معلومة

لماذا يقوم كل من DNA و RNA بالوظائف التي يقومان بها؟

لماذا يقوم كل من DNA و RNA بالوظائف التي يقومان بها؟


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.

أعلم أن هناك اتجاهين مهمين لنقل المعلومات الجينية في الكائنات الحية: DNA-> DNA and DNA-> RNA. الأول هو النسخ ، والثاني هو النسخ. أتساءل عما إذا كان هناك سبب لهذا الاختيار للاتجاهات. وفقًا لهذه المقالة ، فإن جميع الاتجاهات الأخرى ممكنة. لماذا نستخدم الحمض النووي على سبيل المثال؟ RNA قادر على التكاثر الذاتي لأنه يحدث في الفيروسات. ولماذا نستخدم الحمض النووي الريبي ، وليس الحمض النووي ، كجزيئات مرسال؟ هل هو مجرد حادث أم أنه من الممكن توضيح سبب كون هذه هي الطريقة الصحيحة للقيام بذلك؟


الحمض النووي أكثر استقرارًا كيميائيًا من الحمض النووي الريبي ، مما يجعله مثاليًا للتخزين على المدى الطويل. تتمتع فيروسات الحمض النووي الريبي مثل فيروس نقص المناعة البشرية بعمر قصير ويجب أن تتكاثر من أجل البقاء ، وهذا هو السبب في أنها يمكن أن تتغلب على جينوم أقل استقرارًا كيميائيًا.

يعد RNA تنسيقًا مفيدًا للنسخ لأنه يحتوي على أشكال ووظائف متعددة (مثل rRNA و mRNA و tRNA و siRNA و snRNA و miRNA وما إلى ذلك). يمكن أن يعمل الحمض النووي الريبي (RNA) أحيانًا مثل البروتين الذي يقوم فيه بتنفيذ الإجراءات الخلوية دون الحاجة إلى الترجمة. تم الافتراض بأن الحمض النووي الريبي (RNA) كان الجزيئات الأولى كسلائف للحياة لأنها يمكن أن تعمل في كل من التخزين والعمل. النظرية هي أن الحمض النووي الريبي كان الجزيء الأول ولكن كان من الممكن بعد ذلك ترجمته إلى بروتينات (والتي كانت أكثر تنوعًا / فائدة) ويمكن تخزينها على شكل DNA (والذي كان أكثر استقرارًا كوسيط تخزين).


إذا كان لديك شكل حياة معقد يستخدم الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي فقط ، فلن يكون هناك طريقة لتمييز mXNA المنسوخ عن gXNA الجيني. قد يتسبب ذلك في حدوث مشكلات أثناء النسخ المتماثل في القبو ، حيث يمكنك أيضًا تكرار mXNA الخاص بك مع gXNA الخاص بك. قد يتسبب ذلك أيضًا في حدوث مشكلات في إصلاح الفواصل في gXNA ، حيث قد تتعرض لخطر تضمين mXNA أثناء عملية الإصلاح.

لذلك يبدو من المفيد أن يكون لديك نظام تخزين للمعلومات التي لا تتم ترجمتها حاليًا إلى بروتين (أي DNA) ، مقارنةً بالحصول على RNA فقط.

من ناحية أخرى ، يحتاج كائن DNA بالكامل إلى RNA من أجل الريبوسومات الوظيفية على أي حال. إذا تم استخدام RNA للريبوسومات ، فإن استخدامه مع mRNA أيضًا لتجنب الخلط مع الحمض النووي الجيني يبدو مفيدًا.

من أجل اختبار هذه الفرضية ، ستحتاج إلى إنشاء شكل حياة قائم على RNA / DNA بالكامل والتحقيق في خصائصه. بعيدًا عن بدء الحياة من الصفر على أساس الحمض النووي الريبي (RNA) ومراقبة تطوره على مدى بضعة ملايين من السنين ، من الصعب الحصول على دليل قاطع على سبب كون الأشياء على ما هي عليه بدلاً من كونها مرتبطة بحادث تاريخي تطوري!


ه 3. عالم RNA

  • بمساهمة هنري جاكوبوفسكي
  • أستاذ (كيمياء) بكلية القديس بنديكت / ش. جامعة جون

بالنظر إلى أن الحمض النووي الريبي يعبر عن الأنشطة التحفيزية ويمكن أن يحمل معلومات وراثية (بعض الفيروسات لديها ds و ss RNA كجينوم خاص بها) ، فقد تم اقتراح أن الحياة المبكرة ربما كانت مبنية على الحمض النووي الريبي. سيتطور الحمض النووي لاحقًا ليكون ناقلًا أكثر أمانًا للمعلومات الجينية. يُظهر فحص الخصائص الكيميائية للحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والبروتينات أن لها سمات ضرورية لوظيفتها المعبر عنها. دعنا نفحص كل الميزات الهيكلية التي قد تكون مهمة للوظيفة.

أ. لماذا يفتقر الحمض النووي إلى مجموعة 2 'OH (الموجودة في RNA) ، والتي تم استبدالها بالهيدروجين؟ هذا يتطلب الخلق التطوري لإنزيم جديد ، اختزال الريبونوكليوتيد ، لتحفيز استبدال OH في مونومر ريبونوكليوتيد لتشكيل شكل ديوكسي ريبونوكليوتيد. تفسير واحد محتمل إذا تم تقديمه في الشكل أدناه. يجب أن يكون الحمض النووي ، الناقل الرئيسي للمعلومات الجينية ، جزيئات مستقرة للغاية. يمكن أن يكون OH الموجود على C'2 بمثابة محب للنواة ويهاجم P القريب في رابطة phosphodiester ، مما يؤدي إلى تفاعل الاستبدال nucleophilic والانقسام المحتمل للرابط. الحمض النووي الريبي ، جزيء وسيط ، يجب أن يرتفع تركيزه (على الأقل مثل mRNA) وينخفض ​​بناءً على الحاجة إلى نسخة محتملة ، يجب أن يكون أكثر قابلية لمثل هذا التحلل المائي.

