أنواع الأحماض النووية.هناك نوعان من الأحماض النووية في الخلايا: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). تتكون هذه البوليمرات الحيوية من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. تتشابه أحاديات النيوكليوتيدات في الحمض النووي والحمض النووي الريبي في السمات الهيكلية الأساسية. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات متصلة بواسطة روابط كيميائية قوية.

يحتوي كل من النيوكليوتيدات المكونة للحمض النووي الريبي على خمسة كربون سكر - ريبوز ؛ أحد المركبات العضوية الأربعة التي تسمى القواعد النيتروجينية - الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، اليوراسيل (A ، G ، C ، U) ؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

تحتوي النيوكليوتيدات التي يتكون منها الحمض النووي على سكر مكون من خمسة كربون - ديوكسيريبوز ، وهو أحد القواعد النيتروجينية الأربعة: الأدينين ، والجوانين ، والسيتوزين ، والثايمين (A ، G ، C ، T) ؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

في تكوين النيوكليوتيدات ، ترتبط القاعدة النيتروجينية بجزيء ريبوز (أو ديوكسيريبوز) على جانب واحد ، وبقايا حمض الفوسفوريك على الجانب الآخر. ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في سلاسل طويلة. يتكون العمود الفقري لهذه السلسلة من تناوب السكر وحمض الفوسفوريك بشكل منتظم ، والمجموعات الجانبية لهذه السلسلة هي أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية غير المنتظمة.

أرز. 7. مخطط بنية الحمض النووي. تشير النقاط إلى الروابط الهيدروجينية

جزيء الحمض النووي عبارة عن هيكل يتكون من خيطين متصلين ببعضهما البعض بطول كامل بواسطة روابط هيدروجينية (الشكل 7). مثل هذا الهيكل ، المميز فقط لجزيئات الحمض النووي ، يسمى اللولب المزدوج. تتمثل إحدى سمات بنية الحمض النووي في أنه مقابل القاعدة النيتروجينية في إحدى السلاسل تكمن القاعدة النيتروجينية T في السلسلة الأخرى ، ومقابل القاعدة النيتروجينية G هناك دائمًا القاعدة النيتروجينية C. تخطيطيًا ، يمكن التعبير عن ذلك على النحو التالي:

أ (الأدينين) - تي (الثايمين)
T (الثايمين) - أ (الأدينين)
G (جوانين) - C (السيتوزين)
C (السيتوزين) - G (الجوانين)

تسمى هذه الأزواج من القواعد قواعد تكميلية (تكمل بعضها البعض). تسمى خيوط الحمض النووي التي تكون فيها القواعد مكملة لبعضها البعض خيوطًا تكميلية. يوضح الشكل 8 شريطين من الحمض النووي المتصلين بواسطة مناطق تكميلية.

أرز. 8. قسم من جزيء DNA مزدوج الشريطة

تم اقتراح نموذج بنية جزيء الحمض النووي بواسطة J. Watson و F. Crick في عام 1953. وقد تم تأكيده بالكامل تجريبيًا ولعب دورًا مهمًا للغاية في تطوير البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.

يحدد ترتيب ترتيب النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي ترتيب ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين الخطي ، أي هيكلها الأساسي. تحدد مجموعة البروتينات (الإنزيمات والهرمونات وما إلى ذلك) خصائص الخلية والكائن الحي. تخزن جزيئات الحمض النووي المعلومات حول هذه الخصائص وتمررها إلى أجيال من الأحفاد ، أي أنها تحمل المعلومات الوراثية. توجد جزيئات الحمض النووي بشكل أساسي في نوى الخلايا وكمية صغيرة في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

الأنواع الرئيسية من الحمض النووي الريبي.تتحقق المعلومات الوراثية المخزنة في جزيئات الحمض النووي من خلال جزيئات البروتين. تنتقل المعلومات حول بنية البروتين إلى السيتوبلازم عن طريق جزيئات RNA الخاصة ، والتي تسمى المعلومات (mRNA). يتم نقل Messenger RNA إلى السيتوبلازم ، حيث يتم تخليق البروتين بمساعدة عضيات خاصة - الريبوسومات. إن الحمض النووي الريبي المعلوماتي ، الذي تم بناؤه مكملًا لأحد خيوط الدنا ، هو الذي يحدد الترتيب الذي يتم فيه ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين. هناك نوع آخر من الحمض النووي الريبي ، وهو RNA الناقل (tRNA) ، يشارك أيضًا في تخليق البروتين ، والذي يجلب الأحماض الأمينية إلى المكان الذي تتشكل فيه جزيئات البروتين - الريبوسومات ، وهو نوع من المصانع لإنتاج البروتينات.

تحتوي الريبوسومات على نوع ثالث من الحمض النووي الريبي ، وهو ما يسمى RNA الريبوسومي (rRNA) ، والذي يحدد بنية ووظيفة الريبوسومات.

يتم تمثيل كل جزيء من جزيئات الحمض النووي الريبي ، على عكس جزيء الحمض النووي ، بشريط واحد ؛ يحتوي على الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز واليوراسيل بدلاً من الثايمين.

لذا فإن الأحماض النووية تؤدي أهم الوظائف البيولوجية في الخلية. يخزن الحمض النووي المعلومات الوراثية حول جميع خصائص الخلية والكائن الحي ككل. تشارك أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي في تنفيذ المعلومات الوراثية من خلال تخليق البروتين.

1. انظر إلى الشكل 7 وقل ما هي خصوصية بنية جزيء الحمض النووي. ما هي مكونات النيوكليوتيدات؟
2. لماذا يعتبر تناسق محتوى الحمض النووي في الخلايا المختلفة للكائن دليلاً على أن الحمض النووي هو المادة الجينية؟
3. باستخدام الجدول ، أعط وصفًا مقارنًا للحمض النووي والحمض النووي الريبي.

