نقش بیولوژیکی DNA چیست؟ ساختار و توابع

2024 نویسنده: Angel Austin | [email protected]. آخرین اصلاح شده: 2023-12-17 05:24

در این مقاله می توانید نقش بیولوژیکی DNA را بیاموزید. بنابراین، این مخفف برای همه از نیمکت مدرسه آشنا است، اما همه نمی دانند که چیست. پس از دوره زیست شناسی مدرسه، حداقل دانش ژنتیک و وراثت در حافظه باقی می ماند، زیرا این موضوع پیچیده فقط به صورت سطحی به کودکان داده می شود. اما این دانش (نقش بیولوژیکی DNA، تأثیری که بر بدن دارد) می تواند فوق العاده مفید باشد.

اجازه دهید با این واقعیت شروع کنیم که اسیدهای نوکلئیک یک عملکرد مهم را انجام می دهند، یعنی تداوم زندگی را تضمین می کنند. این ماکرومولکول ها به دو شکل ارائه می شوند:

• DNA (DNA);
• RNA (RNA).

آنها ناقل طرح ژنتیکی ساختار و عملکرد سلول های بدن هستند. بیایید در مورد آنها با جزئیات بیشتر صحبت کنیم.

DNA و RNA

بیایید از این شروع کنیم که کدام شاخه از علم به چنین پیچیده ای می پردازدسوالاتی مانند:

• مطالعه اصول ذخیره سازی اطلاعات ارثی؛
• اجرای آن؛
• انتقال؛
• مطالعه ساختار پلیمرهای زیستی؛
• کارکردهای آنها.

همه اینها توسط زیست شناسی مولکولی مطالعه می شود. در این شاخه از علوم زیستی است که پاسخ به این سوال که نقش بیولوژیکی DNA و RNA چیست را می توان یافت.

این ترکیبات درشت مولکولی که از نوکلئوتیدها تشکیل می شوند، "اسیدهای نوکلئیک" نامیده می شوند. اینجاست که اطلاعات مربوط به بدن ذخیره می شود که رشد فرد، رشد و وراثت را تعیین می کند.

کشف دی اکسی ریبونوکلئیک و اسید ریبونوکلئیک در سال 1868 اتفاق افتاد. سپس دانشمندان موفق شدند آنها را در هسته لکوسیت ها و اسپرم های الک شناسایی کنند. مطالعه بعدی نشان داد که DNA را می توان در تمام سلول های طبیعت گیاهی و حیوانی یافت. مدل DNA در سال 1953 ارائه شد و جایزه نوبل برای کشف در سال 1962 اهدا شد.

DNA

اجازه دهید این بخش را با این واقعیت شروع کنیم که در کل 3 نوع ماکرومولکول وجود دارد:

• دئوکسی ریبونوکلئیک اسید؛
• ریبونوکلئیک اسید؛
• پروتئین.

اکنون نگاهی دقیق تر به ساختار، نقش بیولوژیکی DNA خواهیم داشت. بنابراین، این پلیمر زیستی داده هایی را در مورد وراثت، ویژگی های رشدی نه تنها حامل، بلکه در تمام نسل های قبلی منتقل می کند. مونومر DNA یک نوکلئوتید است. بنابراین، DNA جزء اصلی کروموزوم ها است که حاوی کد ژنتیکی است.

انتقال این چگونه استاطلاعات؟ تمام نکته در توانایی این درشت مولکول ها برای بازتولید خود نهفته است. تعداد آنها بی نهایت است که با اندازه بزرگ آنها و در نتیجه تعداد زیادی توالی نوکلئوتیدی مختلف قابل توضیح است.

ساختار DNA

برای درک نقش بیولوژیکی DNA در یک سلول، لازم است با ساختار این مولکول آشنا شوید.

بیایید با ساده ترین شروع کنیم، همه نوکلئوتیدها در ساختار خود سه جزء دارند:

• پایه نیتروژنی؛
• قند پنتوز؛
• گروه فسفات.

هر نوکلئوتید مجزا در مولکول DNA حاوی یک پایه نیتروژنی است. این می تواند کاملاً یکی از چهار مورد ممکن باشد:

• A (آدنین)؛
• G (گوانین);
• C (سیتوزین)؛
• T (تیمین).

A و G پورین هستند و C، T و U (اوراسیل) هرمیدین هستند.

قوانین مختلفی برای نسبت بازهای نیتروژن دار وجود دارد که به آنها قوانین Chargaff می گویند.

1. A=T.
2. G=C.
3. (A + G=T + C) می توانیم همه مجهولات را به سمت چپ منتقل کنیم و به دست آوریم: (A + G) / (T + C)=1 (این فرمول راحت ترین هنگام حل مسائل در زیست شناسی).
4. A + C=G + T.
5. مقدار (A + C)/(G + T) ثابت است. در انسان 0.66 است، اما مثلاً در باکتری ها از 0.45 تا 2.57 است.

ساختار هر مولکول DNA شبیه یک مارپیچ پیچ خورده دوگانه است. توجه داشته باشید که زنجیره های پلی نوکلئوتیدی ضد موازی هستند. یعنی محل نوکلئوتیدجفت های یک رشته به ترتیب معکوس نسبت به رشته های دیگر هستند. هر چرخش این مارپیچ حاوی 10 جفت نوکلئوتید است.

این زنجیر چگونه به هم بسته می شوند؟ چرا یک مولکول قوی است و تجزیه نمی شود؟ همه چیز در مورد پیوند هیدروژنی بین بازهای نیتروژنی (بین A و T - دو، بین G و C - سه) و برهمکنش آبگریز است.

در پایان بخش، می خواهم به این نکته اشاره کنم که DNA بزرگترین مولکول آلی است که طول آن از 0.25 تا 200 نانومتر متغیر است.

مکمل

بیایید نگاهی دقیق تر به پیوندهای زوجی بیندازیم. قبلاً گفتیم که جفت‌های پایه نیتروژنی نه به صورت آشفته، بلکه در یک توالی دقیق تشکیل می‌شوند. بنابراین، آدنین فقط می تواند به تیمین و گوانین فقط به سیتوزین متصل شود. این آرایش متوالی جفت ها در یک رشته از یک مولکول، ترتیب آنها را در رشته دیگر دیکته می کند.

هنگام تکثیر یا دو برابر شدن برای تشکیل یک مولکول DNA جدید، این قانون که "مکملیت" نامیده می شود، لزوماً رعایت می شود. می توانید به الگوی زیر توجه کنید که در خلاصه قوانین چارگاف ذکر شد - تعداد نوکلئوتیدهای زیر یکسان است: A و T، G و C.

Replication

حالا بیایید در مورد نقش بیولوژیکی همانندسازی DNA صحبت کنیم. بیایید با این واقعیت شروع کنیم که این مولکول دارای این توانایی منحصر به فرد برای بازتولید خود است. این اصطلاح به سنتز یک مولکول دختر اشاره دارد.

در سال 1957، سه مدل از این فرآیند پیشنهاد شد:

• محافظه کار (مولکول اصلی حفظ می شود و یک مولکول جدید تشکیل می شود)؛
• نیمه محافظه کار(شکستن مولکول اصلی به تک زنجیره ها و افزودن پایه های مکمل به هر یک از آنها)؛
• پراکنده (واپاشی مولکولی، تکثیر قطعه و جمع آوری تصادفی).

فرایند تکرار سه مرحله دارد:

شروع

(باز کردن بخش های DNA با استفاده از آنزیم هلیکاز)؛

طولانی شدن (طولانی شدن زنجیره با افزودن نوکلئوتیدها)؛

خاتمه (رسیدن به طول لازم).

این فرآیند پیچیده عملکرد ویژه ای دارد، یعنی نقش بیولوژیکی - برای اطمینان از انتقال دقیق اطلاعات ژنتیکی.

RNA

بگفتیم نقش بیولوژیکی DNA چیست، اکنون پیشنهاد می کنیم به بررسی اسید ریبونوکلئیک (یعنی RNA) برویم.

اجازه دهید این بخش را با گفتن اینکه این مولکول به اندازه DNA مهم است شروع کنیم. ما می توانیم آن را کاملاً در هر موجود زنده، سلول های پروکاریوتی و یوکاریوتی تشخیص دهیم. این مولکول حتی در برخی از ویروس ها (ما در مورد ویروس های حاوی RNA صحبت می کنیم) مشاهده می شود.

یکی از ویژگی های متمایز RNA وجود یک زنجیره واحد از مولکول ها است، اما، مانند DNA، از چهار باز نیتروژن تشکیل شده است. در این مورد این است:

• آدنین (A);
• اوراسیل (U);
• سیتوزین (C);
• گوانین (G).

همه RNA ها به سه گروه تقسیم می شوند:

ماتریس

که معمولاً اطلاعاتی نامیده می شود (کاهش به دو شکل امکان پذیر است: mRNA یا mRNA)؛

حمل و نقل (tRNA);

ریبوزومی (rRNA).

توابع

پس از پرداختن به نقش بیولوژیکی DNA، ساختار آن و ویژگی های RNA، پیشنهاد می کنیم به سمت مأموریت های ویژه (عملکردهای) اسیدهای ریبونوکلئیک برویم.

بیایید با mRNA یا mRNA شروع کنیم که وظیفه اصلی آن انتقال اطلاعات از مولکول DNA به سیتوپلاسم هسته است. همچنین mRNA یک الگو برای سنتز پروتئین است. در مورد درصد این نوع مولکول ها، آن بسیار کم است (حدود 4٪).

و درصد rRNA در سلول 80 است. آنها ضروری هستند، زیرا اساس ریبوزوم ها هستند. RNA ریبوزومی در سنتز پروتئین و مونتاژ زنجیره پلی پپتیدی نقش دارد.

آداپتوری که آمینو اسیدهای زنجیره را می سازد - tRNA که اسیدهای آمینه را به ناحیه سنتز پروتئین منتقل می کند. درصد در سلول حدود 15% است.

نقش بیولوژیکی

به طور خلاصه: نقش بیولوژیکی DNA چیست؟ در زمان کشف این مولکول، هیچ اطلاعات واضحی در این مورد نمی‌توان ارائه داد، اما حتی در حال حاضر همه چیز در مورد اهمیت DNA و RNA مشخص نیست.

اگر در مورد اهمیت بیولوژیکی کلی صحبت کنیم، نقش آنها انتقال اطلاعات ارثی از نسلی به نسل دیگر، سنتز پروتئین و کدگذاری ساختارهای پروتئین است.

بسیاری نسخه زیر را بیان می کنند: این مولکول ها نه تنها با زندگی بیولوژیکی، بلکه با زندگی معنوی موجودات زنده مرتبط هستند. اگر نظر متافیزیکدانان را باور دارید، پس DNA حاوی تجربه زندگی های گذشته و انرژی الهی است.