ب. لماذا يحتوي كل من DNA و RNA على رابط phosphodiester بين المونومرات المجاورة بدلاً من روابط quottraditional & quot مثل استرات حمض الكربوكسيل أو الأميدات أو أنهيدريد؟ ويرد أدناه تفسير واحد ممكن. يعد الهجوم النوكليوفيلي على الفوسفور المهجن sp3 في الفوسفوديستر أكثر صعوبة بكثير من مشتق حمض الكربوكسيل المهجن sp2 الأكثر انفتاحًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن الشحنة السالبة على O في رابط phosphodiester ستقلل من احتمالية حدوث هجوم محب للنيوكليوفيليك. من المحتمل أن تساعد الشحنات السالبة على كلا الخيوط في ds-DNA في الحفاظ على فصل الخيوط مما يسمح بملاحظة اقتران القاعدة التقليدي والبنية الحلزونية المزدوجة المجدولة.

ج. لماذا تم العثور على الحمض النووي على أنه حلزون مزدوج الشريطة متكرر ولكن عادة ما يتم العثور على الحمض النووي الريبي كجزيء واحد تقطعت به السبل والذي يمكن أن يشكل هياكل ثلاثية معقدة مع بعض أشكال ds-RNA؟

سبب آخر لغياب 2 'OH في الحمض النووي هو أنه يسمح لحلقة deoxyribose في الحمض النووي أن تتجعد بالطريقة الصحيحة تمامًا للسماح بشكل جسيمي بتوسيع حلزونات ds-DNA (النوع B). يمكن تصور التجعد في deoxyribose و ribose من خلال تصور مستوى واحد في حلقة السكر المحددة بواسطة ذرات الحلقة C1 'و O و C4'. إذا كانت ذرة الحلقة تشير في نفس اتجاه الرابطة C4'-C5 '، يتم تعريف ذرة الحلقة على أنها إندو. إذا كان يشير في الاتجاه المعاكس ، يتم تعريفه على أنه exo (انظر Jmol أدناه). في الشكل الأكثر شيوعًا للحمض النووي مزدوج الشريطة ، B-DNA ، وهو الحلزون المزدوج الممتد الأيقوني الذي تعرفه جيدًا ، يكون C2 'في شكل endo. ويمكنه أيضًا اعتماد شكل إندو C3 ، مما يؤدي إلى تكوين حلزون آخر أقل شيوعًا ، وهو حلزون ds-A أكثر انفتاحًا. على النقيض من ذلك ، يمنع التداخل الفراغي الريبوز في RNA من تبني التشكل 2'endo ، ويسمح فقط بالشكل 3'endo ، مما يحول دون حدوث حلزونات ds-B-RNA الممتدة ولكنه يسمح بمزيد من اللوالب المفتوحة من النوع A.

يوضح الشكل أدناه مقارنة أخرى بين الحلزون المزدوج لـ A-RNA و B-DNA

بعد Zhou et al Nature الإنشائية والبيولوجيا الجزيئية. دوى: 10.1038 / nsmb.3270

د. ماذا عن الديناميكيات الجزيئية لـ A-RNA و B-DNA؟

تشير المعلومات الواردة أعلاه إلى أن حلقة السكر في الحمض النووي أكثر مرونة من حيث التوافق من حلقة الريبوز في الحمض النووي الريبي. يمكن الاستدلال على ذلك بوضوح من الملاحظة التي تفيد بأن dsDNA يمكن أن يتبنى شكلي B و A ، الأمر الذي يتطلب التبديل من 2 'endo في النموذج B إلى الشكل 3'endo في النموذج A. سيوفر H الأصغر على 2'C تداخلًا أقل حدة مع هذه المرونة. ترتبط الصلابة في الريبوز بمسافة أصغر من 5'O إلى 3'O في RNA مما يؤدي إلى ضغط النيوكليوتيدات في حلزون مع عدد أقل من أزواج / منعطفات القاعدة.

تسمح المرونة المتزايدة في الحمض النووي بالدوران حول الرابطة الجليكوسيدية C1'-N التي تربط بين الديوكسيريبوز والقاعدة في الحمض النووي ، مما يسمح بتوجيهات مختلفة لأزواج قاعدة AT و GC مع بعضها البعض. يسمح التوجيه العادي & quotanti & quot الاتجاهات المختلفة للزوج الأساسي AT موضحة أدناه.

يمكن العثور على أزواج قاعدة Hoogsteen في هياكل dsDNA المشوهة (التي يسببها البروتين: تفاعلات الحمض النووي) ولكن أيضًا في الحمض النووي B الطبيعي. توضح الأشكال أدناه أزواج قاعدة Watson-Crick و Hoogsteen AT في النطاق المنزلي MATa2: مجمع DNA (pdb 1K61). لاحظ أن قاعدة dA في زوج قاعدة Hoogsteen يتم تدويرها بالمزامنة (فيما يتعلق بحلقة deoxyribose) بدلاً من المضاد المعتاد ، مما يسمح بزوج Hoogsteen الأساسي.

تظهر الدراسات (Zhou et al ، 2016) أن أزواج Watson-Crick (WC) و Hoogsteen (HG) في B-DNA في توازن ديناميكي مع التوازن الذي يفضل بشكل كبير شكل WC. في الحمض النووي: مركب البروتين ، يمكن لتوازن WC & lt ---- & gt HG أن يفضل في الواقع شكل WG لأشكال AT و GC + (في الأخير ، يتم بروتونات C) عندما تشارك هذه الأزواج الأساسية أيضًا في التعرف على البروتين. يمكن أن تحدث أيضًا بشكل متكرر في الحمض النووي التالف. في المقابل ، تُظهر الدراسات الديناميكية الجزيئية أن أزواج قاعدة HG A-U و GC + غير مفضلة بشدة في ds A-RNA.