1. يحتوي جزء من سلسلة DNA على التركيب التالي: -A-A-A-T-T-C-C-G-G-. أكمل الدائرة الثانية.
2. في جزيء الحمض النووي ، يحتوي الثايمين على 20٪ من العدد الإجمالي للقواعد النيتروجينية. تحديد عدد القواعد النيتروجينية للأدينين والجوانين والسيتوزين.
3. ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين البروتينات والأحماض النووية؟

يختلف محتوى الحمض النووي في أعضاء وأنسجة الحيوانات والبشر على نطاق واسع ، وكقاعدة عامة ، كلما زاد عدد نوى الخلية لكل وحدة كتلة من الأنسجة. خاصةً الكثير من الحمض النووي (حوالي 2.5٪ من الوزن الرطب) في الغدة الصعترية ، والتي تتكون أساسًا من الخلايا الليمفاوية ذات النوى الكبيرة. يوجد الكثير من الحمض النووي في الطحال (0.7-0.9٪) ، القليل (0.05-0.08٪) في الدماغ والعضلات ، حيث تشكل المادة النووية نسبة أصغر بكثير. في المراحل المبكرة من التطور الجنيني ، تحتوي هذه الأعضاء على المزيد من الحمض النووي ، لكن محتواها يتناقص في عملية التكوُّن مع التمايز. ومع ذلك ، فإن كمية الحمض النووي لكل نواة خلية تحتوي على مجموعة ثنائية الصبغيات من الكروموسومات ثابتة عمليًا لكل نوع بيولوجي. وفقًا لذلك ، تبلغ كمية الحمض النووي في نوى الخلايا الجرثومية نصف الكمية. للسبب نفسه ، فإن العديد من العوامل الفسيولوجية والمرضية ليس لها أي تأثير تقريبًا على محتوى الحمض النووي في الأنسجة ، وأثناء الجوع ، على سبيل المثال ، يزداد المحتوى النسبي للحمض النووي بسبب انخفاض تركيز المواد الأخرى (البروتينات والكربوهيدرات) ، الدهون ، الحمض النووي الريبي (RNA). في جميع الثدييات ، تكون كمية الحمض النووي في النواة ثنائية الصبغة هي نفسها تقريبًا وتبلغ حوالي 6 1012 جم ، في الطيور - حوالي 2.5 10-12 ، في أنواع مختلفة من الأسماك والبرمائيات والأوليات تختلف اختلافًا كبيرًا.

في البكتيريا ، يشكل جزيء DNA عملاق جينيًا مطابقًا لكروموسوم الكائنات الحية الأعلى. وهكذا ، في E. coli Escherichia coli ، يصل الوزن الجزيئي لمثل هذا الجزيء الحلقي مزدوج السلسلة إلى حوالي 2.5-109 وطول يتجاوز 1.2 مم. هذا الجزيء الضخم معبأ بإحكام في "المنطقة النووية" الصغيرة للبكتيريا ومتصل بغشاء البكتيريا.

في كروموسومات الكائنات الحية العليا (حقيقيات النوى) ، يكون الحمض النووي معقدًا مع البروتينات ، وخاصة الهستونات ؛ يحتوي كل كروموسوم ، على ما يبدو ، على جزيء DNA واحد يصل طوله إلى عدة سنتيمترات وبوزن جزيئي يصل إلى عدة عشرات المليارات. تتلاءم هذه الجزيئات الضخمة في نواة الخلية وفي الكروموسومات الانقسامية التي يبلغ طولها عدة ميكرومترات. يبقى جزء من الحمض النووي غير مرتبط بالبروتينات ؛ تتخلل أقسام من الحمض النووي غير المرتبط بكتل من الحمض النووي المرتبطة بالهيستونات. وقد ثبت أن هذه الكتل تحتوي على جزيئين من 4 أنواع من الهيستونات: Hda و Hab و Hg و H4.

بالإضافة إلى نواة الخلية ، يوجد الحمض النووي في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء. عادة ما تكون كمية هذا الحمض النووي صغيرة وتشكل جزءًا صغيرًا من إجمالي الحمض النووي للخلية. ومع ذلك ، في البويضات وفي المراحل المبكرة من التطور الجنيني للحيوانات ، يتم توطين الغالبية العظمى من الحمض النووي في السيتوبلازم ، وخاصة في الميتوكوندريا. تحتوي كل ميتوكوندريا على نفس عدد جزيئات الحمض النووي. يقولون في الحيوانات يبلغ وزن الحمض النووي للميتوكوندريا حوالي 10-106 ؛ يتم إغلاق جزيئاته المزدوجة التي تقطعت بها السبل في حلقة وهي في شكلين رئيسيين: حلقة مفرطة الالتواء وحلقة مفتوحة. في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء ، لا يرتبط الحمض النووي بالبروتينات ، بل يرتبط بالأغشية ويشبه الحمض النووي البكتيري.كما تم العثور على كميات صغيرة من الحمض النووي في الأغشية وبعض الهياكل الخلوية الأخرى ، لكن خصائصها ودورها البيولوجي لا يزالان غير واضحين.

	محتوى الحمض النووي لكل خلية واحدة ، ملجم من 10 إلى 9	عدد أزواج النوكليوتيدات لكل خلية واحدة
الثدييات
الزواحف
البرمائيات
الحشرات
القشريات
المحار
شوكيات الجلد
نباتات أعلى
الأعشاب البحرية
بكتيريا
الجراثيم T2
الجراثيم 1
فيروس الورم الحليمي البشري

طرق الكشف الكيميائي في الأنسجة

تعتمد الطرق الكيميائية النسيجية للكشف عن الأحماض النووية على ردود الفعل على جميع المكونات التي يتكون منها تركيبها. في الأنسجة النامية ، هناك تجديد سريع للبيورينات والبيريميدين ومركبات الفوسفور والسكريات. يستخدم هذا للكشف الانتقائي عن الحمض النووي فيها عن طريق طريقة التصوير الشعاعي الذاتي باستخدام 3H-tympan. يشكل الحمض النووي الأملاح مع الأرض القلوية والمعادن الثقيلة. بقايا حمض الفوسفوريك ، والتي ترتبط عادةً بالبروتينات النووية (غالبًا هيستونات) ، عندما يتم إزاحتها ، تدخل بسهولة في تفاعلات كيميائية مع الأصباغ الأساسية. لهذا الغرض ، يمكن استخدام Safranin O و Janus green B و toluidine blue و thionine و azure A وبعض الأصباغ الأخرى ، محاليل مخففة منها في حمض الأسيتيك صبغة كروماتين انتقائي. من أجل التحديد الكمي الكيميائي للحمض النووي ، يوصى باستخدام طريقة شب الغالوسيانين- الكروموسال ، والتي لها صفتان قيمتان. يعطي شب الكروم غالوسيانين لونًا ثابتًا لا يتغير عند تجفيف المقاطع وتنظيفها في الزيلين. يمكن إجراء التلوين بأي قيمة pH من 0.8 إلى 4.3 ، ومع ذلك ، يوصى بالعمل عند قيمة pH المثلى لهذه البقعة - 1.64 ، نظرًا لأنه يوفر أقصى قدر من الكشف المحدد عن DNA. عندما يتم تلطيخها بشب الكروم الغالوبيانين ، يتم دمج الحمض النووي مع الصبغة في نسبة متكافئة ، وتكون الصبغة: نسبة الحمض النووي 1: 3.7.

تفاعل Feilgen هو تفاعل الحمض النووي الأكثر شيوعًا. يتم إجراؤه بعد تحلل خفيف للأنسجة المثبتة مسبقًا في 1 و. HC1 عند 60 درجة ، ونتيجة لذلك يتم تشقق البيورينات من فوسفات الديوكسيريبوز ، ثم pprpmpdins ، وبالتالي تحرير مجموعات الألدهيد التفاعلية ، والتي تلطخ باللون الأحمر بكاشف شيف. يعتمد وقت التحلل المائي على طبيعة الكائن وطريقة التثبيت. للحصول على نتائج جيدة ، من الضروري تحديد وقت التحلل المائي بشكل تجريبي في كل حالة على حدة.

لاختبار خصوصية تفاعل Feilgen ، هناك طريقة لاستخراج الحمض النووي الأنزيمي والحمضي. يتم إجراء الانقسام الأنزيمي للحمض النووي باستخدام نوكلياز ديوكسي ريبونوكلياز بتركيز تحضير الإنزيم 2 ملغلكل 100 مل 0.01 M trisbuffer درجة الحموضة 7.6 ؛ يتم تخفيف المحلول بالماء الغذائي بنسبة 1: 5 قبل الاستخدام. يوصى باحتضان الأقسام عند 37 درجة مئوية لمدة ساعتين. هناك طريقة أخرى لإزالة الحمض النووي وهي معالجة المستحضرات الكيميائية النسيجية بمحلول مائي بنسبة 5٪ من حمض ثلاثي كلورو الخليك لمدة 15 دقيقة. عند درجة حرارة 90 درجة أو 10٪ (70 درجة) من حمض البيركلوريك لمدة 20 دقيقة ، وبعد ذلك يجب أن يعطي تفاعل فيلجن نتائج سلبية.



الدورة التعليمية

المسؤول عن قضية Finaev V.I.

المحرر Belova L.F.

مصحح Protsenko I.A.

ليرة لبنانية رقم 020565 بتاريخ 23. - 6.1997 موقعة للنشر

طباعة أوفست ص. - 10.1 Uch.-ed.l. - 9.7

رقم الأمر المتداول 500 نسخة.

_____________________________________________________

دار النشر SFU

دار الطباعة SFU

GSP 17A، Taganrog، 28، Nekrasovsky، 44

1. دليل على الدور الجيني للحمض النووي

2. التركيب الكيميائي للأحماض النووية

3.1. هيكل الحمض النووي

3.2 مستويات انضغاط الحمض النووي

3.3 تكرار الحمض النووي

3.4. إصلاح الحمض النووي

3.5 وظائف الحمض النووي

5.1 الأحكام الرئيسية لمفهوم نظام الجينات

5.2 بلازموجين

5.3 خصائص الجينات

5.4. وظائف الجينات

5.5 التركيب الجيني للبدائيات وحقيقيات النوى

5.6 تنظيم الجينات

6. مراحل التعبير عن المعلومات الجينية

6.1 النسخ

6.2 يعالج

6.3 إذاعة

6.3.1. خصائص الكود الجيني

6.3.2. تنشيط الأحماض الأمينية

6.3.3. مراحل البث

6.4. معالجة البروتين

معلومات موجزة عن السيرة الذاتية

القواعد الجزيئية للوراثة.

دخلنا القفص ، مهدنا ، وبدأنا

جرد الثروة التي حصلنا عليها.

ألبرت كلود (1974)

دليل على الدور الجيني للحمض النووي.

اكتشف عالم الكيمياء الحيوية السويسري الأحماض النووية F. Misherفي عام 1869 في نوى الخلايا الصديدية (الكريات البيض) والحيوانات المنوية. في عام 1891 عالم الكيمياء الحيوية الألماني أ. كيسيلأظهرت أن الأحماض النووية تتكون من مخلفات السكر وحمض الفوسفوريك وأربع قواعد نيتروجينية وهي من مشتقات البيورين والبيريميدين. كان أول من أثبت وجود نوعين من الأحماض النووية - الحمض النوويو RNA. ثم في 1908-1909 F. ليفينتم إعطاء وصف لبنية النيوكليوسيدات والنيوكليوتيدات ، وفي عام 1952 ، قام باحثون بريطانيون بقيادة أ. تود- رابطة الفوسفوديستر. في العشرينات فيلجنوجدت الحمض النووي في الكروموسومات ، ووجد الحمض النووي الريبي في النواة والسيتوبلازم. في عام 1950 E. Chargaffوجد مع زملائه من جامعة كولومبيا اختلافات في تركيب النوكليوتيدات للحمض النووي في الأنواع المختلفة.

