يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي بالطرق التالية. الاختلافات الجوهرية بين DNA و RNA

إلى احماض نوويةتشتمل على مركبات عالية البوليمر التي تتحلل أثناء التحلل المائي إلى قواعد البيورين والبيريميدين والبنتوز وحمض الفوسفوريك. تحتوي الأحماض النووية على الكربون والهيدروجين والفوسفور والأكسجين والنيتروجين. هناك فئتان من الأحماض النووية: الأحماض النووية الريبية (RNA)و أحماض ديوكسي ريبونوكلييك (دنا).

هيكل ووظائف الحمض النووي

الحمض النووي- بوليمر تكون مونومراته ديوكسي ريبونوكليوتيدات. تم اقتراح نموذج التركيب المكاني لجزيء الحمض النووي على شكل حلزون مزدوج في عام 1953 من قبل J. Watson و F. Crick (لبناء هذا النموذج ، استخدموا عمل M. Wilkins ، R. Franklin ، E. Chargaff).

جزيء الحمض النوويتتكون من سلسلتين عديد النوكليوتيدات ، ملتوية حلزونيا حول بعضها البعض ومعا حول محور وهمي ، أي هو حلزون مزدوج (استثناء - تحتوي بعض الفيروسات المحتوية على الحمض النووي على حمض نووي واحد تقطعت به السبل). يبلغ قطر الحلزون المزدوج للحمض النووي 2 نانومتر ، والمسافة بين النيوكليوتيدات المجاورة 0.34 نانومتر ، وهناك 10 أزواج من النيوكليوتيدات في كل دورة من اللولب. يمكن أن يصل طول الجزيء إلى عدة سنتيمترات. الوزن الجزيئي - عشرات ومئات الملايين. يبلغ الطول الإجمالي للحمض النووي في نواة الخلية البشرية حوالي 2 متر.في الخلايا حقيقية النواة ، يشكل الحمض النووي معقدات مع البروتينات وله شكل مكاني محدد.

مونومر DNA - نوكليوتيد (deoxyribonucleotide)- يتكون من بقايا ثلاث مواد: 1) قاعدة نيتروجينية ، 2) خماسي سكاريد أحادي الكربون (بنتوز) و 3) حمض فوسفوريك. تنتمي القواعد النيتروجينية للأحماض النووية إلى فئات البيريميدين والبورينات. قواعد بيريميدين للحمض النووي(لها حلقة واحدة في جزيءها) - الثايمين ، السيتوزين. قواعد البيورين(لها حلقتان) - الأدينين والجوانين.

يتم تمثيل السكريات الأحادية للنيوكليوتيدات DNA بواسطة deoxyribose.

يشتق اسم النيوكليوتيدات من اسم القاعدة المقابلة. يشار إلى النيوكليوتيدات والقواعد النيتروجينية بأحرف كبيرة.

تتشكل سلسلة عديد النوكليوتيدات نتيجة تفاعلات تكثيف النيوكليوتيدات. في هذه الحالة ، بين 3 "كربون من بقايا ديوكسيريبوز لنيوكليوتيد واحد وبقايا حمض الفوسفوريك للآخر ، السندات الفوسفورية(ينتمي إلى فئة الروابط التساهمية القوية). ينتهي أحد طرفي سلسلة عديد النوكليوتيد بكربون 5 بوصات (يُطلق عليه الطرف 5 بوصات) ، وينتهي الطرف الآخر بنهاية 3 بوصات كربون (3 بوصات).

مقابل سلسلة واحدة من النيوكليوتيدات توجد سلسلة ثانية. ترتيب النيوكليوتيدات في هاتين السلسلتين ليس عشوائيًا ، ولكنه محدد بدقة: يقع الثايمين دائمًا مقابل الأدينين لسلسلة واحدة في السلسلة الأخرى ، ويقع السيتوزين دائمًا مقابل الجوانين ، وتنشأ روابط هيدروجينية بين الأدينين والثايمين ، وثلاثة هيدروجين الروابط بين الجوانين والسيتوزين. يُطلق على النمط الذي يتم بموجبه ترتيب النيوكليوتيدات في خيوط مختلفة من الحمض النووي بدقة (الأدينين - الثايمين ، والجوانين - السيتوزين) والاندماج الانتقائي مع بعضها البعض مبدأ التكامل. وتجدر الإشارة إلى أن J. Watson و F. Crick جاءا لفهم مبدأ التكامل بعد قراءة أعمال E. Chargaff. بعد أن درس E. Chargaff عددًا كبيرًا من عينات الأنسجة والأعضاء لكائنات مختلفة ، وجد أن محتوى بقايا الجوانين في أي جزء من الحمض النووي يتوافق دائمًا تمامًا مع محتوى السيتوزين ، والأدينين مع الثايمين ( "حكم Chargaff") ، لكنه لم يستطع تفسير هذه الحقيقة.

من مبدأ التكامل ، يترتب على ذلك أن تسلسل النوكليوتيدات لسلسلة ما يحدد تسلسل النوكليوتيدات لسلسلة أخرى.

خيوط الحمض النووي عكسية (معاكسة) ، أي توجد نيوكليوتيدات السلاسل المختلفة في اتجاهات متعاكسة ، وبالتالي ، مقابل الطرف 3 بوصات من إحدى السلاسل هو الطرف 5 بوصات من السلسلة الأخرى. يُقارن جزيء الحمض النووي أحيانًا بدرج حلزوني. إن "درابزين" هذا السلم هو العمود الفقري للسكر والفوسفات (بقايا متبادلة من ديوكسيريبوز وحمض الفوسفوريك) ؛ "الخطوات" هي قواعد نيتروجينية مكملة.

وظيفة الحمض النووي- تخزين ونقل المعلومات الوراثية.

تكرار (تكرار) الحمض النووي

- عملية المضاعفة الذاتية ، الخاصية الرئيسية لجزيء الدنا. ينتمي النسخ المتماثل إلى فئة تفاعلات تخليق المصفوفة ويتضمن الإنزيمات. تحت تأثير الإنزيمات ، يتحلل جزيء الحمض النووي ، وحول كل خيط يعمل كقالب ، يتم الانتهاء من خيط جديد وفقًا لمبادئ التكامل وعدم التوازي. وهكذا ، في كل ابنة من الحمض النووي ، يكون أحد الخيطين هو الخيط الأبوي ، أما الخيط الثاني فيتم تصنيعه حديثًا. هذا النوع من التوليف يسمى شبه محافظ.

"مواد البناء" ومصدر الطاقة للتكرار ثلاثي فوسفات deoxyribonucleoside(ATP، TTP، GTP، CTP) تحتوي على ثلاث بقايا لحمض الفوسفوريك. عندما يتم تضمين ثلاثي فوسفات deoxyribonucleoside في سلسلة polynucleotide ، يتم قطع اثنين من البقايا الطرفية لحمض الفوسفوريك ، ويتم استخدام الطاقة المنبعثة لتكوين رابطة phosphodiester بين النيوكليوتيدات.

تشارك الإنزيمات التالية في النسخ المتماثل:

1. هليكازات ("فك" الحمض النووي) ؛
2. بروتينات مزعزعة للاستقرار
3. إيزوميراز الحمض النووي (قطع الحمض النووي) ؛
4. بوليميرات الحمض النووي (حدد ثلاثي فوسفات الديوكسي ريبونوكليوزيد وربطها بشكل مكمل بسلسلة قالب الحمض النووي) ؛
5. بريماتز RNA (شكل اشعال RNA ، بادئات) ؛
6. ligases DNA (خياطة أجزاء الحمض النووي معًا).

بمساعدة الهليازات ، يتم تفكيك الحمض النووي في مناطق معينة ، وترتبط مناطق الحمض النووي أحادية الجديلة ببروتينات مزعزعة للاستقرار ، و شوكة النسخ المتماثل. مع وجود تناقض مكون من 10 أزواج من النيوكليوتيدات (دورة واحدة من اللولب) ، يجب أن يكمل جزيء الحمض النووي ثورة كاملة حول محوره. لمنع هذا الدوران ، يقوم DNA topoisomerase بقطع خيط DNA واحد ، مما يسمح له بالدوران حول الشريط الثاني.

