معلومة

هل توجد الأحماض النووية في أغشية الخلايا؟

هل توجد الأحماض النووية في أغشية الخلايا؟



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.

لقد وجدت العديد من النتائج عبر الإنترنت وتم تصنيفي مؤخرًا في اختبار مهم على أنه خطأ عندما افترضت أنه لم يتم العثور عليها في غشاء الخلية. هل يعرف أحد ما هي الإجابة الصحيحة في هذه الحالة؟ شكرا لك مقدما.


الأحماض النووية ليست مكونات هيكلية لأغشية الخلايا (الريبوسومات والنواة هي الأماكن الرئيسية التي توجد فيها).

ومع ذلك ، نظرًا لكونه نظامًا مفتوحًا ، فإن الخلايا التي تتبادل المواد الكيميائية مع غشاءها المحيط والخلوي يمكن أن تنقل الأحماض النووية أيضًا. هذا هو السبب في إمكانية اكتشاف هذه الأحماض في أغشية الخلايا.

إذا كان لديك تعبير السؤال الدقيق ، فيمكن أن يساعدك في الحصول على إجابة أكثر دقة.


لا ، لا يحتوي غشاء البلازما على أي أحماض نووية - DNA و RNA. المكونات الرئيسية لغشاء البلازما هي الدهون ، الجليكول- الدهون ، طبقة ثنائية الليبيدات الفوسفورية والكوليسترول.


هل توجد الأحماض النووية في أغشية الخلايا؟ - مادة الاحياء

يعمل الجزء ____ من غشاء الخلية كحاجز بينما يحدد الجزء ____ وظائف محددة ، بما في ذلك المضخات والمستقبلات والالتصاق وما إلى ذلك.

أ. الكربوهيدرات والحمض النووي

ب. الدهون والبروتين

ج. الدهون والكربوهيدرات

د. حمض نووي ، دهون

الدورة التعليمية

الدهون

مناطق الجزيء المخصب لـ & quotC & quot و & quotH & quot كارهة للماء.

ذيول الأحماض الدهنية تتكون من الكربون والهيدروجين وهي كارهة للماء.

الفوسفوليبيد هي amphipathic ، ولها طابع ماء وكارهة للماء في نفس الجزيء. تؤدي التفاعلات مع الماء إلى تكوين الدهون الفوسفورية طبقة ثنائية ، مع ذيول الأحماض الدهنية الكارهة للماء داخل الطبقة الثنائية والمجموعات المحبة للماء تتعرض للماء.

هذا الهيكل الأساسي يجعل الغشاء حاجزًا أمام الجزيئات المحبة للماء. يكون الجزء الداخلي من الغشاء سائلًا ولزوجته تساوي تقريبًا زيت الزيتون. الكوليسترول في الأغشية يغير السيولة.

تنقسم بروتينات الأغشية إلى فئتين عامتين:

  • بروتينات غشاء لا يتجزأ تخترق أو تكون جزءا لا يتجزأ من طبقة ثنائية الفسفوليبيد. تحتوي بعض بروتينات الغشاء على منطقة ألفا حلزونية واحدة أو أكثر يمكن أن تمتد على الطبقة الثنائية عدة مرات.
  • بروتينات الغشاء المحيطي تفتقر إلى المناطق الكارهة للماء ، وغالبًا ما ترتبط ببروتينات الغشاء المتكامل أو الأسطح المحبة للماء للطبقة الثنائية.

عادة ما يتطلب نقل الجزيئات القطبية عبر غشاء الخلية قنوات مكونة من بروتينات تمتد عبر طبقة ثنائية الدهون. وبالتالي ، فإننا نربط غالبية الخصائص الوظيفية لأغشية الخلايا ببروتينات الغشاء. الدهن هو في الغالب حاجز. سنرى لاحقًا أن كلاً من الدهون وبروتينات الأغشية يمكن أن تعمل في إشارات الخلية.


النيوكليوتيدات: لبنات بناء الأحماض النووية

الأحماض النووية عبارة عن جزيئات متعددة النوكليوتيدات - وهي جزيئات شبيهة بالسلسلة طويلة تتكون من سلسلة من اللبنات الأساسية المتطابقة تقريبًا تسمى النيوكليوتيدات. يتكون كل نوكليوتيد من قاعدة عطرية تحتوي على النيتروجين مرتبطة بسكر البنتوز (خمسة كربون) ، والذي يرتبط بدوره بمجموعة الفوسفات. يحتوي كل حمض نووي على أربعة من خمس قواعد محتملة تحتوي على النيتروجين: الأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، والثيمين (T) ، واليوراسيل (U). يتم تصنيف A و G على أنها بورينات ، ويطلق على C و T و U بشكل جماعي بيريميدين. تحتوي جميع الأحماض النووية على القواعد A و C و G T ، ومع ذلك ، توجد فقط في الحمض النووي ، بينما يوجد U في RNA. يختلف سكر البنتوز في الحمض النووي (2′-deoxyribose) عن السكر في RNA (الريبوز) بغياب مجموعة الهيدروكسيل (―OH) على 2 كربون من حلقة السكر. بدون مجموعة فوسفات متصلة ، يُعرف السكر المرتبط بإحدى القواعد باسم نوكليوزيد. تربط مجموعة الفوسفات بقايا السكر المتتالية عن طريق ربط مجموعة 5′-هيدروكسيل على سكر واحد بمجموعة 3′-hydroxyl من السكر التالي في السلسلة. تسمى روابط النيوكليوزيد هذه روابط فوسفوديستر وهي نفسها في الحمض النووي الريبي والحمض النووي.


التركيب الثانوي للبروتينات

تحدد سلاسل الأحماض الأمينية البنية الأساسية للبروتين ، لكن التفاعلات (قوى الجذب وقوى التنافر) بين مكونات السلسلة تعيد تشكيل البروتين إلى هيكله ثلاثي الأبعاد الخيطي. تتسبب هذه القوى الجذابة والمنافرة بين الأحماض الأمينية في السلسلة في اتخاذ أجزاء من السلسلة أحد الأشكال المميزة العديدة التي توفر البنية الثانوية للبروتين. على سبيل المثال ، يمكن للهيدروجين الموجود في المجموعة الأمينية لأحد الأحماض الأمينية أن يشكل رابطة هيدروجينية ضعيفة & quot لذرة الأكسجين في مجموعة الكربوكسيل لحمض أميني آخر في مكان آخر من السلسلة. يمكن أن يتسبب الارتباط الهيدروجيني في تكوين أجزاء من سلسلة البولي ببتيد لتكوين أقسام متعرجة تسمى & quot؛ صفائح بيتا & quot (والتي تكون بارزة جدًا في ألياف البروتين في الحرير ، على سبيل المثال) ، ويمكن أن تتسبب أيضًا في تحريف أجزاء من البولي ببتيد في الفلين. هيكل على شكل لولب يسمى & quot alpha helix. & quot يمكن الإشارة إلى أقسام أخرى من البولي ببتيد باسم & quot؛ لفائف عشوائية & quot لأنها تطوى ولكن ليس لها شكل هيكلي منتظم.

