احماض نووية

احماض نووية تتكون من سلسلة من النيوكليوتيدات الفردية لتكوين جزيئات كبيرة ، وباعتبارها المكون الرئيسي للجينات في نواة الخلية ، فهي ناقلات للمعلومات الجينية ، وتحفز العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية.

تتكون كل من النيوكليوتيدات الفردية من مكون الفوسفات والنيوكليوبيز بالإضافة إلى جزيء حلقة البنتوز ريبوز أو ديوكسيريبوز. تعتمد الفعالية الكيميائية الحيوية للأحماض النووية ليس فقط على تركيبها الكيميائي ، ولكن أيضًا على هيكلها الثانوي ، على ترتيبها ثلاثي الأبعاد.

ما هي الاحماض النووية؟

اللبنات الأساسية للأحماض النووية عبارة عن نيوكليوتيدات فردية ، يتكون كل منها من بقايا الفوسفات ، أو الريبوز أحادي السكاريد أو الديوكسيريبوز ، ولكل منها 5 ذرات كربون مرتبة في حلقة وواحدة من خمس قواعد نيوكليوز محتملة. القواعد النووية الخمسة المحتملة هي الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) ، الثايمين (T) واليوراسيل (U).

تصطف النيوكليوتيدات التي تحتوي على الديوكسيريبوز كمكون للسكر لتشكيل أحماض ديوكسي ريبونوكلييك (DNA) ونيوكليوتيدات مع الريبوز كمكون سكر يتم بناؤها في الأحماض النووية الريبية (RNA). يحدث اليوراسيل كقاعدة نووية حصريًا في الحمض النووي الريبي. يحل اليوراسيل محل الثايمين الموجود هناك فقط في الحمض النووي. هذا يعني أنه لا تتوفر سوى 4 نيوكليوتيدات مختلفة لبنية الحمض النووي والحمض النووي الريبي.

في اللغة الإنجليزية والاستخدام الدولي ، وكذلك في المقالات التقنية الألمانية ، عادةً ما تُستخدم الاختصارات DNA (حمض الديوكسي ريبونوكلييك) بدلاً من DNS و RNA (حمض الريبونوكليك) بدلاً من RNA. بالإضافة إلى الأحماض النووية التي تحدث بشكل طبيعي في شكل DNA أو RNA ، يتم تطوير الأحماض النووية الاصطناعية في الكيمياء والتي ، كمحفزات ، تمكن بعض العمليات الكيميائية.

التشريح والهيكل

تتكون الأحماض النووية من سلسلة من عدد كبير من النيوكليوتيدات. يتكون النوكليوتيد دائمًا من ديوكسيريبوز أحادي السكر على شكل حلقة في حالة الحمض النووي أو الريبوز في حالة الحمض النووي الريبي بالإضافة إلى بقايا الفوسفات وجزء القاعدة النووية. يختلف الريبوز و deoxyribose فقط في أنه في deoxyribose يتم تحويل مجموعة OH إلى H أيون من خلال الاختزال ، أي من خلال إضافة إلكترون ، مما يجعلها أكثر استقرارًا كيميائيًا.

بدءًا من الريبوز أو الديوكسيريبوز الموجود في شكل حلقة ، كل منها يحتوي على 5 ذرات كربون ، ترتبط مجموعة القاعدة النووية بذرة الكربون نفسها لكل نوكليوتيد عبر رابطة N-glycosidic. يعني N-glycosidic أن ذرة الكربون المقابلة للسكر مرتبطة بمجموعة NH2 من القاعدة النووية. إذا قمت بتعيين ذرة C مع رابطة الجليكوسيد على أنها رقم 1 ، فعند النظر في اتجاه عقارب الساعة - يتم توصيل ذرة C برقم 3 بمجموعة الفوسفات الخاصة بالنيوكليوتيد التالي عبر رابطة فوسفوديستر ، وذرة C برقم لا. 5 مؤتر مع مجموعة الفوسفات "الخاصة به". يتكون كل من الأحماض النووية والحمض النووي والحمض النووي الريبي من نيوكليوتيدات نقية.

هذا يعني أن جزيئات السكر المركزية لنيوكليوتيدات الحمض النووي تتكون دائمًا من ديوكسيريبوز وأن جزيئات الحمض النووي الريبي تتكون دائمًا من ريبوز. تختلف نيوكليوتيدات حمض نووي معين فقط في ترتيب القواعد النووية الأربعة الممكنة. يمكن اعتبار الحمض النووي على أنه نطاقات رفيعة تلتف حولها ويكملها نظير مكمل ، بحيث يكون الحمض النووي موجودًا عادةً على شكل حلزون مزدوج. الأزواج الأساسية هي الأدينين والثايمين وكذلك الجوانين والسيتوزين دائمًا مقابل بعضها البعض.

الوظيفة والمهام

DNS و RNS لهما مهام ووظائف مختلفة. بينما لا يقوم الحمض النووي بأي مهام وظيفية ، يتدخل الحمض النووي الريبي في عمليات التمثيل الغذائي المختلفة. يعمل الحمض النووي كموقع تخزين مركزي للمعلومات الجينية في كل خلية. يحتوي على تعليمات البناء لكامل الكائن الحي ويجعلها متاحة إذا لزم الأمر.

يتم تخزين بنية جميع البروتينات في الحمض النووي على شكل تسلسلات من الأحماض الأمينية. في التطبيق العملي ، يتم أولاً "نسخ" المعلومات المشفرة للحمض النووي عبر عملية النسخ وترجمتها إلى تسلسل الأحماض الأمينية المقابلة (نسخ). يتم تنفيذ جميع وظائف العمل المعقدة الضرورية بواسطة أحماض نووية خاصة. وهكذا يتولى الحمض النووي الريبي مهمة تشكيل خيط واحد مكمل للحمض النووي داخل نواة الخلية ونقله كرنا ريبوزومي عبر المسام النووية من نواة الخلية إلى السيتوبلازم إلى الريبوسومات ، من أجل تجميع وتصنيع بعض الأحماض الأمينية في البروتينات المقصودة.

يأخذ الحمض النووي الريبي (نقل الحمض النووي الريبي) ، الذي يتكون من سلاسل قصيرة نسبيًا من حوالي 70 إلى 95 نيوكليوتيد ، دورًا مهمًا. الحمض الريبي النووي النقال له هيكل يشبه البرسيم. وتتمثل مهمتهم في تناول الأحماض الأمينية المقدمة وفقًا للترميز بواسطة الحمض النووي وإتاحتها للريبوسومات لتخليق البروتين. تتخصص بعض tRNAs في بعض الأحماض الأمينية ، لكن tRNAs الأخرى مسؤولة عن العديد من الأحماض الأمينية في نفس الوقت.

الأمراض

يمكن أن تؤدي العمليات المعقدة المتعلقة بانقسام الخلايا ، أي تكرار الكروموسومات وترجمة الشفرة الوراثية إلى تسلسلات من الأحماض الأمينية ، إلى عدد من الأعطال ، والتي تظهر في مجموعة واسعة من التأثيرات المحتملة من المميتة (غير القابلة للحياة) إلى التي يصعب ملاحظتها.

في حالات استثنائية نادرة ، يمكن أن تؤدي الأعطال العشوائية أيضًا إلى تحسين تكيف الفرد مع الظروف البيئية وبالتالي تؤدي إلى تأثيرات إيجابية. يمكن أن يؤدي تكرار الحمض النووي إلى تغيرات عفوية (طفرات) في الجينات الفردية (طفرة جينية) أو يمكن أن يكون هناك خطأ في توزيع الكروموسومات في الخلايا (طفرة الجينوم). من الأمثلة المعروفة لطفرة الجينوم تثلث الصبغي 21 - المعروف أيضًا باسم متلازمة داون.

الظروف البيئية غير المواتية في شكل نظام غذائي منخفض الإنزيم ، ومواقف مرهقة مستمرة ، والتعرض المفرط للأشعة فوق البنفسجية تسهل تلف الحمض النووي ، مما قد يضعف جهاز المناعة ويعزز تكوين الخلايا السرطانية. يمكن للمواد السامة أيضًا أن تضعف الوظائف المتنوعة للحمض النووي الريبي وتؤدي إلى ضعف كبير.