تقوم الأحماض النووية بتخزين ونقل المعلومات الوراثية التي ورثناها من أسلافنا. إذا كان لديك أطفال ، فسيتم إعادة تجميع معلوماتك الجينية الموجودة في الجينوم الخاص بهم ودمجها مع المعلومات الجينية لشريكك. يتم تكرار الجينوم الخاص بك في كل مرة تنقسم فيها كل خلية. بالإضافة إلى ذلك ، تحتوي الأحماض النووية على أجزاء معينة تسمى الجينات المسؤولة عن تخليق جميع البروتينات في الخلايا. تتحكم خصائص الجينات في الخصائص البيولوجية لجسمك.
معلومات عامة
هناك فئتان من الأحماض النووية: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (المعروف باسم DNA) وحمض الريبونوكلييك (المعروف باسم RNA).
DNA عبارة عن سلسلة من الجينات تشبه الخيوط وهي ضرورية لنمو وتطور وحياة وتكاثر جميع الكائنات الحية المعروفة ومعظم الفيروسات.
التغييرات في الحمض النووي للكائنات متعددة الخلايا ستؤدي إلى تغييرات في الأجيال اللاحقة.
DNA هو ركيزة بيوجينية ،توجد في جميع الكائنات الحية الموجودة ، من أبسط الكائنات الحية إلى الثدييات عالية التنظيم.
العديد من الجزيئات الفيروسية (فيريونات) تحتوي على الحمض النووي الريبي في النواة كمادة وراثية. ومع ذلك ، تجدر الإشارة إلى أن الفيروسات تقع على حدود الطبيعة الحية وغير الحية ، لأنها بدون الجهاز الخلوي للمضيف تظل غير نشطة.
الخلفية التاريخية
في عام 1869 ، عزل فريدريش ميشر نوى من خلايا الدم البيضاء ووجد أنها تحتوي على مادة غنية بالفوسفور أطلق عليها اسم النوكلين.
اكتشف هيرمان فيشر قواعد البيورين والبيريميدين في الأحماض النووية في ثمانينيات القرن التاسع عشر.
في عام 1884 ، اقترح R. Hertwig أن النوكلينات مسؤولة عن نقل الصفات الوراثية.
في عام 1899 ، صاغ ريتشارد ألتمان مصطلح "حمض اللب".
ولاحقًا ، في الأربعينيات من القرن العشرين ، اكتشف العلماء Kaspersson و Brachet ارتباطًا بين الأحماض النووية وتخليق البروتين.
نيوكليوتيدات
بولينيوكليوتيدات مبنية من العديد من النيوكليوتيدات - مونومرات متصلة ببعضها البعض في سلاسل.
في بنية الأحماض النووية يتم عزل النيوكليوتيدات ، كل منها يحتوي على:
- قاعدة النيتروجين.
- سكر بنتوز
- مجموعة الفوسفات
يحتوي كل نيوكليوتيد على قاعدة عطرية تحتوي على النيتروجين مرتبطة بسكاريد البنتوز (خمسة كربون) ، والذي يرتبط بدوره ببقايا حمض الفوسفوريك. تشكل هذه المونومرات ، عند دمجها مع بعضها البعض ، بوليمريةالسلاسل. ترتبط بواسطة روابط هيدروجينية تساهمية تحدث بين بقايا الفسفور في سلسلة واحدة وسكر البنتوز في السلسلة الأخرى. تسمى هذه الروابط روابط فوسفوديستر. تشكل روابط Phosphodiester العمود الفقري للفوسفات والكربوهيدرات (الهيكل العظمي) لكل من DNA و RNA.
Deoxyribonucleotide
دعونا ننظر في خصائص الأحماض النووية الموجودة في النواة. يشكل الحمض النووي جهاز الكروموسوم لنواة خلايانا. يحتوي DNA على "تعليمات البرنامج" من أجل الأداء الطبيعي للخلية. عندما تتكاثر الخلية من نوعها ، يتم تمرير هذه التعليمات إلى الخلية الجديدة أثناء الانقسام. يشبه الحمض النووي جزيء ضخم مزدوج الشريطة ملتوي في خيط حلزوني مزدوج.
يحتوي الحمض النووي على هيكل عظمي فوسفات ديوكسيريبوز ساكاريد وأربع قواعد نيتروجينية: الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) والثايمين (T). في الحلزون المزدوج الذي تقطعت به السبل ، أزواج الأدينين مع الثايمين (A-T) ، أزواج الجوانين مع السيتوزين (G-C).
في عام 1953 ، جيمس د. اقترح كريك بنية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي بناءً على بيانات التصوير البلوري بالأشعة السينية منخفضة الدقة. وأشاروا أيضًا إلى النتائج التي توصل إليها عالم الأحياء إروين تشارجاف والتي تفيد بأن كمية الثايمين في الحمض النووي تعادل كمية الأدينين ، وأن كمية الجوانين تعادل كمية السيتوزين. افترض واطسون وكريك ، الحائزان على جائزة نوبل عام 1962 لمساهمتهما في العلوم ، أن شريطين من عديد النيوكليوتيدات يشكلان حلزونًا مزدوجًا. الخيوط ، على الرغم من أنها متطابقة ، تلتف في اتجاهين متعاكسين.الاتجاهات. تقع سلاسل الفوسفات والكربون على الجزء الخارجي من اللولب ، بينما تقع القواعد في الداخل ، حيث ترتبط بقواعد على السلسلة الأخرى عبر الروابط التساهمية.