تحتوي البروتينات أيضًا على مستوى ثالث من التركيب نتيجة الروابط الأيونية أو الهيدروجينية أو التساهمية بين مجموعات & quot-R & quot من الأحماض الأمينية. نتيجة لذلك ، يتم طي شرائح ألفا الحلزونية والألواح المطوية بيتا والملفات العشوائية على نفسها. يتأثر الطي والتنسيب في الخلية أيضًا بقطبية الأحماض الأمينية. تحتوي بعض الأحماض الأمينية على سلاسل جانبية قطبية والبعض الآخر لها سلاسل جانبية غير قطبية. إذا كانت بعض أقسام السلسلة تحتوي في الغالب على أحماض أمينية غير قطبية ، في حين أن الأقسام الأخرى تحتوي في الغالب على أحماض أمينية قطبية ، فإن الأقسام غير القطبية سوف ترتبط ذاتيًا داخل الجزيء بعيدًا عن الماء ، وسيتم ترتيب المقاطع القطبية على الجزء الخارجي من الجزيء.

أخيرًا ، يشير الهيكل الرباعي إلى ارتباط اثنين أو أكثر من سلاسل أو وحدات فرعية متعددة الببتيد في كيان أكبر. على سبيل المثال ، يتكون جزيء الهيموجلوبين (كما هو موضح في (د) إلى اليسار) من وحدتين فرعيتين ألفا ووحدتين فرعيتين بيتا كل واحدة من سلاسل البولي ببتيد الأربعة هذه لها موقع ربط للأكسجين. غالبًا ما تتكون بروتينات النقل في أغشية الخلايا من وحدات فرعية متعددة أيضًا.

تسير البنية ثلاثية الأبعاد للبروتينات جنبًا إلى جنب مع وظيفتها. علاوة على ذلك ، قد يتغير الشكل ثلاثي الأبعاد للبروتين (شكله) اعتمادًا على التغيرات في بيئته المحلية ، وقد يتعلق هذا أيضًا بوظيفته. للتوضيح ، ضع في اعتبارك وظيفة إنزيم هدفه فصل مجموعات الفوسفات من جزيء يسمى AMP الدوري. الإنزيم مُصوَّر في الشكل على اليمين. تُظهر الرسومات الموجودة على الجانب الأيسر من الشكل طي الإنزيم في شكله الرباعي (البروتين المطوي) ، والرسم الموجود على اليمين عبارة عن لقطة قريبة لموقع الربط ، مما يُظهر جزيء AMP الدوري (التظليل الوردي) الموجود في أذرع موقع التجليد. تتفاعل المجموعات الكيميائية الموجودة على مادة AMP الدورية (الركيزة) مع المجموعات الكيميائية الموجودة على الإنزيم من خلال الروابط الأيونية والهيدروجينية. موقع الربط خاص بـ AMP الدوري ، والذي يتناسب مع موقع ربط البروتين بنفس الطريقة التي يلائمها المفتاح في قفل معين. يؤدي هذا التفاعل بعد ذلك إلى تغيير شكل الإنزيم ، وهذا يؤدي إلى ثني AMP الدوري بطريقة تسهل انقسام مجموعة الفوسفات. بمجرد حدوث ذلك ، يتم إطلاق المنتجين الناتج ، ويعود الإنزيم إلى شكله الساكن.

(الرسم التوضيحي مقتبس من http://accessexcellence.org/RC/VL/GG/ecb/protein_binding_site.php)

الشكل ثلاثي الأبعاد للبروتينات وهذا المفهوم الخاص بموقع الارتباط المحدد مناسب ليس فقط لتفاعل الإنزيمات وركائزها ، ولكن أيضًا للمستقبلات التي تربط الإشارات الكيميائية بطريقة معينة ، على سبيل المثال ، مستقبل بروتين مضمن في الخلية غشاء له شكل مكمل لجزيء الإشارة مستقبلات الهستامين كما هو موضح أدناه. يتسبب ارتباط جزيئات الهيستامين بمستقبلاتها المقابلة في حدوث تغيير في تكوين مستقبلات البروالين التي تؤدي إلى سلسلة من الاستجابات الكيميائية الحيوية داخل الخلية ، مثل تقلص خلايا العضلات الملساء في القصبات الهوائية لطفل يعاني من نوبة ربو.

الأجسام المضادة التي يتم إنتاجها استجابة للعدوى لها مواقع ارتباط تمكنها من الارتباط بأشكال تكميلية على بروتينات غريبة. يوضح الرسم التوضيحي أدناه الجسم المضاد IgG باللون الأزرق ، ويتألف من سلسلتين قصيرتان من عديد الببتيد وسلسلتين طويلتين متصلتين ببعضهما البعض مع روابط ثاني كبريتيد (SS). طريقة محددة للأشكال التكميلية على الجزيئات الأجنبية (كما هو موضح باللون الأسود). يمكن أن يؤدي الارتباط بالمواد الأمامية إلى تحييدها ووسمها أيضًا لتسهيل إزالتها بواسطة خلايا الدم البيضاء.

وكمثال أخير ، فكر في هرمون الأنسولين ، الذي يرتبط بجيوب معينة على مستقبلات الأنسولين المغروسة في أغشية الخلايا الدهنية وخلايا العضلات. مرة أخرى ، يتسبب الارتباط في حدوث تغيير في شكل (شكل) بروتين المستقبل الذي يؤدي إلى سلسلة من الأحداث البيوكيميائية التي تؤدي إلى إدخال ناقلات الجلوكوز (بروتينات نقل الغشاء) في غشاء البلازما كما هو موضح أدناه.

كما سترى في القسم التالي ، فإن بنية البروتينات تمكنها من أداء مجموعة متنوعة من الوظائف.

المحتوى # 1692016. كل الحقوق محفوظة.
تاريخ آخر تعديل: 22 آذار (مارس) 2016.
تم إنشاؤها بواسطة واين دبليو لامورت ، دكتوراه في الطب ، دكتوراه ، MPH ،


لم يكن الدور الحاسم للحمض النووي في الحياة معروفًا للعلماء حتى منتصف القرن العشرين. تم تحليل الجينات لأول مرة بواسطة جريجور مندل في عام 1865. كما أبلغ عن دورها في وراثة المعلومات ونقلها من جيل إلى آخر.

ومع ذلك ، لم تكن الطبيعة والتراكيب الجزيئية لهذه العوامل معروفة. كان موقع هذه العوامل غير معروف أيضًا.