يمكن لبوليميراز الحمض النووي أن يعلق فقط نوكليوتيد بـ 3 "كربون من الديوكسيريبوز للنيوكليوتيد السابق ، لذلك هذا الإنزيم قادر على التحرك على طول قالب DNA في اتجاه واحد فقط: من 3" نهاية إلى 5 "نهاية قالب DNA هذا بما أن السلاسل في الحمض النووي للأم غير متوازية ، فإن تجميع سلاسل الأبنة متعدد النوكليوتيد يحدث بطرق مختلفة وباتجاهين متعاكسين على السلاسل المختلفة. سيتم استدعاء سلسلة الابنة هذه قيادة. على السلسلة 5 "-3" - بشكل متقطع ، في شظايا ( شظايا أوكازاكي) ، والتي ، بعد اكتمال النسخ المتماثل بواسطة ligases DNA ، يتم دمجها في حبلا واحد ؛ سيتم استدعاء هذه السلسلة الفرعية متخلفة (متخلفة).

ميزة بوليميراز الحمض النووي هي أنه لا يمكن أن يبدأ عمله إلا باستخدام "بذور" (التمهيدي). يتم تنفيذ دور "البذور" بواسطة تسلسلات قصيرة من الحمض النووي الريبي تتشكل بمشاركة إنزيم بريماز RNA وتقترن مع قالب DNA. تتم إزالة الاشعال RNA بعد الانتهاء من تجميع سلاسل polynucleotide.

يستمر النسخ المتماثل بالمثل في بدائيات النوى وحقيقيات النوى. معدل تخليق الحمض النووي في بدائيات النوى هو ترتيب من حيث الحجم أعلى (1000 نيوكليوتيد في الثانية) منه في حقيقيات النوى (100 نيوكليوتيد في الثانية). يبدأ النسخ المتماثل في وقت واحد في عدة مناطق من جزيء الحمض النووي. تشكل قطعة من الحمض النووي من أصل واحد من النسخ المتماثل إلى آخر وحدة نسخ - نسخ.

يحدث النسخ المتماثل قبل انقسام الخلية. بفضل قدرة الحمض النووي هذه ، يتم نقل المعلومات الوراثية من الخلية الأم إلى الخلايا الوليدة.

جبر الضرر ("الإصلاح")

تعويضاتهي عملية إصلاح الأضرار التي لحقت بتسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي. يتم تنفيذه بواسطة أنظمة إنزيمية خاصة للخلية ( إصلاح الإنزيمات). يمكن تمييز المراحل التالية في عملية إصلاح بنية الحمض النووي: 1) تتعرف نوكليازات إصلاح الحمض النووي على المنطقة التالفة وإزالتها ، مما يؤدي إلى حدوث فجوة في سلسلة الحمض النووي ؛ 2) بوليميراز الدنا يملأ هذه الفجوة بنسخ المعلومات من الخيط الثاني ("الجيد") ؛ 3) يقوم DNA ligase "بربط" النيوكليوتيدات ، واستكمال الإصلاح.

تمت دراسة ثلاث آليات إصلاح أكثرها: 1) الفصل الضوئي ، 2) المكوس أو الإصلاح قبل النسخ المتماثل ، 3) الإصلاح بعد التكرار.

تحدث التغييرات في بنية الحمض النووي باستمرار في الخلية تحت تأثير المستقلبات التفاعلية ، والأشعة فوق البنفسجية ، والمعادن الثقيلة وأملاحها ، وما إلى ذلك ، وبالتالي ، فإن العيوب في أنظمة الإصلاح تزيد من معدل عمليات الطفرات وهي سبب الأمراض الوراثية (جفاف الجلد الصباغة ، الشيخوخة المبكرة ، وما إلى ذلك).

هيكل ووظائف الحمض النووي الريبي

هو بوليمر تكون مونومراته ريبونوكليوتيدات. على عكس الحمض النووي ، لا يتكون الحمض النووي الريبي من سلسلتين ، ولكن من خلال سلسلة واحدة من عديد النوكليوتيدات (استثناء - بعض الفيروسات المحتوية على الحمض النووي الريبي تحتوي على الحمض النووي الريبي مزدوج الشريطة). نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي قادرة على تكوين روابط هيدروجينية مع بعضها البعض. سلاسل الحمض النووي الريبي أقصر بكثير من سلاسل الحمض النووي.

مونومر الحمض النووي الريبي - نيوكليوتيدات (ريبونوكليوتيد)- يتكون من بقايا ثلاث مواد: 1) قاعدة نيتروجينية ، 2) خماسي سكاريد أحادي الكربون (بنتوز) و 3) حمض فوسفوريك. تنتمي القواعد النيتروجينية للحمض النووي الريبي أيضًا إلى فئتي بيريميدينات وبيورينات.

قواعد بيريميدين من الحمض النووي الريبي هي اليوراسيل والسيتوزين وقواعد البيورين هي الأدينين والجوانين. يتم تمثيل السكاريد أحادي النوكليوتيدات RNA بواسطة الريبوز.

تخصيص ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي: 1) معلوماتية(مصفوفة) RNA - مرنا (مرنا) ، 2) المواصلاتالحمض النووي الريبي - الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) ، 3) الريبوسوم RNA - الرنا الريباسي.

جميع أنواع الحمض النووي الريبي عبارة عن عديد نيوكليوتيدات غير متفرعة ، ولها شكل مكاني محدد وتشارك في عمليات تخليق البروتين. يتم تخزين المعلومات حول بنية جميع أنواع الحمض النووي الريبي في الحمض النووي. تسمى عملية تخليق الحمض النووي الريبي على قالب الحمض النووي النسخ.

نقل الحمض النووي الريبيتحتوي عادة على 76 (من 75 إلى 95) نيوكليوتيدات ؛ الوزن الجزيئي - 25.000 - 30.000 حصة الحمض النووي الريبي (tRNA) تمثل حوالي 10٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. وظائف tRNA: 1) نقل الأحماض الأمينية إلى موقع تخليق البروتين ، إلى الريبوسومات ، 2) وسيط متعدية. تم العثور على حوالي 40 نوعًا من الحمض الريبي النووي النقال في الخلية ، كل منها له خاصية تسلسل النوكليوتيدات المميزة له فقط. ومع ذلك ، فإن جميع الحمض النووي الريبي (tRNAs) لها العديد من المناطق التكميلية داخل الجزيئية ، والتي بسببها تكتسب الحمض الريبي النووي النقال شكلاً يشبه ورقة البرسيم في الشكل. يحتوي أي الحمض الريبي النووي النقال على حلقة للتلامس مع الريبوسوم (1) ، وحلقة مضادة للشيخوخة (2) ، وحلقة للتلامس مع الإنزيم (3) ، وجذع متقبل (4) ، ومضاد كودون (5). يتم إرفاق الحمض الأميني بالطرف 3 'من جذع المستقبل. أنتيكودون- ثلاثة نيوكليوتيدات "تتعرف" على كودون الرنا المرسال. يجب التأكيد على أن الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) معين يمكنه نقل حمض أميني محدد بدقة يتوافق مع مضاد الكودون الخاص به. يتم تحقيق خصوصية اتصال الأحماض الأمينية و tRNA بسبب خصائص إنزيم aminoacyl-tRNA synthetase.

RNA الريبوسومتحتوي على 3000-5000 نيوكليوتيدات ؛ الوزن الجزيئي - 1000000-1500000. يمثل الرنا الريباسي 80-85٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. بالاقتران مع بروتينات الريبوسوم ، يشكل الرنا الريباسي ريبوسومات - عضيات تقوم بتخليق البروتين. في الخلايا حقيقية النواة ، يحدث تخليق الرنا الريباسي في النواة. وظائف الرنا الريباسي: 1) مكون هيكلي ضروري للريبوسومات ، وبالتالي ضمان عمل الريبوسومات ؛ 2) ضمان تفاعل الريبوسوم و tRNA ؛ 3) الارتباط الأولي للريبوسوم وكودون بادئ الرنا المرسال وتحديد إطار القراءة ، 4) تشكيل المركز النشط للريبوسوم.

معلومات RNAمتنوعة في محتوى النوكليوتيدات والوزن الجزيئي (من 50،000 إلى 4،000،000). تمثل حصة mRNA ما يصل إلى 5٪ من إجمالي محتوى الحمض النووي الريبي في الخلية. وظائف مرنا: 1) نقل المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى الريبوسومات ، 2) مصفوفة لتخليق جزيء البروتين ، 3) تحديد تسلسل الأحماض الأمينية للبنية الأولية لجزيء البروتين.

هيكل ووظائف ATP

حمض الأدينوزين ثلاثي الفوسفوريك (ATP)هو مصدر عالمي ومجمع رئيسي للطاقة في الخلايا الحية. تم العثور على ATP في جميع الخلايا النباتية والحيوانية. يبلغ متوسط ​​كمية ATP 0.04٪ (من الكتلة الخام للخلية) ، وتوجد أكبر كمية من ATP (0.2-0.5٪) في العضلات الهيكلية.

يتكون ATP من بقايا: 1) قاعدة نيتروجينية (أدينين) ، 2) أحادي السكاريد (ريبوز) ، 3) ثلاثة أحماض فوسفورية. نظرًا لأن ATP لا يحتوي على واحد ، بل ثلاثة بقايا لحمض الفوسفوريك ، فهو ينتمي إلى ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد.

بالنسبة لمعظم أنواع العمل التي تحدث في الخلايا ، يتم استخدام طاقة التحلل المائي ATP. في الوقت نفسه ، عندما يتم شق البقايا النهائية لحمض الفوسفوريك ، يتم تحويل ATP إلى ADP (حمض الأدينوزين ثنائي الفوسفوريك) ، عندما يتم شق بقايا حمض الفوسفوريك الثاني ، يصبح AMP (حمض الأدينوزين أحادي الفوسفوريك). يبلغ مردود الطاقة الحرة أثناء التخلص من كل من الطرف والمخلفات الثانية لحمض الفوسفوريك 30.6 كيلو جول لكل منهما. يصاحب انقسام مجموعة الفوسفات الثالثة إطلاق 13.8 كيلو جول فقط. تسمى الروابط بين الطرف والمخلفات الثانية والثانية والأولى لحمض الفوسفوريك (طاقة عالية).

يتم تجديد احتياطيات ATP باستمرار. في خلايا جميع الكائنات الحية ، يحدث تخليق ATP في عملية الفسفرة ، أي إضافة حمض الفوسفوريك إلى ADP. تحدث الفسفرة بكثافة مختلفة أثناء التنفس (الميتوكوندريا) ، تحلل السكر (السيتوبلازم) ، التمثيل الضوئي (البلاستيدات الخضراء).

ATP هو الرابط الرئيسي بين العمليات المصحوبة بإطلاق وتراكم الطاقة ، والعمليات التي تتطلب طاقة. بالإضافة إلى ذلك ، فإن ATP ، إلى جانب ثلاثي فوسفات الريبونوكليوزيد (GTP ، CTP ، UTP) ، هو ركيزة لتخليق الحمض النووي الريبي.

اذهب إلى محاضرات №3"هيكل ووظيفة البروتينات. الإنزيمات »

اذهب إلى عدد المحاضرات 5"نظرية الخلية. أنواع التنظيم الخلوي »

لطالما كان موضع اهتمام العلماء. تم اكتشاف العديد من الألغاز فقط مع ظهور البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة. في مقالتنا ، سننظر في ميزات هذه الهياكل الوظيفية ، وكذلك الفرق بين DNA و RNA.

ما هي الأحماض النووية

إذا كانت هذه هي المرة الأولى التي تواجه فيها هذه الاختصارات ، فعليك التعرف على فك تشفيرها. الحمض النووي هو حمض deoxyribonucleic. يعلم الجميع أنه يغطي معلومات حول جينات الخلايا. RNA - حمض النووي الريبي. وظيفتها الرئيسية هي تكوين البروتين. إنها مادة عضوية هي أساس كل الكائنات الحية. ومع ذلك ، هذا ليس كل الفرق. يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي ليس فقط في الأسماء ومجالات الاستخدام.

المواد التي نوقشت في مقالتنا تسمى الأحماض النووية. معظمهم في المصفوفة النووية ، حيث تم العثور عليهم لأول مرة. بمرور الوقت ، أصبح من الواضح أنها تقع في أجزاء مختلفة من الخلايا. تحتوي البلاستيدات من أنواع مختلفة والميتوكوندريا وكذلك السيتوبلازم على هذه المواد. لكنهم حصلوا على اسمهم من الكلمة اللاتينية "نواة" ، والتي تعني "جوهر".

مثل جميع المواد العضوية ، فإن الأحماض النووية عبارة عن بوليمرات حيوية تحدث بشكل طبيعي. هذه جزيئات كبيرة تتكون من عدد معين من العناصر المتماثلة المتكررة دوريًا - المونومرات. على سبيل المثال ، الكربوهيدرات المعقدة هي السكريات الأحادية.

هيكل المونومرات

تسمى النيوكليوتيدات عناصر التكرار الهيكلية للحمض النووي الريبي والحمض النووي ، ممثلة بثلاثة مكونات. كيف يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي؟ مكونان فقط من المونومرات. لكن هذه الميزة تحدد اختلافها ليس فقط في البنية ، في الكائنات الحية لها أغراض وظيفية مختلفة.

كربوهيدرات بينتوز

بادئ ذي بدء ، يختلف الحمض النووي عن الحمض النووي الريبي في محتوى نوع الكربوهيدرات. السكريات البسيطة هي مواد تحتوي على كمية معينة من عنصر الكربون في الصيغة العامة. يتم تمثيل تكوين الأحماض النووية بواسطة البنتوز. عدد ذرات الكربون فيها خمسة. هذا هو السبب في أنها تسمى pentoses.

ما الفرق هنا إذا كان عدد الكربون والصيغة الجزيئية متماثلًا تمامًا؟ كل شيء بسيط للغاية: في التنظيم الهيكلي. تسمى هذه المواد التي لها نفس التركيب والصيغة الجزيئية ، والتي لها اختلافات في التركيب والخصائص المميزة ، أيزومرات في الكيمياء.

الريبوز أحادي السكاريد هو جزء من الحمض النووي الريبي. كانت هذه الميزة حاسمة لأسماء هذه البوليمرات الحيوية. تسمى خاصية السكاريد الأحادي للحمض النووي ديوكسيريبوز.

القواعد النيتروجينية

ضع في اعتبارك اختلافًا آخر بين جزيئات DNA و RNA. كما أنه يؤثر على خصائص هذه المواد. يتضمن الهيكل واحدًا من أربع بقايا من القواعد النيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، الثايمين. يتم وضعهم وفقًا لقاعدة معينة.

في جزيء الحمض النووي ، الذي يتكون من خيطين حلزونيين ، توجد دائمًا قاعدة ثيميديل مقابل قاعدة الأدينيل ، وقاعدة سيتيدل تتوافق مع قاعدة جوانيل. هذه القاعدة تسمى مبدأ التكامل. تتشكل دائمًا روابط هيدروجينية بين الأدينين والجوانين ، وثلاثة روابط هيدروجينية بين الجوانين والسيتوزين.

يختلف الوضع تمامًا مع الحمض النووي الريبي. بدلاً من الثايمين ، يحتوي على قاعدة نيتروجينية أخرى. إنه يسمى اليوراسيل. تجدر الإشارة إلى أن حجم الحمض النووي الريبي ، مقارنةً بالحمض النووي ، أصغر بكثير ، لأنه يتكون من جزيء حلزوني واحد.

الفرق بين DNA و RNA: جدول

يتم عرض الميزات الرئيسية التي تمثل الفرق بين جزيئات DNA و RNA في جدولنا المقارن.

كما ترون ، لا يكمن الاختلاف بين الحمض النووي والحمض النووي الريبي في السمات الهيكلية فحسب ، بل يحدد هيكلها الوظائف المختلفة اللازمة لجميع الكائنات الحية.

