هيكل ووظيفة DNA و RNA (جدول)

من المعروف أن المادة الحية بجميع أشكالها ،تتراوح من الفيروسات إلى الحيوانات عالية التنظيم (بما في ذلك البشر) ، لديها جهاز وراثي فريد. يتم تمثيله بجزيئات من نوعين من الأحماض النووية: deoxyribonucleic و ribonucleic. هذه المادة العضوية هي معلومات مشفرة تنتقل من الوالدين إلى الأبناء أثناء التكاثر. في هذا العمل ، سوف ندرس كلاً من بنية ووظائف الدنا والحمض النووي الريبي في الخلية ، وننظر أيضًا في الآليات الكامنة وراء عمليات انتقال الخصائص الوراثية للمادة الحية.

كما اتضح فيما بعد ، فإن خصائص الأحماض النوويةولها بعض السمات المشتركة ، إلا أنها تختلف من نواحٍ عديدة. لذلك ، سنقارن بين وظائف DNA و RNA التي تؤديها هذه البوليمرات الحيوية في خلايا مجموعات مختلفة من الكائنات الحية. سيساعدك الجدول المعروض في العمل على معرفة الفرق الأساسي بينهما.

الأحماض النووية - البوليمرات الحيوية المعقدة

اكتشافات في مجال البيولوجيا الجزيئية ،ما حدث في بداية القرن العشرين ، على وجه الخصوص ، كان فك ترميز بنية الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، بمثابة حافز لتطوير علم الخلايا الحديث ، وعلم الوراثة ، والتكنولوجيا الحيوية ، والهندسة الوراثية. من وجهة نظر الكيمياء العضوية ، فإن الحمض النووي والحمض النووي الريبي عبارة عن مواد ذات وزن جزيئي مرتفع تتكون من وحدات متكررة - مونومرات ، وتسمى أيضًا نيوكليوتيدات. من المعروف أنهم يتواصلون مع بعضهم البعض ، ويشكلون سلاسل قادرة على التنظيم الذاتي المكاني.

غالبًا ما ترتبط جزيئات الحمض النووي الكبيرة هذهبروتينات خاصة لها خصائص خاصة تسمى الهستونات. تشكل مجمعات البروتينات النووية هياكل خاصة - نيوكليوسومات ، والتي بدورها جزء من الكروموسومات. يمكن العثور على الأحماض النووية في كل من النواة وفي سيتوبلازم الخلية ، الموجودة في بعض عضياتها ، على سبيل المثال ، الميتوكوندريا أو البلاستيدات الخضراء.

التركيب المكاني لمادة الوراثة

لفهم وظائف الحمض النووي والحمض النووي الريبي ، عليك أن تعرف بالتفصيلفهم ملامح هيكلهم. مثل البروتينات ، تمتلك الأحماض النووية عدة مستويات من تنظيم الجزيئات الكبيرة. يتم تمثيل الهيكل الأساسي بواسطة سلاسل متعددة النوكليوتيد ، والتكوينات الثانوية والثالثية معقدة ذاتيًا بسبب النوع التساهمي الناشئ من السندات. دور خاص في الحفاظ على الشكل المكاني للجزيئات ينتمي إلى روابط الهيدروجين ، وكذلك قوى تفاعل فان دير فال. والنتيجة هي بنية حمض نووي مضغوطة تسمى الملف الفائق.

مونومرات الحمض النووي

هيكل ووظيفة الحمض النووي ، والحمض النووي الريبي ، والبروتينات وغيرهاتعتمد البوليمرات العضوية على كل من التركيب النوعي والكمي لجزيئاتها الكبيرة. يتكون كلا النوعين من الأحماض النووية من لبنات بناء تسمى النيوكليوتيدات. كما تعلم من مسار الكيمياء ، تؤثر بنية المادة بالضرورة على وظائفها. DNA و RNA ليستا استثناء. اتضح أن نوع الحمض نفسه ودوره في الخلية يعتمدان على تركيبة النوكليوتيدات. يحتوي كل مونومر على ثلاثة أجزاء: قاعدة نيتروجينية وكربوهيدرات وبقايا حمض الفوسفوريك. هناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية للحمض النووي: الأدينين والجوانين والثيمين والسيتوزين. في جزيئات الحمض النووي الريبي ، ستكون على التوالي الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل. يتم تمثيل الكربوهيدرات بأنواع مختلفة من البنتوز. يحتوي حمض الريبونوكلييك على ريبوز ، ويحتوي الحمض النووي على شكله غير المؤكسج الذي يسمى ديوكسيريبوز.

ملامح حمض الديوكسي ريبونوكلييك

ننظر أولاً إلى بنية ووظيفة الحمض النووي.سوف ندرس الحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على تكوين مكاني أبسط ، من قبلنا في القسم التالي. لذلك ، يتم ربط خيطين من عديد النوكليوتيدات معًا بواسطة روابط هيدروجينية متكررة تتشكل بين القواعد النيتروجينية. يحتوي زوج الأدينين - الثايمين على اثنين ، ويحتوي زوج الجوانين - السيتوزين على ثلاث روابط هيدروجينية.