أحد أنواع تلف الحمض النووي هو المثيلة على N1-adenosine و N1-guanosine. يمنع هذا التعديل الاقتران الطبيعي لقاعدة Watson-Crick ولكن بالنسبة للحمض النووي ، لا يزال بإمكان هذه القواعد المعدلة المشاركة في الاقتران الأساسي لـ Hoogsteen ، مما يحافظ على الهيكل العام لـ dsDNA وقدرته على حمل المعلومات الجينية بشكل ثابت. تحدث هذه المثيلة نفسها بشكل طبيعي في الحمض النووي الريبي المعدل بعد النسخ. ومن ثم ، فإن مثيلة الأدينوزين N1 و N1 guanosine تمنع أي نوع من الاقتران الأساسي في الحمض النووي الريبي المعدل. تجعل هذه الخصائص الحمض النووي ناقلًا أفضل للمعلومات الجزيئية وتوفر طريقة أخرى لتنظيم الخصائص الهيكلية والوظيفية للحمض النووي الريبي.


لماذا يطلق العلماء على الحمض النووي & quot؛ طبعة الحياة؟ & quot

منذ Watson و Crick وربما حتى قبل ذلك ، كان لدى العلماء فضول هائل فيما يتعلق بشكل ووظيفة الأحماض النووية التي تحتوي على رمز الحياة. Duke University & rsquos هاشم محمد الهاشمي وفريقه من الباحثين لديهم تاريخ غني في دراسة بنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، وتشير النتائج السابقة إلى مرونة الحمض النووي و rsquos كجودة تجعلها متفوقة.

& quot؛ هناك تعقيد مذهل مبني في هذه الهياكل الجميلة البسيطة ، والطبقات الجديدة بالكامل أو الأبعاد التي أعمينا عنها لأننا لم نمتلك الأدوات اللازمة لرؤيتها ، حتى الآن ، & quot ؛ قال الهاشمي ، المؤلف الرئيسي لـ Duke الأخير دراسة نشرت في علم الأحياء الهيكلية والجزيئية الطبيعة.

الحلزون المزدوج التقليدي للحمض النووي ، الذي تم تصويره في صور وتصوير للحمض النووي لأجيال ، هو ما يعتقد العلماء أنه يحافظ على استقرار الجينوم وقوته ، ويحمي من أشياء مثل السرطان والشيخوخة. ولكن هل يمكن & rsquot RNA تكوين حلزون مزدوج أيضًا؟ يمكن ، ولكن التكيف مع هذا التكوين يجعل الحمض النووي الريبي صلبًا وهشًا و & ldquounaccomodating & rdquo لربط النوكليوتيدات.

في الماضي ، قادته أبحاث الهاشمي ورسكووس إلى اكتشاف التغيير في البنية التي يمر بها الحمض النووي عند التعامل مع ما يسمى بـ & ldquochemical insults & rdquo - الارتباط ببروتين أو تلقي تلف لهيكله التقليدي. يستجيب الحمض النووي للتغيرات عن طريق & ldquocontorting نفسه إلى أشكال مختلفة لامتصاص الضرر الكيميائي لـ [النيوكليوتيدات]. & rdquo بمجرد أن يتمكن الحمض النووي من إلقاء البروتين المرتبط أو إصلاح أي ضرر ، فإنه يعود مرة أخرى إلى الحلزون المزدوج التقليدي على غرار Watson و Crick.

في أحدث دراساته ، بحث الهاشمي وفريقه عن تغييرات في أزواج ربط نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (RNA) كرد فعل على إهانات كيميائية مماثلة ، متوقعين رد فعل مثل تفاعل الحمض النووي. استخدموا تقنية تصوير متطورة تسمى تشتت الاسترخاء NMR لمراقبة التغيرات في قواعد الجوانين والأدينين الفردية ، والتي تصنع الخطوات سيئة السمعة والمتصاعدة من حلزوني نموذجي مزدوج: DNA و RNA.

والمثير للدهشة أنه كانت هناك & ldquono حركة قابلة للاكتشاف & rdquo للأزواج القاعدية في الحمض النووي الريبي ، بينما كانت الدراسات السابقة قد سجلت قواعد الحمض النووي التي تتحرك استجابةً لارتباط البروتين أو التلف الكيميائي من الحلزون المزدوج التقليدي بنسبة واحد بالمائة على الأقل. للتأكيد ، واصل الباحثون اختبار المزيد من جزيئات الحمض النووي الريبي تحت ظروف مختلفة. لا تزال هناك حركة من القواعد.

أخيرًا ، قام الباحثون يدويًا بتغيير تكوين الحمض النووي الريبي في البنية التي لوحظت في الحمض النووي استجابةً لإهانة كيميائية. يبدو أن ما رأوه بعد ذلك يفسر تمامًا سبب تكليف الحمض النووي بالاحتفاظ بالشفرة الجينية. بعد التغيير ، تعذر على أزواج قواعد الحمض النووي الريبي إعادة الاتصال ، وانهارت خيوط الحمض النووي الريبي في موقع التغيير.

