الأحماض النووية

عمومية

الأحماض النووية هي جزيئات DNA و RNA الجزيئية الحيوية ، التي يعد وجودها ووظائفها الصحيحة ، داخل الخلايا الحية ، أمران أساسيان لبقاء الأخير.

يستمد حمض نووي عام من الاتحاد ، في سلاسل خطية ، من عدد كبير من النيوكليوتيدات.

الرقم: جزيء الحمض النووي.

النيوكليوتيدات عبارة عن جزيئات صغيرة ، يشارك فيها ثلاثة عناصر: مجموعة فوسفاتية ، قاعدة نيتروجينية و 5 ذرات كربون.

الأحماض النووية ضرورية لبقاء الكائن الحي ، حيث أنها تتعاون في تركيب البروتينات ، وهي جزيئات ضرورية للإعمال الصحيح للآليات الخلوية.

يختلف الدنا والرنا فيما بينهما في بعض النواحي.

على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي على اثنين من سلاسل النوكليوتيدات المضادة للطفيليات وله ، مثل 5-كربون سكر ، ديوكسيريبوز. من ناحية أخرى ، عادة ما يكون للـ RNA سلسلة نوكليوتيد واحدة وتمتلك ريبوز ، مثل 5-كربون سكر.

ما هي الأحماض النووية؟

الأحماض النووية هي الحمض النووي الجزيئي DNA والحمض النووي الريبي ، وجودها ، داخل خلايا الكائنات الحية ، أمر أساسي للبقاء والتطور الصحيح للأخير.

وفقا لتعريف آخر ، فإن الأحماض النووية هي البوليمرات الحيوية الناتجة عن الاتحاد ، في سلاسل خطية طويلة ، لعدد كبير من النيوكليوتيدات .

البوليمر الحيوي ، أو البوليمر الطبيعي ، هو مركب بيولوجي كبير يتكون من جميع الوحدات الجزيئية نفسها ، والتي تسمى المونومرات .

الحموض النووية: من هو في حوزته؟

الأحماض النووية لا تكمن فقط داخل خلايا الكائنات حقيقية النواة والنواة بدائية النواة ، ولكن أيضا في أشكال الحياة الخلوية ، مثل الفيروسات ، والعضيات الخلوية ، مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء .

الهيكل العام

على أساس التعريفات السابقة ، تكون النيوكليوتيدات هي الوحدات الجزيئية التي تشكل الحمض النووي DNA و RNA.

ولذلك ، فإنها سوف تمثل الموضوع الرئيسي لهذا الفصل ، مكرسة لهيكل الأحماض النووية.

هيكل النيوكليوتيدات العامة

النوكليوتيدات العامة هي مركب من الطبيعة العضوية ، نتيجة لاتحاد ثلاثة عناصر:

مجموعة الفوسفات ، وهي مشتقة من حمض الفوسفوريك.
والبنتوز ، وهو السكر مع 5 ذرات الكربون ؛
قاعدة نيتروجينية ، وهي جزيء غير متجانسة عطرية.

إن البنتوز هو العنصر المركزي في النيوكليوتيدات ، لأنه يرتبط بمجموعة الفوسفات والقاعدة النيتروجينية.

الرقم: العناصر التي تشكل النيوكليوتيدات العامة للحمض النووي. كما يتبين ، فإن مجموعة الفوسفات والقاعدة النيتروجينية مرتبطة بالسكر.

الرابطة الكيميائية التي تجمع معا مجموعة البنتوز والفوسفات هي رابطة phosphodiesteric ، في حين أن الرابطة الكيميائية التي تربط بين البنتوز والقاعدة النيتروجينية هي رابطة N-glycosidic .

كيف تشارك البنتاجوس في السندات المختلفة مع العناصر الأخرى؟

تمهيد: لقد فكر الكيميائيون في ترقيم الجمرات التي تشكل الجزيئات العضوية بطريقة تبسط دراستها ووصفها. هنا ، إذن ، تصبح جزيئات البنتوزو الخمسة: الكربون 1 ، الكربون 2 ، الكربون 3 ، الكربون 4 والكربون 5.

