microRNAs هي أصغر جزيئات RNA وينطوي دورها على تنظيم التعبير الجيني عن طريق التدخل في التعبير عن بعض رسائل mRNA. يلخص الجدول ( PageIndex {1} ) أدناه ميزات DNA و RNA.

الجدول ( PageIndex {1} ): ميزات الحمض النووي والحمض النووي الريبي.

ميزات الحمض النووي والحمض النووي الريبي
الحمض النوويRNA
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. يحدد الحمض النووي بنية الرنا المرسال في عملية تُعرف باسم النسخ ، ويحدد الحمض النووي الريبي بنية البروتين في عملية تُعرف باسم الترجمة. يُعرف هذا بالعقيدة 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.

ملخص

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات مكونة من نيوكليوتيدات توجه الأنشطة الخلوية مثل انقسام الخلايا وتخليق البروتين. يتكون كل نوكليوتيد من سكر بنتوز وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. هناك نوعان من الأحماض النووية: DNA و RNA. يحمل الحمض النووي المخطط الجيني للخلية وينتقل من الآباء إلى الأبناء (في شكل كروموسومات). له هيكل مزدوج الحلزوني مع خيطين يعملان في اتجاهين متعاكسين ، متصلين بواسطة روابط هيدروجينية ، ومكملين لبعضهما البعض. الحمض النووي الريبي أحادي الخيط ويتكون من سكر بنتوز (ريبوز) وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. يشارك الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين وتنظيمه. يتم نسخ Messenger RNA (mRNA) من الحمض النووي ، ويتم تصديره من النواة إلى السيتوبلازم ، ويحتوي على معلومات لبناء البروتينات. RNA Ribosomal RNA (rRNA) هو جزء من الريبوسومات في موقع تخليق البروتين ، في حين أن نقل الحمض النووي الريبي (tRNA) يحمل الحمض الأميني إلى موقع تخليق البروتين. ينظم microRNA استخدام mRNA لتخليق البروتين.

اتصالات فنية

[رابط] تحدث طفرة ، ويتم استبدال السيتوزين بالأدينين. ما هو تأثير ذلك في اعتقادك على بنية الحمض النووي؟

[رابط] الأدينين أكبر من السيتوزين ولن يكون قادرًا على إقامة أزواج بشكل صحيح مع الجوانين على الشريط المقابل. سيؤدي هذا إلى انتفاخ الحمض النووي. قد تتعرف إنزيمات إصلاح الحمض النووي على الانتفاخ واستبدال النوكليوتيدات غير الصحيحة.

راجع الأسئلة

قد يحتوي نيوكليوتيد الحمض النووي على ________.

  1. الريبوز ، اليوراسيل ، ومجموعة الفوسفات
  2. ديوكسيريبوز ، يوراسيل ، ومجموعة فوسفات
  3. ديوكسيريبوز ، ثايمين ، ومجموعة فوسفات
  4. ريبوز ، ثايمين ، ومجموعة فوسفات

ج

اللبنات الأساسية للأحماض النووية هي ________.

  1. السكريات
  2. القواعد النيتروجينية
  3. الببتيدات
  4. النيوكليوتيدات

د

إستجابة مجانية

ما هي الاختلافات الهيكلية بين RNA و DNA؟

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

ما هي الأنواع الأربعة من الحمض النووي الريبي وكيف تعمل؟

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

قائمة المصطلحات

حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA)
جزيء حلزوني مزدوج يحمل المعلومات الوراثية للخلية
رسول RNA (مرنا)
RNA الذي يحمل المعلومات من DNA إلى الريبوسومات أثناء تخليق البروتين
حمض نووي
الجزيء البيولوجي الذي يحمل المخطط الجيني للخلية ويحمل تعليمات لعمل الخلية
النوكليوتيدات
مونومر الأحماض النووية. يحتوي على سكر بنتوز ومجموعة فوسفات واحدة أو أكثر وقاعدة نيتروجينية
الفوسفوديستر
الرابطة الكيميائية التساهمية التي تربط السلاسل المتعددة النوكليوتيد مع مجموعة الفوسفات التي تربط اثنين من السكريات البنتوزية من النيوكليوتيدات المجاورة
عديد النوكليوتيد
سلسلة طويلة من النيوكليوتيدات
البيورين
نوع القاعدة النيتروجينية في DNA و RNA ؛ الأدينين والجوانين من البيورينات
بيريميدين
نوع القاعدة النيتروجينية في DNA و RNA ؛ السيتوزين ، الثايمين ، واليوراسيل هي بيريميدين
الحمض النووي الريبي (RNA)
جزيء فردي تقطعت به السبل ، وغالبًا ما يكون مقترنًا بقاعدة داخلية ، يشارك في تخليق البروتين
الحمض النووي الريبوزي (الرنا الريباسي)
الحمض النووي الريبي الذي يضمن المحاذاة الصحيحة لمرنا والريبوسومات أثناء تخليق البروتين ويحفز تكوين ارتباط الببتيد
النسخ
العملية التي من خلالها يتشكل الرنا المرسال على قالب من الحمض النووي
نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي)
RNA الذي يحمل الأحماض الأمينية المنشطة إلى موقع تخليق البروتين على الريبوسوم
ترجمة
العملية التي من خلالها يوجه الحمض النووي الريبي تكوين البروتين


شاهد الفيديو: علم الأحياء تحت المجهر: ما الحمض النووي والحمض النووي الريبي (يوليو 2022).


تعليقات:

  1. Askuwheteau

    أعتذر ، لكن هذا البديل لا يناسبني.من آخر يمكن أن يتنفس؟

  2. Chappell

    هل يمكنني النشر على مدونتي؟

  3. Beal

    بشكل ملحوظ ، العبارة المفيدة

  4. Zololar

    أعتقد أنك ترتكب خطأ. دعنا نناقش.



اكتب رسالة