أنواع الحمض النووي الريبي

يعرف العلم ثلاثة أنواع من الحمض النووي الريبي. يتم تشكيل نقل الحمض النووي الريبي على الحمض النووي ، ثم ينتقل إلى السيتوبلازم. هذه الجزيئات هي الأصغر حجمًا. يعلقون الأحماض الأمينية ، وبعد ذلك ينقلونها إلى موقع تجميع الجزيئات الكبيرة. يشبه التركيب المكاني للحمض النووي الريبي الناقل شكل ورقة البرسيم. يؤدي النوع التالي من هذا الحمض النووي وظيفة نقل المعلومات حول بنية البروتين المستقبلي من نواة الخلية إلى الهياكل المتخصصة. هم الريبوسومات. توجد هذه العضيات المتخصصة على سطح الشبكة الإندوبلازمية. ونوع الحمض النووي الريبي الذي يؤدي هذه الوظيفة يسمى المعلومات.

هناك أيضًا مجموعة ثالثة - وهي RNA الريبوسوم الموجودة في مواقع العضيات المقابلة. إنهم قادرون على تكوين الترتيب المكاني للجزيئات الضرورية أثناء تكوين جزيئات البروتين. ولكن بشكل عام ، تتفاعل جميع الأنواع الثلاثة من هذه الجزيئات الكبيرة مع بعضها البعض ، لتؤدي وظيفة واحدة.

أوجه التشابه بين DNA و RNA

ما هو الفرق بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، اكتشفنا بالفعل عمليًا. ولكن نظرًا لأن هذه المواد يتم دمجها في مجموعة واحدة ، فقد لوحظ أيضًا سمات مشتركة بينها. السبب الرئيسي هو أنها عديد النوكليوتيدات. لذلك ، من عدة عشرات الآلاف إلى ملايين المونومرات. لا يمكن للحمض النووي الريبي التباهي بهذه الكمية ، فهو يتكون من ما يصل إلى عشرة آلاف نيوكليوتيدات. ومع ذلك ، فإن جميع مونومرات الحمض النووي لها خطة هيكلية عامة مماثلة ، والتي تسمح لها بالمشاركة في تنفيذ عمليات التخليق الحيوي للبروتين.

الفرق الوظيفي بين DNA و RNA

لا يقتصر الاختلاف بين DNA و RNA على السمات المميزة والسمات الهيكلية. على سبيل المثال ، الحمض النووي قادر على التمسخ وإعادة التشبع والتدمير. يكمن جوهرها في فك الجزيئات إلى حالة معينة والعودة ، إن أمكن. خلال هذه العمليات ، لوحظ تدمير روابط الهيدروجين.

تتمثل الوظيفة الرئيسية للحمض النووي في الحفاظ على المعلومات الجينية وتشفيرها ونقلها وإظهارها أثناء تكاثر الكائنات الحية على جميع مستويات التنظيم. هذه المادة العضوية قادرة أيضًا على النسخ. جوهر هذه الظاهرة هو تكوين جزيئات الحمض النووي الريبي على أساس الحمض النووي. أساسها هو مبدأ التكامل. جزيء الحمض النووي قادر أيضًا على التكرار الذاتي أو التكرار. هذه العملية مهمة جدًا للمسار الطبيعي لانقسام الخلايا ، وخاصة الانقسام ، عندما يتم تكوين خليتين متطابقتين من خلية ذات مجموعة كروموسوم مزدوجة. وظيفة الحمض النووي الريبي مهمة أيضًا للكائنات الحية ، لأنه بدون تخليق البروتين يكون وجودها ببساطة مستحيلًا.

DNA و RNA عبارة عن أحماض نووية ، وهي جزيئات ضخمة معقدة تتكون من نيوكليوتيدات. الفرق الرئيسي بين هذه المواد هو أنها تحتوي على أنواع مختلفة من القواعد النيتروجينية وكربوهيدرات البنتوز ، والتي تحدد وظائفها المختلفة في خلايا الكائنات الحية.

على الرغم من التشابه الكبير بين الآليات الأساسية لعمل نوعي البوليميراز المتورطين في تخليق الأحماض النووية ، إلا أن هناك اختلافات جوهرية بينهما. الميزة الرئيسية هي أنه بالنسبة لبوليميراز الحمض النووي ، فإن الحمض النووي عبارة عن قالب ومنتج تفاعل ، وهذا يخلق مشاكل كبيرة.

نظرًا لأنه أثناء توليف RNA ، يوجد حلزون مزدوج هجين DNA-RNA مؤقتًا في المركز النشط لـ RNA polymerase (انظر الأقسام 5 ، 6) ، يمكن لـ RNA polymerase التمييز بسهولة بين الهجين من الحلزون المزدوج المعتاد للحمض النووي. إن التقارب العالي للبيئة للمركز النشط لبوليميراز الحمض النووي الريبي للهجين وقناة الخروج من النسخة إلى الحمض النووي الريبي تضمن قابلية عالية للإنزيم؟ القدرة على العمل بدون تفكك بعد بدء عملية نسخ واحدة. يحتوي بوليميراز الحمض النووي على حلزون مزدوج للحمض النووي حول مركزه النشط وفي كل مكان خارج مجمع البوليميراز. وفقًا لذلك ، هناك احتمال كبير لتفككه: هل عملية بوليميريز الحمض النووي منخفضة جدًا؟ يمكن أن يصنع من أجل التفكك قسم 10 فقط. 20 نيوكليوتيدات. لذلك ، يجب أن تكون هناك آلية إضافية لزيادة العملية.

هل التقارب العالي لبوليميراز RNA للهجين DNA-RNA يجعل من السهل تدمير الحلزون المزدوج للحمض النووي في اتجاه البوليميراز أثناء استطالة النسخ؟ يزيح النص ببساطة حبلا الحمض النووي غير القالب من الازدواج. بالنسبة لبوليميراز الحمض النووي ، فإن مثل هذه الآلية مستحيلة: لا تختلف نسخ الحمض النووي المزدوجة في المجمع مع البوليميراز وأمامه عن بعضها البعض بأي شكل من الأشكال ؛ يتطلب بوليميراز الدنا DNA قالب أحادي السلسلة يتم إزالته من اللولب المزدوج.

المشكلة الثالثة هي أن بوليميراز الدنا يمكنه إجراء عملية واحدة فقط؟ تابع (تحرير) الطرف الثالث من سلسلة الحمض النووي ، ويمكنه بدء التوليف ، وإنشاء أول رابطة فوسفوديستر. وهذا يعني أنه يجب إنشاء قسم قصير معين بطريقة أخرى بحيث يمكن لبوليميراز الحمض النووي مواصلة تركيبه. مثل القسم ، الذي بدونه لا يمكن أن يعمل بوليميراز الحمض النووي يسمى التمهيدي.

اكتشف عالم الكيمياء الحيوية السويسري فريدريش ميشر كل من الأحماض النووية ، DNA و RNA في عام 1869 ، قبل وقت طويل من توضيح دورهما في نقل المعلومات الوراثية. وتلقى فابوس آرون تيودور ليفين (1869-1940) ، وهو عالم أمريكي ولد في روسيا وتلقى تعليمه في سان بطرسبرج ، المعلومات الأكثر اكتمالا عن تركيبها الكيميائي.

"الهيكل الداعم" لكلا الحموضين هو ما يسمى "العمود الفقري للسكر والفوسفات" ، والذي يشبه في الحمض النووي درابزين سلم حلزوني. يتكون من مخلفات السكر المرتبطة ببعضها البعض في سلسلة باستخدام بقايا حمض الفوسفوريك. هذا البناء هو الذي يحمل ويحافظ على بنية جزيء الحمض النووي.

ترتبط جزيئات السكر في العمود الفقري بـ "قواعد" نيتروجينية ، مرتبة مثل درجات سلم (من الداخل من "الدرابزين"). بفضل التفاعلات بين ذرات الهيدروجين والنيتروجين والأكسجين للقواعد النيتروجينية ، يمكن دمج خيوط مفردة من الحمض النووي في هياكل مزدوجة الشريطة.

يتم تصنيع الأحماض النووية في الخلية من النيوكليوتيدات - معقدات من القاعدة النيتروجينية ، وبقايا السكر وحمض الفوسفوريك ، والتي تعمل بمثابة كتل عالمية لبناء الحمض النووي والحمض النووي الريبي. هناك خمسة أنواع من القواعد النيتروجينية - الأدينين (المشار إليه في المخططات بالحرف A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) واليوراسيل (U). من سمات تفاعلات القواعد ، التي يمكن أن تشكل خيوطًا مزدوجة السلسلة ، هي خصوصيتها الصارمة: يمكن لـ A فقط التفاعل مع T ، و G مع C (مثل هذه المراسلات الدقيقة للقواعد وخيوط الحمض النووي تسمى التكامل ، و الخيوط والقواعد نفسها مكملة لبعضها البعض).

ترجع الاختلافات بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي إلى حقيقة أن سكر الريبوز مدرج في العمود الفقري للسكر والفوسفات في الحمض النووي الريبي ، بينما في الحمض النووي الريبوزي "يفقد" ذرة أكسجين واحدة ويتحول إلى ديوكسيريبوز. بالإضافة إلى ذلك ، بدلاً من الثايمين (T) ، يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل (U). يختلف اليوراسيل عن الثايمين بقدر ضئيل مثل الريبوز عن الديوكسيريبوز: فهو يفتقر فقط إلى مجموعة الميثيل الجانبية (_CH3). ومع ذلك ، فإن مثل هذه الاختلافات البسيطة في بنية الحمض النووي الريبي والحمض النووي تؤدي إلى اختلاف كبير في بنية ووظائف هذه الجزيئات.

أحد الاختلافات الأكثر وضوحًا هو أن الحمض النووي الريبي (RNA) لمعظم الكائنات الحية ، على عكس الحمض النووي مزدوج الشريطة ، يوجد كشريط واحد. هذا يفسر لسببين. أولاً ، تفتقر جميع الكائنات الخلوية إلى إنزيم لتحفيز تفاعل تكوين الحمض النووي الريبي على قالب الحمض النووي الريبي. تمتلك بعض الفيروسات فقط مثل هذا الإنزيم ، حيث يتم "تسجيل" جيناته على شكل رنا مزدوج الشريطة. يمكن للكائنات الحية الأخرى تخليق جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) فقط على قالب الحمض النووي. ثانيًا ، نظرًا لفقدان مجموعة الميثيل بواسطة اليوراسيل ، فإن الرابطة بينها وبين الأدينين غير مستقرة ، وبالتالي فإن "الاحتفاظ" بالشريط الثاني (التكميلي) للحمض النووي الريبي يمثل أيضًا مشكلة.

بسبب الجاذبية المفردة القسرية ، فإن الحمض النووي الريبي ، على عكس الحمض النووي ، لا يتحول إلى دوامة ، ولكن بسبب التفاعلات داخل نفس الجزيء ، فإنه يشكل هياكل مثل "دبابيس الشعر" ، و "رؤوس المطرقة" ، والحلقات ، والصلبان ، والتشابك وأشياء أخرى .

يتم نسخ الحمض النووي الريبي من الحمض النووي وفقًا لنفس القوانين التي تحكم تخليق الحمض النووي نفسه: تتوافق كل قاعدة من قواعد الحمض النووي مع قاعدة مكملة تمامًا في جزيء الحمض النووي الريبي قيد الإنشاء. ومع ذلك ، على عكس نسخ الحمض النووي ، عندما يتم نسخ (تكرار) الجزيء بأكمله ، فإن الحمض النووي الريبي ينسخ أقسامًا معينة فقط من الحمض النووي. الغالبية العظمى من هذه المناطق عبارة عن جينات تشفر البروتينات. من المهم لقصتنا أنه بسبب هذا النسخ الانتقائي ، تكون جزيئات الحمض النووي الريبي دائمًا أقصر ، وفي الكائنات الحية الأعلى تكون أقصر بكثير من "أخواتها" - الحمض النووي. من المهم أيضًا أن يكون الحمض النووي في المحاليل المائية أكثر استقرارًا من الحمض النووي الريبي. الاختلافات في نصف العمر (أي الوقت الذي يتم فيه تدمير نصف عدد معين من الجزيئات) هي آلاف المرات.

لذلك ، بحلول منتصف الستينيات من القرن العشرين ، أصبح العلم على دراية بتفاصيل عمل جزيئين ، أكثر من البروتينات ، كانا مناسبين لدور "جزيئات الحياة البدائية" - DNA و RNA. كلاهما يشفر المعلومات الجينية ، ويمكن استخدام كليهما لنقلها. لكنه شيء - القدرة على حمل المعلومات ، وشيء آخر - القدرة على نقلها إلى أحفادهم بأنفسهم ، دون مساعدة خارجية. في جميع أنظمة الحياة الحديثة ، من الفيروسات إلى الحيوانات الأعلى ، يستخدم DNA أو RNA "خدمات" إنزيمات البروتين من أجل نقل المعلومات المشفرة بسرعة وكفاءة بمساعدة التحفيز على مدى عدد من الأجيال. لا يمكن لأي من الأحماض النووية في العالم الحديث تكرار نفسها. هل يمكن أن يوجد مثل هذا التعاون في أصل الحياة على الأرض؟ كيف تشكل ثالوث الجزيئات المتعاونة - الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والبروتينات ، والتي بُنيت عليها كل أشكال الحياة الحديثة؟ من ولماذا يمكن أن يصبح "سلف" هذه "الحيتان الجزيئية" الثلاثة؟

العالم RNA

ليس من قبيل المصادفة أننا توقفنا عند تفاصيل بنية الحمض النووي الريبي. في نهاية القرن العشرين ، حدثت ثورة أخرى في نظرية أصل الحياة ، وكان "الجاني" هو بالضبط هذا الجزيء ، والذي بدا حتى ذلك الوقت مدروسًا بعناية ويمكن التنبؤ به تمامًا.

بدأت هذه القصة في السبعينيات من القرن العشرين ، عندما تم اكتشاف إنزيمات غير عادية في خلايا بعض الكائنات الحية: تضمنت ، بالإضافة إلى البروتين ، جزيء RNA. في أواخر سبعينيات القرن الماضي ، درس عالما الكيمياء الحيوية الأمريكيان توماس تشيك وسيدني ألتمان بشكل مستقل بنية ووظيفة هذه الإنزيمات. كانت إحدى المهام هي توضيح دور الحمض النووي الريبي ، وهو جزء من تكوينها. في البداية ، وفقًا للرأي المقبول عمومًا ، اعتقد العلماء أن جزيء RNA ليس سوى عنصر مساعد في مثل هذه المجمعات ، وربما يكون مسؤولاً عن بناء البنية الصحيحة للإنزيم أو عن الاتجاه الصحيح أثناء تفاعل الإنزيم مع الركيزة (هذا هو الجزيء الذي يخضع للتغيير) ، ويتم تنفيذ التفاعل المحفز بواسطة بروتين.

من أجل توضيح الموقف ، فصل الباحثون مكونات البروتين والحمض النووي الريبي عن بعضها البعض وفحصوا قدرتها على التحفيز. ولدهشتهم العظيمة ، لاحظوا أنه حتى بعد إزالة البروتين من الإنزيم ، فإن الحمض النووي الريبي المتبقي كان قادرًا على تحفيز تفاعله المحدد. قد يعني هذا الاكتشاف ثورة في البيولوجيا الجزيئية: ففي النهاية ، كان يُعتقد سابقًا أن البروتينات فقط ، وليس الأحماض النووية ، هي القادرة على التحفيز.

كان الدليل الأخير والأكثر إقناعًا على قدرة الحمض النووي الريبي على التحفيز هو إثبات أنه حتى الحمض النووي الريبي المركب بشكل مصطنع ، والذي يعد جزءًا من الإنزيمات المدروسة ، يمكن أن يحفز التفاعل بشكل مستقل.

كانت جزيئات الحمض النووي الريبي القادرة على التحفيز تسمى الريبوزيمات (عن طريق القياس مع الإنزيمات ، أي إنزيمات البروتين). لاكتشافهما ، مُنح تشيك وألتمان جائزة نوبل في الكيمياء عام 1989.

لم تكن هذه النتائج طويلة في التأثير على نظرية أصل الحياة: أصبح جزيء الحمض النووي الريبي "المفضل". في الواقع ، تم اكتشاف جزيء يمكنه حمل معلومات وراثية ، بالإضافة إلى تحفيز التفاعلات الكيميائية! بالكاد يمكن تخيل مرشح أكثر ملاءمة لأصل الحياة قبل الخلوية.

لقد تغير سيناريو تطور الحياة. في البداية ، وفقًا للفرضية الجديدة ، ظهرت سلاسل قصيرة من جزيئات الحمض النووي الريبي تلقائيًا في ظل ظروف الأرض الفتية. اكتسب بعضهم ، بشكل عفوي ، القدرة على تحفيز تفاعل تكاثرهم (النسخ المتماثل). بسبب أخطاء في التكرار ، اختلفت بعض جزيئات الابنة عن الجزيئات الأم ولها خصائص جديدة ، على سبيل المثال ، يمكنها تحفيز تفاعلات أخرى.

جاء جزء رئيسي آخر من الأدلة على أنه "كان الحمض النووي الريبي في البداية" من دراسات الريبوسومات. الريبوسومات هي هياكل في سيتوبلازم الخلية ، تتكون من الحمض النووي الريبي والبروتينات وهي مسؤولة عن تخليق البروتينات الخلوية. نتيجة لدراستهم ، تم الكشف عن أنه في جميع الكائنات الحية ، فإن الحمض النووي الريبي الموجود في المركز التحفيزي للريبوزومات هو المسؤول عن المرحلة الرئيسية في تجميع البروتينات - اتصال الأحماض الأمينية ببعضها البعض. أدى اكتشاف هذه الحقيقة إلى تعزيز مواقف مؤيدي عالم الجيش الملكي النيبالي. في الواقع ، إذا عرضنا الصورة الحديثة للحياة في بدايتها المحتملة ، فمن المنطقي أن نفترض أن الريبوسومات - الهياكل الموجودة تحديدًا في الخلية لـ "فك شفرة" شفرة الأحماض النووية وإنتاج البروتينات - ظهرت مرة واحدة كمجمعات RNA قادرة على الجمع بين الأحماض الأمينية في سلسلة واحدة. وهكذا ، على أساس عالم RNA ، يمكن أن يظهر عالم البروتينات.

في الآونة الأخيرة ، تم إجراء ملاحظات أدت إلى إحساس آخر. اتضح أن الحمض النووي الريبي لا يحفز التفاعلات الكيميائية فحسب ، بل يحمي أيضًا خلايا النباتات والحيوانات من غزو الفيروسات. يتم تنفيذ هذه الوظيفة بواسطة فئة خاصة من الحمض النووي الريبي - ما يسمى RNA القصير أو الصغير ، والذي سمي بهذا الاسم لأن طولها لا يتجاوز عادةً واحدًا وعشرين "رابطًا" - نيوكليوتيدات. في الحيوانات الأعلى ، على سبيل المثال ، في الثدييات ، لا تبقى الحمض النووي الريبي الصغير أيضًا بدون عمل ويمكن أن تشارك في تنظيم قراءة المعلومات الجينية من الكروموسومات.

ما هو DNA و RNA؟ ما هي وظائفهم وأهميتهم في عالمنا؟ مم صنعوا وكيف يعملون؟ يتم تغطية هذا وأكثر في المقالة.

ما هو DNA و RNA

العلوم البيولوجية التي تدرس مبادئ تخزين وتنفيذ ونقل المعلومات الوراثية ، وهيكل ووظائف البوليمرات الحيوية غير المنتظمة تنتمي إلى البيولوجيا الجزيئية.

البوليمرات الحيوية ، المركبات العضوية عالية الوزن الجزيئي التي تتكون من بقايا النوكليوتيدات ، هي أحماض نووية. يقومون بتخزين المعلومات حول كائن حي ، وتحديد تطوره ونموه ووراثة. تشارك هذه الأحماض في تخليق البروتين.

يوجد نوعان من الأحماض النووية الموجودة في الطبيعة:

• DNA - deoxyribonucleic؛
• الحمض النووي الريبي هو ريبونوكلي.

حول ماهية الحمض النووي ، تم إخبار العالم في عام 1868 ، عندما تم اكتشافه في نواة خلية الكريات البيض في سمك السلمون والحيوانات المنوية. تم العثور عليها لاحقًا في جميع الخلايا الحيوانية والنباتية ، وكذلك في البكتيريا والفيروسات والفطريات. في عام 1953 ، قام J. Watson و F. Crick ، ​​نتيجة لتحليل حيود الأشعة السينية ، ببناء نموذج يتكون من سلسلتين بوليمرتين ملتويتين في حلزوني حول الأخرى. في عام 1962 ، حصل هؤلاء العلماء على جائزة نوبل لاكتشافهم.

حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين

ما هو الحمض النووي؟ هذا حمض نووي يحتوي على النمط الجيني للفرد وينقل المعلومات عن طريق الوراثة والتكاثر الذاتي. نظرًا لأن هذه الجزيئات كبيرة جدًا ، فهناك عدد كبير من التسلسلات المحتملة للنيوكليوتيدات. لذلك ، فإن عدد الجزيئات المختلفة لا نهائي تقريبًا.

هيكل الحمض النووي

هذه هي أكبر الجزيئات البيولوجية. يتراوح حجمها من ربع في البكتيريا إلى أربعين ملليمترًا في الحمض النووي البشري ، وهو أكبر بكثير من الحجم الأقصى للبروتين. وهي تتكون من أربعة مونومرات ، والمكونات الهيكلية للأحماض النووية - النيوكليوتيدات ، والتي تشمل القاعدة النيتروجينية ، وبقايا حمض الفوسفوريك ، و deoxyribose.

تحتوي القواعد النيتروجينية على حلقة مزدوجة من الكربون والنيتروجين - البيورينات ، وحلقة واحدة - بيريميدين.

البيورينات هي الأدينين والجوانين ، والبيريميدينات هي الثايمين والسيتوزين. يشار إليها بأحرف لاتينية كبيرة: A ، G ، T ، C ؛ وفي الأدب الروسي - باللغة السيريلية: A ، G ، T ، C. بمساعدة رابطة هيدروجين كيميائية ، ترتبط ببعضها البعض ، ونتيجة لذلك تظهر الأحماض النووية.

في الكون ، الشكل اللولبي هو الشكل الأكثر شيوعًا. لذلك فإن بنية الحمض النووي للجزيء لها أيضًا. سلسلة البولي نيوكليوتيد ملتوية مثل الدرج الحلزوني.

يتم توجيه السلاسل في الجزيء بشكل معاكس من بعضها البعض. اتضح أنه في سلسلة واحدة من 3 "نهاية إلى 5" ، ثم في السلسلة الأخرى سيكون الاتجاه بالعكس من 5 "نهاية إلى 3".

مبدأ التكامل

يتم توصيل خيطين في جزيء بقواعد نيتروجينية بحيث يرتبط الأدينين بالثيمين والجوانين - فقط مع السيتوزين. تحدد النيوكليوتيدات المتتالية في إحدى الخيطين الأخرى. أصبح هذا التطابق ، الذي يكمن وراء ظهور جزيئات جديدة نتيجة للتكرار أو التكرار ، يسمى التكامل.

اتضح أن عدد نيوكليوتيدات الأدينيل يساوي عدد ثيميديل ، ونيوكليوتيدات الغوانيل تساوي عدد السيتديل. أصبحت هذه المراسلات تُعرف باسم "قاعدة Chargaff".

تكرار

إن عملية التكاثر الذاتي ، التي تجري تحت سيطرة الإنزيمات ، هي الخاصية الرئيسية للحمض النووي.

يبدأ كل شيء بفك الحلزون بفضل إنزيم بوليميريز الحمض النووي. بعد كسر الروابط الهيدروجينية ، يتم تصنيع سلسلة ابنة في أحد الخيوط والآخر ، والمادة التي من أجلها هي النيوكليوتيدات الحرة الموجودة في النواة.

كل خصلة من الحمض النووي هي قالب لخيط جديد. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على جزيئين أصليين متطابقين تمامًا من واحد. في هذه الحالة ، يتم تصنيع خيط واحد صلبًا ، والآخر مجزأ أولاً ، ثم يتم توصيله فقط.

جينات الحمض النووي

يحمل الجزيء جميع المعلومات المهمة حول النيوكليوتيدات ، ويحدد موقع الأحماض الأمينية في البروتينات. يقوم الحمض النووي للشخص وجميع الكائنات الحية الأخرى بتخزين المعلومات حول خصائصه ، ونقلها إلى النسل.

جزء منه عبارة عن جين - مجموعة من النيوكليوتيدات تقوم بترميز المعلومات حول البروتين. تشكل مجمل جينات الخلية التركيب الجيني أو الجينوم الخاص بها.

توجد الجينات في قسم معين من الحمض النووي. وهي تتكون من عدد معين من النيوكليوتيدات مرتبة في تركيبة متسلسلة. هذا يعني أن الجين لا يمكنه تغيير مكانه في الجزيء ، وله عدد محدد جدًا من النيوكليوتيدات. تسلسلهم فريد من نوعه. على سبيل المثال ، يتم استخدام طلب واحد للأدرينالين وطلب آخر للأنسولين.

بالإضافة إلى الجينات ، توجد التسلسلات غير المشفرة في الحمض النووي. ينظمون الجينات ، ويساعدون الكروموسومات ، ويحددون بداية ونهاية الجين. لكن دور معظمهم لا يزال مجهولاً اليوم.

حمض النووي الريبي

يشبه هذا الجزيء في نواح كثيرة حمض الديوكسي ريبونوكلييك. ومع ذلك ، فهي ليست كبيرة مثل الحمض النووي. ويتكون الحمض النووي الريبي أيضًا من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات البوليمرية. ثلاثة منها تشبه الحمض النووي ، ولكنها تحتوي على اليوراسيل (U أو Y) بدلاً من الثايمين. بالإضافة إلى ذلك ، يتكون الحمض النووي الريبي من كربوهيدرات تسمى الريبوز. الفرق الرئيسي هو أن اللولب لهذا الجزيء هو واحد ، على عكس الحلزون المزدوج في الحمض النووي.

وظائف RNA

تعتمد وظائف الحمض النووي الريبي على ثلاثة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي.

تنقل المعلومات المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى سيتوبلازم النواة. وتسمى أيضًا المصفوفة. هذه سلسلة مفتوحة يتم تصنيعها في النواة بواسطة إنزيم RNA polymerase. على الرغم من حقيقة أن نسبته في الجزيء منخفضة للغاية (من ثلاثة إلى خمسة في المائة من الخلية) ، فإن الوظيفة الأكثر أهمية هي أن تكون مصفوفة لتخليق البروتينات ، والإبلاغ عن هيكلها من جزيئات الحمض النووي. يتم ترميز بروتين واحد بواسطة حمض نووي واحد محدد ، وبالتالي فإن قيمته العددية متساوية.

يتكون الريبوسوم بشكل أساسي من حبيبات هيولي - ريبوسومات. يتم تصنيع الرنا الريباسي في النواة. يمثلون ما يقرب من ثمانين بالمائة من الخلية بأكملها. هذا النوع له بنية معقدة ، تشكل حلقات على أجزاء مكملة ، مما يؤدي إلى التنظيم الذاتي الجزيئي في جسم معقد. من بينها ، هناك ثلاثة أنواع في بدائيات النوى ، وأربعة في حقيقيات النوى.

يعمل النقل "كمحول" ، يصطف الأحماض الأمينية لسلسلة البولي ببتيد بالترتيب المناسب. في المتوسط ​​، يتكون من ثمانين نيوكليوتيد. تحتوي خليتهم ، كقاعدة عامة ، على ما يقرب من خمسة عشر بالمائة. إنه مصمم لنقل الأحماض الأمينية إلى حيث يتم تصنيع البروتين. هناك عشرين إلى ستين نوعًا من نقل الحمض النووي الريبي في الخلية. لديهم جميعًا منظمة مماثلة في الفضاء. يكتسبون بنية تسمى ورقة البرسيم.

أهمية الحمض النووي الريبي والحمض النووي

عندما تم اكتشاف ماهية الحمض النووي ، لم يكن دوره واضحًا. حتى اليوم ، على الرغم من حقيقة أنه تم الكشف عن المزيد من المعلومات ، لا تزال بعض الأسئلة دون إجابة. وبعضها ربما لم تتم صياغته بعد.

إن الأهمية البيولوجية المعروفة للحمض النووي والحمض النووي الريبي هي أن الحمض النووي ينقل المعلومات الوراثية ، ويشارك الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين ويرمز بنية البروتين.

ومع ذلك ، هناك إصدارات أن هذا الجزيء مرتبط بحياتنا الروحية. ما هو الحمض النووي البشري بهذا المعنى؟ يحتوي على جميع المعلومات عنه وحياته والوراثة. يعتقد الميتافيزيقيون أن تجربة الحياة الماضية ، والوظائف الإصلاحية للحمض النووي وحتى طاقة الذات العليا - الخالق ، الله موجودة فيها.

في رأيهم ، تحتوي السلاسل على رموز تتعلق بجميع جوانب الحياة ، بما في ذلك الجزء الروحي. لكن بعض المعلومات ، على سبيل المثال ، حول استعادة جسد المرء ، تقع في بنية بلورة الفضاء متعدد الأبعاد الذي يحيط بالحمض النووي. إنه ثنائي الوجوه وهو ذكرى كل قوى الحياة.

نظرًا لحقيقة أن الشخص لا يثقل كاهل نفسه بالمعرفة الروحية ، فإن تبادل المعلومات في الحمض النووي مع غلاف بلوري بطيء للغاية. بالنسبة للشخص العادي ، تبلغ النسبة خمسة عشر بالمائة فقط.

من المفترض أن هذا تم على وجه التحديد لتقصير حياة الشخص والوقوع في مستوى الازدواجية. وبالتالي ، فإن الدين الكرمي للشخص ينمو ، ويتم الحفاظ على مستوى الاهتزاز اللازم لبعض الكيانات على هذا الكوكب.