في وقت لاحق ، اكتشف فريدريش جريفيث وجود "عامل تحول" في عام 1928 من خلال تجربته الشهيرة حول الالتهاب الرئوي العقدية. وذكر أن هذا العامل ينتقل من البكتيريا الميتة وبالتالي يحول صفات البكتيريا الحية.

كان يُعتقد أن عوامل التحول هي المادة الجينية ولكن الطبيعة الكيميائية الحيوية لهذا العامل كانت غير معروفة بعد ذلك ، وكان يُعتقد بشدة أنها بروتين.

في وقت لاحق ، حددت التجارب التفصيلية التي أجراها أوزوالد أفيري وزملاؤه في عام 1944 الطبيعة البيوكيميائية لمبدأ التحول على أنه الحمض النووي. هذا عندما ظهرت الأحماض النووية في دائرة الضوء. قدمت الأبحاث المكثفة حول الجزيء الأساس الجزيئي للوراثة.

الخلية والنواة

الخلايا هي الوحدة الهيكلية والوظيفية للكائن الحي. وهي تتكون من سيتوبلازم محاط بغشاء خلوي وقادر على البقاء على قيد الحياة وأداء وظائف التمثيل الغذائي بشكل مستقل.

قد يكون لديهم المزيد من العضيات المرتبطة بالغشاء مثل الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء لأداء وظائف مختلفة ونواة. هناك نوعان من الخلايا يعتمدان على وجود وغياب النواة-

بدائية النواة - تفتقر الخلايا إلى نواة وعضيات أخرى مرتبطة بالغشاء. الحمض النووي موجود في السيتوبلازم المنظم كنواة. على سبيل المثال البكتيريا

حقيقيات النوى - الخلايا متمايزة جيدًا ولها نواة وعضيات أخرى مرتبطة بالغشاء. الحمض النووي في مثل هذه الكائنات موجود مع نواة منظمة في كروموسوم. على سبيل المثال- الخلية النباتية والحيوانية

احماض نووية

الأحماض النووية عبارة عن بوليمرات حيوية كبيرة تتكون من تكرارات متعددة لوحدات النيوكليوتيدات الأحادية الخاصة بها.

على أساس تكوين الوحدة الأحادية ، يمكن أن تكون إما DNA أو RNA. تتكون النيوكليوتيدات من ثلاثة مكونات - 5 سكر كربون (ريبوز في RNA و Deoxyribose في DNA) ، ومجموعة فوسفات ، وقاعدة نيتروجينية (Purines –A and G ، Pyrimidines - C ، T ، و U).

تذهب النيوكليوتيدات الخاصة بالحمض النووي إلى اسم ديوكسيريبو نيوكليوتيدات. والنيوكليوتيدات الخاصة بـ RNA تسمى Ribo-nucleotides.

في الحمض النووي ، القواعد النيتروجينية هي Adenine (A) ، Cytosine (C) ، Guanine (G) ، و Thymine (T)

في الحمض النووي الريبي ، يحل اليوراسيل (U) محل الثايمين.

ترتبط القواعد بالسكر عن طريق ارتباط 1 'N-glycosidic لتشكيل نيوكليوسيد. ثم يتم ربط مجموعة الفوسفات لتشكيل النوكليوتيدات الأحادية.

يتصل اثنان من المونومرات ببعضهما البعض بوصلة 3’-5 'phosphodiester. ترتبط مجموعة الفوسفات لنيوكليوتيد واحد (عند موضع 5 بوصات) بـ 3’-أوه لنيوكليوتيد آخر.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للأحماض النووية في تخزين المعلومات الجينية ونقلها بشكل ثابت من جيل إلى آخر. هذا يتوسط من خلال الوظائف التالية للأحماض النووية

  • الحمض النووي هو المادة الوراثية لمعظم أشكال الحياة باستثناء بعض الفيروسات وهو مسؤول عن نقل الجينات من الآباء إلى الأبناء.
  • إنها مسؤولة عن تخليق البروتينات في خلايانا.
  • يجد فقدان محتوى الحمض النووي أو الطفرات صلة بالعديد من الأمراض مثل السرطان أو الهيموفيليا.
  • بصمة الحمض النووي هي طريقة تستخدم لتحديد الأبوة والتعرف على المجرمين باستخدام الأدلة في مسرح الجريمة مثل الشعر.
  • يعمل الحمض النووي الريبي بشكل أساسي كقالب لتخليق البروتين (mRNA) ، أو كمحفز لتخليق البروتين (rRNA) أو كجزيء محول للأحماض الأمينية (tRNA).
  • يمكن لجزيئات الحمض النووي الريبي المكتشفة حديثًا أن تعمل أيضًا كمنظم في عملية تخليق البروتين.

يرمز الحمض النووي إلى حمض الديوكسي ريبونوكلييك لأن حلقة السكر للنيوكليوتيدات التي تشتمل على الحمض النووي تفتقر إلى OH في موضعها 2. إن غياب مجموعة الأكسجين هذا يجعلها أكثر استقرارًا وسمح للمعلومات بالمرور عبر مئات الأجيال.

يصف طول النوكليوتيدات المتكرر الحمض النووي المذكور في bp (أزواج القاعدة) - عدد الوحدات الأحادية المكررة. إنها سمة من سمات الأنواع. تمتلك بكتيريا الإشريكية القولونية حوالي 4.6 مليون برميل في حين أن البشر لديهم 3.3 مليار برميل.

تسلسل ترتيب هذه المونومرات هو سمة من سمات الفرد. وهذه الخاصية تشكل مخطط الفرد.

أوضح جيمس واتسون وفرانسيس كريك بنية الحمض النووي باستخدام قواعد Chargaff ودراسات الأشعة السينية التي أجرتها روزاليند فرانكلين في عام 1928.

الحمض النووي عبارة عن جزيء حلزوني مزدوج مع خيطين من عديد النوكليوتيدات يعملان بشكل مضاد للتوازي مع بعضهما البعض. تعمل إحدى السلاسل في اتجاه 3'-5 'بينما تعمل السلسلة الأخرى في اتجاه 5'-3'.

يشكل السكر والفوسفات العمود الفقري للحلزون بينما تبرز القواعد النيتروجينية في الداخل. ترتبط هذه القواعد بين الخيوط ببعضها البعض من خلال رابطة هيدروجينية تعمل على استقرار الجزيء بأكمله.

توجد البيورينات والبيريميدين دائمًا بكمية متساوية حيث يتم دائمًا العثور على A مرتبطًا بـ G و C الموجودان مرتبطان بـ T في الخيط الآخر.

تبلغ المسافة بين كل دورة من اللولب المزدوج 3.4 نانومتر ولها 10 قواعد تقريبًا في كل دورة

تعتمد عملية تخليق البروتين والسرعة النسبية وبنية البروتين والمعالجة المناسبة للبروتين المتكون بشكل كبير على تسلسل الحمض النووي الموجود في الفرد. ينتج عن التغيير في هذا التسلسل كتم الصوت.

