مکمل بودن زنجیره های نوکلئوتیدی در مارپیچ دوگانه DNA. خود تولید مثل مواد ارثی. همانندسازی DNA مبانی سیتولوژی. حل مسائل معمولی

پیوندهای هیدروژنی بین گروه آمینه یک باز و گروه کربونیل پایه دیگر و همچنین بین اتم های نیتروژن آمید و ایمین تشکیل می شود. به عنوان مثال، دو پیوند هیدروژنی بین آدنین و تیمین تشکیل می شود و این بازهای هتروسیکلیک یک جفت مکمل را تشکیل می دهند. این بدان معنی است که پایه آدنین در یک زنجیره با پایه تیمین در زنجیره دیگر مطابقت دارد. یک جفت دیگر از بازهای مکمل گوانین و سیتوزین است که بین آنها سه پیوند هیدروژنی وجود دارد.

مناطق اشغال شده توسط جفت پایه های مکمل تقریباً یکسان است.

مکمل بودن مبانی زیربنای قوانین تدوین شده توسط E. Chargaff (قوانین Chargaff) است:

1. - تعداد بازهای پورینی با تعداد بازهای پیریمیدینی برابر است.

2. - مقدار آدنین برابر با مقدار تیمین است; مقدار گوانین برابر با مقدار سیتوزین است.

3. – مجموع آدنین و سیتوزین برابر با مجموع گوانین و تیمین است.

(A/T= C/G=1).

DNA دو رشته ای با زنجیره های پلی نوکلئوتیدی تکمیلی امکان خود دوگانه سازی (تکثیر) مولکول را فراهم می کند. این فرآیند پیچیده را می توان به صورت زیر نشان داد: قبل از دو برابر شدن، پیوندهای هیدروژنی شکسته می شوند و دو زنجیره باز می شوند و از هم دور می شوند. سپس هر رشته به عنوان الگویی برای تشکیل یک رشته مکمل روی آن عمل می کند. پس از تکثیر، دو مولکول DNA دختر تشکیل می شود که در هر یک از آنها یک مارپیچ از DNA مادر گرفته شده و دیگری (مکمل) دوباره سنتز می شود.

مارپیچ دوگانه DNA بسته به درجه هیدراتاسیون مولکول دارای اشکال مختلفی است. اشکال در محل صفحه جفت پایه نسبت به محور مارپیچ، نسبت به یکدیگر، نوع پیچش مارپیچ (به سمت راست، به چپ) و سایر مشخصات متفاوت است.

بین زنجیرها دو "شیار" وجود دارد - بزرگ و کوچک. در این شیارها، پروتئین‌ها می‌توانند به طور خاص با اتم‌های اسید نوکلئیک خاصی تعامل داشته باشند و توالی‌های نوکلئوتیدی خاص را بدون برهم زدن برهم‌کنش‌های مکمل مارپیچ دوگانه تشخیص دهند. مشخص شده است که به دلیل چنین فعل و انفعالاتی، پروتئین های تنظیمی می توانند بیان ژن را کنترل کنند.

اشکال ساختار ثانویه مولکول DNA

ساختار ثانویه RNA

یک مولکول RNA از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است. تعداد نوکلئوتیدها می تواند از 75 تا چندین هزار و وزن مولکولی آن از 25 هزار تا چند میلیون متغیر باشد.

زنجیره پلی پپتیدی RNA ساختار کاملاً مشخصی ندارد. می تواند روی خود تا شود و مناطق دو رشته ای جداگانه با پیوندهای هیدروژنی بین پایه های پورین و پیریمیدین تشکیل دهد. پیوندهای هیدروژنی در RNA از قوانین سختگیرانه ای مانند vDNA پیروی نمی کنند.

tRNA به طور مفصل مورد مطالعه قرار گرفته است. مولکول tRNA ساختار ثانویه ای دارد که از چهار بخش مارپیچ، سه، چهار حلقه تک رشته ای تشکیل شده است. این ساختار "برگ شبدر" نامیده می شود.

اصول حل مسائل معمولی در زیست شناسی مولکولی

توضیح راه حل مشکل.مشخص است که دو زنجیره در یک مولکول DNA با پیوندهای هیدروژنی بین نوکلئوتیدهای مکمل (A-T، G-C) به هم متصل می شوند. ترتیب نوکلئوتیدها در یک زنجیره DNA شناخته شده عبارتند از:

A C G T A G C T A G C G

T G C A T C G A T C G C ترتیب نوکلئوتیدها در زنجیره DNA مکمل است.

پاسخ: ترتیب نوکلئوتیدها در رشته مکمل DNA: TGCATCGATTCGC

مشکل 2

توضیح راه حل مشکل.

الف) پلی پپتید دارای دنباله اسیدهای آمینه زیر است: fen - tre - ala - ser - arg... با استفاده از جدول کدون یکی از سه قلوها را پیدا می کنیم که آمینواسیدهای مربوطه را کد می کند. Fen - UUU، tre - ATSU، ala - GCU، ser - AGU، arg - AGA. بنابراین، mRNA کد کننده این پلی پپتید دارای توالی نوکلئوتیدی زیر خواهد بود:

UUUATSUGTSUAGUAGA...

ترتیب نوکلئوتیدها در رشته کد کننده DNA عبارتند از: AAATGATCGATCATCT...

رشته DNA مکمل: TTTACTGCTAGTAGA...

ب) با استفاده از جدول کدون، یکی از انواع توالی نوکلئوتیدی mRNA را پیدا می کنیم (مانند نسخه قبلی). آنتی کدون های T-RNA مکمل کدون های i-RNA هستند:

i-RNA UUUATSUGTSUAGUAGA...

آنتی کدون های tRNA AAA، UGA، CGA، UCA، UCU

پاسخ:الف) یکی از انواع توالی نوکلئوتیدی در ژن به صورت زیر خواهد بود:

AAATGATSGATTSATTST

TTTATCTTGCTAGTAGA،

ب) t-RNA ها با آنتی کدون (یکی از گزینه ها): AAA، UGA، CGA، UCA، UCU در سنتز این پروتئین شرکت خواهند کرد.

وظایف خودکنترلی
1. یکی از زنجیره های قطعه مولکول DNA دارای توالی نوکلئوتیدی زیر است: AGTGATGTTGGTGTA... ساختار زنجیره دوم مولکول DNA چگونه خواهد بود؟

2. بخشی از یک رشته DNA دارای توالی نوکلئوتیدهای زیر است: TGAACACACTAGTTTAGAATACCA... توالی اسیدهای آمینه در پلی پپتید مربوط به این اطلاعات ژنتیکی چیست؟

3. بخشی از یک رشته DNA دارای ساختار زیر است: TATTTCTTTTTTGT... ساختار قسمت مربوطه از مولکول پروتئین سنتز شده با مشارکت زنجیره مکمل را نشان دهید. اگر نوکلئوتید دوم از ابتدا از بین برود ساختار اولیه یک قطعه پروتئین چگونه تغییر می کند؟

4. بخشی از یک مولکول پروتئین دارای توالی اسیدهای آمینه زیر است: ser - ala - tyr - lei - asp... کدام tRNA ها (با کدام آنتی کدون ها) در سنتز این پروتئین نقش دارند؟ یکی از گزینه های ممکن را بنویسید.

5. اگر پروتئین کدگذاری شده ساختار اولیه زیر را داشته باشد، یکی از انواع توالی نوکلئوتیدی را در ژن بنویسید:

آلا - تری - لیز - اسن - سر - گلن - گلو - آسپ ...

ژنتیک مولکولی – شاخه ای از ژنتیک که به مطالعه وراثت در سطح مولکولی می پردازد.

اسیدهای نوکلئیک. همانندسازی DNA واکنش های سنتز الگو

اسیدهای نوکلئیک (DNA, RNA) در سال 1868 توسط بیوشیمیدان سوئیسی I.F. میشر. اسیدهای نوکلئیک بیوپلیمرهای خطی متشکل از مونومرها - نوکلئوتیدها هستند.

DNA - ساختار و عملکرد

ساختار شیمیایی DNA در سال 1953 توسط بیوشیمیدان آمریکایی جی واتسون و فیزیکدان انگلیسی F. Crick رمزگشایی شد.

ساختار کلی DNAمولکول DNA از 2 زنجیره تشکیل شده است که به شکل مارپیچی (شکل 11) یکی به دور دیگری و حول یک محور مشترک پیچیده شده اند. مولکول های DNA می توانند از 200 تا 2x108 جفت نوکلئوتیدی داشته باشند. در امتداد مارپیچ DNA، نوکلئوتیدهای همسایه در فاصله 0.34 نانومتر از یکدیگر قرار دارند. چرخش کامل مارپیچ شامل 10 جفت پایه است. طول آن 3.4 نانومتر است.

برنج. 11 . نمودار ساختار DNA (مارپیچ دوگانه)

پلیمری مولکول DNAمولکول DNA - بیوپلویمر از ترکیبات پیچیده - نوکلئوتیدها تشکیل شده است.

ساختار یک نوکلئوتید DNAیک نوکلئوتید DNA از 3 واحد تشکیل شده است: یکی از بازهای نیتروژنی (آدنین، گوانین، سیتوزین، تیمین). دئوکسی ریبوز (مونوساکارید)؛ باقی مانده اسید فسفریک (شکل 12).

2 گروه از بازهای نیتروژنی وجود دارد:

پورین ها - آدنین (A)، گوانین (G)، حاوی دو حلقه بنزن؛

پیریمیدین - تیمین (T)، سیتوزین (C)، حاوی یک حلقه بنزن.

DNA حاوی انواع نوکلئوتیدهای زیر است: آدنین (A)؛ گوانین (G)؛ سیتوزین (C)؛ تیمین (T).نام نوکلئوتیدها با نام بازهای نیتروژنی تشکیل دهنده آنها مطابقت دارد: آدنین نوکلئوتید - باز نیتروژن آدنین. گوانین نوکلئوتید پایه نیتروژنی گوانین; سیتوزین نوکلئوتید نیتروژن پایه سیتوزین; تیمین نوکلئوتید پایه نیتروژنی تیمین.

ترکیب دو رشته DNA در یک مولکول

نوکلئوتیدهای A، G، C و T یک زنجیره به ترتیب به نوکلئوتیدهای T، C، G و A زنجیره دیگر متصل هستند. پیوند های هیدروژنی. دو پیوند هیدروژنی بین A و T و سه پیوند هیدروژنی بین G و C تشکیل می شود (A=T, G≡C).

جفت بازها (نوکلئوتیدها) A - T و G - C مکمل نامیده می شوند ، یعنی متقابل. مکمل بودن- این مطابقت شیمیایی و مورفولوژیکی نوکلئوتیدها با یکدیگر در زنجیره های DNA جفتی است.

5 ’ 3 ’

1 2 3

3’ 5’

برنج. 12بخش مارپیچ دوگانه DNA. ساختار یک نوکلئوتید (1 – باقیمانده اسید فسفریک؛ 2 – دئوکسی ریبوز؛ 3 – باز نیتروژنی). اتصال نوکلئوتیدها با استفاده از پیوندهای هیدروژنی

زنجیر در یک مولکول DNA ضد موازی،یعنی در جهات مخالف جهت گیری می شوند، به طوری که انتهای 3' یک زنجیره در مقابل انتهای 5' زنجیره دیگر قرار دارد. اطلاعات ژنتیکی در DNA در جهت از انتهای 5' تا انتهای 3' نوشته می شود. این رشته DNA حسی نام دارد،

زیرا این جایی است که ژن ها قرار دارند. رشته دوم - 3'-5' به عنوان استانداردی برای ذخیره اطلاعات ژنتیکی عمل می کند.

رابطه بین تعداد بازهای مختلف در DNA توسط E. Chargaff در سال 1949 برقرار شد. Chargaff دریافت که در DNA گونه های مختلف مقدار آدنین برابر با مقدار تیمین و مقدار گوانین برابر با مقدار است. سیتوزین

E. قانون Chargaff:

در یک مولکول DNA، تعداد نوکلئوتیدهای A (آدنین) همیشه برابر با تعداد نوکلئوتیدهای T (تامین) یا نسبت ∑ A به ∑ T = 1 است. مجموع نوکلئوتیدهای G (گوانین) برابر با مجموع نوکلئوتیدهای C (سیتوزین) یا نسبت ∑ G به ∑ C = 1 است.

مجموع بازهای پورینی (A+G) برابر با مجموع بازهای پیریمیدینی (T+C) یا نسبت ∑ (A+G) به ∑ (T+C)=1 است.

روش سنتز DNA - همانند سازی. همانندسازی فرآیند خود دوگانه سازی یک مولکول DNA است که در هسته تحت کنترل آنزیم ها انجام می شود. خود ارضایی مولکول DNA رخ می دهد بر اساس مکمل بودن- مطابقت دقیق نوکلئوتیدها با یکدیگر در زنجیره های DNA جفتی. در ابتدای فرآیند همانند سازی، مولکول DNA در یک ناحیه خاص باز می شود (دسپیرال) (شکل 13)، و پیوندهای هیدروژنی آزاد می شوند. روی هر یک از زنجیره هایی که پس از گسیختگی پیوندهای هیدروژنی با مشارکت آنزیم تشکیل می شوند. DNA پلیمرازهارشته دختری DNA سنتز می شود. ماده برای سنتز نوکلئوتیدهای آزاد موجود در سیتوپلاسم سلول است. این نوکلئوتیدها مکمل نوکلئوتیدهای دو رشته DNA مادر هستند. آنزیم DNA پلیمرازنوکلئوتیدهای مکمل را به رشته الگوی DNA متصل می کند. به عنوان مثال، به یک نوکلئوتید آپلیمراز یک نوکلئوتید به رشته الگو اضافه می کند تیو بر این اساس، به نوکلئوتید G - نوکلئوتید C (شکل 14). اتصال عرضی نوکلئوتیدهای مکمل با کمک یک آنزیم اتفاق می افتد لیگازهای DNA. بنابراین، دو رشته دختری DNA با خود تکراری سنتز می شوند.