ما سبب هذا الاختلاف الهيكلي الرئيسي بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي؟ يعتقد العلماء أنه & rsquos لأن بنية RNA و rsquos المزدوجة الحلزونية هي أكثر & ldquocompressed & rdquo من تلك الموجودة في الحمض النووي. يحدد العلماء أيضًا الاختلاف على أنه حالة & ldquoA-form & rdquo (RNA) مقابل & ldquoB-form & rdquo (DNA). يعتقد العلماء أن هذا الاختلاف يضيف أبعادًا إضافية إلى بنية الحمض النووي و rsquos ، والتي يُعتقد أنها تضيف مستوى أعلى من الوظائف التي تسمح لها بنقل المعلومات الجينية بشكل كافٍ.

المصدر: جامعة ديوك
صورة:
Huiqing Zhou ، جامعة ديوك


متعدد الخيارات

أي مما يلي غير موجود في الحمض النووي؟

A. الثايمين
سندات الفوسفوديستر
ج. قاعدة الاقتران التكميلي
د- الأحماض الأمينية

إذا كانت 30٪ من القواعد الموجودة في جزيء الحمض النووي هي الأدينين ، فما هي نسبة الثايمين؟

أي من العبارات التالية حول الاقتران الأساسي في الحمض النووي غير صحيح؟

A. البيورينات دائما أزواج قاعدة مع بيريميدين.
ب. الأدينين يربط الجوانين.
يتم تثبيت أزواج القاعدة بواسطة روابط هيدروجينية.
D. يحدث الاقتران الأساسي في الجزء الداخلي من اللولب المزدوج.

إذا كان خيط DNA يحتوي على التسلسل 5 & # 697-ATTCCGGATCGA-3 & # 697 ، فأي مما يلي هو تسلسل الخيط التكميلي للحمض النووي؟

أثناء تمسخ الحمض النووي ، أي مما يلي يحدث؟

أ. تنكسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد التكميلية.
ب. روابط الفوسفوديستر تتكسر داخل العمود الفقري للسكر والفوسفات.
تكسر الروابط الهيدروجينية داخل العمود الفقري للسكر والفوسفات.
د- انكسار روابط الفوسفوديستر بين القواعد التكميلية.


وظيفة مجموعة الفوسفات

في الطاقة الخلوية

تتمثل إحدى الوظائف الرئيسية لمجموعة الفوسفات داخل الخلايا في كونها جزيء تخزين الطاقة. عندما تضاف مجموعة الفوسفات إلى جزيء من الأدينوزين ، فإنها تصبح أحادي الفوسفات الأدينوزينأو AMP. يستخدم هذا الجزيء في عدد من التفاعلات الكيميائية الحيوية ، ويشارك بشكل كبير في كل من تخزين الطاقة و الرسول الثاني في الإشارات الخلوية.

عند إضافة مجموعة فوسفات أخرى ، تحصل على ثنائي فوسفات الأدينوزين (ADP). يحتوي هذا الجزيء على مجموعة فوسفات إضافية مرتبطة بالمجموعة الأولى ، وتخزن الطاقة في هذه الرابطة. يمكن لجزيء ADP هذا أن يقبل مجموعة فوسفات أخرى ، ويصبح أدينوسين ثلاثي الفوسفات. يمكن لهذا الجزيء المعروف باسم ATP ، نقل مجموعة الفوسفات الثالثة إلى عدد من الإنزيمات ، أو تنشيطها أو نقل الطاقة إلى عملية ما. يمكنك أن ترى إعادة تدوير مجموعات الفوسفات بين ADP و ATP في الرسم البياني أدناه.

تعتبر مجموعات الفوسفات من أهم المكونات الخلوية. لسوء الحظ بالنسبة للكائنات الحية ، فهي تعتمد بشكل أساسي على مصدر ذرات الفوسفور. هذا هو السبب في أن الفوسفور هو عنصر غذائي محدد. وهو عادة أحد مكونات الأسمدة للمحاصيل الزراعية ، مما يسمح للنباتات والكائنات الحية الدقيقة في التربة بالازدهار.

داخل الحمض النووي

تعتبر مجموعة الفوسفات أيضًا مكونًا رئيسيًا للحياة نفسها. أحد مكونات حمض النووي الريبي منقوص الأكسجين هو عدد من الفوسفات الفردية. يتكون الحمض النووي من وحدات فردية تسمى النيوكليوتيدات. يحتوي كل نوكليوتيد حر على مجموعتين إضافيتين من الفوسفات ، والتي سيتم استخدامها في التفاعل الذي يربطها بسلسلة الحمض النووي. يمكن رؤية العملية في الرسم البياني التالي.

يحتوي كل نوكليوتيد على أ قاعدة النوكليوتيدات (A ، T ، C ، أو G) ، والسكر (deoxyribose) ، ومجموعة الفوسفات. تتكون سلسلة الحمض النووي من روابط بين مجموعة الفوسفات لجزيء واحد وجزيء السكر الذي يليه. تصبح هذه السلسلة من روابط الفوسفوديستر هي سكر الفوسفات الأساسي للجزيء. هذا ينطبق أيضًا على الحمض النووي الريبي ، لكن السكر مختلف (الريبوز).

AMP دوري

وظيفة رئيسية أخرى لمجموعة الفوسفات داخل الأنظمة البيولوجية هي كجزء من المرسل الخلوي ، أحادي فوسفات الأدينوزين الدوري. يُعرف أيضًا باسم AMP الدوري ، أو ببساطة cAMP ، يتم استخدام هذا الجزيء في عدد من نقل الإشارة المسارات. نقل الإشارة هو عملية إرسال إشارة كيميائية عبر الغشاء الخلوي. إنه يتضمن عددًا من البروتينات ، وغالبًا ما يكون عبارة عن مجموعة فوسفورية أو اثنتين.