الامتثال التحفظي للبيورين وتم اكتشاف قواعد بيريميدين بواسطة E. Chargaff وحصلت على اسم مبدأ التكامل. في خيط واحد ، ترتبط النيوكليوتيدات بروابط الفوسفوديستر المتكونة بين البنتوز وبقايا حمض الفوسفوريك للنيوكليوتيدات المجاورة. المظهر الحلزوني لكلا السلسلتين مدعوم بروابط هيدروجينية تنشأ بين ذرات الهيدروجين والأكسجين التي تشكل جزءًا من النيوكليوتيدات. أعلى - البنية الثلاثية (supercoil) - هي سمة من سمات الحمض النووي للخلايا حقيقية النواة. على هذا النحو ، فهو موجود في الكروماتين. ومع ذلك ، تحتوي البكتيريا والفيروسات المحتوية على الحمض النووي على حمض ديوكسي ريبونوكلييك غير مرتبط بالبروتينات. يتم تقديمه في شكل حلقة ويسمى بلازميد.

الحمض النووي للميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء له نفس المظهر.- عضيات الخلايا النباتية والحيوانية. بعد ذلك ، سوف نكتشف كيف تختلف وظائف DNA و RNA عن بعضها البعض. سيوضح لنا الجدول أدناه هذه الاختلافات في بنية وخصائص الأحماض النووية.

حمض النووي الريبي

يتكون جزيء الحمض النووي الريبي من عديد النوكليوتيدالخيوط (باستثناء الهياكل مزدوجة الشريطة لبعض الفيروسات) ، والتي يمكن العثور عليها في كل من النواة وفي السيتوبلازم الخلوي. هناك عدة أنواع من الأحماض النووية الريبية ، والتي تختلف في التركيب والخصائص. وبالتالي ، فإن الرنا المرسال له الوزن الجزيئي الأعلى. يتم تصنيعه في نواة الخلية على أحد الجينات. تتمثل مهمة mRNA في نقل المعلومات حول تكوين البروتين من النواة إلى السيتوبلازم. يربط شكل نقل الحمض النووي مونومرات البروتين - الأحماض الأمينية - ويوصلها إلى موقع التخليق الحيوي.

أخيرًا ، يتم تكوين الحمض النووي الريبي الريبوسومي في النواة ويشارك في تخليق البروتين. كما ترون ، فإن وظائف الحمض النووي والحمض النووي الريبي في التمثيل الغذائي الخلوي متنوعة ومهمة للغاية. سيعتمدون ، أولاً وقبل كل شيء ، على الخلايا التي تشكل الكائنات الحية جزيئات مادة الوراثة. وهكذا ، في الفيروسات ، يمكن لحمض الريبونوكلييك أن يعمل كحامل للمعلومات الوراثية ، بينما في خلايا الكائنات حقيقية النواة ، فقط حمض الديوكسي ريبونوكلييك لديه هذه القدرة.

وظائف الحمض النووي والحمض النووي الريبي في الجسم

حسب معناها ، الأحماض النووية ، جنبا إلى جنب معالبروتينات هي أهم المركبات العضوية. يحافظون على الخصائص والصفات الوراثية وينقلونها من الأبوين إلى الأبناء. دعنا نحدد الفرق بين وظائف DNA و RNA. سيوضح الجدول أدناه هذه الاختلافات بمزيد من التفصيل.

ما هي ملامح الجوهر الوراثي للفيروسات؟

يمكن أن تكون الأحماض النووية للفيروسات بالشكلحلزونات أو حلقات مفردة ومزدوجة الجدائل. وفقًا لتصنيف D. تتضمن المجموعة الأولى مسببات أمراض الهربس والفيروسات الغدية ، وتشمل المجموعة الثانية ، على سبيل المثال ، الفيروسات الصغيرة.

وظائف فيروسات DNA و RNA هيتغلغل المعلومات الوراثية الخاصة بها في الخلية ، وإجراء تفاعلات تكرار لجزيئات الحمض النووي الفيروسي وتجميع جزيئات البروتين في ريبوسومات الخلية المضيفة. نتيجة لذلك ، يخضع التمثيل الغذائي الخلوي بالكامل للطفيليات ، التي تتكاثر بسرعة ، وتؤدي بالخلية إلى الموت.

فيروسات RNA

يتم قبول فصل هذه الكائنات الحية في علم الفيروسات.في عدة مجموعات. لذا ، فإن الأول يشمل الأنواع التي تسمى الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة (+). يؤدي حمضها النووي نفس وظائف مرسال الحمض النووي الريبي للخلايا حقيقية النواة. مجموعة أخرى تضم RNAs واحد تقطعت بهم السبل (-). أولاً ، يحدث النسخ مع جزيئاتها ، مما يؤدي إلى ظهور (+) جزيئات RNA ، وهذه بدورها تعمل كمصفوفة لتجميع البروتينات الفيروسية.

بناءً على ما سبق ، للجميعالكائنات الحية ، بما في ذلك الفيروسات ، يتم وصف وظائف DNA و RNA باختصار على النحو التالي: تخزين السمات والخصائص الوراثية للكائن الحي ونقلها إلى النسل.