دو مولکول DNA حاصل از یک مولکول DNA هستند مدل نیمه محافظه کاراز آنجایی که آنها از یک مادر قدیمی و یک زنجیر دختر جدید تشکیل شده اند و یک کپی دقیق از مولکول مادر هستند (شکل 14). معنای بیولوژیکی همانندسازی در انتقال دقیق اطلاعات ارثی از مولکول مادر به مولکول دختر نهفته است.

برنج. 13 . غیر مارپیچی کردن یک مولکول DNA با استفاده از یک آنزیم

1

برنج. 14 . همانندسازی تشکیل دو مولکول DNA از یک مولکول DNA است: 1 - مولکول DNA دختر. 2- مولکول DNA مادری (والد).

آنزیم DNA پلیمراز فقط می تواند در امتداد رشته DNA در جهت 3 -> 5 حرکت کند. از آنجایی که زنجیره های مکمل در یک مولکول DNA در جهت مخالف هستند و آنزیم DNA پلیمراز می تواند در امتداد زنجیره DNA فقط در جهت 3-> 5 حرکت کند، سنتز زنجیره های جدید به صورت ضد موازی پیش می رود. بر اساس اصل ضد موازی).

سایت محلی سازی DNA. DNA در هسته سلول و در ماتریکس میتوکندری و کلروپلاست یافت می شود.

مقدار DNA در یک سلول ثابت است و 6.6x10 -12 گرم است.

وظایف DNA:

ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی در طول نسل ها به مولکول ها و - RNA.

ساختاری. DNA اساس ساختاری کروموزوم ها است (یک کروموزوم 40٪ DNA است).

ویژگی گونه ای DNA. ترکیب نوکلئوتیدی DNA به عنوان یک معیار گونه عمل می کند.

RNA، ساختار و توابع.

ساختار کلی.

RNA یک بیوپلیمر خطی است که از یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است. ساختارهای اولیه و ثانویه RNA وجود دارد. ساختار اولیه RNA یک مولکول تک رشته ای است و ساختار ثانویه شکل متقاطع دارد و مشخصه t-RNA است.

پلیمری مولکول RNA. یک مولکول RNA می تواند از 70 نوکلئوتید تا 30000 نوکلئوتید داشته باشد. نوکلئوتیدهایی که RNA را می سازند عبارتند از: آدنیل (A)، گوانیل (G)، سیتیدیل (C)، اوراسیل (U). در RNA، نوکلئوتید تیمین با اوراسیل (U) جایگزین می شود.

ساختار نوکلئوتید RNA

نوکلئوتید RNA شامل 3 واحد است:

پایه نیتروژنی (آدنین، گوانین، سیتوزین، اوراسیل)؛

مونوساکارید - ریبوز (ریبوز حاوی اکسیژن در هر اتم کربن است).

باقی مانده اسید فسفریک

روش سنتز RNA - رونویسی. رونویسی، مانند همانندسازی، واکنشی از سنتز الگو است. ماتریکس مولکول DNA است. واکنش بر اساس اصل مکمل بودن روی یکی از رشته های DNA انجام می شود (شکل 15). فرآیند رونویسی با despiralization مولکول DNA در یک مکان خاص آغاز می شود. رشته DNA رونویسی شده حاوی مروج -گروهی از نوکلئوتیدهای DNA که سنتز یک مولکول RNA از آنها آغاز می شود. یک آنزیم به پروموتر متصل می شود RNA پلیمراز. آنزیم فرآیند رونویسی را فعال می کند. با توجه به اصل مکمل بودن، نوکلئوتیدهایی که از سیتوپلاسم سلول به زنجیره DNA رونویسی می‌شوند تکمیل می‌شوند. RNA پلیمراز همراستایی نوکلئوتیدها در یک زنجیره و تشکیل یک مولکول RNA را فعال می کند.

چهار مرحله در فرآیند رونویسی وجود دارد: 1) اتصال RNA پلیمراز به پروموتر. 2) آغاز سنتز (شروع)؛ 3) طویل شدن - رشد زنجیره RNA، یعنی نوکلئوتیدها به طور متوالی به یکدیگر اضافه می شوند. 4) خاتمه - تکمیل سنتز mRNA.

برنج. 15 . طرح رونویسی

1 - مولکول DNA (دو رشته ای). 2 - مولکول RNA 3-کدون ها 4- پروموتر

در سال 1972، دانشمندان آمریکایی - ویروس شناس H.M. Temin و زیست شناس مولکولی D. Baltimore رونویسی معکوس را با استفاده از ویروس ها در سلول های تومور کشف کردند. رونویسی معکوس- بازنویسی اطلاعات ژنتیکی از RNA به DNA. این فرآیند با کمک یک آنزیم انجام می شود ترانس کریپتاز معکوس.

انواع RNA بر اساس عملکرد

RNA پیام رسان (i-RNA یا m-RNA) اطلاعات ژنتیکی را از مولکول DNA به محل سنتز پروتئین - ریبوزوم منتقل می کند. در هسته با مشارکت آنزیم RNA پلیمراز سنتز می شود. این 5 درصد از انواع RNA در یک سلول را تشکیل می دهد. mRNA حاوی 300 نوکلئوتید تا 30000 نوکلئوتید (طولانی ترین زنجیره در بین RNA ها) است.

RNA انتقالی (tRNA) اسیدهای آمینه را به محل سنتز پروتئین، یعنی ریبوزوم منتقل می کند. شکل صلیب دارد (شکل 16) و از 70 تا 85 نوکلئوتید تشکیل شده است. مقدار آن در سلول 10-15 درصد RNA سلول است.

برنج. 16.طرح ساختار t-RNA: A-G - جفت نوکلئوتیدهای متصل شده توسط پیوندهای هیدروژنی. د - محل اتصال اسید آمینه (محل گیرنده)؛ E – آنتی کدون

3. RNA ریبوزومی (r-RNA) در هسته سنتز می شود و بخشی از ریبوزوم ها است. شامل حدود 3000 نوکلئوتید است. 85 درصد RNA سلول را تشکیل می دهد. این نوع RNA در هسته، در ریبوزوم ها، روی شبکه آندوپلاسمی، در کروموزوم ها، در ماتریکس میتوکندری و همچنین در پلاستیدها یافت می شود.

مبانی سیتولوژی. حل مسائل معمولی

مشکل 1

چه تعداد نوکلئوتید تیمین و آدنین در DNA وجود دارد اگر 50 نوکلئوتید سیتوزین در آن یافت شود که 10٪ از کل نوکلئوتیدها است.

راه حل.طبق قانون مکمل بودن در دو رشته DNA، سیتوزین همیشه مکمل گوانین است. 50 نوکلئوتید سیتوزین 10٪ را تشکیل می دهند، بنابراین، طبق قانون Chargaff، 50 نوکلئوتید گوانین نیز 10٪ را تشکیل می دهند یا (اگر ∑C = 10٪، پس ∑G = 10٪).

مجموع جفت نوکلئوتید C + G 20٪ است.

مجموع جفت نوکلئوتیدی T + A = 100٪ - 20٪ (C + G) = 80٪

برای اینکه بفهمید چه تعداد نوکلئوتید تیمین و آدنین در DNA وجود دارد، باید نسبت زیر را انجام دهید:

50 سیتوزین نوکلئوتید → 10%

X (T + A) → 80٪

X = 50x80:10 = 400 قطعه

طبق قانون چارگاف ∑A= ∑T، بنابراین ∑A=200 و ∑T=200.

پاسخ:تعداد نوکلئوتیدهای تیمین و آدنین در DNA 200 است.

مشکل 2

نوکلئوتیدهای تیمین در DNA 18 درصد از تعداد کل نوکلئوتیدها را تشکیل می دهند. درصد سایر انواع نوکلئوتیدهای موجود در DNA را تعیین کنید.

راه حل.∑Т=18%. طبق قانون Chargaff ∑T=∑A، بنابراین سهم نوکلئوتیدهای آدنین نیز 18٪ (∑A = 18٪) را تشکیل می دهد.

مجموع جفت نوکلئوتید T+A 36% (18% + 18% = 36%) است. در هر جفت نوکلئوتید GiC وجود دارد: G+C = 100% -36% = 64%. از آنجایی که گوانین همیشه مکمل سیتوزین است، محتوای آنها در DNA برابر خواهد بود.

یعنی ∑ Г= ∑Ц=32%.

پاسخمحتوای گوانین مانند سیتوزین 32 درصد است.

مشکل 3

20 نوکلئوتید سیتوزینی DNA 10٪ از تعداد کل نوکلئوتیدها را تشکیل می دهد. چند نوکلئوتید آدنین در یک مولکول DNA وجود دارد؟

راه حل.در یک دو رشته DNA، مقدار سیتوزین برابر با مقدار گوانین است، بنابراین مجموع آنها برابر است: C + G = 40 نوکلئوتید. تعداد کل نوکلئوتیدها را بیابید:

20 سیتوزین نوکلئوتید → 10%

X (تعداد کل نوکلئوتیدها) → 100٪

X=20x100:10=200 قطعه

A+T=200 – 40=160 عدد

از آنجایی که آدنین مکمل تیمین است، محتوای آنها برابر خواهد بود.

یعنی 160 قطعه: 2=80 قطعه یا ∑A=∑T=80.

پاسخ: در یک مولکول DNA 80 نوکلئوتید آدنین وجود دارد.

مشکل 4

اگر نوکلئوتیدهای زنجیره سمت چپ DNA مشخص است، نوکلئوتیدهای زنجیره راست DNA را اضافه کنید: AGA - TAT - GTG - TCT

راه حل.ساخت رشته راست DNA در امتداد یک رشته سمت چپ داده شده طبق اصل مکمل بودن - مطابقت دقیق نوکلئوتیدها با یکدیگر انجام می شود: آدنونی - تیمین (A-T)، گوانین - سیتوزین (G-C). بنابراین نوکلئوتیدهای رشته سمت راست DNA باید به صورت زیر باشد: TCT - ATA - CAC - AGA.

پاسخ: نوکلئوتیدهای رشته سمت راست DNA: TCT – ATA – TsAC – AGA.

مشکل 5

اگر زنجیره DNA رونویسی شده دارای ترتیب نوکلئوتیدی زیر است، رونویسی را بنویسید: AGA - TAT - TGT - TCT.

راه حل. مولکول mRNA بر اساس اصل مکمل بودن روی یکی از زنجیره های مولکول DNA سنتز می شود. ما ترتیب نوکلئوتیدها را در زنجیره DNA رونویسی شده می دانیم. بنابراین، ساخت یک زنجیره مکمل از mRNA ضروری است. لازم به یادآوری است که به جای تیمین، مولکول RNA حاوی اوراسیل است. از این رو:

زنجیره DNA: AGA – TAT – TGT – TCT

زنجیره mRNA: UCU – AUA – ACA – AGA.

پاسخ: توالی نوکلئوتیدی i-RNA به شرح زیر است: UCU – AUA – ACA – AGA.

مشکل 6

رونویسی معکوس را بنویسید، به عنوان مثال، بر اساس قطعه پیشنهادی i-RNA، قطعه ای از یک مولکول DNA دو رشته ای بسازید، اگر زنجیره i-RNA دارای توالی نوکلئوتیدی زیر باشد:

GCG – ACA – UUU – UCG – TsGU – AGU – AGA

راه حل.رونویسی معکوس سنتز یک مولکول DNA بر اساس کد ژنتیکی mRNA است. mRNA کد کننده مولکول DNA دارای ترتیب نوکلئوتیدی زیر است: GCH - ACA - UUU - UCG - TsGU - AGU - AGA. زنجیره DNA مکمل آن عبارت است از: CGC - TGT - AAA - AGC - GCA - TCA - TCT. رشته DNA دوم: HCH–ACA–TTT–TCG–CHT–AGT–AGA.

پاسخ: در نتیجه رونویسی معکوس، دو زنجیره از مولکول DNA سنتز شد: CGC - TTG - AAA - AGC - GCA - TCA و GCH - ACA - TTT - TCG - CGT - AGT - AGA.

کد ژنتیکی. بیوسنتز پروتئین.

ژن- بخشی از یک مولکول DNA حاوی اطلاعات ژنتیکی در مورد ساختار اولیه یک پروتئین خاص.

ساختار اگزون-اینترون ژنیوکاریوت ها

مروج- بخشی از DNA (طول 100 نوکلئوتید) که آنزیم به آن متصل می شود RNA پلیمراز، لازم برای رونویسی;

2) منطقه نظارتی- منطقه موثر بر فعالیت ژن؛

3) بخش ساختاری یک ژن- اطلاعات ژنتیکی در مورد ساختار اولیه پروتئین.

دنباله ای از نوکلئوتیدهای DNA که حامل اطلاعات ژنتیکی در مورد ساختار اولیه پروتئین است - اگزون. آنها همچنین بخشی از mRNA هستند. دنباله ای از نوکلئوتیدهای DNA که حاوی اطلاعات ژنتیکی در مورد ساختار اولیه پروتئین نیستند – اینترون. آنها بخشی از mRNA نیستند. در طول رونویسی، با کمک آنزیم‌های خاص، نسخه‌هایی از اینترون‌ها از i-RNA بریده می‌شوند و نسخه‌هایی از اگزون‌ها به هم بخیه می‌شوند تا یک مولکول i-RNA را تشکیل دهند (شکل 20). این فرآیند نامیده می شود پیوند دادن.

برنج. 20 . الگوی پیرایش (تشکیل mRNA بالغ در یوکاریوت ها)

کد ژنتیکی -سیستمی از توالی های نوکلئوتیدی در یک مولکول DNA یا RNA که مربوط به توالی اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی است.

ویژگی های کد ژنتیکی:

سه گانه(ACA – GTG – GCH…)

کد ژنتیکی است سه قلو،از آنجایی که هر یک از 20 اسید آمینه توسط یک دنباله از سه نوکلئوتید رمزگذاری شده است. سه قلو, کدون).

64 نوع سه گانه نوکلئوتیدی وجود دارد (4 3 = 64).

منحصر به فرد بودن (خاصیت)

کد ژنتیکی بدون ابهام است زیرا هر سه گانه نوکلئوتیدی (کدون) تنها یک اسید آمینه را کد می کند، یا یک کدون همیشه با یک اسید آمینه مطابقت دارد (جدول 3).

تعدد (زیادگی یا انحطاط)

همان اسید آمینه را می توان توسط چندین سه قلو (از 2 تا 6) رمزگذاری کرد، زیرا 20 اسید آمینه پروتئین ساز و 64 سه قلو وجود دارد.

تداوم

خواندن اطلاعات ژنتیکی در یک جهت از چپ به راست انجام می شود. اگر یک نوکلئوتید از بین برود، پس از خواندن، جای آن را نزدیکترین نوکلئوتید از سه گانه مجاور می گیرد که منجر به تغییر اطلاعات ژنتیکی می شود.

تطبیق پذیری

کد ژنتیکی برای همه موجودات زنده مشترک است و سه قلوهای یکسان برای یک اسید آمینه در همه موجودات زنده کد می کنند.

دارای سه قلو استارت و پایانه(سه قلو شروع - AUG، سه قلوهای ترمینال UAA، UGA، UAG). این نوع سه قلوها برای اسیدهای آمینه کد نمی کنند.

عدم همپوشانی (گسستگی)

کد ژنتیکی غیر همپوشانی است، زیرا همان نوکلئوتید نمی تواند همزمان بخشی از دو سه قلوهای همسایه باشد. نوکلئوتیدها می توانند فقط به یک سه قلو تعلق داشته باشند و اگر آنها را به سه گانه دیگر مرتب کنند، اطلاعات ژنتیکی تغییر می کند.

جدول 3 - جدول کد ژنتیکی

		پایه های کدونی

توجه: نام اختصاری آمینو اسیدها مطابق با اصطلاحات بین المللی آورده شده است.

بیوسنتز پروتئین

بیوسنتز پروتئین - نوع تعویض پلاستیکموادی در سلول که در موجودات زنده تحت تأثیر آنزیم ها وجود دارند. بیوسنتز پروتئین با واکنش های سنتز ماتریکس (تکثیر - سنتز DNA؛ رونویسی - سنتز RNA؛ ترجمه - مونتاژ مولکول های پروتئین روی ریبوزوم ها) انجام می شود. در فرآیند بیوسنتز پروتئین، 2 مرحله وجود دارد:

رونویسی

پخش

در طول رونویسی، اطلاعات ژنتیکی موجود در DNA واقع در کروموزوم های هسته به یک مولکول RNA منتقل می شود. پس از اتمام فرآیند رونویسی، mRNA از طریق منافذ در غشای هسته وارد سیتوپلاسم سلولی می شود، بین 2 زیر واحد ریبوزومی قرار می گیرد و در بیوسنتز پروتئین شرکت می کند.

ترجمه فرآیند ترجمه کد ژنتیکی به دنباله ای از اسیدهای آمینه است.ترجمه در سیتوپلاسم سلول روی ریبوزوم ها، که در سطح ER (شبکه آندوپلاسمی) قرار دارند، رخ می دهد. ریبوزوم ها گرانول های کروی با قطر متوسط ​​20 نانومتر هستند که از زیر واحدهای بزرگ و کوچک تشکیل شده اند. مولکول mRNA بین دو زیر واحد ریبوزومی قرار دارد. فرآیند ترجمه شامل اسیدهای آمینه، ATP، mRNA، t-RNA و آنزیم آمینو آسیل t-RNA سنتتاز است.

کدون- بخشی از یک مولکول DNA یا mRNA، متشکل از سه نوکلئوتید متوالی که یک اسید آمینه را کد می کنند.

آنتی کدون- بخشی از یک مولکول t-RNA، متشکل از سه نوکلئوتید متوالی و مکمل کدون مولکول i-RNA. کدون ها مکمل آنتی کدون های مربوطه هستند و با استفاده از پیوندهای هیدروژنی به آنها متصل می شوند (شکل 21).

سنتز پروتئین با شروع کدون شروع AUG. از آن ریبوزوم

در طول مولکول mRNA حرکت می کند، سه تا سه. اسیدهای آمینه بر اساس کد ژنتیکی عرضه می شوند. ادغام آنها در زنجیره پلی پپتیدی روی ریبوزوم با کمک t-RNA اتفاق می افتد. ساختار اولیه t-RNA (زنجیره) به ساختار ثانویه ای تبدیل می شود که از نظر شکل شبیه به صلیب است و در عین حال مکمل بودن نوکلئوتیدها در آن حفظ می شود. در پایین tRNA یک مکان پذیرنده وجود دارد که اسید آمینه به آن متصل است (شکل 16). فعال سازی اسیدهای آمینه با استفاده از یک آنزیم انجام می شود آمینواسیل tRNA سنتتاز. ماهیت این فرآیند این است که این آنزیم با اسید آمینه و ATP تعامل می کند. در این مورد، یک کمپلکس سه تایی تشکیل می شود که توسط این آنزیم، اسید آمینه و ATP نشان داده می شود. اسید آمینه با انرژی غنی می شود، فعال می شود و توانایی ایجاد پیوند پپتیدی با اسید آمینه همسایه را به دست می آورد. بدون فرآیند فعال سازی اسید آمینه، یک زنجیره پلی پپتیدی از اسیدهای آمینه نمی تواند تشکیل شود.

در مقابل، قسمت بالایی مولکول tRNA شامل سه دسته نوکلئوتید است آنتی کدون، که با کمک آن tRNA به کدون مکمل خود متصل می شود (شکل 22).

اولین مولکول t-RNA با یک اسید آمینه فعال متصل به آن، آنتی کدون خود را به کدون i-RNA متصل می کند و یک اسید آمینه به ریبوزوم ختم می شود. سپس tRNA دوم با آنتی کدون خود به کدون مربوطه mRNA متصل می شود. در این مورد، ریبوزوم از قبل حاوی 2 اسید آمینه است که بین آنها پیوند پپتیدی تشکیل می شود. اولین tRNA به محض اهدای یک اسید آمینه به زنجیره پلی پپتیدی روی ریبوزوم، ریبوزوم را ترک می کند. سپس سومین اسید آمینه به دی پپتید اضافه می شود، آن را با tRNA سوم آورده می شود و غیره. سنتز پروتئین در یکی از کدون های پایانی متوقف می شود - UAA، UAG، UGA (شکل 23).

1 - کدون mRNA؛ کدون هاUCGUCG; CUACUA; CGU -دانشگاه ایالتی مرکزی;

2- آنتی کدون tRNA؛ آنتی کدون GAT - GAT

برنج. 21 . فاز ترجمه: کدون mRNA توسط نوکلئوتیدهای مکمل (پایه) مربوطه به آنتی کدون tRNA جذب می شود.

واتسون و کریک نشان دادند که تشکیل پیوندهای هیدروژنی و یک مارپیچ دوگانه منظم تنها زمانی امکان پذیر است که آدنین پایه پورینی بزرگتر (A) در یک زنجیره به عنوان شریک در زنجیره دیگر، تیمین پایه پیریمیدین کوچکتر (T) باشد. گوانین (G) مرتبط با سیتوزین (C). این الگو را می توان به صورت زیر نشان داد:مکاتبات A "T و G" C را قاعده تکمیلی می نامند, و خود زنجیر - مکمل. طبق این قانون، مقدار آدنین در DNA همیشه برابر با محتوای تیمین و مقدار گوانین همیشه برابر با مقدار سیتوزین است. لازم به ذکر است که دو رشته DNA اگرچه از نظر شیمیایی متفاوت هستند، اما حاوی اطلاعات یکسانی هستند، زیرا به دلیل مکمل بودن، یک رشته به طور منحصر به فرد دیگری را مشخص می کند.

ساختار RNA از نظم کمتری برخوردار است. معمولاً یک مولکول تک رشته ای است، اگرچه RNA برخی از ویروس ها از دو رشته تشکیل شده است. اما حتی این RNA از DNA انعطاف پذیرتر است. برخی از نواحی در مولکول RNA متقابلا مکمل یکدیگر هستند و هنگامی که رشته خم می شود، جفت می شوند تا ساختارهای دو رشته ای (گیره مو) را تشکیل دهند. این در درجه اول در مورد RNA های انتقالی (tRNA) اعمال می شود. برخی از بازها در tRNA پس از سنتز مولکول دستخوش تغییر می شوند. به عنوان مثال گاهی اوقات گروه های متیل به آنها اضافه می شود.

عملکرد اسیدهای نوکلئیک یکی از وظایف اصلی اسیدهای نوکلئیک تعیین سنتز پروتئین ها است. اطلاعات مربوط به ساختار پروتئین های کدگذاری شده در توالی نوکلئوتیدی DNA باید از نسلی به نسل دیگر منتقل شود و بنابراین کپی بدون خطا آن ضروری است، به عنوان مثال. سنتز دقیقاً همان مولکول DNA (تکثیر).همانندسازی و رونویسی. از نقطه نظر شیمیایی، سنتز اسید نوکلئیک پلیمریزاسیون است، یعنی. اتصال متوالی بلوک های ساختمانی تری فسفات های نوکلئوزیدی به عنوان بلوک هایی عمل می کنند. واکنش را می توان به صورت زیر نشان داد:
انرژی مورد نیاز برای سنتز با حذف پیروفسفات آزاد می شود و واکنش توسط آنزیم های خاصی به نام DNA پلیمراز کاتالیز می شود.

در نتیجه چنین فرآیند مصنوعی، پلیمری با توالی تصادفی از بازها به دست می‌آوریم. با این حال، بیشتر پلیمرازها فقط در حضور یک الگوی اسید نوکلئیک از قبل موجود کار می کنند، که تعیین می کند کدام نوکلئوتید به انتهای زنجیره اضافه شود. این نوکلئوتید باید مکمل نوکلئوتید متناظر الگو باشد تا رشته جدید مکمل رشته اصلی باشد. سپس با استفاده از رشته مکمل به عنوان یک الگو، یک کپی دقیق از اصل به دست می آوریم.

DNA از دو رشته مکمل متقابل تشکیل شده است. در طول تکثیر، آنها واگرا می شوند و هر یک از آنها به عنوان الگویی برای سنتز یک زنجیره جدید عمل می کند:

این دو مارپیچ دوتایی جدید با توالی پایه مشابه DNA اصلی ایجاد می کند. گاهی اوقات فرآیند تکثیر "شکست" می یابد و جهش رخ می دهد (همچنین ببینید وراثت). در نتیجه رونویسی DNA، RNA های سلولی (mRNA، rRNA و tRNA) تشکیل می شوند:آنها مکمل یکی از رشته های DNA هستند و یک کپی از رشته دیگر هستند، با این تفاوت که اوراسیل جای تیمین را می گیرد. به این ترتیب، می توانید بسیاری از کپی های RNA یکی از زنجیره های DNA را دریافت کنید.در یک سلول طبیعی، اطلاعات فقط در جهت DNA منتقل می شود® DNA و DNA ® RNA با این حال، فرآیندهای دیگری نیز در سلول های آلوده به ویروس امکان پذیر است: RNA® RNA و RNA ® DNA ماده ژنتیکی بسیاری از ویروس ها یک مولکول RNA است که معمولاً تک رشته ای است. پس از نفوذ به سلول میزبان، این RNA برای تشکیل یک مولکول مکمل تکثیر می شود، که به نوبه خود، بسیاری از نسخه های RNA ویروسی اصلی بر روی آن سنتز می شود:RNA ویروسی را می توان توسط آنزیم رونویسی کرد- ترانس کریپتاز معکوس- در DNA که گاهی در DNA کروموزومی سلول میزبان گنجانده می شود. این DNA اکنون حامل ژن های ویروسی است و پس از رونویسی، RNA ویروسی می تواند در سلول ظاهر شود. بنابراین، پس از مدت طولانی که طی آن هیچ ویروسی در سلول شناسایی نشد، دوباره بدون عفونت مجدد در آن ظاهر می شود. ویروس هایی که ماده ژنتیکی آنها در کروموزوم سلول میزبان قرار می گیرد، اغلب عامل سرطان هستند.

پس از کشف اصل سازماندهی مولکولی ماده ای مانند DNA در سال 1953، زیست شناسی مولکولی شروع به توسعه کرد. بیشتر در فرآیند تحقیق، دانشمندان متوجه شدند که چگونه DNA دوباره ترکیب می شود، ترکیب آن و ساختار ژنوم انسان ما چگونه است.

هر روز، فرآیندهای پیچیده در سطح مولکولی رخ می دهد. ساختار مولکول DNA چگونه است، از چه چیزی تشکیل شده است؟ و مولکول های DNA چه نقشی در یک سلول دارند؟ بیایید در مورد تمام فرآیندهایی که در داخل زنجیره دوگانه رخ می دهد با جزئیات صحبت کنیم.

اطلاعات ارثی چیست؟

پس همه چیز از کجا شروع شد؟ در سال 1868 آنها آن را در هسته باکتری ها یافتند. و در سال 1928، N. Koltsov این نظریه را مطرح کرد که در DNA است که تمام اطلاعات ژنتیکی در مورد یک موجود زنده رمزگذاری شده است. سپس J. Watson و F. Crick در سال 1953 مدلی از مارپیچ DNA شناخته شده را پیدا کردند، که برای آن شایسته تقدیر و جایزه - جایزه نوبل - دریافت کردند.

به هر حال DNA چیست؟ این ماده از 2 رشته یا به عبارت بهتر مارپیچ تشکیل شده است. بخشی از چنین زنجیره ای با اطلاعات معین، ژن نامیده می شود.

DNA تمام اطلاعات مربوط به اینکه چه نوع پروتئین و به چه ترتیبی تشکیل می شود را ذخیره می کند. ماکرومولکول DNA حامل ماده ای از اطلاعات فوق العاده حجیم است که در یک توالی دقیق از آجرهای منفرد - نوکلئوتیدها ثبت می شود. در مجموع 4 نوکلئوتید وجود دارد که از نظر شیمیایی و هندسی مکمل یکدیگر هستند. این اصل مکمل یا مکمل در علم بعدا توضیح داده خواهد شد. این قانون در رمزگذاری و رمزگشایی اطلاعات ژنتیکی نقش اساسی دارد.

از آنجایی که رشته DNA فوق العاده طولانی است، هیچ تکراری در این دنباله وجود ندارد. هر موجود زنده ای رشته DNA منحصر به فرد خود را دارد.

توابع DNA

کارکردها شامل ذخیره سازی اطلاعات ارثی و انتقال آن به فرزندان است. بدون این عملکرد، ژنوم یک گونه نمی تواند در طول هزاران سال حفظ و توسعه یابد. ارگانیسم هایی که دچار جهش های ژنی شدید شده اند به احتمال زیاد زنده نمی مانند یا توانایی تولید فرزندان را از دست می دهند. به این ترتیب حفاظت طبیعی در برابر انحطاط گونه رخ می دهد.

یکی دیگر از عملکردهای ضروری، پیاده سازی اطلاعات ذخیره شده است. یک سلول نمی تواند یک پروتئین حیاتی واحد را بدون دستورالعمل هایی که در یک زنجیره دوگانه ذخیره می شوند ایجاد کند.

ترکیب اسید نوکلئیک

اکنون به طور قطع مشخص شده است که خود نوکلئوتیدها - بلوک های سازنده DNA - از چه چیزی ساخته شده اند. آنها حاوی 3 ماده هستند:

• اسید اورتوفسفریک.
• پایه نیتروژنی پایه های پیریمیدین - که فقط یک حلقه دارند. اینها شامل تیمین و سیتوزین است. پایه های پورین که شامل 2 حلقه است. اینها گوانین و آدنین هستند.
• ساکارز DNA حاوی دئوکسی ریبوز و RNA حاوی ریبوز است.

تعداد نوکلئوتیدها همیشه برابر با تعداد بازهای نیتروژنی است. در آزمایشگاه های ویژه، نوکلئوتید تجزیه شده و پایه نیتروژنی از آن جدا می شود. به این ترتیب خصوصیات فردی این نوکلئوتیدها و جهش های احتمالی در آنها مورد مطالعه قرار می گیرد.

سطوح سازماندهی اطلاعات ارثی

3 سطح سازمان وجود دارد: ژنتیکی، کروموزومی و ژنومی. تمام اطلاعات مورد نیاز برای سنتز یک پروتئین جدید در بخش کوچکی از زنجیره - ژن - موجود است. یعنی ژن پایین ترین و ساده ترین سطح رمزگذاری اطلاعات در نظر گرفته می شود.

ژن ها به نوبه خود در کروموزوم ها جمع می شوند. به لطف این سازمان حامل مواد ارثی، گروه هایی از ویژگی ها مطابق قوانین خاصی متناوب می شوند و از نسلی به نسل دیگر منتقل می شوند. لازم به ذکر است که تعداد باورنکردنی ژن در بدن وجود دارد، اما اطلاعات حتی با چندین بار ترکیب مجدد از بین نمی رود.

چندین نوع ژن وجود دارد:

• با توجه به هدف عملکردی آنها، 2 نوع وجود دارد: توالی ساختاری و تنظیمی.
• بر اساس تأثیر آنها بر فرآیندهای رخ داده در سلول، آنها متمایز می شوند: ژن های فوق حیاتی، کشنده، کشنده شرطی، و همچنین ژن های جهش دهنده و ضد جهش.

ژن ها در امتداد کروموزوم به ترتیب خطی مرتب شده اند. در کروموزوم ها، اطلاعات به صورت تصادفی متمرکز نمی شوند. حتی نقشه ای وجود دارد که موقعیت یا جایگاه ژن ها را نشان می دهد. به عنوان مثال، مشخص است که کروموزوم شماره 18 داده های مربوط به رنگ چشم کودک را رمزگذاری می کند.

ژنوم چیست؟ این نامی است که به کل مجموعه توالی های نوکلئوتیدی در سلول یک موجود زنده داده می شود. ژنوم یک گونه کامل را مشخص می کند نه یک فرد.

کد ژنتیکی انسان چیست؟

واقعیت این است که کل پتانسیل عظیم توسعه انسانی در حال حاضر در دوره مفهوم نهفته است. تمام اطلاعات ارثی که برای رشد زیگوت و رشد کودک پس از تولد ضروری است در ژن ها رمزگذاری شده است. بخش های DNA ابتدایی ترین حامل اطلاعات ارثی هستند.

انسان ها 46 کروموزوم یا 22 جفت جسمی به اضافه یک کروموزوم تعیین کننده جنسیت از هر والدین دارند. این مجموعه دیپلوئیدی از کروموزوم ها کل ظاهر فیزیکی یک فرد، توانایی های ذهنی و جسمی و استعداد ابتلا به بیماری ها را رمزگذاری می کند. کروموزوم های سوماتیک از نظر ظاهری غیرقابل تشخیص هستند، اما اطلاعات متفاوتی دارند، زیرا یکی از آنها از پدر و دیگری از مادر است.

کد مذکر با کد ماده در آخرین جفت کروموزوم - XY متفاوت است. مجموعه دیپلوئید ماده آخرین جفت، XX است. مردان یک کروموزوم X را از مادر بیولوژیکی خود دریافت می کنند که سپس به دخترانشان منتقل می شود. کروموزوم جنسی Y به پسران منتقل می شود.

کروموزوم های انسان از نظر اندازه بسیار متفاوت هستند. به عنوان مثال، کوچکترین جفت کروموزوم شماره 17 است. و بزرگترین جفت 1 و 3 است.

قطر مارپیچ دوگانه در انسان تنها 2 نانومتر است. DNA به قدری محکم پیچیده شده است که درون هسته کوچک یک سلول قرار می گیرد، اگرچه اگر باز شود تا 2 متر طول خواهد داشت. طول مارپیچ صدها میلیون نوکلئوتید است.

کد ژنتیکی چگونه منتقل می شود؟

بنابراین، مولکول های DNA چه نقشی در تقسیم سلولی دارند؟ ژن ها - حامل اطلاعات ارثی - در داخل هر سلول بدن قرار دارند. بسیاری از موجودات برای انتقال کد خود به ارگانیسم دختر، DNA خود را به 2 مارپیچ یکسان تقسیم می کنند. به این میگن تکثیر. در طول فرآیند همانند سازی، DNA باز می شود و "ماشین های" ویژه هر رشته را تکمیل می کنند. پس از دوشاخه شدن مارپیچ ژنتیکی، هسته و تمام اندامک ها و سپس کل سلول شروع به تقسیم می کنند.