عادةً ما يبدأ مسار تحويل الإشارة بوصول مادة كيميائية إلى a بروتين غشائي متكامل. تعبر هذه البروتينات الغشاء الخلوي. عندما يتم تنشيط البروتين بواسطة المادة الكيميائية ، فإنه يغير شكله قليلاً ، وينشط إنزيمًا آخر داخل غشاء الخلية. هذا الانزيم ، أدينيلات سيكليس، يستخدم الطاقة من مجموعتي فوسفات من جزيء ATP لإنتاج cAMP. ثم يؤثر جزيء الإشارة هذا على عدد من البروتينات والقنوات والإنزيمات الأخرى ، مما يؤدي إلى تفاعل خلوي شامل. يظهر هذا الاستخدام لمجموعة الفوسفات (أو العديد منها) في العديد من قنوات الاتصال الخلوي.

استخدامات أخرى لمجموعة الفوسفات

تعتبر مجموعة الفوسفات أيضًا أحد مكونات الدهون طبقه ثنائيه الذي ينتج أغشية خلوية. كل الفوسفوليبيد يحتوي الجزيء داخل الطبقة الثنائية على مجموعة فوسفات في رأس الجزيء. مجموعة الفوسفات هي محبة للماءوجذب رأس الجزيء نحو الماء. ال نافرة من الماء يتم جمع ذيول معًا لتشكيل غشاء شبه منفذ يفصل محتويات الخلية عن الخارج.

يمكن أن تعمل مجموعة الفوسفات الحرة داخل السيتوبلازم أيضًا بمثابة متعادلوالالتصاق بأحماض أو قواعد قوية وتقليل تأثيرها على البيئة ككل. يساعد هذا الخلايا في الحفاظ على درجة حموضة منتظمة ومتسقة ، ويسمح للعمليات الخلوية بالتطور.


5 طرق لتنظيف عينة DNA

هل تكافح من أجل تنظيف الحمض النووي الخاص بك؟ ثم تحقق من أفضل خمس طرق لدينا حتى تتمكن من اختيار أفضل خيار لتجاربك.

اقرأ أكثر


وظيفة

يوفر الحمض النووي للكائنات الحية إرشادات ومعلومات جينية في الحمض النووي الصبغي و mdasht التي تساعد في تحديد طبيعة بيولوجيا الكائن الحي ، وكيف سيبدو ويعمل ، استنادًا إلى المعلومات التي تنتقل من الأجيال السابقة من خلال التكاثر. التغييرات البطيئة والثابتة الموجودة في الحمض النووي بمرور الوقت ، والمعروفة باسم الطفرات ، والتي يمكن أن تكون مدمرة أو محايدة أو مفيدة للكائن الحي ، هي جوهر نظرية التطور.

تم العثور على الجينات في أجزاء صغيرة من خيوط الحمض النووي الطويلة لدى البشر حوالي 19000 جين. التعليمات التفصيلية الموجودة في الجينات و [مدش] تحددها كيفية ترتيب القواعد النووية في الحمض النووي و mdashare مسؤولة عن كل من الاختلافات الكبيرة والصغيرة بين الكائنات الحية المختلفة وحتى بين الكائنات الحية المماثلة. المعلومات الجينية في الحمض النووي هي ما يجعل النباتات تبدو كالنباتات ، والكلاب تشبه الكلاب ، والبشر يشبهون البشر ، كما أنها تمنع الأنواع المختلفة من إنتاج النسل (الحمض النووي الخاص بهم لن يتطابق مع تكوين حياة جديدة وصحية). الحمض النووي الجيني هو ما يجعل بعض الناس لديهم شعر أسود مجعد وآخرون لديهم شعر أشقر مستقيم ، وما يجعل التوائم المتطابقة تبدو متشابهة جدًا. (انظر أيضًا Genotype vs Phenotype.)

يحتوي RNA على العديد من الوظائف المختلفة التي ، على الرغم من ترابطها جميعًا ، تختلف اختلافًا طفيفًا اعتمادًا على النوع. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي (RNA):

  • رسول RNA (مرنا)ينسخ المعلومات الجينية من الحمض النووي الموجود في نواة الخلية ، ثم ينقل هذه المعلومات إلى سيتوبلازم الخلية والريبوسوم.
  • نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) يوجد في سيتوبلازم الخلية ويرتبط ارتباطًا وثيقًا بـ mRNA كمساعد لها. ينقل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) حرفيا الأحماض الأمينية ، المكونات الأساسية للبروتينات ، إلى الحمض الريبي النووي النقال في الريبوسوم.
  • RNA الريبوسوم (rRNA) تم العثور عليه في سيتوبلازم الخلية. في الريبوسوم ، يأخذ mRNA و tRNA ويترجم المعلومات التي يقدمونها. من هذه المعلومات ، "يتعلم" ما إذا كان يجب أن يصنع ، أو يصنع ، بولي ببتيد أو بروتين.

يتم التعبير عن جينات الحمض النووي ، أو تتجلى ، من خلال البروتينات التي تنتجها النيوكليوتيدات بمساعدة الحمض النووي الريبي. تأتي السمات (الأنماط الظاهرية) من صنع البروتينات والتي يتم تشغيلها أو إيقاف تشغيلها. تحدد المعلومات الموجودة في الحمض النووي السمات التي يجب إنشاؤها أو تنشيطها أو تعطيلها ، بينما تقوم الأشكال المختلفة من الحمض النووي الريبي بالعمل.

تقترح إحدى الفرضيات أن الحمض النووي الريبي كان موجودًا قبل الحمض النووي وأن الحمض النووي كان طفرة في الحمض النووي الريبي. يناقش الفيديو أدناه هذه الفرضية بعمق أكبر.


مجموعة أبحاث الهيكل والوظيفة النووية

1. كيف يمكن اكتشاف وظائف التسلسلات "غير المشفرة" في الجين وحوله؟ إلى أي مدى أسفرت هذه التقنيات عن إجابات مرضية؟

2. تسلسل الحمض النووي المتكرر هو مكون رئيسي في جينومات الثدييات. صِف الفئات المختلفة لمثل هذه التسلسلات وحدد الوظيفة البيولوجية - إن وجدت - التي يمكن أن تؤديها.

3. اكتب مقالاً عن التعرف على المعلومات الموجودة في الأحماض النووية.

4. ما هي القوى التي تحافظ على بنية الحمض النووي المزدوج؟

5. وضح كيف تنعكس الاختلافات بين بنية DNA و RNA في طرق تفاعل البروتينات معها.

6. تم تعريف الجينات بعدة طرق مختلفة على مر السنين. صِف أكبر عدد ممكن من هذه الطرق. ما هو التعريف المناسب اليوم؟

7. ما هو الالتفاف الفائق للحمض النووي؟ كيف يتم إنشاؤها؟ ما هي أدوارها البيولوجية؟

8. ناقش التكرار في الجينوم ، والأدوار التي يلعبها.

9. تشير تقديرات أعداد الجينات إلى أن الثدييات لديها جينات أكثر بأربعة أضعاف من الذباب ، وعشر مرات أكثر من الخميرة. مناقشة.

10. ما هو دور الغشاء النووي؟

11. ما هي الأنساب الثلاثة الأساسية للعالم الحي ، وكيف تختلف؟

12. ما هي مبادئ التصميم المستخدمة في بناء الهياكل البيولوجية الكبيرة مثل جزيئات الفيروس والهيكل الخلوي والكروموسومات.

1. كيف ترتبط بنية المسام النووية بوظيفتها؟

2. ناقش كيفية استيراد البروتينات إلى النواة.

3. صف ما نعرفه عن تخليق ومعالجة الحمض النووي الريبي الريبوسومي.

4. هل تصف النواة بأنها مصنع ريبوسوم ، عندما لا نعرف سوى القليل عن تجميع الحمض النووي الريبي الريبوسومي في ريبوسوم؟

5. وصف التسلسلات الهرمية لتنظيم الحمض النووي من اللولب المزدوج إلى الكروموسوم. ما هي المشاكل التي تطرحها المنظمة للنسخ والتكرار؟

6. كيف ترتبط بنية الحمض النووي في "النوكليويد" المعزول بتلك الموجودة في الجسم الحي?

7. ما هو الدليل على أن مجموعات حلقات الكروماتين منظمة في "غيوم" حول "مصانع" النسخ؟

8. يحتوي السيتوبلازم على هيكل عظمي متميز. ناقش الأدلة المؤيدة والمعارضة لوجود هيكل عظمي مماثل داخل النواة.

9. اكتب مقالاً عن تجزئة النواة.

10. لماذا كان من الصعب تحديد بنية الكروموسوم حقيقي النواة ، سواء في الطور البيني أو الانقسام؟

11. معظم الكروموسومات حقيقية النواة لها أشكال متشابهة ، على الرغم من أنها قد تحتوي على كميات مختلفة جدًا من الحمض النووي. ما مدى ملاءمة النماذج الحالية لتنظيم ألياف الحمض النووي داخل الكروموسوم لشكلها العام؟

12. مناقشة النماذج الحالية لهيكل الكروماتين والكروموسومات. إلى أي مدى يفسرون الوظائف المختلفة للحمض النووي؟

13. ما هي الكروموسومات متعددة الخطوط ، وكيف تتشكل؟

14. لماذا يكون للكروموسومات الانقسامية الشكل الذي تراه؟

15. ناقش التيلوميرات من حيث اكتشافها وموقعها وعالميتها وتكرارها وعلاقتها بالشيخوخة والسرطان.

1. ناقش الأدلة المؤيدة والمعارضة للفكرة القائلة بأن بوليمرات الدنا النشطة منظمة في مصانع.

2. ما هي المشاكل التي تشكلها البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي لعملية النسخ المتماثل؟

3. وصف الأدوار التي تلعبها البروتينات المختلفة التي تشارك في تكرار نسخة مزدوجة من الحمض النووي.

4. كيف تختلف عملية النسخ على جانب واحد من شوكة النسخ المتماثل عن الجانب الآخر؟

5. إن بوليميراز الحمض النووي يخطئ. صف الآليات التي تضمن أن يكون للوالدين والبنات نفس تسلسل الحمض النووي.

6. صف كيف يمكن تعريف أصول النسخ المتماثل في النوى المؤيدة والأوروبية.

7. قارن وقارن بين أصول التكاثر الموجودة في الكائنات الحية البسيطة مع أصول خلايا الثدييات.

8. "لا يوجد شيء مثل أصل محدد لتكرار الحمض النووي في حقيقيات النوى". مناقشة.

9. ناقش الدور الذي يلعبه النسخ أثناء النسخ المتماثل.

10. ناقش المشاكل المرتبطة بتكرار نهايات الكروموسوم. كيف تحل هذه المشاكل؟

1. وصف المشاكل الطوبولوجية المرتبطة بنسخ قالب مزدوج الحلزوني. كيف تحل هذه المشاكل؟

2. حدد الخطوط العريضة للأحداث الجزيئية التي أدت إلى تخليق نسخة أولية بواسطة RNA polymerase II ، ووصف كيفية الحصول على الدليل على العملية.

3. ناقش الأدلة المؤيدة والمعارضة لفكرة أن بوليميرات الحمض النووي الريبي النشطة منظمة في مصانع.

4. وصف خصائص ثلاثة بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة وقوالبها.

5. تكشف مقارنة تسلسلات المحفز لعائلة من جينات الثدييات أن جميعها تشترك في سلسلة من ثمانية نيوكليوتيدات. حدد كيف ستختبر بشكل تجريبي الدور المحتمل لهذا التسلسل الثماني في تنظيم التعبير عن هذه الجينات.

6. حدد التعديلات التي تحدث للحمض النووي الريبي الريبوزومي عند نضجه. كيف تم اكتشاف هذه التعديلات؟

7. يتطلب بدء النسخ بواسطة بوليميرات الحمض النووي الريبي حقيقية النواة تجميع مجمع كبير. حدد ترتيب الأحداث التي تؤدي إلى البدء ، وحدد نوع التفاعلات الجزيئية المتضمنة.

8. إن بوليميراز الحمض النووي الريبي يخطئ. وصف الآليات التي تضمن احتواء الرسائل على معلومات الترميز الصحيحة.

9. إلى أي مدى يمكن العثور على نشاط النسخ في الجسم الحي يتم استنساخها في المختبر?

10. ناقش الدور الذي يلعبه المجال الطرفي C لـ RNA polymerase II في إنتاج نسخة.

11. صف كيف يتم تعديل نسخة تم إجراؤها بواسطة RNA polymerase II.

12. كيف تتم معالجة النصوص الأولية وما هي الأدوار التي تلعبها هذه التعديلات؟

13. وصف الدور الذي يلعبه RNA: تفاعلات RNA في إزالة الإنترونات من النسخة الأولية للجينات حقيقية النواة المنسوخة بواسطة RNA polymerase II.

1. وصف الآفات التي توجد بشكل شائع في الحمض النووي. ما هي العواقب إذا لم يتم إصلاحهم؟

2. ناقش مزايا وعيوب الأساليب المختلفة التي تم استخدامها لاكتشاف الطرق التي يتم بها إصلاح القوالب التالفة بشكل طبيعي.

3. وضح كيف ساعدتنا دراسة الأمراض البشرية في فهم المسارات المختلفة التي ينطوي عليها إصلاح الضرر في الحمض النووي.

4. قارن وقارن بين المسارات الرئيسية التي ينطوي عليها إصلاح الضرر في الحمض النووي البشري.

5. ما هي عواقب عدم إصلاح القوالب التالفة؟

6. يبدو أن الجينومات تحتوي على جينات أكثر انخراطًا في إصلاح الدنا أكثر من احتوائها على تضاعفها. لماذا ا؟

7. أوجز الدليل على أن إصلاح بعض الأضرار التي لحقت بالحمض النووي مقترن بالنسخ.

6: لائحة التعبير الجيني

1. يتم التحكم في التعبير عن الجينات البكتيرية من خلال عمل المكثفات والمنشطات القابلة للانتشار. إلى أي مدى يتم التحكم بالمثل في التعبير عن جينات الثدييات؟

2. ما مدى صحة القول بأن جميع الخلايا في الثدييات تحتوي على نفس المعلومات الجينية؟

3. تحديد المستويات المختلفة التي يتم فيها التحكم في التعبير عن الجينات؟ ما هي الطرق التي ستستخدمها لتحديد آليات التحكم التي كانت تعمل في حالة معينة؟

4. الحالة المتمايزة مستقرة بشكل عام ويمكن توريثها من خلية جسدية إلى أخرى. ما هي الآليات التي قد تفسر هذا الاستقرار وكيف يمكنك التمييز بينها تجريبيًا؟

5. وصف الأساليب التجريبية التي تم استخدامها لتحليل كيفية تنظيم التعبير الجيني على مستوى النواة (و / أو) حلقة الكروماتين؟

6. كيف تؤثر التعديلات التساهمية للهيستونات والحمض النووي على التعبير الجيني؟

7. إلى أي مدى ساعدت المعرفة التفصيلية لتسلسل النوكليوتيدات في الجينات وحولها في تفسير تعبيرها الخاص بالأنسجة؟

8. ناقش الأهمية النسبية لـ رابطة الدول المستقلة- و عبر- العوامل المؤثرة في التحكم في النسخ.

9. ناقش مزايا وعيوب الأساليب المختلفة المستخدمة للحصول على فهم للتعبير الجيني الخاص بنسيج معين؟

10. هل تختلف مناطق التحكم في الموقع عن معززات النسخ؟

11. وصف المناهج التجريبية المستخدمة لتحديد المعززات ومناطق التحكم في الموقع ، وشرح كيف تختلف وظائف التسلسلين.

12. ما هي العوامل الرئيسية الكامنة وراء عدم نشاط الهيتروكروماتين؟

13. "مثيلة الحمض النووي تنتج عن التمايز ولكنها لا تسببها". مناقشة.

14. تقييم أهمية مثيلة الحمض النووي كآلية لقمع التعبير الجيني.

15. ما مدى قربنا من التعريف الجزيئي الكامل لعدم نشاط الهيتروكروماتين؟

16. حدد الآليات المختلفة التي تشارك في إنشاء (و / أو الحفاظ على) الحالة المتمايزة.

17. "لم تخبرنا تقنيات البيولوجيا الهيكلية إلا القليل عن تنظيم التعبير الجيني الذي لم نكن نعرفه بالفعل". مناقشة.

18. ماذا تخبرنا ولادة الفأر الأول التوالد العذري عن البصمة وتطور الثدييات؟

19. يمكن التحكم في مستويات البروتين الخلوي من خلال تنظيم معدل الترجمة. قدم بعض الأمثلة عن الآليات المتضمنة ، وناقش الأساليب التجريبية المستخدمة لتأكيد أن الرقابة تمارس على مستوى الترجمة.

20. إلى أي مدى يحدد موقع الجين في الجينوم التعبير الجيني؟ حدد الأساليب التجريبية التي تم استخدامها للإجابة على هذا السؤال.

21. ترى فكرة دائمة في علم الأحياء أن الجينومات ملتوية ، مع الروابط التي تحافظ على الحلقات كحواجز بين المجالات الوظيفية المختلفة. ما هو الدليل على التكرار ، وكيف يمكن أن تعمل هذه العوائق؟

22. يُعتقد أن "كود" هيستون ينظم التعبير الجيني. صف الأساليب التجريبية التي تم استخدامها لتحديد كيفية عمل هذا الرمز.

1. ناقش الدور الذي تلعبه الأنابيب الدقيقة في الفصل الكروموسومي.

2. يحتوي المغزل على ملايين الأجزاء المتحركة. كيف يتم التحكم في هذه الحركات؟

3. تظهر Centromeres تباينًا هيكليًا محيرًا. ما هي وظائفهم الرئيسية؟

4. يتم تنظيم دورة الخلية عن طريق الفسفرة العكسية للبروتينات. مناقشة.

5. كيف يتم التحكم في تركيب الحمض النووي في حقيقيات النوى؟

6. مراجعة الأدلة التي تدعم النماذج الحالية لبدء تكرار الحمض النووي في الخلايا حقيقية النواة.

7. قارن نقاط التفتيش في دورات خلايا الخميرة والإنسان.

8. قم بتقييم الدليل على أن آليات التحكم في المرور عبر دورة الخلية محفوظة في حقيقيات النوى.

9. راجع الآليات التي تضمن التقدم المنظم خلال دورة الخلية.

10- ناقش الدليل على أن العيوب الجينية هي المسؤولة عن الأورام الخبيثة.

11. وصف مزايا وعيوب الأساليب المختلفة المستخدمة لتحديد الجينات المشاركة في السرطان.

12. ناقش الرأي القائل بأن الورم الخبيث ينتج عن خلل في نشاط الجينات المسرطنة ومضادات الجينات.

13. السرطان عملية متعددة الخطوات. مناقشة.

14. كيف أجريت دراسات على الديدان الخيطية ، أنواع معينة انيقة، ساهم في فهمنا لموت الخلايا المبرمج؟ كيف تختلف العملية في الدودة عن تلك الموجودة في الفقاريات العليا؟

15. كيف يتم التحكم في آلية موت الخلايا المبرمج؟

16. "العلاج الكيميائي للسرطان لا يدين بأي شيء للبيولوجيا الجزيئية." مناقشة.

17. كيف أثرت دراسة علم الأحياء النمائي على فهمنا للسرطان؟


8: ميوسيس والتوصية

1. قارن وتناقض بين عمليات الانقسام والانقسام الاختزالي.

2. ناقش الأدوار التي يلعبها المركب synaptonemal و chiasma أثناء الانقسام الاختزالي.

3. وصف الآليات التي ينطوي عليها تبادل المعلومات الجينية من كروموسوم إلى آخر.

4. وصف ظاهرة التحول الجيني في الخميرة.

5. ما مدى فعالية النماذج الحالية لحساب خصائص إعادة التركيب الانقسامي والانقسام؟

6. إن تكسير الحمض النووي والانضمام إليه منتشران في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. ما الذي نعرفه عن الآليات المختلفة المستخدمة في هذه العمليات؟


كيف يؤدي الحمض النووي وظيفته؟

تعمل النيوكليوتيدات A و T و C و G كأربعة أحرف من الأبجدية الجينية. كل شخص (باستثناء التوائم المتطابقة) لديه مجموعة فريدة من الحمض النووي تسمى الجينوم الخاص بهم. هذا هو السبب في أن كل شخص فريد من نوعه و mdasheach لديه مجموعة مختلفة قليلاً من التعليمات التي تؤدي إلى شخص مختلف قليلاً. Maybe one person has a T at a certain spot in their DNA and so has red hair and the person with a G is blonde.

A cell reads the instructions in the DNA with something called an RNA polymerase. This RNA polymerase separates the two strands of the DNA helix and copies the DNA of one strand into a molecule called RNA.

RNA is very similar to DNA except that instead of thymine (T), it has uracil (U). So when RNA and DNA pair up, G pairs with C, and U pairs with A (the T of DNA still pairs with the A of RNA). While some of the instructions stop at the RNA stage, most go on to an additional step.

For this step, the letters of DNA are grouped into three-letter words, which are then recognized as full sentences, called genes. This process can be illustrated in the following example:

Letters (nucleotides): A, C, G, T . . .

A sentence (gene): &ldquoCAT ACT TAG . . . & rdquo

All of the possible four-letter combinations give a total of 64 three-letter words, commonly called the genetic code. This code is read and translated into different compounds, called RNA and proteins, which do important jobs in your body. These proteins perform jobs like carrying oxygen to your cells or making the pigment that gives your eye color.


نهاية

The termination has two types, the first is Rho-independent and the second is Rho-dependent (Rho factor is a protein). Let&rsquos look at them one by one.

  • Rho-independent transcription termination &ndash In this process, the polymerase reaches a termination sequence of guanines and cytosines. This is followed by a sequence of repeating adenines. Then, a loop is formed in the guanine-cytosine region, and as guanine forms three hydrogen bonds with cytosine, it takes longer for the RNA Polymerase to join these. All this puts a strain on the adenine region and causes the strand to break off, releasing the polymerase!

Rho-independent termination. (Photo Credit: Oalnafo1 / Wikimedia Commons)

  • Rho-dependent transcription termination &ndash The Rho protein moves along the RNA sequence until it reaches the termination sequence. Once it reaches the termination sequence, the Rho protein destabilizes the interaction between template and RNA sequence.

Rho-dependent transcriptional termination. (Photo Credit : Oalnafo1 / Wikimedia Commons)


شاهد الفيديو: #أحياء3ثانوى أهم تريكات DNA و RNA (قد 2022).