يمكن أن تحدث الطفرات بسبب عوامل فيزيائية أو كيميائية مختلفة تعرف باسم المطفرات. هذه الطفرات هي السبب المعروف لاضطرابات وراثية مختلفة مثل الهيموفيليا أو فقر الدم المنجلي والسرطان.

تغليف الحمض النووي

نظرًا لأن طول الحمض النووي البشري الكامل سيكون بطول 2.2 متر تقريبًا ، فمن المستحيل حزم الحمض النووي بالكامل داخل كل خلية دون تنظيم مناسب.

في بدائيات النوى (الكائنات الحية التي تفتقر إلى النواة - البكتيريا) ، يوجد الحمض النووي في السيتوبلازم في حالة ملفوفة فائقة تعرف باسم النواة.

في حقيقيات النوى ، تكون عملية التعبئة متعددة الجوانب ومعقدة. يعمل البروتين المعروف باسم الهيستونات على استقرار الشحنات السالبة لمجموعة الفوسفات.

هذا يسمح بحزم محكم للحمض النووي الموجود في الخلايا المكثفة على هيئة كروماتين (عند عدم التكاثر) وككروموسومات (أثناء التكاثر).

ما هي الكروموسومات؟

الكروموسومات هي هياكل شبيهة بالخيوط موجودة في النواة. يوجد في البشر 23 زوجًا من هذه الكروموسومات تحتوي على الجينات المشفرة لجزيئات البروتين المختلفة.

يرمز RNA إلى الحمض النووي الريبي وهو من ثلاثة أنواع رئيسية داخل الخلية - mRNA أو tRNA أو rRNA.

يلعب mRNA أو messenger RNA دور وسيط في عملية التعبير الجيني. ينص DOGMA المركزي للبيولوجيا الجزيئية على أن المعلومات المخزنة في DNA تتحول إلى جزيء mRNA أحادي الشريطة قبل تكوين البروتين.

أيضًا ، فإن mRNA مكمل لشريط الحمض النووي.

ما هي الجينات؟

يحتوي جزيء الحمض النووي الطويل الموجود في الخلية على العديد من أجزاء المناطق المعروفة باسم الجين الذي يمكنه تكوين بروتين. كل جين يشفر لجزيء mRNA وسيط يتم ترجمته لاحقًا إلى البروتين المقابل له.

على سبيل المثال ، ينتج عن ترميز الجين للأنسولين أنسولين mRNA الذي سيؤدي في النهاية إلى إنتاج هرمون الأنسولين. هذه العملية منظمة للغاية والعديد من العمليات تتحكم في المعدل النهائي لإنتاج البروتين.

يحتوي كل جين على شكلين بديلين أو أكثر يرمزان لنفس الخاصية. هذه الأشكال تحمل اسم الأليلات. ويعتمد التعبير النهائي للحرف على الأليلين الموجودين في الخلية.

  • يتم لاحقًا ترجمة mRNA إلى بروتينات بواسطة الريبوسومات في سيتوبلازم الخلية
  • يلعب الحمض الريبي النووي النقال أو نقل الحمض النووي الريبي دور جزيء محول ويجلب الحمض الأميني المقابل للتسلسل في الرنا المرسال أثناء تخليق البروتين
  • يوجد الرنا الريباسي داخل الريبوسومات وغالبًا ما يلعب دورًا هيكليًا أو تحفيزيًا في هذه العملية.

تخليق البروتين

يتم أيضًا ترجمة mRNA المتكون من جزيء DNA لتشكيل بروتين. يحدث هذا في سيتوبلازم الخلية داخل العضيات المعروفة باسم الريبوسومات. البروتينات عبارة عن بوليمرات مكونة من أحماض أمينية. هناك 20 AA معروفًا في كل خلية.

يحتوي الرنا المرسال المتكون من جين في الحمض النووي أيضًا على بوليمرات متواليات النوكليوتيدات. يمكن تفسير آلية تكوين تسلسل AA من سلسلة من النيوكليوتيدات بشكل جيد من خلال مفهوم الكودونات.

الكودونات والأحماض الأمينية

الكودونات هي قاعدة ثلاثية. تتحد ثلاث نيوكليوتيدات متجاورة لتشكل كودونًا. كل كودون يتوافق مع حمض أميني معين. نظرًا لوجود 64 طريقة ممكنة لترتيب قواعد النوكليوتيدات الأربعة و 20 AA فقط ، سيكون هناك أكثر من ترميز واحد للحمض الأميني.

نحصل على هذه المعلومات من جدول الكودون. داخل الريبوسوم ، تُقرأ قواعد الرنا المرسال في مجموعات من ثلاثة (كودون) وتنضم الأحماض الأمينية المقابلة لتشكيل سلسلة. تحدد وظيفة وهيكل البروتين المتكون من تسلسل الأحماض الأمينية المرتبطة.

نظرًا لأن تغيير قاعدة واحدة في الجين يمكن أن يؤدي إلى حمض أميني مختلف في البروتين ، فقد يؤثر ذلك على وظيفته. أمراض مثل فقر الدم المنجلي هي نتيجة لهذه الطفرات القاعدية المفردة.

الحمض النووي معاد التركيب

تقنية الحمض النووي المؤتلف هي عملية الهندسة الوراثية حيث تنضم جزيئات الحمض النووي من مصدرين أو أكثر إلى كائن حي مضيف وتدخل فيه. الهدف هو الحصول على سمات وراثية مواتية قد تفيد المجتمع.

نظرًا لأن جزيئات الحمض النووي من الأنواع المختلفة تشترك في بنية كيميائية مشتركة ، يمكن ربطها معًا بواسطة تقنيات معملية مختلفة. إحدى هذه التقنيات هي إعادة التركيب الجزيئي لتشكيل الحمض النووي المؤتلف (rDNA).

المضيف الأكثر استخدامًا لتقنيات rDNA هو بكتيريا Escherichia coli نظرًا لكونها دورة تكاثر قصيرة وسهولة النمو والمحافظة عليها في المختبر.

لتنفيذ العملية ، يستخدم الخبراء بعض الإنزيمات مثل & # 8211
1. نوكليازات تقييدية (تقطع خيط DNA في تتابعات محفوظة تعرف بمواقع التقييد مثل نوكلياز تقييد إيكو آر آي).
2. Ligases (ينضم إلى طرفي شظايا الحمض النووي).

مثال - في الأيام الأولى ، كان الأنسولين المأخوذ من الخنازير يزود مرضى السكري. ومع ذلك ، أدى ذلك إلى ردود فعل تحسسية ومخاوف أخلاقية بسبب عدد الخنازير التي يجب قتلها.

للتغلب على هذه العقبة ، تم عزل جين بروتين الأنسولين من الحمض النووي البشري وهندسته في بكتيريا الإشريكية القولونية. لا يُظهر بروتين الأنسولين الناتج على هذا النحو أي استجابة تحسسية ، حيث يتم الحصول عليه من نفس النوع ولا يتطلب إعدام الحيوانات.

إجراء

  • تحتوي البكتيريا على قطع دائرية مغلقة من الحمض النووي في السيتوبلازم المعروف باسم البلازميدات. غالبًا ما يتم تنفيذ تقنية rDNA على مثل هذه البلازميدات حيث يسهل إدخالها في المضيف.
  • تم عزل البلازميد من خلايا الإشريكية القولونية وفتحها بواسطة نوكليازات تقييدية.
  • تم عزل جين الأنسولين البشري واستخدام PCR (تفاعل البوليميراز المتسلسل) لعمل نسخ متعددة منه.
  • تستخدم Ligases لإعادة تجميع جزأين من الحمض النووي معًا.
  • تم بعد ذلك تحويل / استنساخ هذا البلازميد المعدل إلى خلايا مضيفة باستخدام طريقة الصدمة الحرارية. (عمليات أخرى مثل بندقية الجينات أو الحقن المجهري قيد الاستخدام).
  • ثم نمت الخلايا المحولة في حاويات كبيرة تحتوي على الوسط المناسب ودرجة الحرارة ودرجة الحموضة لإنتاج بروتين الأنسولين البشري بكميات كبيرة.
  • يمكن معالجة هذا الأمر واستخدامه في الإجراءات الطبية.

يتم تطوير العديد من منتجات rDNA بواسطة تقنيات rDNA باستخدام طريقة بيولوجية مستدامة. يمكن استخدامها لتصحيح الأمراض الوراثية عن طريق استبدال الجين المعيب بآخر طبيعي. كما أنها تستخدم في تعديل الحيوانات وراثيا لمساعدتها على التغلب على الضغوط والأمراض البيئية.

يمكن أن يساعد الاستخدام المنظم لهذه التقنية في حل المشكلات المختلفة التي يواجهها المجتمع البشري بطريقة مستدامة وبتكلفة أقل.


أساسيات

هناك خمسة أجزاء سهلة من الأحماض النووية. تتكون جميع الأحماض النووية من نفس لبنات البناء (م onomers). يطلق الكيميائيون على المونومرات & quotالنيوكليوتيدات. & quot القطع الخمس اليوراسيل, السيتوزين, الثايمين, الأدينين، و جوانين. بغض النظر عن فئة العلوم التي أنت فيها ، سوف تسمع دائمًا عن ATCG عند النظر في الحمض النووي. تم العثور على اليوراسيل فقط في الحمض النووي الريبي. مثلما يحتاج الإنسان إلى عشرين (20) حمضًا أمينيًا للبقاء على قيد الحياة ، فإننا نحتاج أيضًا إلى خمسة (5) نيوكليوتيدات.

تتكون هذه النيوكليوتيدات من ثلاثة أجزاء:
1. سكر خماسي الكربون
2. قاعدة تحتوي على ذرات نيتروجين (N)
3. أيون حمض الفوسفوريك المعروف باسم الفوسفات (PO4 3-)


هل توجد الأحماض النووية في أغشية الخلايا؟ - مادة الاحياء

احماض نووية

تم عزل الأحماض النووية ، وهي أحماض قوية نسبيًا موجودة في نوى الخلايا ، لأول مرة في عام 1869. الأحماض النووية عبارة عن بوليمرات ذات أوزان جزيئية تصل إلى 100،000،000 جرام لكل مول. يمكن تفكيكها أو هضمها لتشكيل مونومرات تعرف باسم النيوكليوتيدات. يحتوي كل نوكليوتيد على ثلاث وحدات: سكر وأمين وفوسفات كما هو موضح في الشكل أدناه.

الأحماض النووية مقسمة إلى فئات على أساس السكر المستخدم في تكوين النيوكليوتيدات. حمض النووي الريبي (RNA) مبني على حلقة b -D-ribofuranose. حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (الحمض النووي) يحتوي على ريبوفيورانوز معدل تم فيه إزالة مجموعة -OH الموجودة على ذرة الكربون الثانية ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

تنقسم الأمينات التي تشكل الأحماض النووية إلى فئتين: البيورينات و بيريميدين. هناك ثلاثة بيريميدين سيتوزين وثايمين ويوراسيل واثنين من البيورينات أدينين وجوانين ، كما هو موضح في الشكل أدناه.

يحتوي كل من DNA و RNA على أربعة نيوكليوتيدات. كلاهما يحتوي على نفس البيورينات الأدينين والجوانين وكلاهما يحتوي أيضًا على بيريميدين السيتوزين. لكن النوكليوتيدات الرابعة في الحمض النووي هي الثايمين ، بينما يستخدم الحمض النووي الريبي اليوراسيل لإكمال رباعي النيوكليوتيدات.

يتم ترقيم ذرات الكربون في السكر في مركز النيوكليوتيد من 1 إلى 5 درجات. يمكن أن تتفاعل مجموعة -OH الموجودة على 3 درجات كربون لنيوكليوتيد واحد مع الفوسفات المرتبط بكربون 5 درجات من كربون آخر لتشكيل ثنائي نيوكليوتيد مركب معًا بواسطة روابط إستر الفوسفات. مع استمرار نمو السلسلة ، تصبح ملف عديد النوكليوتيد. يظهر جزء قصير من سلسلة DNA في الشكل أدناه.

قراءة من نهاية 5 من هذه السلسلة إلى نهاية 3 ، تحتوي قطعة DNA هذه على التسلسل التالي لبدائل الأمين: الأدينين (A) ، السيتوزين (C) ، الغوانين (G) ، والثايمين (T).

لسنوات عديدة ، كان دور الأحماض النووية في الأنظمة الحية غير معروف. في عام 1944 قدم أوزوالد أفيري دليلاً على أن الأحماض النووية متورطة في تخزين ونقل المعلومات الجينية اللازمة لتخليق البروتينات. تم معارضة هذا الاقتراح بشدة من قبل العديد من معاصريه ، الذين اعتقدوا أن بنية الأحماض النووية كانت منتظمة للغاية وبالتالي فهي مملة للغاية بحيث لا يمكن حمل المعلومات التي ترمز لآلاف البروتينات المختلفة التي تحتاجها الخلية للبقاء على قيد الحياة.

بالعودة إلى الوراء ، تم الحصول على الدليل الأول حول كيفية عمل الأحماض النووية بواسطة Erwin Chargaff ، الذي وجد أن الحمض النووي يحتوي دائمًا على نفس الكميات من أزواج معينة من القواعد. هناك دائمًا نفس القدر من الأدينين مثل الثايمين ، على سبيل المثال ، ومقدار الجوانين مثل السيتوزين.