في 1953 عالم الكيمياء الحيوية وعلم الوراثة الأمريكي جيه واتسونواقترح الفيزيائي الإنجليزي F. Crick نموذجًا للحلزون المزدوج للحمض النووي. يعتبر هذا التاريخ رسميًا عيد ميلاد فرع جديد من العلوم البيولوجية - البيولوجيا الجزيئية.

تجدر الإشارة إلى أنه في السنوات التي لم يكن هناك حتى تلميح للدور الجيني للأحماض النووية ، كان الجميع ينظر إليها على أنها مادة غريبة إلى حد ما ذات بنية كيميائية غير معقدة للغاية (القواعد النيتروجينية ، البنتوز ، بقايا حمض الفوسفوريك) . ومع ذلك ، تم فك رموز أهميتها الوظيفية في وقت لاحق ، والذي كان بسبب الجهل بالسمات الهيكلية للأحماض النووية. من وجهة نظر العلماء في أواخر القرن التاسع عشر وأوائل القرن العشرين ، كانوا أقل شأنا من حيث التعقيد والاندماج مع البروتينات ، التي كانت مونومراتها 20 نوعًا من الأحماض الأمينية. لذلك ، كان من المقبول بشكل عام في العلم أن البروتينات هي ناقلات للمعلومات الوراثية ، منذ ذلك الحين جعل تنوع الأحماض الأمينية من الممكن ترميز مجموعة كاملة من خصائص وخصائص الكائنات الحية.

على الرغم من العودة في عام 1914 باحث روسي شيشبوتيفأعرب عن فكرة الدور المحتمل للأحماض النووية في الوراثة ، لكنه فشل في إثبات وجهة نظره. ومع ذلك ، فإن الحقائق العلمية حول الدور الجيني للأحماض النووية تراكمت تدريجيًا.

1928 عالم الأحياء الدقيقة الإنجليزية فريدريك جريفيثعملت مع سلالتين من الكائنات الحية الدقيقة: خبيث (له كبسولة عديد السكاريد) وعديم الفوعة (ليس له كبسولة) (الشكل 1). الخبيثة تسبب الالتهاب الرئوي في الفئران وموتهم. إذا تم تسخين السلالة الخبيثة ، فإنها تكون معطلة وليست خطيرة - كل الفئران تبقى على قيد الحياة (افتراض العلماء في ذلك الوقت: الجين ذو طبيعة بروتينية ، عند تسخينه ، تتلف البروتينات وتفقد نشاطها البيولوجي). إذا قمت بخلط الخبيث الساخن والعيش عديم الفوعة ، فإن بعض الفئران تموت. في تشريح الجثة ، وجد أن الفئران لديها أشكال كبسولة ضارة. لوحظت صورة مماثلة إذا تمت إضافة مستخلص خالٍ من الخلايا من أشكال ضارة إلى سلالة بكتيرية حية عديمة الفوعة. من هذه التجارب ، خلص F. Griffith إلى أن بعض العوامل تنتقل من الأشكال الخبيثة المميتة بالحرارة والمستخلصات الخالية من الخلايا إلى الأشكال الحية الخالية من الكبسولات ، والتي تحول الشكل الضار إلى شكل خبيث. هذه الظاهرة تسمى " تحويلالبكتيريا ولسنوات عديدة "ظلت لغزا".

أرز. 1 F. تجارب جريفيث على التحول في البكتيريا.

1. عندما أصيب الفئران بالمكورات الرئوية عديمة الفوعة ، نجوا جميعًا.

2. عندما أصيبت الفئران بالمكورات الرئوية الخبيثة ، ماتوا جميعًا من الالتهاب الرئوي.

3. عندما أصيبت الفئران بالمكورات الرئوية القاتلة بالحرارة ، نجت جميعها.

4. عندما تصاب الفئران بمزيج من الكائنات الحية عديمة الفوعة والمقتل بالحرارة

المكورات الرئوية الخبيثة ، مات بعض الفئران.

5. عندما أصيبت الفئران بمزيج من المكورات الرئوية عديمة الفوعة الحية ومستخلص من المكورات الرئوية الخبيثة القاتلة للحرارة ، ماتت بعض الفئران. ("من الجزيئات إلى الإنسان" ، 1973 ، ص 83)

ومع ذلك ، لم يستطع F. Griffith شرح طبيعة عامل التحويل. العلماء الأمريكيون فعلوا ذلك O. Avery، J. McLeod، M. McCarthy in 1944. أظهروا أن مستخلصات الحمض النووي المنقى من المكورات الرئوية يمكن أن تحفز التحول البكتيري. احتوى عامل التحويل المنقى على كمية صغيرة من البروتينات. لم تعمل الإنزيمات المحللة للبروتين على تثبيط نشاطه ، لكن ديوكسي ريبونوكلياز فعل ذلك. وقد أظهروا ذلك بتجاربهم الرائعة أن الحمض النووي هو المادة التي تغير المعلومات الجينية. كانت هذه التجارب أول دليل علمي على الدور الجيني للأحماض النووية. تم حل هذه المشكلة أخيرًا في التجارب على الفيروسات البكتيرية - العاثيات في 1948 - 1952. الجراثيم لها بنية بسيطة للغاية: فهي تتكون من قشرة بروتينية وجزيء حمض نووي. وهذا يجعلها مادة مثالية لدراسة مسألة ما إذا كانت المادة الجينية هي بروتين أم DNA. في التجارب مع المركبات المسمى أ. هيرشيو إم تشيس(1952) تم إثبات ذلك بشكل مقنع الحمض النووي هو الناقل للمعلومات الجينية، حيث أن الفيروس يقوم بحقنه في جسم الخلية البكتيرية ، وتبقى "قشرة" البروتين في الخارج (الشكل 2).

الصورة 2. الجراثيم T. 2 تعلق على البكتيريا بمساعدة "ذيل". يقوم بإدخال الحمض النووي الخاص به فيه ، وبعد ذلك يقوم بتكرار وتصنيع أغلفة بروتينية جديدة. ثم تنفجر البكتيريا ، مطلقةً العديد من جزيئات الفيروس الجديدة ، كل منها يمكن أن يصيب بكتيريا جديدة (من الجزيئات إلى الإنسان ، 1973 ، ص 86)

نتيجة للتجارب المذكورة أعلاه ، أصبح من الواضح أن البكتيريا والعاثياتبمثابة مادة وراثية الحمض النووي. ولكن هل هي حاملة المعلومات الوراثية في الخلايا حقيقية النواة؟ تم الحصول على الإجابة على هذا السؤال في التجارب على النقل كروموسومات كاملةمن خلية إلى أخرى. أظهرت الخلايا المتلقية بعض علامات وجود خلية متبرع. وبعد ذلك ، وبفضل نجاح الهندسة الوراثية ، تمكنوا من إضافة المزيد الجينات الفردية(يحتوي الحمض النووي على جين واحد فقط) التي فقدتها الخلايا الطافرة. لقد أثبتت هذه التجارب أن الحمض النووي حقيقي النواة هو المادة الجينيةوثبت امكانية التحويل بين الجيناتأنواع مختلفة مع الحفاظ على خصائصها الوظيفية.

تتحدث الحقائق التالية عن الوظيفة الجينية للحمض النووي:

1. توطين الحمض النووي يكاد يكون حصريًا في الكروموسومات.

2. ثبات عدد الكروموسومات في خلايا نوع واحد يساوي 2 ن.

3. ثبات كمية الحمض النووي في خلايا من نفس النوع يساوي 2 درجة مئوية أو 4 درجة مئوية ، اعتمادًا على مرحلة دورة الخلية.

4. خفض كمية الحمض النووي في نوى الخلايا الجرثومية إلى النصف

5. تأثير المطفرات على التركيب الكيميائي للحمض النووي.

6. ظاهرة إعادة التركيب الجيني للبكتيريا أثناء اقترانها.

7. ظاهرة التنبيغ هي نقل المادة الجينية من سلالة بكتيرية إلى أخرى باستخدام DNA phage.

8. الوظيفة المعدية للحمض النووي المعزول للفيروسات.

تمكن علماء الوراثة من معرفة سبب تطور الخلايا نفسها بشكل مختلف باستخدام الحمض النووي نفسه في جميع خلايا الجسم. وجدوا رمزًا يمنع أقسام المعلومات في الشفرة الجينية. علاوة على ذلك ، تبين أن الكود عالمي لأنواع مختلفة.

في الكود الجيني ، بالإضافة إلى المعلومات التي تحدد جميع البروتينات التي يمكن أن تنتجها الخلية ، تم العثور على آلية تشفير أخرى. يحدد الكود ترتيب معلومات الحظر. إنه غير متاح للقراءة في تلك الأجزاء من جزيء الحمض النووي حيث يتم لف السلسلة على هيستون - وهو نوع من ملفات البروتين ، ويشير الرمز إلى أماكن الالتواء.

تم وصف تسلسلات النيوكليوتيدات التي تحدد موقع القطع المحظورة من الحمض النووي من قبل إيران سيغال من معهد وايزمان في إسرائيل وجوناثان ويدوم من جامعة نورث وسترن في إلينوي في العدد الأخير من مجلة نيتشر.

اشتبه علماء الأحياء لسنوات في أن مناطق الحمض النووي التي تلتف بسهولة حول النيوكليوسومات تفضل هذا بسبب عوامل محددة. لكن لم يكن من الواضح ما هي هذه العوامل. قام العلماء بتحليل أكثر من مائتي مقطع من الحمض النووي للخميرة مطوية في النيوكليوسومات.

واكتشفوا علامات خفية - تسلسل خاص من أزواج النوكليوتيدات في بعض أجزاء السلسلة التي تحدد مدى توفر المادة الجينية التي تتبعها. وهي تقع في الجزء الذي يعتبر حتى الآن "خردة" من الحمض النووي.

بمعرفة هذه المناطق الرئيسية ، تمكن الباحثون من التنبؤ بشكل صحيح بموقع 50٪ من النيوكليوزومات في خلايا الأنسجة المماثلة في الأنواع الأخرى (تحتوي كل خلية على حوالي 30 مليون نيوكليوسومات).

في الواقع ، يعني الاكتشاف إنشاء آلية عالمية لحجب المعلومات الوراثية لجميع الكائنات الحية.

قال إن الدكتور سيغال فوجئ بهذه النتيجة الجيدة. ووفقًا له ، غالبًا ما تتحرك النيوكليوسومات ، وتفتح أقسامًا جديدة من الحمض النووي للقراءة. يتم تحديد موقع النصف غير المحلول من الحمض النووي الذي تقطعت به السبل من خلال التنافس بين النيوكليوسومات وآليات الحجب الأخرى.

في مناطق الحمض النووي الحرة ، إذا كان من الضروري نسخ الجين (لإنشاء بروتين جديد) ، يتم تحقيق آلية طبيعية مماثلة للعلامات. لقد عرف العلماء عن هذا الرمز لفترة طويلة: أمام الجين الذي يحدد المادة ، هناك 6-8 أزواج من النوكليوتيدات "تشرحها".

تتكون ملفات nucleosome نفسها من بروتينات هيستون. أثناء التطور ، أثبتت الهستونات أنها الأكثر مقاومة للتغييرات. كما أنها لا تختلف عمليًا في أنواع مختلفة من الكائنات الحية. وهكذا ، تختلف هيستونات البازلاء والبقر في اثنين فقط من أصل 102 مركب من الأحماض الأمينية. وبما أن أي معلومات عن البروتين موجودة في شكل سلسلة من أزواج النيوكليوتيدات في كود الحمض النووي ، فقد افترض العلماء منذ فترة طويلة أن هناك آلية مماثلة لحجب المعلومات في كود الحمض النووي للعديد من الكائنات الحية. مكتوبًا كسلسلة من أزواج النوكليوتيدات ، قد يتضح أنه مجرد كود نووي.

والجمع بين كود القراءة ورمز الحظر يحدد فقط ما ستتحول إليه هذه الخلية عندما يتطور الكائن الحي من الجنين.

إعلانات الأخبار- ما هذا؟

لماذا يصبح الفنانون رؤساء حول كيفية استخدام الصحفيين والمدونين والفنانين ذوي الخبرة مهاراتهم للتغلب على أفكارهم والترويج الفعال لهذه الأكاذيب باستخدام خطابات متطورة تم التدرب عليها منذ فترة طويلة. : . 26-06-2019

ملامح فهم أنظمة الدوائر ما هي الأسباب الرئيسية لسوء الفهم الحديث لوظائف المستويات التكيفية للتطور التطوري للدماغ:. 22-03-2019

حول حرية التعبير مقال عن حرية التعبير والديمقراطية وكيفية التعامل مع الأكاذيب التي تنبع من الكلمة المنطوقة:. 20-03-2019

سرعة الإبداع المثلى هل من الضروري السعي لتحقيق أقصى سرعة للإبداع وإنتاجيته؟ . 13-03-2019

بناء نموذج لمجتمع عالم المستقبل نموذج للمستقبل مبني على أفكار حول تنظيم النفس:. 24-02-2019

دروس التكيف المدرسة غير المتزامنة عبر الإنترنت:. 14-10-2018

حول Fortnite Online Learning Support أدوات لإنشاء مدرستك على الإنترنت:. 08-10-2018

مجتمع الأساطير كيف لا تصل إلى الحضيض الأخلاقي عندما تكون الكلمة المنطوقة كذبة:. 16-09-2018

على إعادة تنظيم العلوم الأكاديمية جرت محاولة لإيجاد اتجاهات لحل مشاكل العلوم الأكاديمية على وجه التحديد على أساس نموذج لتنظيم النفس:

الاسم الكامل للمؤسسة التعليمية:قسم التعليم العام في منطقة تومسك فرع المؤسسة التعليمية الحكومية الإقليمية "كلية تومسك التربوية الحكومية" في كولباشيفو

نحن سوف:مادة الاحياء

الفصل:علم الأحياء العام

عنوان:البوليمرات الحيوية. الأحماض النووية ، ATP والمركبات العضوية الأخرى.

الغرض من الدرس:لمواصلة دراسة البوليمرات الحيوية ، لتعزيز تشكيل طرق النشاط المنطقي والقدرات المعرفية.

أهداف الدرس:

التعليمية:لتعريف الطلاب بمفاهيم الأحماض النووية ، لتعزيز الاستيعاب والاستيعاب للمواد.

النامية:تنمية الصفات المعرفية للطلاب (القدرة على رؤية المشكلة ، القدرة على طرح الأسئلة).

التعليمية:لتشكيل دافع إيجابي لدراسة علم الأحياء ، والرغبة في الحصول على النتيجة النهائية ، والقدرة على اتخاذ القرارات واستخلاص النتائج.

وقت التنفيذ: 90 دقيقة

معدات:

المواد التعليمية المنشورة (قائمة ترميز الأحماض الأمينية) ؛

يخطط:

1. أنواع الأحماض النووية.

2. هيكل الحمض النووي.

3. الأنواع الرئيسية من الحمض النووي الريبي.

4. النسخ.

5. ATP والمركبات العضوية الأخرى للخلية.

تقدم الدرس:

I. لحظة تنظيمية.
التحقق من الاستعداد للدرس.

ثانيًا. تكرار.

المسح الشفوي:

1. وصف وظائف الدهون في الخلية.

2. ما هو الفرق بين البوليمرات الحيوية البروتينية والبوليمرات الحيوية الكربوهيدرات؟ ما هي أوجه التشابه بينهما؟

اختبارات(3 خيارات)

ثالثا. تعلم مواد جديدة.

1. أنواع الأحماض النووية. يأتي اسم الأحماض النووية من الكلمة اللاتينية "nucleos" ، أي النواة: تم اكتشافها لأول مرة في نوى الخلية. هناك نوعان من الأحماض النووية في الخلايا: الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA). تتكون هذه البوليمرات الحيوية من مونومرات تسمى النيوكليوتيدات. تتشابه مونومرات-نيوكليوتيدات DNA و RNA في السمات الهيكلية الأساسية وتلعب دورًا مركزيًا في تخزين المعلومات الوراثية ونقلها. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة مكونات متصلة بواسطة روابط كيميائية قوية. يحتوي كل من النيوكليوتيدات المكونة للحمض النووي الريبي على سكر ثلاثي الكربون - ريبوز ؛ أحد المركبات العضوية الأربعة التي تسمى القواعد النيتروجينية - الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، اليوراسيل (A ، G ، C ، U) ؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

2. هيكل الحمض النووي . تحتوي النيوكليوتيدات التي تتكون منها الحمض النووي على سكر من خمسة كربون - deoxyribose ؛ واحدة من أربع قواعد نيتروجينية: الأدينين ، الجوانين ، السيتوزين ، الثايمين (A ، G ، C ، T) ؛ بقايا حمض الفوسفوريك.

كجزء من النيوكليوتيدات ، ترتبط القاعدة النيتروجينية بجزيء ريبوز (أو ديوكسيريبوز) من جانب ، وبقايا حمض الفوسفوريك على الجانب الآخر. النيوكليوتيدات مترابطة في سلاسل طويلة. يتكون العمود الفقري لمثل هذه السلسلة من خلال التناوب المنتظم مخلفات السكر وحمض الفوسفوريك ، والمجموعات الجانبية لهذه السلسلة هي أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية غير المنتظمة.

جزيء الحمض النووي عبارة عن هيكل يتكون من خيطين متصلين ببعضهما البعض بطول كامل بواسطة روابط هيدروجينية. مثل هذا الهيكل ، المميز فقط لجزيئات الحمض النووي ، يسمى اللولب المزدوج. تتمثل إحدى سمات بنية الحمض النووي في أنه مقابل القاعدة النيتروجينية في أحد الخيطين تكمن القاعدة النيتروجينية T في الخيط الآخر ، مقابل القاعدة النيتروجينية D توجد دائمًا القاعدة النيتروجينية C.

من الناحية التخطيطية ، يمكن التعبير عن ذلك على النحو التالي:

أ (الأدينين) - تي (الثايمين)

T (الثايمين) - أ (الأدينين)

G (جوانين) - C (السيتوزين)

C (السيتوزين) - G (الجوانين)

تسمى هذه الأزواج من القواعد قواعد تكميلية (تكمل بعضها البعض). تسمى خيوط الحمض النووي التي تكون فيها القواعد مكملة لبعضها البعض خيوطًا تكميلية.

تم اقتراح نموذج بنية جزيء الحمض النووي بواسطة J. Watson و F. Crick في عام 1953. وقد تم تأكيده بالكامل تجريبيًا ولعب دورًا مهمًا للغاية في تطوير البيولوجيا الجزيئية وعلم الوراثة.

يحدد ترتيب ترتيب النيوكليوتيدات في جزيئات الحمض النووي ترتيب ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين الخطي ، أي هيكلها الأساسي. تحدد مجموعة البروتينات (الإنزيمات والهرمونات وما إلى ذلك) خصائص الخلية والكائن الحي. تخزن جزيئات الحمض النووي المعلومات حول هذه الخصائص وتمررها إلى أجيال من الأحفاد ، أي أنها تحمل المعلومات الوراثية. توجد جزيئات الحمض النووي بشكل أساسي في نوى الخلايا وكمية صغيرة في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء.

3. الأنواع الرئيسية من الحمض النووي الريبي. تتحقق المعلومات الوراثية المخزنة في جزيئات الحمض النووي من خلال جزيئات البروتين. تنتقل المعلومات حول بنية البروتين إلى السيتوبلازم عن طريق جزيئات RNA الخاصة ، والتي تسمى معلوماتية (i-RNA). يتم نقل Messenger RNA إلى السيتوبلازم ، حيث يتم تخليق البروتين بمساعدة عضيات خاصة - الريبوسومات. إن الحمض النووي الريبي المعلوماتي ، الذي تم بناؤه مكملًا لأحد خيوط الدنا ، هو الذي يحدد الترتيب الذي يتم فيه ترتيب الأحماض الأمينية في جزيئات البروتين.

يشارك نوع آخر من الحمض النووي الريبي أيضًا في تخليق البروتين - نقل RNA (t-RNA) ، والذي يجلب الأحماض الأمينية إلى المكان الذي تتشكل فيه جزيئات البروتين - الريبوسومات ، وهو نوع من المصانع لإنتاج البروتينات.

تحتوي الريبوسومات على نوع ثالث من الحمض النووي الريبي ، وهو ما يسمى RNA الريبوسومي (rRNA) ، والذي يحدد بنية ووظيفة الريبوسومات.

يتم تمثيل كل جزيء من جزيئات الحمض النووي الريبي ، على عكس جزيء الحمض النووي ، بشريط واحد ؛ يحتوي على الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز واليوراسيل بدلاً من الثايمين.

لذا،تؤدي الأحماض النووية أهم الوظائف البيولوجية في الخلية. يخزن الحمض النووي المعلومات الوراثية حول جميع خصائص الخلية والكائن الحي ككل. تشارك أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبي في تنفيذ المعلومات الوراثية من خلال تخليق البروتين.

4. النسخ.

تسمى عملية تكوين i-RNA النسخ (من "النسخ" اللاتيني - إعادة الكتابة). يحدث النسخ في نواة الخلية. DNA → i-RNA بمشاركة إنزيم البوليميراز. يعمل t-RNA كمترجم من "لغة" النيوكليوتيدات إلى "لغة" الأحماض الأمينية ، يتلقى t-RNA أمرًا من i-RNA - يتعرف مضاد الكودون على الكودون ويحمل الحمض الأميني.

المنتج النهائي "href =" / text / category / konechnij_produkt / "rel =" bookmark "> تشتمل المنتجات النهائية للتخليق الحيوي على الأحماض الأمينية ، التي يتم تصنيع البروتينات منها في الخلايا ؛ النيوكليوتيدات - المونومرات التي تتكون منها الأحماض النووية (RNA و DNA) توليفها ؛ الجلوكوز ، والذي يعمل بمثابة مونومر لتخليق الجليكوجين والنشا والسليلوز.

يكمن المسار إلى تخليق كل منتج نهائي من خلال عدد من المركبات الوسيطة. تخضع العديد من المواد للانقسام والانهيار الأنزيمي في الخلايا.

المنتجات النهائية للتخليق الحيوي هي المواد التي تلعب دورًا مهمًا في تنظيم العمليات الفسيولوجية وتطور الكائن الحي. وتشمل هذه العديد من الهرمونات الحيوانية. تزيد هرمونات القلق أو الإجهاد (على سبيل المثال ، الأدرينالين) في ظروف الإجهاد من إطلاق الجلوكوز في الدم ، مما يؤدي في النهاية إلى زيادة تخليق ATP والاستخدام النشط للطاقة المخزنة في الجسم.

أحماض الفوسفوريك الأدينوزين.يلعب نوكليوتيد الأدينيل ، الذي يرتبط به اثنان من بقايا حمض الفوسفوريك ، دورًا مهمًا بشكل خاص في الطاقة الحيوية للخلية. تسمى هذه المادة أدينوزين ثلاثي الفوسفات (ATP). جزيء ATPعبارة عن نيوكليوتيد يتكون من القاعدة النيتروجينية الأدينين ، والريبوز المكون من خمسة كربون ، وثلاثة من بقايا حمض الفوسفوريك. ترتبط مجموعات الفوسفات في جزيء ATP عن طريق روابط عالية الطاقة (ماكرورجيك).

ATP- مجمع عالمي للطاقة البيولوجية. يتم تخزين الطاقة الضوئية للشمس والطاقة الموجودة في الطعام المستهلك في جزيئات ATP.

متوسط ​​عمر جزيء ATP في جسم الإنسان أقل من دقيقة ، لذلك يتم تكسيره واستعادته 2400 مرة في اليوم.

في الروابط الكيميائية بين بقايا حمض الفوسفوريك لجزيء ATP ، يتم تخزين الطاقة (E) ، والتي يتم إطلاقها عند التخلص من الفوسفات:

ATP \ u003d ADP + F + E

ينتج هذا التفاعل حمض الأدينوزين ثنائي الفوسفوريك (ADP) وحمض الفوسفوريك (الفوسفات ، F).

ATP + H2O → ADP + H3PO4 + الطاقة (40 كيلوجول / مول)

ATP + H2O → AMP + H4P2O7 + طاقة (40 كيلوجول / مول)

ADP + H3PO4 + طاقة (60 كيلوجول / مول) → ATP + H2O

تستخدم جميع الخلايا طاقة ATP لعمليات التخليق الحيوي ، والحركة ، وإنتاج الحرارة ، ونقل النبضات العصبية ، والتألق (على سبيل المثال ، في البكتيريا المضيئة) ، أي لجميع عمليات الحياة.

رابعا. ملخص الدرس.

1. تعميم المادة المدروسة.

أسئلة للطلاب:

1. ما هي مكونات النيوكليوتيدات؟

2. لماذا يعتبر ثبات محتوى الحمض النووي في خلايا الجسم المختلفة دليلاً على أن الحمض النووي هو المادة الوراثية؟

3. إعطاء وصف مقارن للحمض النووي والحمض النووي الريبي.

4. حل المشاكل:

1)

يكمل G-G-G-A-T-A-A-C-A-G-A-T السلسلة الثانية.

إجابه: الحمض النووي Y-Y-Y - A-T-A-A-C-A-G-A-T

سي سي سي تي ايه تي تي جي تي سي تي ايه

(على أساس مبدأ التكامل)

2) حدد تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الرنا المرسال المبني على هذا الجزء من سلسلة الحمض النووي.

إجابه:ط- RNA G-G-A-U-A-A-C-A-G-C-U

3) يحتوي جزء من خيط واحد من الحمض النووي على التركيب التالي:

A-A-T-T-C-C-G-G-. أكمل السلسلة الثانية.

Ts-T-A-T-A-G-Ts-T-G-.

5. حل الاختبار:

4) أي نيوكليوتيدات ليست جزءًا من الحمض النووي؟

ب) اليوراسيل.

ج) الجوانين.

د) السيتوزين.

ه) الأدينين.

إجابه:ب

5) إذا كان تكوين النيوكليوتيدات للحمض النووي

ATT-GCH-TAT - ما الذي يجب أن يكون التركيب النكليوتيد لـ i-RNA؟

أ) TAA-CHTs-UTA ؛

ب) TAA-GCG-UTU ؛

ج) UAA-CHC-AUA ؛

د) UAA-CHC-ATA.

إجابه:في

6) هل يتوافق مضاد الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) الخاص بـ UUC مع كود الحمض النووي؟

إجابه:ب

7) يتفاعل مع الأحماض الأمينية:

إجابه:أ

6. ما هي أوجه التشابه والاختلاف بين البروتينات والأحماض النووية؟

7. ما هي أهمية ATP في الخلية؟

8. ما هي المنتجات النهائية للتخليق الحيوي في الخلية؟ ما هي أهميتها البيولوجية؟

9. انعكاس:

ما الذي كان من الصعب تذكره في الفصل؟

ما الجديد الذي تعلمته في الفصل؟

ما الذي أثار الاهتمام بالدرس؟

السادس. الواجب المنزلي.

لحل المهمة:

ATP هو مصدر ثابت للطاقة للخلية. يمكن مقارنة دورها بدور البطارية. اشرح ما هو هذا التشابه؟

قائمة الأدب المستخدم ومصادر الإنترنت:

1. علم الأحياء. علم الأحياء العام. الصفوف 10-11 / ، - م: التعليم ، 2010. - ص 22

2. علم الأحياء. القاموس الموسوعي الكبير / الفصل. إد. . - الطبعة الثالثة. - م: الموسوعة الروسية الكبرى ، 1998. - ص 863

3. علم الأحياء. 10-11 فصول: تنظيم الرقابة داخل الفصل. مواد التحكم والقياس / شركات. - فولجوجراد: مدرس ، 2010. - ص 25

4. موسوعة للأطفال. T. 2. علم الأحياء / شركات. . - الطبعة الثالثة. مراجعة وإضافية - م: أفنتا + ، 1996. - مريض: ص. 704

5. نموذج ATP - http: /// news / 2009/03/06 / بروتين /

6. نموذج DNA- http: /// 2011/07/01 / dna-model /

7. احماض نووية - http: /// 0912/0912772_ACFDA_stroenie_nukleinovyh_kislot_atf. pptx