هناك نوعان من الأحماض النووية - الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والنووي الريبي (RNA). تتكون هذه البوليمرات الحيوية من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. تتشابه أحاديات النيوكليوتيدات في الحمض النووي والحمض النووي الريبي في السمات الهيكلية الأساسية. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات متصلة بواسطة روابط كيميائية قوية. تحتوي النيوكليوتيدات التي يتكون منها الحمض النووي الريبي على خمسة كربون سكر - ريبوز ، أحد أربعة مركبات عضوية تسمى القواعد النيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، اليوراسيل (A ، G ، C ، U) - وبقايا حمض الفوسفوريك. تحتوي النيوكليوتيدات التي تتكون منها الحمض النووي على سكر من خمسة كربون - deoxyribose ، أحد القواعد النيتروجينية الأربعة: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، الثايمين (A ، G ، C ، T) - و حمض الفوسفوريك المتبقي: في تركيبة النيوكليوتيدات ، ترتبط القاعدة النيتروجينية بجزيء ريبوز (أو ديوكسيريبوز) من جهة ، وبقايا حمض الفوسفوريك من جهة أخرى. ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في سلاسل طويلة. يتكون العمود الفقري لهذه السلسلة من تناوب السكر ومخلفات الفوسفات العضوية بشكل منتظم ، والمجموعات الجانبية لهذه السلسلة هي أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية المتناوبة بشكل غير منتظم. على طول الروابط الهيدروجينية. مثل هذا الهيكل ، المميز فقط لجزيئات الحمض النووي ، يسمى اللولب المزدوج. من سمات بنية الحمض النووي أن القاعدة النيتروجينية T في السلسلة الأخرى تقع مقابل القاعدة النيتروجينية A في سلسلة واحدة ، والقاعدة النيتروجينية C تقع دائمًا مقابل القاعدة النيتروجينية G. A (الأدينين) - T (الثايمين) T (الثايمين) - A (الأدينين) G (الجوانين) - C (السيتوزين) C (السيتوزين) - G (الجوانين) تسمى هذه الأزواج الأساسية القواعد التكميلية (تكمل بعضها البعض). تسمى خيوط الحمض النووي التي تكون فيها القواعد مكملة لبعضها البعض بالخيوط التكميلية. يحمل ترتيب الأنواع الأربعة من النيوكليوتيدات في سلاسل الحمض النووي معلومات مهمة. تحدد مجموعة البروتينات (الإنزيمات والهرمونات وما إلى ذلك) خصائص الخلية والكائن الحي. تخزن جزيئات الحمض النووي المعلومات حول هذه الخصائص وتمررها إلى أجيال من الأحفاد. بمعنى آخر ، الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الوراثية. الأنواع الرئيسية من الحمض النووي الريبي. تتحقق المعلومات الوراثية المخزنة في جزيئات الحمض النووي من خلال جزيئات البروتين. تتم قراءة المعلومات حول بنية البروتين من الحمض النووي ويتم نقلها بواسطة جزيئات خاصة من الحمض النووي الريبي ، والتي تسمى معلوماتية (i-RNA). يتم نقل I-RNA إلى السيتوبلازم ، حيث يتم تخليق البروتين بمساعدة عضيات خاصة - الريبوسومات. إن mRNA ، الذي تم بناؤه مكملًا لأحد خيوط الحمض النووي ، هو الذي يحدد الترتيب الذي يتم فيه ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين. في تخليق البروتين ، يشارك نوع آخر من الحمض النووي الريبي - النقل (t-RNA) ، الذي يجلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. تحتوي الريبوسومات على نوع ثالث من الحمض النووي الريبي ، ما يسمى RNA الريبوسومي (rRNA) ، والذي يحدد بنية الريبوسومات. يتم تمثيل جزيء الحمض النووي الريبي ، على عكس جزيء الحمض النووي ، بشريط واحد ؛ الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز واليوراسيل بدلاً من الثايمين. يتم تحديد قيمة الحمض النووي الريبي من خلال حقيقة أنها توفر تخليق البروتينات الخاصة بالخلية ، ومضاعفة الحمض النووي. قبل كل انقسام للخلية ، مع الالتزام الدقيق تمامًا بتسلسل النيوكليوتيدات ، يحدث المضاعفة الذاتية (مضاعفة) لجزيء الحمض النووي. تبدأ عملية التكرار بفك الحلزون المزدوج للحمض النووي مؤقتًا. يحدث هذا تحت تأثير إنزيم بوليميراز DNA في بيئة تحتوي على نيوكليوتيدات حرة. كل سلسلة واحدة ، وفقًا لمبدأ التقارب الكيميائي (A-T ، G-C) ، تنجذب إلى بقايا النيوكليوتيدات وتثبت النيوكليوتيدات الحرة في الخلية بروابط هيدروجينية. وهكذا ، تعمل كل سلسلة عديد النوكليوتيد كقالب لسلسلة تكميلية جديدة. نتيجة لذلك ، يتم الحصول على جزيئين من الحمض النووي ، في كل منهما نصف يأتي من الجزيء الأصل ، والآخر تم تصنيعه حديثًا ، أي جزيئي DNA الجديدان هما نسخة طبق الأصل من الجزيء الأصلي.

كيف يختلف الحمض النووي عن الحمض النووي الريبي

في البداية ، بدا للناس أن جزيئات البروتين هي الأساس الأساسي للحياة. ومع ذلك ، فقد كشفت الأبحاث العلمية أن جانبًا مهمًا يميز الحياة البرية عن الطبيعة غير الحية: الأحماض النووية.

ما هو الحمض النووي؟

الحمض النووي (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) هو جزيء ضخم يخزن وينقل المعلومات الوراثية من جيل إلى جيل. تتمثل الوظيفة الرئيسية لجزيء الحمض النووي في الخلايا في تخزين المعلومات الدقيقة حول بنية البروتينات والحمض النووي الريبي. في الحيوانات والنباتات ، يوجد جزيء الحمض النووي في نواة الخلية ، في الكروموسومات. من وجهة نظر كيميائية بحتة ، يتكون جزيء الحمض النووي من مجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية. في الفضاء ، يتم تمثيله كخيطين ملتويين حلزونيًا. القواعد النيتروجينية هي الأدينين والجوانين والسيتوزين والثايمين ، وهي مرتبطة ببعضها البعض فقط وفقًا لمبدأ التكامل - الجوانين مع السيتوزين والأدينين مع الثايمين. يتيح ترتيب النيوكليوتيدات في تسلسلات مختلفة ترميز معلومات مختلفة حول أنواع الحمض النووي الريبي المتضمنة في عملية تخليق البروتين.

ما هو الحمض النووي الريبي؟

جزيء الحمض النووي الريبي معروف لنا باسم "الحمض النووي الريبي". مثل الحمض النووي ، هذا الجزيء متأصل في خلايا جميع الكائنات الحية. يتطابق هيكلها إلى حد كبير - يتكون الحمض النووي الريبي ، مثل الحمض النووي ، من روابط - نيوكليوتيدات ، والتي يتم تقديمها في شكل مجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية وسكر ريبوز. يسمح لك ترتيب النيوكليوتيدات في تسلسل مختلف بتشفير شفرة جينية فردية. هناك ثلاثة أنواع من RNA: i-RNA - المسؤول عن نقل المعلومات ، r-RNA - هو أحد مكونات الريبوسومات ، t-RNA - مسؤول عن توصيل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. من بين أشياء أخرى ، يتم استخدام ما يسمى بـ messenger RNA من قبل جميع الكائنات الخلوية لتخليق البروتين. جزيئات الحمض النووي الريبي الفردية لها نشاطها الأنزيمي. يتجلى ذلك في القدرة على "تفكيك" جزيئات RNA الأخرى أو ربط جزأين من RNA. RNA هو أيضًا جزء لا يتجزأ من جينومات معظم الفيروسات ، حيث يؤدي نفس الوظيفة كما هو الحال في الكائنات الحية العليا ، جزيء الحمض النووي.

مقارنة بين DNA و RNA

لذلك ، اكتشفنا أن كلا المفهومين يشيران إلى الأحماض النووية ذات الوظائف المختلفة: يعمل الحمض النووي الريبي في نقل المعلومات البيولوجية المسجلة في جزيئات الحمض النووي ، والتي بدورها مسؤولة عن تخزين المعلومات ونقلها عن طريق الوراثة. جزيء الحمض النووي الريبي هو نفس البوليمر مثل الحمض النووي ، فقط أقصر. بالإضافة إلى ذلك ، الحمض النووي هو حبلا مزدوج ، والحمض النووي الريبي هو هيكل خيط واحد.

قرر TheDifference.ru أن الفرق بين DNA و RNA هو كما يلي:

يحتوي الحمض النووي على ديوكسي ريبونوكليوتيدات ، بينما يحتوي الحمض النووي الريبي على ريبونوكليوتيدات.

القواعد النيتروجينية في جزيء الحمض النووي - الثايمين والأدينين والسيتوزين والجوانين ؛ يستخدم الحمض النووي الريبي اليوراسيل بدلاً من الثايمين.

الحمض النووي هو قالب النسخ ويخزن المعلومات الجينية. يشارك الحمض النووي الريبي في تخليق البروتين.

الحمض النووي له خيط حلزوني مزدوج ؛ في الحمض النووي الريبي هو واحد.

الحمض النووي موجود في النواة ، البلاستيدات ، الميتوكوندريا. RNA - يتشكل في السيتوبلازم ، في الريبوسومات ، في النواة ، RNA الخاص به في البلاستيدات والميتوكوندريا.