الأحماض النووية وتركيب البروتين - الجلسة الأولى

كما نعلم بالفعل، فإن الحمض النووي DNA هو جزيء يحمل التعليمات الجينية للكائنات الحية. تُستخدم هذه التعليمات الجينية في تطور وعمل وتكاثر جميع الكائنات الحية المعروفة والعديد من الفيروسات. هل تساءلت يومًا كيف يتم تخزين هذه الكمية الكبيرة من المعلومات في الحمض النووي؟. للإجابة على هذا السؤال دعونا نفهم بنية الحمض النووي.

DNA يشبه polymer. polymer هو جزيء كبير يتكون من وحدات فرعية متكررة تسمى monomers. يتكون الحمض النووي DNA من وحدات أصغر تسمى النيوكليوتيدات. هذه النيوكليوتيدات عبارة عن monomers من polymer الحمض النووي.

الآن سوف نناقش بنية النوكليوتيدات. يتكون النوكليوتيد من ثلاثة مكونات. وهي عبارة عن جزيء sugar يسمى ديوكسي ريبوز، ومجموعة فوسفات، وقاعدة نيتروجينية. يشكل جزيء sugar ومجموعة الفوسفات العمود الفقري لجزيء الحمض النووي. في هذه الأثناء، ترتبط القاعدة النيتروجينية بجزيء sugar.

والآن دعونا نفهم مكونات النوكليوتيدات. سنبدأ بجزيء sugar. في DNA جزيء sugar هو sugar ديوكسيريبوز. يتم استخلاصه من sugar ribose. يفتقر sugar Deoxyribose إلى ذرة أكسجين في ذرة الكربون رقم two.

RNA تعني حمض الريبوز النووي. في نوكليوتيدات الحمض النووي الريبوزي يوجد sugar ribose بدلاً من sugar الريبوز منقوص الأكسجين. على عكس الريبوز منقوص الأكسجين، توجد ذرة الأكسجين في الرقم الكربوني two في sugar ribose.

المكون التالي للنيوكليوتيد هو مجموعة الفوسفات. ترتبط مجموعة الفوسفات بالكربون رقم خمسة في sugar الديوكسي ريبوز. يرتبط النوكليوتيد مع النوكليوتيدات الأخرى من خلال مجموعة الفوسفات هذه. تشكل كل من مجموعة الفوسفات sugar الريبوز منقوص الأكسجين العمود الفقري لجزيء الحمض النووي.

المكون الثالث للنيوكليوتيدات هو القاعدة النيتروجينية. القاعدة النيتروجينية مرتبطة بالكربون رقم one من sugar الديوكسي ريبوز في الحمض النووي. هناك إجمالي خمسة أنواع من القواعد النيتروجينية. وهي الأدينين، الجوانين، السيتوزين، الثيامين واليوراسيل. في الحمض النووي نرى الأدينين، الجوانين، السيتوزين، الثايمين. وفي الوقت نفسه في RNA، ويمكن رؤية الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل.

كما نعلم، ATPهي عملة الطاقة للخلية. تستخدم الخلايا الطاقة في شكل ATP. هيكل ATPوهو مشابه أيضًا للنوكليوتيدات. وهو يتكون من جزيء sugar. ترتبط ثلاث مجموعات فوسفات بجزيء sugar. يرتبط الأدينين أيضًا كقاعدة نيتروجينية بجزيء sugar.

يمكن تصنيف القواعد النيتروجينية إلى two. وهذه هي البيورينات والبيريميدينات. البيورينات هي قواعد نيتروجينية أكبر تتكون من بنية ذات حلقة مزدوجة. الأدينين والجوانين يطلق عليهما اسم البيورينات. الأدينين والجوانين لديهما بنية كيميائية مميزة. يتشاركان في الميزة المشتركة وهي وجود two متحدتين معًا.

البيريميدينات هي قواعد نيتروجينية أصغر حجمًا تتكون من بنية حلقة واحدة. الأنواع الثلاثة من البيريميدينات الموجودة في nucleic acids هي السيتوزين والثايمين واليوراسيل. يتواجد الثايمين فقط في الحمض النووي. في حين أن اليوراسيل موجود فقط في RNA. السيتوزين والثايمين لهما بنية كيميائية مماثلة، في حين يختلف اليوراسيل قليلاً.

ترتبط النيوكليوتيدات معًا من خلال روابط فوسفوديستر. الرابطة الفوسفوديسترية هي رابطة كيميائية تربط النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي. يتكون بين مجموعة الفوسفات لنيوكليوتيد one وجزيء sugar لنيوكليوتيد آخر.

البولينيوكليوتيد هو polymer يتكون من monomers نيوكليوتيد مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط فوسفوديستر. يوجد في الحمض النووي two من البولينيوكليوتيدات. هذه السلاسل البولينيوكليوتيدية متوازية مع بعضها البعض. ترتبط القواعد النيتروجينية من كل سلسلة من خلال الروابط الهيدروجينية. تعتبر الروابط الهيدروجينية ضعيفة نسبيًا مقارنة بالروابط التساهمية. وهي ضرورية للحفاظ على استقرار وسلامة جزيء الحمض النووي.

إن أنماط الرابطة الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية لها وظيفة محددة. تحافظ هذه الرابطة الهيدروجينية على two البولينيوكليوتيد معًا. هناك two هيدروجينيتان بين الأدينين والثايمين. وفي الوقت نفسه، هناك ثلاث روابط هيدروجينية بين السيتوزين والجوانين.

في الحمض النووي، يرتبط الأدينين دائمًا بالثايمين. يقترن الجوانين دائمًا بالسيتوزين. يُطلق على مخطط الاقتران هذا اسم الاقتران القاعدي التكميلي. الأدينين والثايمين هما أزواج قواعد متكاملة. السيتوزين والغوانين هي أيضًا أزواج قواعد متكاملة.

الحلزون المزدوج للحمض النووي يشبه السلم الملتوي أو الحلزوني. إنه يمتلك شكلًا يلتف في اتجاه عقارب الساعة. يتمتع الحلزون المزدوج بعرض ثابت يبلغ two على طوله. تتواجد القواعد النيتروجينية في مركز الحلزون المزدوج. القواعد النيتروجينية تشبه درجات السلم. يحمل التسلسل المحدد للقواعد النيتروجينية على طول جزيء الحمض النووي المعلومات الوراثية. يقوم هذا التسلسل المحدد من القواعد النيتروجينية بتشفير التعليمات اللازمة لبناء الكائن الحي والحفاظ عليه.