اما انسان فرآیند انتقال ژن متفاوتی دارد - جنسی. ویژگی های پدر و مادر مخلوط است، کد ژنتیکی جدید حاوی اطلاعاتی از هر دو والدین است.

ذخیره و انتقال اطلاعات ارثی به دلیل سازماندهی پیچیده مارپیچ DNA امکان پذیر است. به هر حال، همانطور که گفتیم، ساختار پروتئین ها در ژن ها رمزگذاری شده است. هنگامی که در زمان لقاح ایجاد شد، این کد در طول زندگی خود را کپی می کند. کاریوتیپ (مجموعه شخصی کروموزوم ها) در طول تجدید سلول های اندام تغییر نمی کند. انتقال اطلاعات با کمک گامت های جنسی - نر و ماده انجام می شود.

فقط ویروس های حاوی یک رشته RNA قادر به انتقال اطلاعات خود به فرزندان خود نیستند. بنابراین برای تولید مثل به سلول های انسانی یا حیوانی نیاز دارند.

پیاده سازی اطلاعات ارثی

فرآیندهای مهم به طور مداوم در هسته سلول رخ می دهد. تمام اطلاعات ثبت شده در کروموزوم ها برای ساخت پروتئین از اسیدهای آمینه استفاده می شود. اما زنجیره DNA هرگز هسته را ترک نمی کند، بنابراین به کمک یک ترکیب مهم دیگر نیاز دارد: RNA. این RNA است که قادر به نفوذ به غشای هسته و تعامل با زنجیره DNA است.

از طریق تعامل DNA و 3 نوع RNA، تمام اطلاعات رمزگذاری شده محقق می شود. اجرای اطلاعات ارثی در چه سطحی اتفاق می افتد؟ تمام فعل و انفعالات در سطح نوکلئوتید رخ می دهد. RNA پیام رسان بخشی از زنجیره DNA را کپی می کند و این کپی را به ریبوزوم می آورد. در اینجا سنتز یک مولکول جدید از نوکلئوتیدها آغاز می شود.

برای اینکه mRNA قسمت لازم از زنجیره را کپی کند، مارپیچ باز می شود و پس از تکمیل فرآیند رمزگذاری مجدد، دوباره بازیابی می شود. علاوه بر این، این فرآیند می تواند به طور همزمان در 2 طرف از 1 کروموزوم رخ دهد.

اصل مکمل بودن

آنها از 4 نوکلئوتید تشکیل شده اند - آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C)، تیمین (T). آنها با پیوندهای هیدروژنی بر اساس قانون مکمل به هم متصل می شوند. کار E. Chargaff به ایجاد این قانون کمک کرد، زیرا دانشمند متوجه الگوهایی در رفتار این مواد شد. E. Chargaff کشف کرد که نسبت مولی آدنین به تیمین برابر با یک است. و به همین ترتیب نسبت گوانین به سیتوزین همیشه برابر با یک است.

بر اساس کار او، ژنتیک دانان قانونی برای برهمکنش نوکلئوتیدها تشکیل دادند. قانون مکملیت بیان می کند که آدنین فقط با تیمین ترکیب می شود و گوانین فقط با سیتوزین ترکیب می شود. در طی رمزگشایی مارپیچ و سنتز یک پروتئین جدید در ریبوزوم، این قانون تناوب به یافتن سریع اسید آمینه لازم که به RNA انتقالی متصل است کمک می کند.

RNA و انواع آن

اطلاعات ارثی چیست؟ نوکلئوتیدها در یک دو رشته DNA RNA چیست؟ شغلش چیه؟ RNA یا اسید ریبونوکلئیک به استخراج اطلاعات از DNA، رمزگشایی آن و بر اساس اصل مکمل بودن، ایجاد پروتئین های لازم برای سلول ها کمک می کند.

در کل 3 نوع RNA وجود دارد. هر یک از آنها به شدت عملکرد خود را انجام می دهد.

1. اطلاعاتی (mRNA)، یا ماتریس نیز نامیده می شود. مستقیماً به مرکز سلول، به درون هسته می رود. در یکی از کروموزوم ها ماده ژنتیکی لازم برای ساخت پروتئین را پیدا می کند و یکی از اضلاع رشته دوتایی را کپی می کند. کپی برداری دوباره طبق اصل مکملیت اتفاق می افتد.
2. حمل و نقلیک مولکول کوچک است که در یک طرف دارای رمزگشاهای نوکلئوتیدی و در طرف دیگر اسیدهای آمینه مربوط به کد پایه است. وظیفه tRNA این است که آن را به "کارگاه"، یعنی به ریبوزوم برساند، جایی که اسید آمینه لازم را سنتز می کند.
3. rRNA ریبوزومی است.مقدار پروتئین تولید شده را کنترل می کند. از 2 قسمت تشکیل شده است - یک اسید آمینه و یک بخش پپتید.

تنها تفاوت در رمزگشایی این است که RNA تیمین ندارد. به جای تیمین، اوراسیل در اینجا وجود دارد. اما پس از آن، در طول فرآیند سنتز پروتئین، tRNA هنوز به درستی تمام اسیدهای آمینه را نصب می کند. اگر هر گونه نقصی در رمزگشایی اطلاعات رخ دهد، یک جهش رخ می دهد.

ترمیم مولکول DNA آسیب دیده

فرآیند بازیابی یک رشته دوگانه آسیب دیده تعمیر نامیده می شود. در طول فرآیند ترمیم، ژن های آسیب دیده حذف می شوند.

سپس توالی مورد نیاز عناصر دقیقاً تکثیر می شود و به همان مکان روی زنجیره که از آنجا برداشته شده است برش داده می شود. همه اینها به لطف مواد شیمیایی خاص - آنزیم ها اتفاق می افتد.

چرا جهش رخ می دهد؟

چرا برخی از ژن ها شروع به جهش می کنند و عملکرد خود را - ذخیره اطلاعات ارثی حیاتی - متوقف می کنند؟ این به دلیل خطا در رمزگشایی رخ می دهد. به عنوان مثال، اگر آدنین به طور تصادفی با تیمین جایگزین شود.

جهش های کروموزومی و ژنومی نیز وجود دارد. جهش‌های کروموزومی زمانی اتفاق می‌افتند که بخش‌هایی از اطلاعات ارثی از بین می‌روند، تکرار می‌شوند یا حتی به کروموزوم دیگری وارد می‌شوند.

جهش های ژنومی جدی ترین هستند. علت آنها تغییر در تعداد کروموزوم ها است. یعنی وقتی به جای یک جفت - یک مجموعه دیپلوئید، یک مجموعه تریپلوئید در کاریوتیپ وجود دارد.

معروف ترین نمونه جهش تریپلوئید سندرم داون است که در آن مجموعه شخصی کروموزوم ها 47 است. در چنین کودکانی 3 کروموزوم به جای جفت 21 تشکیل می شود.

همچنین یک جهش شناخته شده به نام پلی پلوئیدی وجود دارد. اما پلی پلوئیدی فقط در گیاهان رخ می دهد.

تایپ کنید