في عام 1954 ، اقترح جيمس واتسون وفرانسيس كريك هيكلًا للحمض النووي يشرح كيف يمكن استخدام الحمض النووي لتخزين المعلومات الجينية. يتألف هيكلها من سلسلتين من عديد النوكليوتيدات تعملان في اتجاهات متعاكسة مرتبطة بروابط هيدروجينية بين بورين معين (A أو G) على خيط واحد وبيريميدين معين (C أو T) على الآخر ، كما هو موضح في الشكل أدناه. تشكل هذه الخيوط حلزونًا ليس ملفوفًا بإحكام مثل a-helix Pauling و Corey الذي اقترحه للبروتينات.

يجب أن يكون هذا الهيكل قادرًا على شرح عمليتين. يجب أن تكون هناك طريقة ما لعمل نسخ كاملة من الحمض النووي يمكن نقلها إلى الأجيال القادمة (تكرار). يجب أن يكون هناك أيضًا طريقة ما لفك تشفير المعلومات الموجودة في سلسلة الحمض النووي (النسخ) وترجمة هذه المعلومات إلى سلسلة من الأحماض الأمينية في البروتين (ترجمة).

النسخ المتماثل سهل الفهم. وفقًا لـ Watson and Crick ، ​​يتم دائمًا إقران الأدينين الموجود على أحد خيوط الحمض النووي مع الجوانين على الآخر ، ودائمًا ما يتم إقران السيتوزين مع الثايمين. وبالتالي ، فإن خيطي الدنا يكملان بعضهما البعض بشكل مثالي ، يمكن دائمًا التنبؤ بتسلسل النيوكليوتيدات على خيط واحد من التسلسل على الآخر. يحدث النسخ المتماثل عندما ينفصل خيوط جزيء الحمض النووي الأصل ويتم نسخ كلا الخيطين في وقت واحد. وهكذا ، فإن خيطًا واحدًا من الحمض النووي الأصل موجود في كل جزيء من الجزيئات الوليدة التي يتم إنتاجها عند انقسام الخلية.


قاعدة بيانات بنية الحمض النووي

مقدمة

الأحماض النووية لها دور مهم في تطوير النظم الحية. أنها تحتوي على معلومات مفيدة ومثيرة للاهتمام تتعلق بعلماء الأحياء الجزيئية. تمت دراستها على نطاق واسع لكل من التطبيقات البيولوجية وقواعد البيانات المختلفة. تعتبر الأحماض النووية التي تتكون من الحمض النووي الريبي الهدف الرئيسي للعديد من قواعد البيانات المتخصصة. يتكون تسلسل الأحماض النووية من العديد من مناطق التحكم مثل المحفزات وتقاطعات الوصلات وأصول النسخ المتماثل وما إلى ذلك. يمكن فهم البنية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي جيدًا من خلال التحقق من الأنواع المختلفة لوظائف الحمض النووي مثل تفاعلات الحمض النووي والبروتين ، RNAs الوظيفية ، إلخ. تم تطوير العديد من قواعد البيانات حتى الآن بناءً على تسلسل الحمض النووي بصرف النظر عن بعض التي تم تطويرها من الهياكل التي تخزن المعلومات المتعلقة بالهياكل الثانوية والثالثية.


الحياة النباتية

الأحماض النووية هي المادة الوراثية للخلايا ، بما في ذلك الحمض النووي وأنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي.

تم اكتشاف الأحماض النووية في منتصف القرن التاسع عشر ، ولكن لم يتم إثبات دورها كمواد وراثية حتى منتصف القرن العشرين. عندما تم اكتشاف الكروموسومات في بداية القرن العشرين ، سرعان ما تم تحديدها على أنها المادة الوراثية للخلية. تم العثور على الكروموسومات لتكون مكونة من الأحماض النووية والبروتينات.

من خلال تجارب فريد جريفيث حول التحول في بكتيريا الالتهاب الرئوي وعمل ألفريد هيرشي ومارثا تشيس على العاثيات ، بحلول عام 1952 ، أدرك معظم علماء الأحياء أن حمض الدي أوكسي ريبونوكلييك (DNA) يحتوي على الجينات. قدم جيمس واتسون وفرانسيس كريك حجر الزاوية للفهم الأولي للعلم & # 8217s للأحماض النووية عندما حددوا بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي في عام 1953.


الوراثة هي العملية التي تنتقل من خلالها الصفات الجسدية للكائن الحي إلى نسله. على المستوى الجزيئي ، يحتوي الحمض النووي على المعلومات اللازمة لنقل الخصائص الجينية من جيل إلى الجيل التالي ، بالإضافة إلى المعلومات المطلوبة لنمو الكائنات الحية الجديدة وتعيشها. الحمض النووي هو الأساس الكيميائي للوراثة ويوفر تخليق بروتينات جديدة ، مثل الإنزيمات.

هناك نوعان من الأحماض النووية داخل الخلايا ، الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة (RNA) والحمض النووي المزدوج الشريطة. كل نوع له أدوار محددة. تم عزل الحمض النووي في عام 1869 بواسطة الكيميائي الألماني فريدريش ميشر.

كانت المادة التي وجدها ميشر بيضاء وسكرية وحمضية قليلاً وتحتوي على الفوسفور. لأنه حدث فقط داخل نوى الخلايا ، أطلق عليه & # 8220 nuclein. & # 8221 تم تغيير الاسم لاحقًا إلى حمض deoxyribonucleic ، لتمييزه عن حمض ribonucleic ، الموجود أيضًا في الخلايا.

في الخلايا حقيقية النواة ، يوجد الحمض النووي في كروموسومات النواة وداخل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. تحتوي البكتيريا والخمائر والعفن ، بالإضافة إلى الكروموسومات ، على خيوط دائرية من الحمض النووي ، تسمى البلازميدات ، داخل سيتوبلازم خلاياها.

البلازميدات هي خيوط دائرية صغيرة نسبيًا من الحمض النووي توجد بشكل مستقل عن الكروموسوم. تحتوي البلازميدات عادةً على خمسة وعشرين أو ثلاثين جينًا فقط ، وهي ليست ضرورية للخلية المضيفة ولكنها غالبًا ما تمنح مقاومة المضادات الحيوية والقدرة على تمرير الحمض النووي إلى الخلايا البكتيرية الأخرى ووظائف مفيدة أخرى.

تم العثور على بعض البلازميدات فقط كنسخ مفردة ، في حين أن البعض الآخر يوجد مثل العديد من النسخ. تتكاثر الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للخلايا حقيقية النواة ذاتيًا وتحتوي على كروموسوم دائري صغير (DNA) يشبه بلازميد البكتيريا.

تحتوي الفيروسات (الطفيليات الدقيقة التي تصيب مضيفين معينين) على نوع واحد فقط من الحمض النووي & # 8212 إما DNA أو RNA ، وليس كليهما مطلقًا ، ويمكن أن يكون الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي منفردًا أو مزدوجًا تقطعت بهم السبل. يمكن أن يتكامل الحمض النووي لبعض الفيروسات في الحمض النووي للخلية المضيفة. في هذه الحالة ، يتكاثر الحمض النووي الفيروسي بينما يتكاثر الحمض النووي المضيف.