إن معيار تخصيص الأرقام معقد نوعًا ما ، لذلك نعتبر أنه من المناسب استبعاد التفسير.

من 5 ذرات كربونية تشكل البنتوز من النيوكليوتيدات ، فإن تلك المشاركة في الروابط مع القاعدة النيتروجينية ومجموعة الفوسفات هي ، على التوالي ، الكربون 1 والكربون 5 .

الكربون 1 من البنتوز → N-glycosidic bond → قاعدة النيتروجين
Carbon 5 of pentose → phosphodiesteric bond → phosphate group

ما نوع الارتباط الكيميائي هو الحامض النوكليوتيد للأحماض النووية؟

الشكل رقم: هيكل خماسي البنتوز ، ترقيم جثثها المكونة وسنداتها مع مجموعة نيتروجينية ومجموعة فوسفات.

في تكوين الأحماض النووية ، يتم تنظيم النيوكليوتيدات في سلاسل خطية طويلة ، والمعروفة باسم الخيوط .

كل النوكليوتيدات التي تشكل هذه السلاسل الطويلة ترتبط بالنوكليوتيد التالي ، عن طريق رابطة فسفودية بين الكربون 3 من البنتوز ومجموعة الفوسفات من النوكليوتيدات التالية مباشرة.

تنتهي

إن خيوط النيوكليوتيدات (أو خيوط polynucleotide ) ، التي تشكل الأحماض النووية ، لها طرفان ، تعرف باسم النهاية 5 ' (نقرأ "نهاية خمسة أولاً") ونهاية 3 (نقرأ "نهاية ثلاثة أولاً"). وقد توصل علماء البيولوجيا وعلماء الوراثة إلى أن " الطرف الخامس " يمثل رأس خيوط الأحماض النووية ، بينما يمثل الطرف الثالث ذيله .

من وجهة النظر الكيميائية ، تتزامن نهاية 5 'الأحماض النووية مع مجموعة الفوسفات من النوكليوتيد الأول من السلسلة ، في حين تتزامن نهاية الأحماض النووية 3' 'مع مجموعة الهيدروكسيل (OH) الموضوعة على الكربون 3 من النوكليوتيدات الأخير. .

ويستند على هذه المنظمة التي ، في الكتب البيولوجية الجينية والجينية ، وصفت خيوط النيوكليوتيدات من حمض النووي على النحو التالي: P-5 '→ 3'-OH.

* ملاحظة: يشير الحرف P إلى ذرة الفوسفور لمجموعة الفوسفات.

من خلال تطبيق مفاهيم النهايات 5 'والنهايات 3' على نوكليوتيد واحد ، فإن الطرف 5 'من الأخير هو مجموعة الفوسفات المرتبطة بالكربون 5 ، في حين أن نهايته 3' هي مجموعة الهيدروكسيل المرتبطة بالكربون 3.

في كلتا الحالتين ، يدعى القارئ إلى الانتباه إلى الحدوث العددي: نهاية 5 '- مجموعة الفوسفات على الكربون 5 ونهاية 3' - مجموعة الهيدروكسيل على الكربون 3.

وظيفة عامة

الأحماض النووية تحتوي على ، ونقل وفك الشفرة والتعبير عن المعلومات الوراثية في البروتينات .

تتكون من الأحماض الأمينية ، والبروتينات هي جزيئات حيوية ، والتي تلعب دورا أساسيا في تنظيم الآليات الخلوية للكائن الحي.

تعتمد المعلومات الجينية على تسلسل النيوكليوتيدات ، التي تشكل خيوط الأحماض النووية.

لمحة تاريخية

يعود الفضل في اكتشاف الأحماض النووية ، التي وقعت في عام 1869 ، إلى الطبيب السويسري وعالم الأحياء فريدريش ميشر .

