الأحماض النووية والحمض النووي

الأحماض النووية هي مركبات كيميائية ذات أهمية بيولوجية كبيرة. تحتوي جميع الكائنات الحية على أحماض نووية في شكل DNA و RNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك وحمض الريبونوكليك على التوالي). تعد الأحماض النووية جزيئات مهمة جدًا لأنها تمارس السيطرة الأولية على عمليات الحياة الأساسية في جميع الكائنات الحية.
يشير كل شيء إلى أن الأحماض النووية لعبت دورًا متطابقًا منذ الأشكال الأولى للحياة البدائية التي كانت قادرة على البقاء (مثل البكتيريا).
في خلايا الكائنات الحية ، يوجد الحمض النووي بشكل أساسي في الكروموسومات (في الخلايا المنقسمة) وفي الكروماتين (في الخلايا المتشابكة).
كما أنه موجود خارج النواة (على وجه الخصوص في الميتوكوندريا والبلاستيدات ، حيث يؤدي وظيفته كمركز معلومات لتخليق جزء من العضية أو كلها).
من ناحية أخرى ، يوجد RNA في كل من النواة وفي السيتوبلازم: في النواة يكون أكثر تركيزًا في النواة ؛ في السيتوبلازم يكون أكثر تركيزًا في polysomes.
التركيب الكيميائي للأحماض النووية معقد للغاية. تتشكل من النيوكليوتيدات ، كل منها (كما رأينا) يتكون من ثلاثة مكونات: هيدرات الكربون (البنتوز) ، قاعدة النيتروجين (البيورين أو بيريميدين) وحمض الفوسفوريك.
لذلك فإن الأحماض النووية عبارة عن عديد نيوكليوتيدات طويلة ناتجة عن تسلسل وحدات تسمى النيوكليوتيدات. يكمن الفرق بين DNA و RNA في البنتوز والقاعدة. يوجد نوعان من البنتوز ، نوع واحد لكل نوع من أنواع الحمض النووي:

1) ريبوز في الحمض النووي الريبي ؛
2) ديسوسيريبوز في الحمض النووي.

فيما يتعلق بالأسس ، يجب أن نكرر التمييز ؛ تشمل قواعد بيريميدين:

1) السيتوزين.
2) الثايمين ، موجود فقط في الحمض النووي ؛
3) اليوراسيل موجود فقط في الـ RNA.

من ناحية أخرى ، تتكون قواعد البيورين من:

1) العدنين

2) جوانين.

باختصار ، في الحمض النووي نجد: السيتوزين - الأدينين - الجوانين - الثايمين (C-A-G-T) ؛ بينما في الحمض النووي الريبي لدينا: السيتوزين - الأدينين - الجوانين - اليوراسيل (C-A-G-U).
جميع الأحماض النووية لها بنية سلسلة خطية عديد النوكليوتيد ؛ يتم إعطاء خصوصية المعلومات من خلال التسلسل المختلف للقواعد.

هيكل الحمض النووي

ترتبط نيوكليوتيدات سلسلة الحمض النووي برابطة استر بين حمض الفوسفوريك والبنتوز. يرتبط الحمض بالكربون 3 من بنتوز النيوكليوتيد والكربون 5 من التالي ؛ في هذه الروابط ، يستخدم مجموعتان من مجموعاته الحمضية الثلاثة ؛ تعطي المجموعة الحمضية المتبقية للجزيء طابعه الحمضي وتسمح له بتكوين روابط مع البروتينات الأساسية .
يحتوي الحمض النووي على بنية حلزونية مزدوجة: سلسلتان متكاملتان ، إحداهما "تنخفض" و "الأخرى" ترتفع ". لهذا الترتيب يتوافق مع مفهوم السلاسل" الموازية "، أي الموازية ولكن باتجاهات متعاكسة. بدءًا من جانب واحد ، تبدأ إحدى السلاسل برابطة بين حمض الفوسفوريك والكربون 5 من البنتوز وتنتهي بكربون حر 3 ؛ بينما يكون اتجاه السلسلة التكميلية معاكسًا. ونرى أيضًا أن الروابط الهيدروجينية بين هاتين السلسلتين تحدث فقط بين قاعدة البيورين والبيريميدين والعكس صحيح ، أي بين Adenine و Thymine وبين Cytosine و Guanine ، والعكس صحيح ؛ هناك رابطان هيدروجين في زوج AT ، بينما في زوج GC هناك ثلاث روابط ، وهذا يعني أن يتمتع الزوج الثاني باستقرار أكبر.