الجهاز الجيني للفيروس ، سواء كان RNA أو DNA ، هو نفسه تمامًا مثل البكتيريا ولكنه أقل تعقيدًا بكثير. حتى الفيروسات الكبيرة (مثل فيروس الجدري) لديها بضع مئات من الجينات فقط. الفيروسات الأصغر (مثل فيروس شلل الأطفال) لديها عدد أقل بكثير.

كل من DNA و RNA عبارة عن بوليمرات طويلة السلسلة تتكون من النيوكليوتيدات. تتكون النيوكليوتيدات بدورها من قاعدة نيتروجينية وسكر ريبوز أو سكر ديوكسيريبوز وفوسفات. جميع قواعد DNA و RNA عبارة عن أمينات حلقية غير متجانسة.

اثنان ، الأدينين والجوانين ، تسمى البيورينات الثلاثة الأخرى ، السيتوزين ، الثايمين ، واليوراسيل ، تسمى بيريميدين. يوجد البيورينات وواحد من البيريميدين ، السيتوزين ، في كل من الحمض النووي الريبي والحمض النووي. تم العثور على اليوراسيل فقط في الحمض النووي الريبي ، بينما يحدث الثايمين فقط في الحمض النووي.

البيورينات عبارة عن حلقات حلقية غير متجانسة من تسعة أعضاء مع وجود النيتروجين بدلاً من الكربون في عدة مواضع. يختلف الأدينين والجوانين في المجموعات الوظيفية المرتبطة بهما.

البيريميدين عبارة عن حلقات حلقية غير متجانسة مكونة من ستة أعضاء ، مع وجود نيتروجين بدلاً من ذرتين من الكربون. مثل البيورينات ، تختلف البيريميدينات الثلاثة أيضًا في المجموعات الوظيفية المحددة المرتبطة بها.

تتكون السكريات الريبوزية من حلقة حلقية غير متجانسة من خمس ذرات تحتوي على ذرة أكسجين واحدة بين كربون واحد وأربعة. الكربون الخامس (رقم خمسة) ليس جزءًا من الحلقة وهو مرتبط بالكربون رقم أربعة.

إلى جانب ذرات الهيدروجين المرتبطة بكل كربون ، توجد مجموعة هيدروكسيل واحدة (OH) مرتبطة بكل من ذرات الكربون الحلقية غير المتجانسة الأربع في سكر الريبوز في الحمض النووي الريبي. (The fifth carbon has a phosphate group attached to it.) The sugar of DNA is called D-deoxyribose because a hydroxyl group is missing from the second carbon, having been replaced by a hydrogen atom—thus the name deoxyribonucleic acid.

The sugar-base combination is called a nucleoside. The purines are linked to carbon one of the sugars with the nitrogen at position one. The nucleoside of guanine and ribose is guanosine it is adenosine for adenine and D-ribose.

The pyrimidines of RNA, when attached to ribose, are uridine and cytosine. In DNA the nucleoside names are deoxyadenine, deoxyguanosine, deoxythymidine, and deoxycytidine.

Nucleotides are phosphate esters of nucleosides. In these molecules, a phosphate group (phosphoric acid) is attached to carbon five (called the 5′ carbon) of the sugar (ribose or deoxyribose) in the nucleoside.

Nucleotides are named by combining the name of their nucleoside with a word describing the numbers of phosphates attached to it. Guanosinemonophosphate, for example, is the name of the phosphate ester of guanosine, which is often abbreviated as GMP.

Individual nucleotides also occur in cells. These free nucleotides usually exist as diphosphates or triphosphates. Examples of these are adenosine diphosphate (ADP) and adenosine triphosphate (ATP). ATP is the universal energy source for the anabolic processes of all cells, including the formation of the DNA and RNA.

DNA Structure and Function

DNA can be an extremely long molecule that is tightly wound within the nuclei of eukaryotic cells and within the cytoplasm of prokaryotic cells. Nuclear DNA is linear, whereas prokaryotic DNA is circular. (If the DNA in a human cell could be stretched out, it would measure roughly 2 meters, or 6 feet long bacterial DNA would be about 1.5 millimeters long, or just over 0.5 inch.)

Using a typical lily as a point of reference, DNA is packaged into twenty-four chromosomes, twelve of which are contributed by the pollen and twelve by the egg. Every cell derived from the fertilized egg (zygote) will have exactly the same amount of DNA containing exactly the same genetic information.

Within the cytoplasm, several mitochondria (the sites of respiration) and chloroplasts (the sites of photosynthesis) are found, both of which contain their own DNA, which is circular and resembles prokaryotic DNA in many respects.

DNA is a double-stranded spiral its shape is called the double helix. Structurally, it may be compared to a ladder, with the rails or sides of the ladder consisting of alternating deoxyribose sugar and phosphate molecules connected by phosphodiester bonds between the 5′ carbon of one sugar and the 3′ carbon of the other.

The rungs of the ladder consist of purine (adenine and guanine, often abbreviated as Aand G, respectively) and pyrimidine (cytosine and thymine, often abbreviated as C and T, respectively) building blocks from the opposite strands, held together by hydrogen bonds.

The building blocks pair with each other consistently in what are called complementary pairs: Adenine always pairs with thymine with two hydrogen bonds, and cytosine always pairs with guanine with three hydrogen bonds. Consequently, the attraction between cytosine and guanine is stronger than that between adenine and thymine.

Because of this arrangement, the sequence of the purine and pyrimidine building blocks on one strand is complemented by the sequence of building blocks on the other strand.

The specificity of the base pairing between the two strands allows strands to fit neatly together only when such pairing exists. Each DNA strand has a 5′ end with a hydroxyl group attached to the 3′ carbon of a deoxyribose sugar.

When connected, the two strands are actually in an opposite orientation and are referred to as being anti parallel. This is best observed by looking at one end of the double-stranded molecule. One strand terminates with a 5′ phosphate group and the other with a 3′ hydroxyl group.

The specific nucleotide composition in a species is essentially constant but can vary considerably among organisms. Regardless, the amounts of adenine and thymine are always the same, as are the amounts of guanine and cytosine because of the required complementary pairing.

Due to the greater strength of G-C bonds, organisms with a high GC content have DNA that must be heated to a higher temperature to denature, or separate, the strands. Some bacteria that live in hot springs have an especially high GC content.

The instructions contained within the DNA molecules occur in segments called genes. Most genes instruct the cell about what kind of polypeptide (molecule composed of amino acids used to make functional proteins) to manufacture.

These polypeptides lead to the formation of enzymes and other proteins necessary for survival of the cell. Other genes are important in coding for the production of antibodies, RNA, and hormones.

The DNA acts as a template to make three kinds of RNA: messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA), and ribosomal RNA (rRNA). Each kind of RNA has a specific function. RNA is not found in chromosomes and is located elsewhere in the nucleus and in the cytoplasm.

The largest and most abundant RNA is rRNA. Between 60 and 80 percent of the total RNA in cells is rRNA, and it has a molecular weight of several million atomic mass units. The rRNA combines with proteins to form ribosomes, which are the sites for the synthesis of new protein molecules. About 60 percent of the ribosome is rRNA, and the rest is protein.

Although single-stranded, rRNA molecules fold into specific functional shapes that involve the pairing of portions of the molecule to form double stranded regions. The precise shape of rRNAs is important for their function, and some of them actually have catalytic properties, just as enzymes do. RNAs of this type are sometimes calledribozymes.

Molecules of mRNA carry the genetic information from DNA to the ribosomes. The process of converting the DNA code of a gene into an mRNA is called transcription. When attached to the ribosomes, mRNAs direct protein synthesis in a process called translation.

The size of the mRNA molecule depends upon the size of the protein molecule to be made. In prokaryotes (such as bacterial cells), as well as in mitochondria and chloroplasts, mRNAs are ready to take part in translation even while transcription of the remainder of the mRNA is taking place.

In eukaryotes (cells of most other forms of life), them RNAs transcribed from nuclear DNA are initially much larger than they are later, when they participate in translation. These mRNAs must be processed to removed large pieces of noncoding RNA, called introns, and to modify both ends of the mRNA in specificways.

After introns are removed, the remaining codon regions, called exons, are spliced together by splicesomes (a complex system composed of proteins and small RNAs). Once all the modifications are complete, them RNA is ready to be translated. A small number of mRNAs are translated in the nucleus, but most are transported to the cytoplasm first.

The smallest of the three main kinds of RNA is tRNA. Each of the tRNA molecules consists of about one hundred nucleotides in a single chain that loops back upon itself in three places, forming double-stranded regions that result in a structure that, when viewed in two dimensions, could be compared to a cross or clover leaf.

The function of tRNA is to bring amino acids to the ribosomes to be used in the formation of new proteins. Each of the twenty amino acids found in proteins has at least one particular tRNA molecule to carry it to the site of protein synthesis.

The cloverleaf shape of the tRNA molecule is maintained by hydrogen bonds between base pairs. The other parts of the molecule that do not have hydrogen-bonded base pairs exist as loops. Two parts of every tRNA molecule have significant biological functions. The first is the place where the specific amino acid to be transferred is attached.

This is located at the longest free end of the three-looped structure, often called the stem, where it is specifically attached to an adenine of an adenine monophosphate nucleotide. The second important site is the loop at the opposite end of the molecule from the stem.

This loop contains a specific three-base sequence that represents a code for the amino acid that is being transferred by the tRNA. This three-base sequence is called an anticodon and plays an important role in helping place the amino acid in the correct position in the protein molecule under construction.


Nucleic Acids: DNA and RNA

Living organisms are complex systems. Hundreds of thousands of proteins exist inside each one of us to help carry out our daily functions (see our Fats and Proteins module for more information). These proteins are produced locally, assembled piece-by-piece to exact specifications. An enormous amount of information is required to manage this complex system correctly. This information, detailing the specific structure of the proteins inside of our bodies, is stored in a set of molecules called nucleic acids.

The nucleic acids are very large molecules that have two main parts. The backbone of a nucleic acid is made of alternating sugar and phosphate molecules bonded together in a long chain, represented below:

Each of the sugar groups in the backbone is attached (via the bond shown in red) to a third type of molecule called a nucleotide base:

Though only four different nucleotide bases can occur in a nucleic acid, each nucleic acid contains millions of bases bonded to it. The order in which these nucleotide bases appear in the nucleic acid is the coding for the information carried in the molecule. In other words, the nucleotide bases serve as a sort of genetic alphabet on which the structure of each protein in our bodies is encoded.

In most living organisms (except for viruses), genetic information is stored in the molecule deoxyribonucleic acid, or DNA. DNA is made and resides in the nucleus of living cells. DNA gets its name from the sugar molecule contained in its backbone(deoxyribose) however, it gets its significance from its unique structure. Four different nucleotide bases occur in DNA: adenine (A), cytosine (C), guanine (G), and thymine (T).

Interactive Animation:Chemical Structure of the DNA Nucleotides

These nucleotides bind to the sugar backbone of the molecule as follows:

The versatility of DNA comes from the fact that the molecule is actually double-stranded. The nucleotide bases of the DNA molecule form complementary pairs: The nucleotides hydrogen bond to another nucleotide base in a strand of DNA opposite to the original. This bonding is specific, and adenine always bonds to thymine (and vice versa) and guanine always bonds to cytosine (and vice versa). This bonding occurs across the molecule, leading to a double-stranded system as pictured below:

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


In the early 1950s, four scientists, James Watson and Francis Crick at Cambridge University and Maurice Wilkins and Rosalind Franklin at King's College, determined the true structure of DNA from data and X-ray pictures of the molecule that Franklin had taken. In 1953, Watson and Crick published a paper in the scientific journal طبيعة سجية describing this research. Watson, Crick, Wilkins and Franklin had shown that not only is the DNA molecule double-stranded, but the two strands wrap around each other forming a coil, or helix. The true structure of the DNA molecule is a double helix, as shown at right.

The double-stranded DNA molecule has the unique ability that it can make exact copies of itself, or self-replicate. When more DNA is required by an organism (such as during reproduction or cell growth) the hydrogen bonds between the nucleotide bases break and the two single strands of DNA separate. New complementary bases are brought in by the cell and paired up with each of the two separate strands, thus forming two new, identical, double-stranded DNA molecules. This concept is illustrated in the animation below.

Interactive Animation: The Replication of DNA

Ribonucleic acid, or RNA, gets its name from the sugar group in the molecule's backbone - ribose. Several important similarities and differences exist between RNA and DNA. Like DNA, RNA has a sugar-phosphate backbone with nucleotide bases attached to it. Like DNA, RNA contains the bases adenine (A), cytosine (C), and guanine (G) however, RNA does not contain thymine, instead, RNA's fourth nucleotide is the base uracil (U). Unlike the double-stranded DNA molecule, RNA is a single-stranded molecule. RNA is the main genetic material used in the organisms called viruses, and RNA is also important in the production of proteins in other living organisms. RNA can move around the cells of living organisms and thus serves as a sort of genetic messenger, relaying the information stored in the cell's DNA out from the nucleus to other parts of the cell where it is used to help make proteins.


شاهد الفيديو: Nucleic acids and DNA - الاحماض النووية والدنا - MOLECULAR BIOLOGY - تعلم بالعربي (أغسطس 2022).