أدلى Miescher النتائج التي توصل إليها عندما كان يدرس نواة الخلية من الكريات البيض ، مع نية فهم أفضل للتركيب الداخلي.

تمثل تجارب Miescher نقطة تحول في مجال البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة ، حيث بدأت سلسلة من الدراسات التي أدت إلى تحديد بنية الحمض النووي (واتسون وكريك ، في عام 1953) و RNA ، إلى معرفة آليات الوراثة الوراثية وتحديد عمليات تصنيع البروتين الدقيقة.

أصل الاسم

الأحماض النووية لها هذا الاسم ، لأن ميشر حددها داخل نواة الكريات البيضاء (النواة - النواة) ووجد أنها تحتوي على مجموعة الفوسفات ، مشتق من حمض الفوسفوريك (مشتق من حامض الفوسفوريك - الأحماض).

DNA

من بين الأحماض النووية المعروفة ، الحمض النووي هو الأكثر شهرة ، لأنه يمثل مستودع المعلومات الجينية (أو الجينات ) التي تعمل على توجيه تطوير ونمو خلايا كائن حي.

يعني الدنا المختلف حمض ديوكسي ريبونوكلييك أو حمض ديوكسيريبونوكلييك .

دبلجة ELICA

في عام 1953 ، لشرح بنية الحمض النووي النووي ، اقترح علماء الأحياء جيمس واطسون وفرانسيس كريك النموذج - الذي تم الكشف عنه في وقت لاحق بشكل صحيح - لما يسمى " الحلزون المزدوج ".

واستناداً إلى نموذج "اللولب المزدوج" ، فإن الحمض النووي هو جزيء كبير ناتج عن اتحاد خيوطين طويلتين من النيوكليوتيدات المضادة للطفيليات والملفوف في بعضهما البعض.

يشير المصطلح "antiparallel" إلى أن الشعيطين لهما اتجاه معاكس ، أي: رأس و ذيل فتيل يتفاعلان ، على التوالي ، مع الذيل ورأس الفتيل الآخر.

وفقاً لنقطة أخرى مهمة في نموذج "اللولب المزدوج" ، فإن الأحماض النووية للحمض النووي النووي لها ترتيب بحيث يتم توجيه القواعد النيتروجينية نحو المحور المركزي لكل دوامة ، بينما تشكل مجموعات البنتوز والفوسفات السقالات. من هذا الأخير.

ما هو البنتا DNA؟

البنتوز الذي هو النيوكليوتيدات في الحمض النووي هو ديوكسيريبوز .

هذا السكر ذو 5 ذرات كربون يدين باسمه إلى نقص الكربون 2 من ذرات الأكسجين. بعد كل شيء ، ديوكسيريبوز يعني "خالية من الأكسجين".

الرقم: deoxyribose.

بسبب وجود ديوكسيريبوز ، تسمى الأحماض النووية للحمض النووي النووي باسم ديوكسي ريبونوكليوتيد .

أنواع النيوكليوتيدات والقواعد النتروجينية

الحمض النووي النووي يحتوي على 4 أنواع مختلفة من ديوكسي ريبونوكليوتيد .

لتمييز الأنواع الأربعة المختلفة من ديوكسيريبونوكليوتيد هو فقط القاعدة النيتروجينية ، المرتبطة بتكوين مجموعة البنتوس - الفوسفات (التي تختلف عن القاعدة النيتروجينية لا تختلف أبداً).

ولأسباب واضحة ، بالتالي ، تكون القواعد النيتروجينية للدنا هي 4 ، على وجه التحديد: الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) والثايمين (T).

الأدينين والجوانين تنتمي إلى فئة البيورينات ، والمركبات الحلقية غير المتجانسة العطرية المزدوجة.

من ناحية أخرى ، يقع السيتوسين والثايمين في فئة البيريميدينات ، وهي عبارة عن مركبات أحادية الحلقة غير متجانسة.

مع نموذج "اللولب المزدوج" ، شرح واتسون وكريك أيضا ما هو تنظيم القواعد النيتروجينية داخل الحمض النووي:

تنضم كل قاعدة نيتروجين من خيوط ، عن طريق روابط هيدروجينية ، إلى قاعدة نيتروجينية موجودة على الشعيرة المتقاربة ، وتشكل في الواقع زوجًا ، وقارنة ، وقواعد.
والاقتران بين القواعد النيتروجينية للفرعين هو محدد للغاية. في الواقع ، ينضم الأدينين فقط إلى الثايمين ، في حين أن السيتوزين يرتبط فقط بالغوانين.
هذا الاكتشاف الهام الناجم عن علماء البيولوجيا الجزيئية وعلماء الوراثة لتحويل مصطلحات " التكامل بين القواعد النيتروجينية " و " الاقتران التكميلي للقواعد النيتروجينية " ، للإشارة إلى تفرد الأدينين مع الثايمين والسيتوزين مع الجوانين. .

أين يتم الاحتفاظ بها ضمن الخلايا الحية؟

في الكائنات حقيقية النواة (الحيوانات والنباتات والفطريات والاحتجاجات) ، يوجد الحمض النووي للحمض النووي ضمن نواة جميع الخلايا التي لها هذا التركيب الخلوي.

في الكائنات بدائية النواة (البكتيريا والجراثيم) ، بدلا من ذلك ، يكمن الحمض النووي في السيتوبلازم ، حيث تفتقر الخلايا بدائية النواة إلى النواة.

RNA

من بين اثنين من الأحماض النووية التي تحدث بشكل طبيعي ، يمثل RNA الجزيء الجزيئي البيولوجي الذي يترجم النوكليوتيدات من الحمض النووي إلى الأحماض الأمينية المكونة للبروتينات (عملية تخليق البروتين ).

في الواقع ، الحمض النووي الريبي الحمض النووي يمكن مقارنته بقاموس من المعلومات الوراثية ، على الحمض النووي.

يعني اختصار RNA حمض الريبونوكلييك .

الاختلافات التي تبعث على الدلالة من الحمض النووي

يقدم الحمض النووي RNA الاختلافات المختلفة ، مقارنة مع الحمض النووي:

الحمض النووي الريبي هو جزيء بيولوجي أصغر من الحمض النووي ، ويتكون عادة من حبل نوويليتي وحيد .
البنتوز الذي يشكل النيوكليوتيدات من حمض الريبونوكليز هو ريبوز . على عكس ديوكسيريبوز ، يحتوي الريبوز على ذرة أكسجين على الكربون 2.
ويرجع ذلك إلى وجود سكر الريبوز الذي خصصه البيولوجيون والكيميائيون ، إلى الحمض النووي الريبي ، اسم حمض الريبونوكلييك.
تعرف النيوكليوتيدات من الحمض النووي RNA أيضاً باسم ريبونوكليوتيدات .
حامض الحمض النووي RNA مع الحمض النووي فقط 3 قواعد النيتروجين من أصل 4 . في مكان من الثايمين ، في الواقع ، يقدم قاعدة النيتروجين اليورسيل .
قد يقيم RNA في أجزاء مختلفة من الخلية ، من النواة إلى السيتوبلازم.

أنواع الحمض النووي الريبي

الرقم: الريبوز.

داخل الخلايا الحية ، يوجد الحمض النووي الريبي للحمض النووي في أربعة أشكال رئيسية: الحمض النووي الريبي ( RNA ) أو ( RNA transfer or tRNA ) ، أو الحمض النووي الريبي ( RNA) (أو RNA messenger أو mRNA ) ، أو الحمض النووي الريبي الريبوزي Ribosomal RNA (أو الريبوسوم RNA أو rRNA ) و RNA النووي الصغير (أو RNA النووي الصغير أو snRNA ).

على الرغم من أنها تغطي أدوارًا محددة مختلفة ، تتعاون الأشكال الأربعة المذكورة أعلاه من الحمض النووي الريبي في تحقيق هدف مشترك: توليف البروتينات ، بدءًا من سلاسل النوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي.