معلومة

4.4: الأحماض النووية - علم الأحياء

4.4: الأحماض النووية - علم الأحياء



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.

احماض نووية

هناك نوعان من الأحماض النووية في علم الأحياء: DNA و RNA. يحمل الحمض النووي المعلومات الوراثية للخلية ويتكون من خيطين متوازين من النيوكليوتيدات مرتبة في بنية حلزونية. تتكون كل وحدة فرعية نيوكليوتيد من سكر بنتوز (ديوكسيريبوز) وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. يرتبط الخيطان عبر روابط هيدروجينية بين القواعد النيتروجينية التكميلية كيميائياً. التفاعلات المعروفة باسم تفاعلات "التكديس الأساسي" تساعد أيضًا على استقرار اللولب المزدوج. على النقيض من الحمض النووي ، يمكن أن يكون الحمض النووي الريبي إما منفردًا أو مزدوجًا تقطعت به السبل. يتكون أيضًا من سكر بنتوز (ريبوز) وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفات. الحمض النووي الريبي هو جزيء من الحيل. يشارك في تخليق البروتين كرسول ومنظم ومحفز للعملية. يشارك الحمض النووي الريبي أيضًا في العديد من العمليات التنظيمية الخلوية الأخرى ويساعد على تحفيز بعض التفاعلات الرئيسية (المزيد حول هذا لاحقًا). فيما يتعلق بـ RNA ، في هذه الدورة ، نحن مهتمون بشكل أساسي بـ (أ) معرفة التركيب الجزيئي الأساسي لـ RNA وما يميزه عن الحمض النووي ، (ب) فهم الكيمياء الأساسية لتخليق الحمض النووي الريبي الذي يحدث أثناء عملية تسمى النسخ ، (ج) ) تقدير الأدوار المختلفة التي يمكن أن يؤديها الحمض النووي الريبي في الخلية ، و (د) تعلم الأنواع الرئيسية من الحمض النووي الريبي التي ستواجهها كثيرًا (مثل mRNA ، و rRNA ، و tRNA ، و mRNA ، وما إلى ذلك) وربطها بالعمليات التي تشارك فيها مع. في هذه الوحدة ، نركز بشكل أساسي على التراكيب الكيميائية للحمض النووي والحمض النووي الريبي وكيف يمكن تمييزهما عن بعضهما البعض.

هيكل النوكليوتيدات

النوعان الرئيسيان من الأحماض النووية حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) و الحمض النووي الريبي (RNA). يتكون DNA و RNA من مونومرات معروفة باسم النيوكليوتيدات. تتكثف النيوكليوتيدات الفردية مع بعضها البعض لتشكيل a حمض نووي بوليمر. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات: القاعدة النيتروجينية (التي يوجد لها خمسة أنواع مختلفة) ، وسكر البنتوز ، ومجموعة الفوسفات. هذه موضحة أدناه. الفرق الرئيسي بين هذين النوعين من الأحماض النووية هو وجود أو عدم وجود مجموعة الهيدروكسيل في C2 الموضع ، ويسمى أيضًا الموضع 2 (قراءة "اثنان رئيسيان") ، من البنتوز (انظر الشكل 1 والقسم الخاص بسكر البنتوز لمعرفة المزيد عن ترقيم الكربون). يحتوي الحمض النووي الريبي على مجموعة هيدروكسيل وظيفية في ذلك الموضع 2 من سكر البنتوز ؛ يسمى السكر ريبوز ، ومن هنا جاءت تسميته ريبوحمض نووي. على النقيض من ذلك ، يفتقر الحمض النووي إلى مجموعة الهيدروكسيل في هذا الموضع ، ومن هنا جاء الاسم "deoxy" ريبوحمض نووي. يحتوي الحمض النووي على ذرة هيدروجين في الموضع 2.

شكل 1. يتكون النيوكليوتيد من ثلاثة مكونات: قاعدة نيتروجينية ، وسكر بنتوز ، ومجموعة فوسفات واحدة أو أكثر. يتم ترقيم الكربونات الموجودة في البنتوز من 1 إلى 5 (يميز العنصر الأساسي هذه البقايا عن تلك الموجودة في القاعدة ، والتي يتم ترقيمها دون استخدام تدوين أولي). القاعدة متصلة بالموضع 1 للريبوز ، والفوسفات متصل بالموضع 5 ′. عندما يتم تكوين بولي نيوكليوتيد ، فإن 5 فوسفات من النوكليوتيدات الواردة ترتبط بمجموعة 3 ′ هيدروكسيل في نهاية سلسلة النمو. يوجد نوعان من البنتوز في النيوكليوتيدات ، الديوكسيريبوز (الموجود في الحمض النووي) والريبوز (الموجود في الحمض النووي الريبي). يشبه Deoxyribose في بنية الريبوز ، ولكنه يحتوي على -H بدلاً من -OH في الموضع 2. يمكن تقسيم القواعد إلى فئتين: البيورينات والبيريميدين. البيورينات لها هيكل حلقي مزدوج ، وللبيريميدين حلقة واحدة.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

القاعدة النيتروجينية

القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات هي جزيئات عضوية وسميت بهذا الاسم لأنها تحتوي على الكربون والنيتروجين. إنها قواعد لأنها تحتوي على مجموعة أمينية لديها القدرة على ربط هيدروجين إضافي ، وبالتالي تعمل كقاعدة عن طريق تقليل تركيز أيون الهيدروجين في البيئة المحلية. يحتوي كل نوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، والثايمين (T). على النقيض من ذلك ، يحتوي الحمض النووي الريبي على الأدينين (A) والجوانين (G) والسيتوزين (C) واليوراسيل (U) بدلاً من الثايمين (T).

يتم تصنيف الأدينين والجوانين على أنها البيورينات. السمة الهيكلية المميزة الأساسية للبيورين هي حلقة مزدوجة من النيتروجين الكربوني. يتم تصنيف السيتوزين والثايمين واليوراسيل على أنها بيريميدين. تتميز هذه من الناحية الهيكلية بحلقة كربون-نيتروجين واحدة. من المتوقع أن تدرك أن كل من هذه الهياكل الحلقية مزينة بمجموعات وظيفية قد تشارك في مجموعة متنوعة من الكيمياء والتفاعلات.

ملاحظة: الممارسة

خذ لحظة لمراجعة القواعد النيتروجينية في الشكل 1. حدد المجموعات الوظيفية كما هو موضح في الفصل. لكل مجموعة وظيفية محددة ، صف نوع الكيمياء التي تتوقع أن تشارك فيها. حاول تحديد ما إذا كانت المجموعة الوظيفية يمكن أن تعمل إما كمانح رابطة الهيدروجين ، أو متقبل ، أو كليهما؟

سكر البنتوز

يحتوي سكر البنتوز على خمس ذرات كربون. يتم ترقيم كل ذرة كربون في جزيء السكر على أنها 1 و 2 و 3 و 4 و 5 (1 تقرأ على أنها "عدد أولي واحد"). غالبًا ما يتم تسمية المجموعتين الوظيفيتين الرئيسيتين المرتبطتين بالسكر بالإشارة إلى الكربون الذي يرتبط بهما. على سبيل المثال ، يتم إرفاق بقايا الفوسفات بـ 5 كربون من السكر ويتم ربط مجموعة الهيدروكسيل بـ 3 كربون من السكر. غالبًا ما نستخدم رقم الكربون للإشارة إلى المجموعات الوظيفية على النيوكليوتيدات ، لذا كن على دراية كبيرة بهيكل سكر البنتوز.

يسمى سكر البنتوز في الحمض النووي ديوكسيريبوز ، وفي الحمض النووي الريبي ، السكر هو ريبوز. الفرق بين السكريات هو وجود مجموعة الهيدروكسيل على 2 'كربون من الريبوز وغيابها على 2' كربون من الديوكسيريبوز. لذلك ، يمكنك تحديد ما إذا كنت تنظر إلى نوكليوتيد DNA أو RNA من خلال وجود أو عدم وجود مجموعة الهيدروكسيل على ذرة الكربون 2 '- من المحتمل أن يُطلب منك القيام بذلك في مناسبات عديدة ، بما في ذلك الاختبارات.

مجموعة الفوسفات

يمكن أن يكون هناك ما بين مجموعة واحدة وثلاث مجموعات فوسفاتية مرتبطة بـ 5 'كربون من السكر. عندما يرتبط أحد الفوسفات ، يشار إلى النيوكليوتيدات باسم أ نأوكليوتيد مأونوصالهوسفات (NMP). إذا تم ربط اثنين من الفوسفات ، يشار إلى النيوكليوتيدات باسم نأوكليوتيد دأناصالهوسفات (الحزب الوطني الديمقراطي). عندما ترتبط ثلاثة فوسفات بالنيوكليوتيدات ، يشار إليها باسم أ نأوكليوتيد تيريصالهوسفات (NTP). روابط الفوسفوهيدريد التي تربط مجموعات الفوسفات ببعضها البعض لها خصائص كيميائية محددة تجعلها جيدة لوظائف بيولوجية مختلفة. التحلل المائي للروابط بين مجموعات الفوسفات هو ديناميكي حراري طارد للطاقة في الظروف البيولوجية ؛ لقد طورت الطبيعة آليات عديدة لمزاوجة هذا التغيير السلبي في الطاقة الحرة للمساعدة في دفع العديد من التفاعلات في الخلية. يوضح الشكل 2 بنية النوكليوتيدات ثلاثي فوسفات Adenosine Triphosphate ، ATP ، الذي سنناقشه بمزيد من التفصيل في فصول أخرى.

ملاحظة: روابط "عالية الطاقة"

مصطلح "الرابطة عالية الطاقة" يستخدم كثيرا في علم الأحياء. هذا المصطلح ، مع ذلك ، اختصارات لفظية يمكن أن تسبب بعض الالتباس. يشير المصطلح إلى مقدار الطاقة الحرة السلبية المرتبطة بالتحلل المائي للرابطة المعنية. الماء (أو أي شريك تفاعل مكافئ آخر) هو مساهم مهم في حساب التفاضل والتكامل للطاقة. في ATP ، على سبيل المثال ، ببساطة "كسر" رابطة فسفوانهيدريد - لنقل باستخدام ملاقط جزيئية وهمية - عن طريق سحب الفوسفات لن يكون مفيدًا بقوة. لذلك ، يجب أن نتوخى الحذر حتى لا نقول إن كسر الروابط في ATP موات بقوة أو أنه "يطلق طاقة". بدلاً من ذلك ، يجب أن نكون أكثر تحديدًا ، مع ملاحظة أن التحلل المائي للسند مواتٍ بقوة. يرتبط بعض هذا المفهوم الخاطئ الشائع ، في رأينا ، باستخدام مصطلح "روابط عالية الطاقة". بينما في Bis2a ، حاولنا تقليل استخدام "الطاقة العالية" العامية عند الإشارة إلى الروابط ، ومحاولة بدلاً من ذلك وصف التفاعلات الكيميائية الحيوية باستخدام مصطلحات أكثر تحديدًا ، كطلاب في علم الأحياء ، ستواجهون بلا شك احتمالًا مضللاً - على الرغم من أنه مفيد باعتراف الجميع - اختصار "رابطة الطاقة العالية" بينما تستمر في دراستك. لذلك ، ضع في اعتبارك ما سبق عند القراءة أو الاستماع إلى مناقشات مختلفة في علم الأحياء. هيك ، استخدم المصطلح بنفسك. فقط تأكد من أنك تفهم حقًا ما تشير إليه.

الشكل 2. يحتوي ATP (أدينوزين ثلاثي الفوسفات) على ثلاث مجموعات فوسفات يمكن إزالتها عن طريق التحلل المائي لتشكيل ADP (ثنائي فوسفات الأدينوزين) أو AMP (أدينوزين أحادي الفوسفات). الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي

يحتوي الحمض النووي على بنية حلزونية مزدوجة (كما هو موضح أدناه) تم إنشاؤها بواسطة خيطين من الوحدات الفرعية للنيوكليوتيدات المرتبطة تساهميًا. يتم وضع مجموعات السكر والفوسفات لكل حبلا من النيوكليوتيدات على السطح الخارجي للحلزون ، وتشكل العمود الفقري للحمض النووي (مبرزًا بواسطة الأشرطة البرتقالية في الشكل 3). يعمل شريطا اللولب في اتجاهين متعاكسين ، مما يعني أن الطرف المكون من 5 كربون لخيط واحد سيواجه نهاية 3 كربون من خيطه المطابق (انظر الشكلين 4 و 5). أشرنا إلى هذا الاتجاه من الخيوط على النحو التالي مضاد. لاحظ أيضًا أن مجموعات الفوسفات موضحة في الشكل 3 على أنها "عصي" برتقالية وحمراء بارزة من الشريط. يتم شحن الفوسفات سلبًا عند الأس الهيدروجيني الفسيولوجي وبالتالي يعطي العمود الفقري للحمض النووي طابعًا محليًا قويًا سالبًا. على النقيض من ذلك ، فإن القواعد النيتروجينية مكدسة في الجزء الداخلي من اللولب (تم تصويرها على أنها عصي خضراء وزرقاء وحمراء وبيضاء في الشكل 3). تتفاعل أزواج النيوكليوتيدات مع بعضها البعض من خلال روابط هيدروجينية محددة (كما هو موضح في الشكل 5). كل زوج منفصل عن الزوج الأساسي التالي في السلم بمقدار 0.34 نانومتر وهذا الاتجاه القريب من التراص والمستوى يؤدي إلى تفاعلات تكديس أساسية مواتية بقوة. إن الكيمياء المحددة المرتبطة بهذه التفاعلات تتجاوز محتوى Bis2a ولكنها موصوفة بمزيد من التفاصيل هنا للطلاب الفضوليين أو الأكثر تقدمًا. ومع ذلك ، نتوقع أن يدرك الطلاب أن تكديس القواعد النيتروجينية يساهم في استقرار اللولب المزدوج وتأجيل معلمي علم الوراثة والكيمياء العضوية في القسم العلوي لملء التفاصيل الكيميائية.

الشكل 3. الحمض النووي الأصلي هو حلزون مزدوج مضاد للتوازي. يوجد العمود الفقري للفوسفات (المشار إليه بالخطوط المتعرجة) من الخارج ، والقواعد من الداخل. تتفاعل كل قاعدة من خصلة واحدة عبر رابطة هيدروجينية بقاعدة من الخيط المقابل. Facciotti (عمل أصلي)

في الحلزون المزدوج ، تكون تركيبات معينة من الاقتران الأساسي أكثر تفضيلًا كيميائيًا من غيرها بناءً على أنواع ومواقع المجموعات الوظيفية على القواعد النيتروجينية لكل نوكليوتيد. نجد في علم الأحياء أن:

Adenine (A) مكمل كيميائيًا مع thymidine (T) (أزواج A مع T)

و

الجوانين (G) مكمل كيميائيًا مع السيتوزين (C) (أزواج G مع C).

غالبًا ما نشير إلى هذا النمط باسم "التكامل الأساسي" ونقول أن الخيوط المضادة هي كذلك مكمل لبعضهم البعض. على سبيل المثال ، إذا كان تسلسل خيط واحد من DNA هو 5'-AATTGGCC-3 '، فإن السلسلة التكميلية سيكون لها التسلسل 5'-GGCCAATT-3'.

نختار أحيانًا تمثيل الهياكل المزدوجة الحلزونية التكميلية في النص عن طريق تكديس الخيوط التكميلية فوق أخرى على النحو التالي:

5 '- GGCCAATTCCATACTAGGT - 3'

3 '- CCGTTAAGGTATGATCCA - 5'

لاحظ أن كل خصلة لها نهاياتها 5 'و 3' وأنه إذا سار المرء على طول كل خصلة بدءًا من الطرف 5 إلى الطرف 3 ، فإن اتجاه الحركة سيكون عكس الآخر لكل خصلة ؛ الخيوط متوازنة. نقول عادة أشياء مثل "تشغيل 5-برايم إلى 3-برايم" أو "توليف 5-برايم إلى 3-برايم" للإشارة إلى الاتجاه الذي نقرأ فيه تسلسلًا أو اتجاه التوليف. ابدأ في التعود على هذه التسمية.

الشكل 4. اللوحة أ. في جزيء DNA مزدوج الشريطة ، يعمل الخيطان بشكل معاكس لبعضهما البعض بحيث يمتد أحدهما من 5 إلى 3 والآخر 3 إلى 5. هنا يتم تصوير الخيوط كخطوط زرقاء وخضراء تشير إلى اتجاه 5 إلى 3. يتم تصوير الاقتران الأساسي التكميلي بخط أفقي بين القواعد التكميلية. اللوحة B. تم تصوير السلاسل المزدوجة المتوازنة في شكل حلزوني مزدوج. لاحظ أن اتجاه الخيوط لا يزال يمثل. علاوة على ذلك ، لاحظ أن اللولب هو اليد اليمنى - "تجعيد" اللولب ، مصور باللون الأرجواني ، والرياح في اتجاه أصابع اليد إذا تم استخدام اليد اليمنى واتجاه اللولب يشير إلى الإبهام. لوحة C. يُظهر هذا التمثيل سمتين هيكليتين نشأتا عن تجميع السلاسل التي تسمى الأخاديد الرئيسية والثانوية. يمكن أيضًا رؤية هذه الأخاديد في الشكل 3.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

الشكل 5. عرض مكبّر على المستوى الجزيئي للخيوط المضادة المتوازية في الحمض النووي. في جزيء DNA مزدوج الشريطة ، يعمل الخيطان بشكل معاكس لبعضهما البعض بحيث يمتد أحدهما من 5 إلى 3 والآخر 3 إلى 5. يقع العمود الفقري للفوسفات في الخارج ، والقواعد في المنتصف. يشكل الأدينين روابط هيدروجينية (أو أزواج قاعدية) مع الثايمين ، وأزواج قاعدة الجوانين مع السيتوزين.
الإسناد: Marc T. Facciotti (العمل الأصلي)

وظائف وأدوار النيوكليوتيدات والأحماض النووية التي يجب البحث عنها في Bis2a

بالإضافة إلى أدوارها الهيكلية في DNA و RNA ، تعمل النيوكليوتيدات مثل ATP و GTP أيضًا كحاملات طاقة متنقلة للخلية. يتفاجأ بعض الطلاب عندما يتعلمون تقدير أن جزيئات ATP و GTP التي نناقشها في سياق الطاقة الحيوية هي نفسها التي تشارك في تكوين الأحماض النووية. سوف نغطي هذا بمزيد من التفصيل عندما نناقش تفاعلات تخليق الحمض النووي والحمض النووي الريبي. تلعب النيوكليوتيدات أيضًا أدوارًا مهمة كعوامل مساعدة في العديد من التفاعلات المحفزة بالإنزيم.

تلعب الأحماض النووية ، RNA على وجه الخصوص ، مجموعة متنوعة من الأدوار في العملية الخلوية إلى جانب كونها جزيئات تخزين المعلومات. تتضمن بعض الأدوار التي يجب أن تراقبها أثناء تقدمنا ​​خلال الدورة ما يلي: (أ) بروتين ريبروتين المجمعات - مجمعات RNA-Protein التي يخدم فيها RNA كلاً من الأدوار التحفيزية والهيكلية. تتضمن أمثلة هذه المجمعات ، الريبوسومات (الرنا الريباسي) ، RNases ، معقدات الجسيمات ، والتيلوميراز. (ب) تخزين المعلومات ونقل الأدوار. تشمل هذه الأدوار جزيئات مثل DNA ، و messenger RNA (mRNA) ، و RNA الناقل (tRNA). (ج) الأدوار التنظيمية. ومن الأمثلة على ذلك أنواع مختلفة من عدم الترميز (ncRNA). تحتوي ويكيبيديا على ملخص شامل للأنواع المختلفة من جزيئات الحمض النووي الريبي المعروفة التي نوصي بتصفحها للحصول على إحساس أفضل بالتنوع الوظيفي الكبير لهذه الجزيئات.


تعرف على الأحماض النووية ووظائفها

الأحماض النووية هي جزيئات تسمح للكائنات الحية بنقل المعلومات الجينية من جيل إلى آخر. تخزن هذه الجزيئات الكبيرة المعلومات الجينية التي تحدد السمات وتجعل تخليق البروتين ممكنًا.

الوجبات الجاهزة الرئيسية: الأحماض النووية

  • الأحماض النووية هي جزيئات كبيرة تخزن المعلومات الوراثية وتمكن من إنتاج البروتين.
  • تشمل الأحماض النووية DNA و RNA. تتكون هذه الجزيئات من خيوط طويلة من النيوكليوتيدات.
  • تتكون النيوكليوتيدات من قاعدة نيتروجينية وخمسة كربون سكر ومجموعة فوسفات.
  • يتكون الحمض النووي من العمود الفقري لسكر الفوسفات-ديوكسيريبوز والقواعد النيتروجينية: الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) ، والثايمين (T).
  • يحتوي RNA على سكر الريبوز والقواعد النيتروجينية A و G و C و uracil (U).

من الأمثلة على الأحماض النووية الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (المعروف باسم DNA) والحمض النووي الريبي (المعروف باسم RNA). تتكون هذه الجزيئات من خيوط طويلة من النيوكليوتيدات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط تساهمية. يمكن العثور على الأحماض النووية داخل النواة والسيتوبلازم لخلايانا.


وبسبب ذلك "تصل المعلومات الجينية إلى السيتوبلازم عن طريق نسخها في جزيء من الحمض النووي الريبي" (كتاب علم التشريح ، الفصل 4 ، ص 97). يأخذ RNA أساسًا.

في جميع أنحاء النواة من الداخل ، توجد مادة تسمى nucleoplasm ، والتي تعلق هياكل النواة. تتحكم النواة في أنشطة t.

يتكون كل نوكليوتيد من سكريات خماسية الكربون ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية. بوليمر الدنا هو نتيجة سكر ديوكسيريبوز خماسي الكربون. RNA pol.

هذا هو الشكل الحلقي للريبوز و deoxyribose المستخدم في وحدات النيوكليوتيدات. وحدات OH في هذه الجزيئات لها وظيفة معينة. هذه فو.

إعادة تركيب الحمض النووي المجرد هو في الأساس توليد تسلسل الحمض النووي الجديد في الجينوم عن طريق تبادل خيوط الحمض النووي. إعادة التركيب بشكل عام ولكن ليس بالضرورة.

الحمض النووي الريبي هو الطريقة التي تصل بها المعلومات الجينية إلى السيتوبلازم لأنها تتكرر في جزيئاتها القادرة على الخروج من النواة. الحمض النووي الريبي أيضًا أقصر كثيرًا.

يرتبط جزء من الحمض النووي الريبي الذي ينتجه إنزيم بنهاية خيط البداية. RNA (التمهيدي) هو نقطة البداية لتخليق الحمض النووي. بريماز الحمض النووي الريبي هو لنا.

الحمض النووي الريبي هو حمض نووي الريبوني مصنوع من النيوكليوتيدات وهو مفيد في تصنيع البروتينات. إحدى النظريات ، تُعرف باسم نظرية RNA العالمية ، تشرح فكرة كيفية استخدام الحمض النووي الريبي.

البروتينات ضرورية للحفاظ على الخلايا عن طريق تكوين الهرمونات والإنزيمات والدفاع عن الخلية. ترتيب قواعد DNA و RNA يملي ما يحمي.

لبناء الحلزون المزدوج للحمض النووي ، تتشكل الروابط الهيدروجينية بين قاعدتين نيتروجينيتين مكملتين. تتكون هذه الروابط فقط بين الأدينين والثايمين وبينهما.


الفصل 4. الأحماض النووية وأصل الحياة معاينة البطاقات التعليمية

قم بتسمية نوعي الحمض النووي

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

تتكون الأحماض النووية __________ من نيوكليوتيدات ____________

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

قم بتسمية المكونات الثلاثة للنيوكليوتيدات

  1. قاعدة نيتروجينية (النيتروجين يعني مجرد مادة كيميائية تحتوي على النيتروجين)
  2. سكر بنتوز
  3. مجموعة واحدة أو مجموعتان أو ثلاث مجموعات فوسفاتية

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

قم بتسمية مكوني النيوكليوسيد ثم فكر في الفرق الرئيسي بين النيوكليوتيدات والنيوكليوسيدات

الفرق الرئيسي بين النيوكليوسيدات والنيوكليوتيدات: النيوكليوسيدات تفتقر تمامًا إلى أي مجموعات فوسفات.

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

ما هي مجموعتي القواعد؟

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

ما هي القواعد (ACTGU) البيورين وأيها بيريميدينات؟

تذكر: نقي أس جيقديم بورإينيس: اي جي (تُنطق "Pur" بكلمة "نقية" في هذه الحالة)

يقطع ال السنة التحضيريةrimidine حيث يتم نطق كلمة "Py" "Pie"

وصف بنية البيورين والبيريميدين

البيريميدين هو 6 حلقات مفردة. البيورينات لها هيكل حلقة مزدوجة منصهر.

يمكنك أن تتذكر هذا بالقول إن الذهب قوي ولذا يجب أن يكون له حلقة مزدوجة مدمجة بدلاً من مجرد حلقة واحدة.

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

ما هو اسم سكر البنتوز في الحمض النووي وما يسمى سكر البنتوز في الحمض النووي الريبي؟ ما هو الاختلاف في هذين النوعين من السكريات البنتوز المختلفة؟

الفرق الرئيسي بين سكري البنتوز - يحتوي الديوكسيريبوز على ذرة أكسجين أقل من الريبوز.

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

تم العثور على الصورة على جوجل وليس كتاب الحياة

ما هي تفاعلات التكثيف؟

تفاعل التكثيف هو تفاعل يتحد فيه جزيئان لتكوين جزيء أكبر في نفس الوقت مما يؤدي إلى التخلص من جزيء صغير مثل الماء.

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

الصورة غير موجودة في كتاب الحياة

ما اسم الرابطة المتكونة بين سكر آخر نيوكليوتيد في السلسلة ومجموعة الفوسفات للنيوكليوتيدات الواردة؟

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

ما هو تكوين رابطة فسفودايستر وإخراج الماء؟ ما هو نوع التفاعل الكيميائي؟

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

في أي اتجاه تضاف النيوكليوتيدات إلى الحمض النووي المتنامي (سلسلة متنامية من النيوكليوتيدات)؟

4.1 تعكس هياكل الأحماض النووية وظائفها

يمكن أن تكون سلاسل النيوكليوتيدات (الأحماض النووية) قصيرة أو طويلة جدًا في الطول. ما هي الأحماض النووية الطويلة والقصيرة تسمى على التوالي؟


أساسيات

هناك خمسة أجزاء سهلة من الأحماض النووية. تتكون جميع الأحماض النووية من نفس لبنات البناء (م onomers). يطلق الكيميائيون على المونومرات & quotالنيوكليوتيدات. & quot القطع الخمس اليوراسيل, السيتوزين, الثايمين, الأدينين، و جوانين. بغض النظر عن فئة العلوم التي أنت فيها ، سوف تسمع دائمًا عن ATCG عند النظر في الحمض النووي. تم العثور على اليوراسيل فقط في الحمض النووي الريبي. مثلما يحتاج الإنسان إلى عشرين (20) حمضًا أمينيًا للبقاء على قيد الحياة ، فإننا نحتاج أيضًا إلى خمسة (5) نيوكليوتيدات.

تتكون هذه النيوكليوتيدات من ثلاثة أجزاء:
1. سكر خماسي الكربون
2. قاعدة بها ذرات نيتروجين (N)
3. أيون حمض الفوسفوريك المعروف باسم الفوسفات (PO4 3-)


فحص فيروس التهاب الكبد الوبائي سي

Debra A. Kessler RN ، MS ، Alexandra Jimenez MD ، في طب نقل الدم والتهاب الدم (الإصدار الثالث) ، 2019

HCV NAT

يتم إجراء NAT بشكل متزامن لاختبار فحص الأجسام المضادة. فحوصا HCV NAT مرخصتان من قِبل إدارة الأغذية والعقاقير (FDA) ومتوفران تجاريًا: (1) اختبار PCR الذي يتم إجراؤه على RNA بالطرق الكيميائية و (2) اختبار التضخيم بوساطة النسخ (TMA) على الحمض النووي الريبي في مرحلة صلبة (التقاط المسبار) طريقة. يمكن لكلتا طريقتين الاختبار تحديد HCV RNA في المتوسط ​​11 يومًا بعد الإصابة. كلاهما متاح في تنسيق متعدد (HIV و HCV و HBV). يحدث اختبار تعدد الإرسال في مجموعات من 6 أو 16. إذا كان التجمع إيجابيًا ، يتم اختبار العينات الفردية بمقايسة متعددة الإرسال يمكن لبعض هذه الاختبارات التمييز بين الإصابات الثلاثة وإلا يجب إجراء NAT فردي لكل علامة. إذا كان المتبرع إيجابيًا لفيروس HCV NAT و EIA أو ChLIA-RR ، فإن احتمالية إصابته بعدوى HCV حادة أو مزمنة تقترب من 100٪. سيتم تأجيل هذا المتبرع بشكل دائم ، ولا يلزم إجراء اختبارات إضافية. إذا كانت اختبارات المتبرع سلبية لـ HCV NAT ، ولكن RR لـ EIA أو ChLIA ، فيمكن إجراء اختبار تكميلي.


مناقشة

تم التعرف على بروتينات مجال الصدمة الباردة (CSD) في الإشريكية القولونية أثناء إجهاد الصدمة الباردة [7 ، 11 ، 12]. تم اكتشاف حفظ CSD في هذه البروتينات في البكتيريا والعتائق والنباتات والحيوانات. في بدائيات النوى ، تعمل CSPs التي تحتوي فقط على CSD بشكل أساسي كمرافقين RNA. بعض بكتريا قولونية CSPs محفزة على البارد وتعمل كمرافقين RNA لتعطيل الهياكل الثانوية للحمض النووي الريبي [7 ، 13]. كما أنهم يشاركون في تنظيم النسخ من خلال الالتزام على وجه التحديد بـ جيرا المروج (CspA) [12 ، 14]. في حقيقيات النوى ، تتكون CSPs من CSD ومجالات إضافية وتساعد في الاستجابة للإجهاد البارد ، والحد من المغذيات والنمو [7 ، 13 ، 15 ، 16 ، 17]. تشارك النباتات CSPs في تنظيم الترجمة أثناء الإجهاد البارد وأيضًا العمليات الفسيولوجية المعقدة مثل إنبات البذور والزهور [7 ، 18 ، 19]. في A. thaliana، يتفاعل CSP3 مع البروتينات الأخرى المشاركة في مسار معالجة الرنا المرسال [19]. إن CSP الفقاري المسمى YB1 (بروتين ربط Y-box) هو المسؤول عن تنظيم النسخ من خلال الارتباط بتسلسل Y-box المحدد ، ويشارك أيضًا في تنظيم الترجمة ومعالجة RNA [20،21،22،23،24 ] وإصلاح الحمض النووي [7 ، 12 ، 25]. يفضل YB1 الارتباط بـ ssDNA بدلاً من dsDNA ، وبالتالي تم اقتراح فصل بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي لتنشيط النسخ [7 ، 26]. يفضل YB1 أيضًا RNA على ssDNA [7] مع توافق CA (U / C) C التسلسل كموقع ربط RNA [27 ، 28]. في دينوفلاجيلات ، يكون CSPs في الغالب في شكل CSD واحد محفوظ إما بمفرده أو مع مجال C-terminal G-rich [5]. في السابق ، تم استخدام تسلسل Y-box (CTGATTGCT) لدراسة ارتباط تحديد بوليدرا L. CSPs [5]. استخدمنا هنا تسلسلات C-rich عشوائية مختلفة لاختبار إمكانية الاستهداف ذي الامتيازات المتسلسلة. لمقايسة SAAB ، قمنا بتجميع تسلسل DNA مع 9 نيوكليوتيدات عشوائية (N9) تقع بين بادئات PCR المحيطة. كان الهدف من هذه التجربة هو معرفة ما إذا كانت عدة دورات من الربط والشطف والتضخيم ستثري لعنصر تسلسل معين يمكن أن يشكل عنصرًا محفزًا محتملاً. ومع ذلك ، لم يتم إثراء أي نماذج تسلسلية من خلال الارتباط بأي من CSPs الأربعة مما يشير إلى أنه من غير المحتمل أن تعمل هذه البروتينات كعوامل نسخ تقليدية خاصة بالتسلسل. ليس من الممكن استبعاد دور في فك الحمض النووي مشابه لما تم اقتراحه لـ YB1 ، حيث يُعتقد أن الارتباط غير المحدد لـ CSPs بـ ssDNA يساعد في استقرار الهيكل ، ولكن يجب ملاحظة أن CSPs ليس لها نشاط معروف لـ Helicase .

ترجع أهمية فحص خصائص ارتباط الحمض النووي لـ CSPs إلى اكتشاف أن غالبية البروتينات المشروحة كعوامل نسخ في نسخة من اللينجولودينيوم [3], Symbiodinium [4] وجينوم Symbiodinium [10 ، 29] (الشكل 1) هي CSDs. كانت فرضيتنا هي أنه للعمل كعوامل نسخ ، يجب أن ترتبط CSPs dinoflagellates بـ dsDNA بطريقة تسلسلية محددة. قمنا بتقييم نشاط ارتباط الحمض النووي لـ ليرة لبنانيةCSP1 ، كوروناCSP1 ، كوروناCSP2 و كوروناCSP3 باستخدام طريقتين مختلفتين. في أحد المقاربات ، تم استخدام مقايسات تحولات الحركة الكهربي (EMSA) لإظهار أن جميع CSPs الأربعة يمكنها ربط كل من الحمض النووي مزدوج الجديلة والمفردة وكذلك الحمض النووي الريبي (الشكل 4). عندما تم اختباره في تجارب EMSA المنافسة ، وجد أن الحمض النووي الريبي يتنافس مع تحقيقات ربط الحمض النووي بشكل أفضل من تنافس الحمض النووي مع تحقيقات الحمض النووي الريبي (الشكل 5). هذه الخصائص ليست ما يمكن توقعه لعامل النسخ. في نهج ثانٍ ، أظهرت تجارب ربط التحديد والتضخيم (SAAB) أن أياً من CSPs الأربعة التي تم اختبارها لم تثري فكرة معينة بعد ثلاث دورات من الربط وتضخيم PCR ، مرة أخرى غير متسقة مع الدور كعامل نسخ محدد تسلسلي.

نتائجنا تشير إلى ذلك ليرة لبنانيةCSP1 ، كوروناCSP1 ، كوروناCSP2 و كورونالا يعتمد ارتباط CSP3 بالأحماض النووية على التسلسل. نستنتج أن CSPs بشكل عام من غير المرجح أن تعمل كعوامل نسخ خاصة بالتسلسل. على الرغم من أن واحد فقط S. kawagutii CSP (كوروناCSP1) على نطاق واسع من قبل المنافسة EMSA ، والتشابه مع اللينجولودينيوم يقترح CSP1 أن خصائص ارتباط الحمض النووي الموجودة قد تكون ميزة متسقة خاصة بالنسب. وبالتالي يشير توازن الأدلة إلى أن CSPs تقوم بربط الأحماض النووية ، مما يفسر سبب شرحها كعوامل نسخ. ومع ذلك ، تشير تفاصيل الارتباط إلى أنه من غير المحتمل أن يلعبوا هذا الدور في الجسم الحي. سيكون من الضروري إجراء دراسات توصيف إضافية لـ dinoflagellate CSPs للتعرف أكثر على وظيفتها والتفاعل المحتمل مع الشركاء الآخرين.


هيكل الحمض النووي

يمكن أن تشكل الأحماض النووية بوليمرات ضخمة يمكن أن تتخذ أشكالًا عديدة. على هذا النحو ، هناك عدة طرق لمناقشة بنية الحمض النووي. يمكن أن تعني "بنية الحمض النووي" شيئًا بسيطًا مثل تسلسل النيوكليوتيدات في قطعة من الحمض النووي. أو قد يعني شيئًا معقدًا مثل الطريقة التي يطوي بها جزيء الحمض النووي وكيف يتفاعل مع الجزيئات الأخرى.

هنا & # 8217s قليلاً عن كل مستوى من مستويات بنية الحمض النووي:

الهيكل الأساسي

النيوكليوتيدات - اللبنات الأساسية للأحماض النووية ، و "أحرف" "الشفرة" الجينية & # 8211 تتكون من مكونين:

    قاعدة نيتروجينية مثل الأدينين والسيتوزين والجوانين والثيمين أو اليوراسيل. يحتوي كل من DNA و RNA على أربع قواعد نيتروجينية محتملة حيث يستخدم DNA الثايمين ، أو "T" ، ويستخدم RNA اليوراسيل ، أو "U" بدلاً من الثايمين.

    كل من هذه القواعد الأربعة لها خصائص ربط مختلفة ، مما يضمن أن الخلية & # 8217t "تخلط" حرفًا مع الآخر. يحتوي الثايمين واليوراسيل على هياكل وخصائص متطابقة تقريبًا ، مما يسمح لهما بأداء أدوار متشابهة في نوعين مختلفين من الأحماض النووية.

الهيكل الثانوي

يشير الهيكل الثانوي إلى كيفية تأسيس النيوكليوتيدات لرابطة الهيدروجين مع بعضها البعض ، وما هو الشكل الذي يخلقه هذا من خيوطها.

تختلف الروابط الهيدروجينية التي تتشكل بين القواعد التكميلية لجدلي الحمض النووي تمامًا عن الرابطة التساهمية التي تتشكل بين المونومرات الشقيقة في حبلا الحمض النووي.

الروابط بين القواعد في خيط واحد من الحمض النووي تساهمية - فهي تشترك في إلكتروناتها بالكامل ، وترتبط بطريقة يصعب للغاية كسرها. الذرات المرتبطة بروابط تساهمية كلها جزء من نفس الجزيء.

من ناحية أخرى ، فإن الروابط الهيدروجينية عبارة عن روابط ضعيفة تأتي من عوامل جذب ضعيفة ومؤقتة بين نوى الهيدروجين موجبة الشحنة وإلكترونات الذرات الأخرى. لا تشترك الجزيئات في الإلكترونات فعليًا ، لذا يمكن فصلها بسهولة إلى حد ما. يمكن أن تؤدي التغييرات في العوامل البيئية مثل الحموضة أيضًا إلى تعطيل الروابط الهيدروجينية.

البنية الثانوية الأكثر شيوعًا التي نعرفها هي اللولب المزدوج الذي يتشكل عندما يترابط خيطين متكاملين من حمض الهيدروجين مع بعضهما البعض. من الممكن أيضًا وجود هياكل أخرى ، مثل "حلقة جذعية" & # 8211 والتي تحدث عندما ينثني جزيء واحد من الحمض النووي الريبي للخلف وتترابط الروابط الهيدروجينية مع نفسه - أو بنية ذات أربعة أذرع يمكن أن تحدث عندما توجد أربعة خيوط مختلفة من رابطة الهيدروجين بالحمض النووي بأجزاء مختلفة من بعضها البعض.

يُعتقد أن بعض إمكانات البنية الثانوية هذه تُستخدم للمساعدة في التحكم في التعبير الجيني وأداء الوظائف البيولوجية الأخرى. بشكل عام ، فإن إنزيمات النسخ تعبر فقط عن الجينات التي يمكنها الوصول إليها. إذا تم "تقييد" الجين أو مقتطف الحمض النووي الريبي في مجموعة متشابكة من الأحماض النووية ، فقد تقل احتمالية وصول الإنزيمات إليه. من ناحية أخرى ، من المرجح أن يتم التعبير عن الجينات في الهياكل الثانوية البسيطة الأكثر انفتاحًا.

الهيكل الثالث

يشير الهيكل الثلاثي إلى موضع ذرات الحمض النووي في الفضاء. هناك العديد من القياسات الشائعة التي تمت مناقشتها عند الحديث عن التركيب الثلاثي للحمض النووي ، بما في ذلك:

    "اليد"

    الجزيئات غير المتكافئة تشبه إلى حد كبير أيدينا. كل يد من أيدينا لها نفس الشكل ، على سبيل المثال - نفس المكونات مرتبطة ببعضها البعض بنفس الطريقة. لكن من الواضح أن أيدينا ليست قابلة للتبديل. هذا & # 8217s لأن إحدى أيدينا بها الإبهام على الجانب الأيمن ، بينما يوجد الإبهام على الجانب الأيسر في اليد الأخرى. بدلاً من أن تكون هياكل متطابقة وقابلة للتبديل ، فإن أيدينا هي صور معكوسة لبعضنا البعض.

    بالطريقة نفسها ، يمكن أن تكون الجزيئات غير المتماثلة التي لها نفس الأجزاء والاتصال متطابقة ، أو يمكن أن تكون صورًا معكوسة لبعضها البعض. بعض الجزيئات "أعسر" بينما البعض الآخر "أعسر" صور مرآة لها.

    عندما يتعلق الأمر بالجزيئات البيولوجية ، يمكن أن يكون "استخدام اليد" أمرًا حاسمًا في تحديد تأثير مادة كيميائية على الكائن الحي. بالنسبة لبعض الأدوية والسموم ، يتفاعل جهاز استريو واحد فقط مع إنزيمات الجسم. قد لا يكون لجزيء واحد أي تأثير علينا ، في حين أن صورته المرآة قد تكون مفيدة أو مميتة.

في حين أن أي جزيء غير متماثل يمكن أن يحتوي على أيسومر مجسم ، كما قد تتخيل ، فإن "طول دوران اللولب" فريد إلى حد ما بالنسبة للأحماض النووية.

تتسبب زاوية الروابط بين النيوكليوتيدات في تكوين معظم الأحماض النووية لشكل حلزوني. لكن الاختلافات الصغيرة في شكل اللولب يمكن أن تسبب اختلافات في كيفية تفاعل اللولب مع الإنزيمات والجزيئات الأخرى. لذلك يمكن أن تكون تفاصيل هذا الشكل الحلزوني مهمة!

هذا مقياس آخر للشكل الدقيق وخصائص لولب الحمض النووي. يمكن أن يكون هذا مهمًا كيميائيًا وبيولوجيًا ، لأنه يحدد الإنزيمات والجزيئات التي يمكن أن تؤثر على الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي.

هيكل رباعي

يشير الهيكل الرباعي إلى الأشكال والتراكيب الكبيرة التي يمكن أن تصنعها الأحماض النووية. مثل الكثير من الأحماض الأمينية والبروتينات ، يمكن أن تشكل الأحماض النووية هياكل كبيرة. يمكن أن يكون شكل هذه الهياكل مهمًا لوظائفها.

تتضمن أمثلة الهياكل الرباعية للحمض النووي الكروماتيدات - جزيئات ضخمة من الدنا المعبأة بإحكام للتخزين والنقل أثناء انقسام الخلايا - والريبوسومات ، وهي عضيات مصنوعة جزئيًا من الحمض النووي الريبي.

تقوم بعض الريبوزيمات أيضًا بإنجاز وظائفها جزئيًا من خلال استخدام البنية الرباعية. هذا يسمح لهم بالتفاعل مع ركائزهم. تمامًا مثل الإنزيمات المصنوعة من البروتين ، يجب أن تتلاءم الريبوزيمات بدقة مع ركائزها من أجل تحفيز تفاعلاتها الكيميائية.


الفصل 4: الأحماض النووية وعالم الحمض النووي الريبي

Ribonucleotides هي مونومرات RNA ● السكر ريبوز ● لديها مجموعة -OH مرتبطة بـ 2 'كربون Deoxyribonucleotides هي مونومرات DNA ● السكر هو deoxyribose (deoxy = نقص الأكسجين) ● لديه H بدلاً من 2' كربون

هناك مجموعتان من القواعد النيتروجينية 1. البيورينات - تحتوي على تسع ذرات في حلقتين أ. أدينين (أ) ب. جوانين (G) 2. بيريميدين - تحتوي على ست ذرات في الحلقة الواحدة أ. السيتوزين ب. Uracil (U) - فقط في RNA c. الثايمين (T) - فقط في الحمض النووي

تتبلمر النيوكليوتيدات لتكوين أحماض نووية ● تتشكل الأحماض النووية عندما تتبلمر النيوكليوتيدات عبر تفاعلات التكثيف ● يحدث ارتباط (رابطة) الفوسفات بين مجموعة الفوسفات على 5 ′ كربون لنيوكليوتيد واحد - ومجموعة –OH على 3 كربون آخر ○ هناك نوعان من النيوكليوتيدات المتضمنة: بلمرة ريبونوكليوتيدات لتشكيل RNA ● بلمرة Deoxyribonucleotides لتشكيل DNA

تركيب الحمض النووي - مجموعة الفوسفات

● الفوسفات مرتبط بـ 5 'كربون ، والسكر مرتبط بـ 1' كربون ● ينقل الحمض النووي الريبي المعلومات ، والنشاط التحفيزي ○ لولب خيط مفرد A ، U ، G ، C ● يخزن الحمض النووي المعلومات الجينية في الخلايا الحديثة ○ اللولب المزدوج ○ A ، تي ، جي ، سي

RNA (like DNA) has a primary structure consisting of ● A sugar–phosphate backbone formed by phosphodiester linkages ● Four different types of nitrogenous bases extending from it ● The primary structure of RNA differs from DNA: 1. RNA contains ribose instead of deoxyribose• 2′ –OH group on ribose is more reactive than –H 2. RNA is much less stable than DNA 3. RNA contains the base uracil instead of thymine

DNA and RNA Strands Are Directional ● Phosphodiester linkages form a sugar–phosphate backbone ● Nucleic acids are directional ○ One end has an unlinked 5′ phosphate group ○ The other end has an unlinked 3′ hydroxyl group ● The order of nucleotides forms the primary structure ○ The sequence is written in the 5′ 3′ direction ○ Reflects the order that nucleotides are added to a growing molecule

DNA Strands Form an Antiparallel Double Helix ● James Watson and Francis Crick determined that

○ Makes it a reliable store for genetic information Covalent phosphodiester bonds important for stability


DAIRY BIOTECHNOLOGY

Lesson 4
NUCLEIC ACIDS – STRUCTURE AND FUNCTION OF DNA AND RNA

Nucleic acids, particularly DNA, are the macromolecules considered to be the hereditary material which store the genetic information used in the development and functioning of all known living organisms. These universal molecules were first discovered by Friedrich Miescher in 1871. Nucleic acid structure is surprisingly simple, despite of its importance in cellular functions. There are two types of nucleic acids, Deoxyribonucleic acid (DNA) and Ribonucleic acid (RNA). The structure and functions of these molecules are described below:

Nucleic acids are basically the polymer molecules of nucleotides which are essentially made up of three basic components, a heterocyclic nitrogenous base, a pentose sugar and a phosphate group.

Nitrogenous bases occurring in nucleic acids fall into two categories, viz., monocyclic bases (comprising of a hexagonal aromatic ring) called pyrimidines and bicyclic bases (comprising of one hexagonal and one pentagonal aromatic ring) called purines. They are polyfunctional bases having at least one N-H site for attaching with one organic substitute.

Purines (Fig. 4.1) are Adenine (A) and Guanine (G) and Pyrimidines (Fig. 4.2) are Cytosine (C), Thymine (T) and Uracil (U). The members of purines and pyrimidines share a similar structure, but differ in their side groups. Both of the nucleic acids i.e. DNA and RNA contain adenine, guanine and cytosine. However, thymine is found only in DNA and uracil only in RNA.



Fig. 4.2 Structure of pyrimidines

4.2.2 Cyclic five carbon sugar

The Cyclic five carbon sugar present in Ribonucleic acid is ribose where as in Deoxyribonucleic acid it is 2' deoxyribose sugar (Fig. 4.3).



Fig. 4.3 Structure of pentose sugar (Ribose/Deoxyribose)

The phosphate group is attached to 5' carbon of pentose sugar molecule (Ribose/deoxyribose) by phosphodiester linkage. This group is responsible for the strong negative charge on both the nucleotides and nucleic acids.

Nitrogenous base with a pentose sugar molecule (Ribose/deoxyribose) is known as Nucleoside. Nitrogen bases are attached to 1' carbon atom of the sugar by N-glycosidic bond (Fig. 4.4).


Fig. 4.4 Structure of Nucleosides

Nitrogenous base with ribose or deoxyribose sugar molecule and phosphate group is known as Nucleotide i.e. ribonucleotide (RNA) or deoxyribonucleotide (DNA) (Fig. 4.5).


Fig. 4.5 Structure of Nucleotides

The polynucleotide strand is made of several repeating units called nucleotides consisting of nitrogenous bases which are capable of being covalently linked together to form a long chain (Fig. 4.6). The 3'-hydroxyl group on the ribose unit of the first nucleotide/deoxyribo nucleotide, reacts with the 5'-phosphate group (phosphodiester bond) on its neighbor to form a chain. Further, purine or pyrimidine is linked to the sugar by a glycosidic bond between a nitrogen and the 1' carbon of the deoxyribose sugar.

Fig. 4.6 Formation of polynucleotide

4.6 Deoxyribonucleic Acid (DNA)

The double helical structure of DNA was proposed by James Watson and Francis Crick in 1953 and nine years later, they along with Maurice Wilkins in 1962 received the Nobel Prize for this discovery.

The major role of DNA in a cell is to store the genetic information or instructions that are essential for carrying out various cellular functions like synthesis of biomolecules including RNA for the development of living cell. In prokaryotes, DNA is loosely packed in the cytoplasm and lacks distinct nuclear membrane. However, the cells of eukaryotic organisms contain DNA in their nucleus and in other organelles such as mitochondria or chloroplasts. DNA, in the form of plasmids, can also be located extrachromosomally both in prokaryotes and few eukaryotes such as yeast.

4.6.2 Structural features of the DNA double helix

  • DNA consists of two strands of polynucleotides that wind around each other like two strands of a rope.
  • The sugar-phosphate backbone is on the outside which is hydrophilic in nature.
  • The Nitrogenous bases are directed towards the inside of the duplex and account for the hydrophobicity of the DNA. Two bases in each base pair lie in the same plane.
  • The bases are perpendicular to the axis of symmetry.
  • It is a right-handed helix i.e. each strand appears to follow a clockwise path moving away from a viewer looking down the helix axis.
  • The formation of the DNA double helix leads to generation of wide (major) and narrow (minor) grooves.
  • One helical turn of the DNA duplex consists of 10 base pairs.
  • Distance between two bases on each of the two strands is 3.4 Å. Therefore the total distance of helical turn is 34 Å.
  • The two strands are antiparallel in DNA i.e. 3′ OH terminus of one strand is adjacent to 5′ – phosphate terminus of the other.
  • The two adjacent nucleotides on each strand join with each other by strong chemical bonds called covalent bonds between sugar of one nucleotide and phosphate group of next nucleotide.


Fig. 4.8 Deoxyribonucleic Acid

RNA is primarily a single stranded molecule containing purine and pyrimidine nitrogenous bases such as A, G, C and U and a ribose sugar. The major functions of RNA center around translating the genetic information contained in DNA into protein on ribosomal units. There are 3 types of RNA i.e. messenger RNA (mRNA), transfer RNA (tRNA) and ribosomal RNA (rRNA) as briefly described below (Fig. 4.9):


Fig. 4.9 Polyribonucleotide chain

mRNA constitutes the functional part of DNA and thus plays an important role in protein synthesis.

tRNA molecules act as adapters which carry specific amino acids from the cytoplasm on to the ribosomes during synthesis of proteins.

Ribosomal ribonucleic acid (rRNA) is the RNA component of the ribosome, the site of protein synthesis in all living cells.

4.8 Differences between DNA and RNA Molecules

The major differences between DNA and RNA in respect of their location, structure and function are delineated in Fig. 4.9 & Table 4.1

Table 4.1 Difference between DNA and RNA


Berg J, Tymoczko JL, Stryer L (2006). Biochemistry (6th ed.). San Francisco: W. H. Freeman. ISBN 0716787245.

Fundamental Bacterial Genetics, Nancy Trun, Janine Trempy (Eds), Wiley-Blackwell, 2003, ISBN: 978-0-632-04448-1

Molecular Biology of the Gene, Sixth Edition, James D. Watson (Editor) Cold Spring Harbour Press and Benjamin Cummings, ISBN 978-080539592-1

Molecular Biotechnology - Second Edition, S. B. Primrose, Blackwell Science Inc., ASIN: 0632030534

DNA and Biotechnology, Fitzgerald-Hayes, M. And Reichsman, F. 2 nd Amsterdam : Elsevier, 2010. ISBN : 0-12-048930-5


شاهد الفيديو: تركيب النيوكليوتيدات Nucleotides Structure (أغسطس 2022).