الريبونوكليوتيدات
جزيء الحمض النووي الريبي موجود كخيط حلزوني واحد تقطعت به السبل. يحتوي هيكل الحمض النووي الريبي على هيكل عظمي من الفوسفات والريبوز وقواعد النترات: الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل (U). عندما يتم إنشاء الحمض النووي الريبي على قالب الحمض النووي أثناء النسخ ، يتزاوج الجوانين مع السيتوزين (G-C) والأدينين مع اليوراسيل (A-U).
تُستخدم شظايا الحمض النووي الريبي لإعادة إنتاج البروتينات داخل جميع الخلايا الحية ، مما يضمن نموها المستمر وانقسامها.
هناك وظيفتان رئيسيتان للأحماض النووية. أولاً ، يساعدون الحمض النووي من خلال العمل كوسطاء ينقلون المعلومات الوراثية الضرورية إلى عدد لا يحصى من الريبوسومات في أجسامنا. الوظيفة الرئيسية الأخرى للحمض النووي الريبي هي توصيل الحمض الأميني الصحيح الذي يحتاجه كل ريبوسوم لصنع بروتين جديد. هناك عدة فئات مختلفة من الحمض النووي الريبي.
Messaging RNA (mRNA ، أو mRNA - template) هي نسخة من التسلسل الأساسي لقطعة DNA التي تم الحصول عليها نتيجة النسخ. يعمل Messenger RNA كوسيط بين DNA و ribosomes - عضيات الخلية التي تقبل الأحماض الأمينية من RNA الناقل وتستخدمها لبناء سلسلة بولي ببتيد.
ينشط Transfer RNA (tRNA) قراءة البيانات الوراثية من messenger RNA ، مما يؤدي إلى عملية الترجمةحمض النووي الريبي - تخليق البروتين. كما أنه ينقل الأحماض الأمينية الصحيحة إلى حيث يتم تصنيع البروتين.
Ribosomal RNA (rRNA) هو لبنة البناء الرئيسية للريبوسومات. إنه يربط القالب ريبونوكليوتيد في مكان معين حيث يمكن قراءة معلوماته ، وبالتالي بدء عملية الترجمة.
MiRNAs هي جزيئات RNA صغيرة تعمل كمنظمين للعديد من الجينات.
وظائف الأحماض النووية مهمة للغاية للحياة بشكل عام ولكل خلية على وجه الخصوص. يتم تنظيم جميع الوظائف التي تؤديها الخلية تقريبًا بواسطة بروتينات تم تصنيعها باستخدام RNA و DNA. الإنزيمات ومنتجات البروتين تحفز جميع العمليات الحيوية: التنفس والهضم وجميع أنواع التمثيل الغذائي.
الاختلافات بين بنية الأحماض النووية
| Dezoskiribonucleotide | الريبونوكليوتيد | |
| الوظيفة | التخزين طويل المدى ونقل البيانات الوراثية | تحويل المعلومات المخزنة في الحمض النووي إلى بروتينات ؛ نقل الأحماض الأمينية. تخزين البيانات الوراثية لبعض الفيروسات. |
| أحادي السكاريد | Deoxyribose | ريبوز |
| هيكل | شكل حلزوني مزدوج تقطعت بهم السبل | شكل حلزوني واحد حبلا |
| قواعد النترات | T ، C ، A ، G | U، C، G، A |
الخصائص المميزة لقواعد الحمض النووي
عدنين وجوانين بهاخصائصها هي البيورينات. هذا يعني أن تركيبها الجزيئي يشتمل على حلقتين بنزين منصهرتين. السيتوزين والثايمين ، بدورهما ، ينتميان إلى بيريميدين ، ولهما حلقة بنزين واحدة. تبني مونومرات الحمض النووي الريبي سلاسلها باستخدام قواعد الأدينين والجوانين والسيتوزين ، وبدلاً من الثايمين تضيف اليوراسيل (U). كل قاعدة من قواعد البيريميدين والبيورين لها هيكلها وخصائصها الفريدة ، مجموعتها الخاصة من المجموعات الوظيفية المرتبطة بحلقة البنزين.
في علم الأحياء الجزيئي ، تُستخدم الاختصارات الخاصة المكونة من حرف واحد للإشارة إلى القواعد النيتروجينية: A أو T أو G أو C أو U.
سكر بنتوز
بالإضافة إلى مجموعة مختلفة من القواعد النيتروجينية ، تختلف مونومرات DNA و RNA في سكر البنتوز. الكربوهيدرات ذات الخمس ذرات في الحمض النووي هي ديوكسيريبوز ، بينما في الحمض النووي الريبي هي ريبوز. إنها متطابقة تقريبًا في الهيكل ، مع اختلاف واحد فقط: يضيف الريبوز مجموعة هيدروكسيل ، بينما في deoxyribose يتم استبدالها بذرة هيدروجين.
الاستنتاجات
في تطور الأنواع البيولوجية واستمرارية الحياة ، لا يمكن المبالغة في تقدير دور الأحماض النووية. كجزء لا يتجزأ من جميع نوى الخلايا الحية ، فهي مسؤولة عن تنشيط جميع العمليات الحيوية التي تحدث في الخلايا.