مضاعفة الحمض النووي

كما ذكرنا سابقًا فيما يتعلق بالنواة بين الوراثة ، يمكن أن يكون الحمض النووي في مرحلتي "التخليق الذاتي" و "التركيب الخيفي" ، أي ، على التوالي ، يعمل في توليف أزواج من نفسه (التخليق الذاتي) أو "مادة أخرى (RNA: التخليق). وهي مقسمة إلى ثلاث مراحل ، تسمى G1 ، S ، G2. في المرحلة G1 (حيث يمكن اعتبار G كنمو أولي) ، تصنع الخلية ، تحت سيطرة الحمض النووي النووي ، كل ما هو مطلوب لعملية التمثيل الغذائي. في المرحلة S (حيث S تعني التوليف ، أي توليف DNA نووي جديد) تحدث مضاعفة الحمض النووي. في المرحلة G2 ، تستأنف الخلية النمو ، وتستعد للانقسام التالي.

دعونا نرى بإيجاز الظاهرة التي تأخذ مكانها في المرحلة S.

بادئ ذي بدء ، يمكننا تمثيل السلسلتين المتضادتين كما لو كانت بالفعل "غير متصاعدة". بدءًا من أحد الأطراف ، تنكسر الروابط بين أزواج القاعدة (A - T و G - C) ، وتتحرك السلسلتان التكميليتان بعيدًا عن بعضهما البعض (تكون المقارنة بين فتحة "الفلاش" مناسبة). في هذه المرحلة يكون هناك إنزيم ( بوليميريز DNA) "يتدفق" على طول كل سلسلة مفردة ، مفضلاً تكوين الروابط بين النيوكليوتيدات التي تتكون منها والنيوكليوتيدات الجديدة (التي سبق تنشيطها مع الطاقة التي يطلقها "ATP) السائدة في karyoplasm. يرتبط التيمينا الجديد بالضرورة بكل أدينين ، وهكذا دواليك ، ويشكل تدريجياً سلسلة مزدوجة جديدة من كل سلسلة مفردة.
يبدو أن DNA-polymerase يعمل في الجسم الحي بشكل غير مبالٍ على السلسلتين ، بغض النظر عن "الاتجاه" (من 3 إلى 5 أو العكس). بهذه الطريقة ، عندما يتم تغطية كل سلسلة DNA المزدوجة الأصلية ، سلسلتان مزدوجتان ، بالضبط نفس الأصل. المصطلح الذي يعرّف هذه الظاهرة هو "المضاعفة شبه المحافظة" ، حيث تركز "المضاعفة" معاني المضاعفة الكمية والنسخة الدقيقة ، بينما تشير كلمة "شبه المحافظة" إلى حقيقة أنه ، لكل سلسلة مزدوجة جديدة من الحمض النووي ، فقط سلسلة واحدة هي neo-intetic.
يحتوي الحمض النووي على معلومات وراثية ينقلها إلى الحمض النووي الريبي ؛ هذا الأخير بدوره ينقلها إلى البروتينات ، وبالتالي تنظيم وظائف التمثيل الغذائي للخلية ، وبالتالي ، فإن عملية التمثيل الغذائي بأكملها تخضع بشكل مباشر أو غير مباشر لسيطرة النواة.
إن الميراث الجيني الذي نجده في الحمض النووي مصمم لإعطاء بروتينات معينة للخلية.
إذا أخذناهم في أزواج ، فإن القواعد الأربعة ستعطي 16 مجموعة ممكنة ، أي 16 حرفًا ، وهي ليست كافية لجميع الأحماض الأمينية. إذا أخذناها في ثلاثة توائم بدلاً من ذلك ، فسيكون هناك 64 مجموعة ، والتي قد تبدو كثيرة جدًا ، ولكنها في الواقع كلها قيد الاستخدام حيث اكتشف العلم أن الأحماض الأمينية المختلفة مشفرة بأكثر من ثلاثة توائم. لذلك ، لدينا الترجمة من الأحرف الأربعة للقواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات إلى 21 من الأحماض الأمينية ؛ ومع ذلك ، قبل "الترجمة" ، c "هي" النسخ "، ولا تزال ضمن سياق" أربعة أحرف "، أي مرور المعلومات الجينية من الأحرف الأربعة للحمض النووي إلى الأحرف الأربعة للحمض النووي الريبي ، مع أخذ مع الأخذ في الاعتبار أن ج "هي" اليوراسيل (الحمض النووي الريبي) بدلاً من الحمض النووي الخجول.
تحدث عملية النسخ عندما ، في وجود الريبونوكليوتيدات والإنزيمات (RNA-polymerase) والطاقة الموجودة في جزيئات ATP ، تفتح سلسلة DNA ويتم تصنيع الحمض النووي الريبي ، وهو استنساخ صادق للمعلومات الجينية. سلسلة مفتوحة.
هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي وجميعها تنشأ من الحمض النووي النووي: