معلومة

C أزواج قاعدة الحمض النووي في كل دور


كيف يحتوي C-DNA على 9.33 زوجًا قاعديًا في كل منعطف؟ يجب تحديد عدد الأزواج الأساسية. كيف يمكن أن يكون رقمًا عشريًا؟


ليس هناك شرط أن يكون للحمض النووي عددًا صحيحًا من أزواج القواعد في كل دور. كتجربة فكرية ، لنفترض أن لديك حلزونًا من dsDNA مع 10 أزواج أساسية تكمل دورة حلزونية واحدة (أي تحتوي على 10 نقاط أساس / دورة). الآن ، قم بلف هذا الحمض النووي على طول محوره بحيث يكمل 1.5 دورة. لا يزال هناك 10 نقاط أساس فقط ، وبالتالي 6.67 نقطة أساس / دورة (والتي يجب أن تلاحظ أنها رقم عشري).


C أزواج قاعدة الحمض النووي في كل دور - علم الأحياء

كما في حالة بنية البروتين (الفصلين 6 و 7) ، من المفيد أحيانًا وصف بنية الحمض النووي من حيث مستويات التعقيد الهرمية (الأولية ، والثانوية ، والثالثية). الهيكل الأساسي للحمض النووي هو هيكله التساهمي وتسلسل النوكليوتيدات. يمكن الإشارة إلى أي بنية منتظمة ومستقرة يتم تناولها بواسطة بعض أو كل النيوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي على أنها بنية ثانوية. تندرج جميع الهياكل التي تم النظر فيها في الصفحات التالية من هذا الفصل تحت عنوان الهيكل الثانوي. يعتبر الطي المعقد للكروموسومات الكبيرة داخل الكروماتين النووى البكتيري وحقيقي النواة بشكل عام بنية ثلاثية وهذا ما تم تناوله في الفصل 23.

مخازن الحمض النووي المعلومات الجينية

شك Miescher والعديد من الآخرين في أن النوكلين أو الحمض النووي مرتبط بطريقة ما بميراث الخلايا ، ولكن أول دليل مباشر على أن الحمض النووي هو حامل المعلومات الجينية جاء في عام 1944 من خلال اكتشاف قام به أوزوالد تي أفيري وكولين ماكليود وماكلين. مكارتي. وجد هؤلاء الباحثون أن الحمض النووي المستخرج من سلالة خبيثة (مسببة للمرض) من بكتيريا Streptococcus pneumoniae ، والمعروفة أيضًا باسم المكورات الرئوية ، قد حولت وراثيًا سلالة غير ضارة من هذا الكائن الحي إلى شكل خبيث (الشكل 12-12). خلص أفيري وزملاؤه إلى أن الحمض النووي المستخرج من السلالة الخبيثة يحمل رسالة وراثية وراثية من أجل الفوعة. لم يقبل الجميع هذه الاستنتاجات ، لأن آثار شوائب البروتين الموجودة في الحمض النووي يمكن أن تكون الناقل الفعلي للمعلومات الجينية. سرعان ما تم القضاء على هذا الاحتمال من خلال اكتشاف أن معالجة الحمض النووي بالأنزيمات المحللة للبروتين لم تدمر نشاط التحويل ، ولكن العلاج باستخدام ديوكسي ريبونوكلياز (إنزيمات تحلل الحمض النووي) فعل.

قدمت تجربة مهمة ثانية دليلاً مستقلاً على أن الحمض النووي يحمل معلومات وراثية. في عام 1952 ، استخدم ألفريد دي هيرشي ومارثا تشيس الفوسفور المشع ( 32 ع) والكبريت المشع ( 35 S) لتوضيح أنه عندما يصيب الفيروس البكتيري (العاثية) T2 الخلية المضيفة ، الإشريكية القولونية ، فإن الحمض النووي المحتوي على الفوسفور للجسيم الفيروسي ، وليس البروتين المحتوي على الكبريت في الغلاف الفيروسي ، هو الذي يدخل فعليًا إلى الخلية المضيفة وتوفر المعلومات الجينية لتكاثر الفيروس (الشكل 12-13). أظهرت هذه التجارب المبكرة الهامة والعديد من خطوط الأدلة الأخرى أن الحمض النووي هو بالتأكيد المكون الكروموسومي الحصري الذي يحمل المعلومات الوراثية للخلايا الحية.

الشكل 12-12 تجربة Avery-MacLeod-McCarty. عند حقنها في الفئران ، فإن سلالة المكورات الرئوية المغلفة (أ) مميتة ، في حين أن السلالة غير مغلفة (ب) غير ضار ، مثل الإجهاد المغلف المقتول بالحرارة (ج). أظهرت الأبحاث السابقة التي أجراها عالم البكتيريا فريدريك جريفيث أن إضافة بكتيريا مميتة بالحرارة (وهي وحدها غير ضارة للفئران) إلى سلالة حية غير ضارة قد حولت الأخيرة بشكل دائم إلى بكتيريا مميتة وخبيثة ومغلفة. (د). وخلص إلى أن أحد العوامل المحولة في البكتيريا الفتاكة المميتة بالحرارة قد دخل إلى البكتيريا الحية غير الخبيثة وجعلها خبيثة ومغلفة. حدد أفيري وزملاؤه عامل تحويل جريفيث على أنه الحمض النووي. (هـ) لقد استخرجوا الحمض النووي من المكورات الرئوية الخبيثة المميتة بالحرارة ، وأزالوا البروتين تمامًا قدر الإمكان ، وأضافوا هذا الحمض النووي إلى البكتيريا غير الفتاكة. تم تحويل المكورات الرئوية غير الخبيثة بشكل دائم إلى سلالة خبيثة. من الواضح أن الحمض النووي قد دخل إلى البكتيريا غير الخبيثة ، وأصبحت جينات الفوعة وتشكيل الكبسولة مدمجة في كروموسومات البكتيريا غير الفتاكة. لذلك كانت جميع الأجيال اللاحقة من هذه البكتيريا خبيثة ومغلفة.

تحتوي الحمض النووي على تركيبات قاعدية مميزة

1. يختلف التركيب الأساسي للحمض النووي بشكل عام من نوع إلى آخر.

2. عينات الحمض النووي المعزولة من أنسجة مختلفة من نفس النوع لها نفس التركيب الأساسي.

3. لا يتغير التركيب الأساسي للحمض النووي في نوع معين مع عمر الكائن الحي أو حالته الغذائية أو البيئة المتغيرة.

4. في جميع الحمض النووي ، بغض النظر عن الأنواع ، يكون عدد بقايا الأدينين مساويًا لعدد بقايا الثايمين (أي ، A = T) ، وعدد بقايا الجوانين يساوي عدد بقايا السيتوزين (G = ج). من هذه العلاقات ، يترتب على ذلك أن مجموع بقايا البيورين يساوي مجموع بقايا بيريميدين ، أي A + G = T + C.

هذه العلاقات الكمية ، التي تسمى أحيانًا & quotChargaff s Rules ، & quot تم تأكيدها من قبل العديد من الباحثين اللاحقين. لقد كانت مفتاحًا لإنشاء بنية ثلاثية الأبعاد للحمض النووي وأعطت أدلة على كيفية تشفير المعلومات الجينية في الحمض النووي وانتقالها من جيل إلى جيل.

الشكل 12-13 ملخص تجربة هيرشي تشيس. تم تحضير دفعتين من جزيئات العاثيات المسمى بالنظائر. تم تصنيف أحدهما بـ 32 P في مجموعات الفوسفات من الحمض النووي والأخرى مع 35 S في الأحماض الأمينية المحتوية على الكبريت من أغلفة البروتين (الكبسولات). (لاحظ أن الحمض النووي لا يحتوي على الكبريت ، والبروتين الفيروسي لا يحتوي على الفوسفور.) ثم تمت إضافة دفعتين من الملتهمة الملصقة إلى معلقات منفصلة للبكتيريا غير المسماة. تم تحريك كل معلق من الخلايا المصابة بالعاثية في خلاط لقص القفيصة الفيروسية من البكتيريا. تم بعد ذلك فصل البكتيريا والأغلفة الفيروسية الفارغة (الأشباح) عن طريق الطرد المركزي. الخلايا المصابة ب 32 تم العثور على Phage المسمى P لاحتواء 32 P ، مما يشير إلى أن الحمض النووي الفيروسي قد دخل الخلايا ، وأن الأشباح الفيروسية لا تحتوي على أي نشاط إشعاعي. الخلايا المصابة 35 تم العثور على Phage المسمى S ليس له أي نشاط إشعاعي بعد علاج الخلاط ، ولكن الأشباح الفيروسية احتوت 35 تم إنتاج جزيئات فيروس ذرية S. في كلتا دفعتين من البكتيريا بعد فترة من إزالة الغلاف الفيروسي ، وبالتالي تم إدخال الرسالة الجينية لتكاثرها بواسطة الحمض النووي الفيروسي ، وليس عن طريق البروتين الفيروسي.

الحمض النووي هو الحلزون المزدوج

الشكل 12-14 نمط حيود الأشعة السينية للحمض النووي. تشير البقع التي تشكل تقاطعًا في المركز إلى بنية حلزونية. العصابات الثقيلة في الأعلى والأسفل تتوافق مع القواعد المتكررة.

في عام 1953 ، افترض واتسون وكريك نموذجًا ثلاثي الأبعاد لبنية الحمض النووي الذي يمثل جميع البيانات المتاحة (الشكل 12-15). وهو يتألف من سلسلتين من سلاسل الحمض النووي الحلزونية ملفوفة حول نفس المحور لتشكيل حلزون مزدوج لليد اليمنى (انظر الإطار 7-1 للحصول على شرح للمعنى الأيمن أو الأيسر للبنية الحلزونية). توجد العمود الفقري المحب للماء لمجموعات الفوسفات المتناوبة ومجموعات الفوسفات سالبة الشحنة على السطح الخارجي للحلزون المزدوج ، في مواجهة المياه المحيطة. تتكدس قواعد البيورين والبيريميدين لكلا الخيوط داخل اللولب المزدوج ، مع هياكلها الحلقية شبه المستوية والكارهة للماء قريبة جدًا من بعضها البعض وعمودية على المحور الطويل للحلزون. العلاقة المكانية بين هذه الخيوط تخلق أخدودًا كبيرًا وأخدودًا ثانويًا بين الخيوط. يتم إقران كل قاعدة من خصلة واحدة في نفس المستوى بقاعدة الخيط الآخر. وجد Watson and Crick أن أزواج القاعدة المرتبطة بالهيدروجين الموضحة في الشكل 12-11 هي تلك التي تناسب الهيكل بشكل أفضل ، مما يوفر الأساس المنطقي لقواعد Chargaff. من المهم ملاحظة أن ثلاثة روابط هيدروجينية يمكن أن تتكون بين G و C ، يرمز لها G & # 8801C ، لكن اثنتين فقط يمكن أن تتشكلان بين A و T ، يرمزان لهما A = T. تميل أزواج القواعد الأخرى (بدرجات متفاوتة) إلى زعزعة استقرار البنية المزدوجة الحلزونية.

الشكل 12-15 نموذج Watson-Crick لبنية الحمض النووي. اقترح النموذج الأصلي أن هناك 10 أزواج أساسية أو 3.4 نانومتر لكل دورة من اللولب. أظهرت القياسات اللاحقة أن هناك 10.5 أزواج قاعدية أو 3.6 نانومتر لكل دورة.(أ) تمثيل تخطيطي ، يوضح أبعاد اللولب. (ب) نموذج خط يظهر العمود الفقري وتكديس القواعد. (ج) نموذج يملأ الفراغ.

لحساب الفترات الدورية التي لوحظت في نمط حيود الأشعة السينية ، استخدم واطسون وكريك نماذج جزيئية لإظهار أن القواعد المكدسة عموديًا داخل اللولب المزدوج ستكون على بعد 0.34 نانومتر وأن مسافة التكرار الثانوية البالغة حوالي 3.4 نانومتر يمكن حسابها من خلال وجود 10 (الآن 10.5) بقايا نيوكليوتيد في كل منعطف كامل للحلزون المزدوج (الشكل 12-15 أ). كما يتضح من الشكل 12-16 ، فإن السلاسل المتعددة النوكليوتيد المتوازنة للحمض النووي الحلزوني المزدوج ليست متطابقة في أي من التسلسل الأساسي أو التركيب. بدلا من ذلك هم مكملون لبعضهم البعض. أينما يظهر الأدينين في سلسلة واحدة ، يوجد الثايمين في السلسلة الأخرى بشكل مشابه ، وحيثما يوجد الجوانين في سلسلة واحدة ، يوجد السيتوزين في السلسلة الأخرى.

يتم تثبيت الحلزون المزدوج أو المزدوج للحمض النووي معًا بواسطة مجموعتين من القوى ، كما تم وصفه سابقًا: رابطة هيدروجينية بين أزواج القواعد التكميلية (الشكل 12-11) وتفاعلات التراص القاعدية. إن الخصوصية التي تحافظ على تسلسل أساسي معين في كل خيط DNA تساهم فيه بشكل كامل الرابطة الهيدروجينية بين أزواج القواعد. تساهم تفاعلات التكدس الأساسية ، والتي تعتبر غير محددة إلى حد كبير فيما يتعلق بهوية القواعد المكدسة ، مساهمة كبيرة في استقرار اللولب المزدوج.

يدعم الكثير من الأدلة الكيميائية والبيولوجية السمات المهمة للنموذج الحلزوني المزدوج لهيكل الحمض النووي. علاوة على ذلك ، اقترح النموذج على الفور آلية لنقل المعلومات الجينية. السمة الأساسية للنموذج هي تكامل خيوط الحمض النووي. يمكن إجراء نسخة من هذا الهيكل (النسخ المتماثل) منطقياً عن طريق (1) فصل السلاسل و (2) توليف خيط تكميلي لكل منهما عن طريق الانضمام إلى النيوكليوتيدات في تسلسل محدد بواسطة قواعد التقشير الأساسية المذكورة أعلاه. يمكن أن يعمل كل خيط موجود مسبقًا كقالب لتوجيه تركيب الخصلة التكميلية (الشكل 12-17). تم تأكيد هذه التوقعات تجريبياً ، وكان هذا الاكتشاف ثورة في فهمنا لعملية التمثيل الغذائي للحمض النووي.

الشكل 12-16 رسم تخطيطي للخيوط التكميلية المضادة للتوازي من الحمض النووي باتباع قواعد الاقتران التي اقترحها واتسون وكريك. تختلف الخيوط المتوازنة المتوازنة في الأساس في التركيب الأساسي: يحتوي الشريط الأيسر على التركيبة أ3 تي2 جيأنا ج3 الحق ، أ2 تي3 جي3 جل. كما أنها تختلف في التسلسل عند قراءة كل سلسلة في الاتجاه 5 & # 8594 3. لاحظ المعادلات الأساسية: A = T و G & # 8801 C. في هذا والرسوم التوضيحية التالية ، غالبًا ما يتم تمثيل الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد بمجموعات من الخطوط الزرقاء.

الشكل 12-17 تكرار الحمض النووي كما اقترحه واتسون وكريك. تنفصل الخيوط الأم ، ويشكل كل منها نموذجًا للتخليق الحيوي لشريط ابنة تكميلي (باللون الأحمر).

يُشار أيضًا إلى بنية Watson-Crick باسم الحمض النووي من النوع B. الشكل B هو الهيكل الأكثر استقرارًا لجزيء DNA ذي التسلسل العشوائي في ظل الظروف الفسيولوجية ، وبالتالي فهو النقطة المرجعية القياسية في أي دراسة لخصائص الحمض النووي. المتغيرات الهيكلية للحمض النووي Iwo التي تميزت جيدًا في الهياكل البلورية هي الأشكال A و Z (الشكل 12-18). يُفضل الشكل A في العديد من الحلول الخالية نسبيًا من الماء. لا يزال الحمض النووي مرتبًا في لولب مزدوج أيمن ، لكن الارتفاع لكل زوج قاعدي هو 0.23 نانومتر وعدد أزواج القاعدة لكل منعطف حلزوني هو 11 ، بالنسبة إلى الارتفاع 0.34 نانومتر و 10.5 أزواج قاعدية لكل دور موجودة في ب- الحمض النووي. بالنسبة لجزيء DNA معين ، سيكون الشكل A أقصر ويكون قطره أكبر من الشكل B. تميل الكواشف المستخدمة لتعزيز تبلور الحمض النووي إلى تجفيفه ، وهذا يؤدي إلى ميل العديد من الحمض النووي إلى التبلور في الشكل A.

الحمض النووي ذو الشكل Z هو خروج أكثر جذرية عن البنية B ، وأبرز ما يميزها هو الدوران الحلزوني الأيسر. يوجد 12 زوجًا أساسيًا لكل منعطف حلزوني ، بارتفاع قدره 0.38 نانومتر لكل زوج أساسي. يأخذ العمود الفقري للحمض النووي مظهرًا متعرجًا. يتم طي تسلسلات معينة من النوكليوتيدات لتصبح حلزونات Z يسرى بسهولة أكبر من غيرها. الأمثلة البارزة هي التسلسلات التي تتناوب فيها البيريميدينات مع البيورينات ، خاصةً بالتناوب C و G أو 5-methyl-C و G. ما إذا كان الحمض النووي A-form موجود بالفعل في الخلايا غير مؤكد ، ولكن هناك دليل على بعض الامتدادات القصيرة (مساحات) من Z - الحمض النووي في كل من بدائيات النوى وحقيقيات النوى. قد تلعب مسارات Z-DNA هذه دورًا غير محدد حتى الآن في تنظيم التعبير عن بعض الجينات أو في إعادة التركيب الجيني.

الشكل 12-19 نموذج لثني الحمض النووي الذي تنتجه مسارات بولي (أ). يتم إنتاج الانحناء هنا بواسطة أربعة (dA)5 مساحات مفصولة بخمسة أزواج أساسية. تظهر قواعد الأدينين باللون الأحمر.


ما هي أزواج القاعدة في DNA و RNA؟

الأزواج الأساسية في الحمض النووي هي الأدينين إلى الثايمين والجوانين إلى السيتوزين. في الحمض النووي الريبي ، هم من الأدينين إلى اليوراسيل والجوانين إلى السيتوزين.

يتكون الزوج الأساسي من نيوكليوتيدات. النيوكليوتيدات ، الموجودة على خيوط متقابلة من DNA أو RNA ، تنجذب إلى بعضها البعض في رابطة هيدروجينية. هذه الروابط هي التي تمسك الخيط معًا في شكل حلزون مزدوج. الهيكل المزدوج هو تكرار يعمل كنظام احتياطي لتخزين المعلومات الجينية.

تسهل أزواج القاعدة النسخ ، وهي العملية التي يتم بموجبها نقل المعلومات الجينية المشفرة في الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. يتم نقل المعلومات في واحد فقط من خيطي الحمض النووي ، وهو ما يسمى حبلا الترميز. يحتوي كل نيوكليوتيد في خيط الترميز على نيوكليوتيدات تكميلية في الخيط الآخر ، تسمى حبلا القالب.

أزواج Watson-Crick هي أزواج قاعدة DNA و RNA القياسية. في الحمض النووي ، يرتبط الأدينين بالثيمين بينما يرتبط الجوانين بالسيتوزين. نفس الأزواج تنطبق على الحمض النووي الريبي ، باستثناء أن اليوراسيل يحل محل الثايمين. تتشابه جزيئات اليوراسيل والثيمين كثيرًا في الشكل ، مما يسمح لها بتكوين نفس أنواع الروابط الهيدروجينية مع الأدينين.

ومع ذلك ، هناك بعض أزواج الروابط البديلة التي تنتج عن روابط هيدروجينية أخرى. في زوج قاعدي متذبذب ، روابط الجوانين إلى اليوراسيل ، روابط هيبوكسانثين إلى اليوراسيل ، روابط هيبوكسانثين بالأدينين ، روابط هيبوكسانثين بالسيتوزين. زوج قاعدة Hoogsteen هو تشكيل بديل آخر. تحدث الاهتزازات والتذبذبات في أغلب الأحيان في الحمض النووي الريبي وهي معقدة للغاية.


اكتشاف الحلزون المزدوج

بحلول أوائل الخمسينيات من القرن الماضي ، تراكمت أدلة مهمة تشير إلى أن الحمض النووي هو المادة الجينية للخلايا ، والآن بدأ السباق لاكتشاف هيكلها ثلاثي الأبعاد. في هذا الوقت تقريبًا ، عالم الكيمياء الحيوية النمساوي إروين المسؤول [1] (1905-2002) فحص محتوى الحمض النووي في الأنواع المختلفة واكتشفوا أن الأدينين والثايمين والجوانين والسيتوزين لم يتم العثور عليها بكميات متساوية ، وأنها تختلف من نوع إلى نوع ، ولكن ليس بين أفراد من نفس النوع. وجد أن كمية الأدينين كانت قريبة جدًا من كمية الثايمين ، وأن كمية السيتوزين كانت قريبة جدًا من كمية الجوانين ، أو A = T و G = C. تُعرف هذه العلاقات أيضًا باسم قواعد المسؤول.

الشكل 4. يظهر نمط حيود الأشعة السينية للحمض النووي طبيعته الحلزونية. (الائتمان: المعاهد الوطنية للصحة)

كان علماء آخرون أيضًا يستكشفون هذا المجال بنشاط خلال منتصف القرن العشرين. في عام 1952 ، العالم الأمريكي لينوس بولينج (1901-1994) كان الكيميائي الإنشائي الرائد في العالم والمفضل في حل بنية الحمض النووي. اكتشف بولينج في وقت سابق بنية حلزونات البروتين α ، باستخدام حيود الأشعة السينية، وبناءً على صور حيود الأشعة السينية للحمض النووي التي تم إجراؤها في مختبره ، اقترح نموذجًا ثلاثي الشرائط للحمض النووي. [2] في الوقت نفسه ، قال الباحث البريطاني روزاليند فرانكلين (1920–1958) وطالبها المتخرج R.G. جوسلينج كانوا يستخدمون أيضًا حيود الأشعة السينية لفهم بنية الحمض النووي (الشكل 4). كانت خبرة فرانكلين العلمية هي التي أدت إلى إنتاج المزيد من صور حيود الأشعة السينية المحددة جيدًا للحمض النووي والتي من شأنها أن تُظهر بوضوح البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي.

كان جيمس واتسون (1928–) ، عالم أمريكي ، وعالم بريطاني فرانسيس كريك (1916-2004) ، يعملان معًا في الخمسينيات من القرن الماضي لاكتشاف بنية الحمض النووي. استعملوا قواعد المسؤول و فرانكلين و حيود ويلكنز للأشعة السينية صور لألياف الحمض النووي لتجميع الاقتران بيورين-بيريميدين لجزيء الحمض النووي الحلزوني المزدوج (الشكل 5). في أبريل 1953 ، واتسون وكريك نشر نموذجهم للحمض النووي الحلزون المزدوج في طبيعة سجية. [3] تضمنت القضية نفسها أيضًا أوراق ويلكنز وزملائه ، [4] [5] كل منها يصف جوانب مختلفة من التركيب الجزيئي للحمض النووي. في عام 1962 ، مُنح جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكنز جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء والطب. لسوء الحظ ، بحلول ذلك الوقت ، توفي فرانكلين ، ولم تُمنح جوائز نوبل في ذلك الوقت بعد وفاته. ومع ذلك ، استمر العمل في التعرف على بنية الحمض النووي. في عام 1973 ، الكسندر ثري (1924-2015) وزملاؤه كانوا قادرين على تحليل بلورات الحمض النووي لتأكيد وزيادة توضيح بنية الحمض النووي. [6]

الشكل 5. في عام 1953 ، قام جيمس واتسون وفرانسيس كريك ببناء هذا النموذج لبنية الحمض النووي ، المعروض هنا في متحف العلوم في لندن.

فكر في الأمر


الحمض النووي: 260 نانومتر امتصاص: (في كفيت 1 سم)
عامل التخفيف:
التركيز الأصلي: & # 956g & # 47 & # 956l

الكتلة (مقدار dsDNA): 956 جم & #
الحجم: & # 956l
تركيز أزواج القاعدة: مم

وصف الأداة

يمكنك استخدام حاسبة الحمض النووي من أجل:

  • حساب المعلمات الفيزيائية والكيميائية الأساسية لجزيء الحمض النووي.
  • احسب الكتلة أو الحجم المطلوب لتحضير محلول حمض نووي بتركيز مولاري محدد. على العكس من ذلك ، يمكنك حساب مولارية محلول الحمض النووي المحضر عن طريق إذابة كمية معينة منه في حجم محدد من المذيب.
  • احسب تركيز الحمض النووي من الامتصاص والعكس صحيح.
  • احسب مولارية زوج القاعدة لحلول dsDNA.

إخلاء المسؤولية: يأتي هذا البرنامج المجاني بدون أي ضمان. لا يتحمل مؤلف البرنامج أو موفره أي مسؤولية عن أي خسارة أو ضرر قد ينشأ عن استخدامه لأي غرض من الأغراض.

خصوصية البيانات: تتم معالجة جميع مدخلات بيانات المستخدم في التطبيقات محليًا داخل المتصفح. لا يتم إرسال أي بيانات إلى خادم molbiotools.com.

سياسة خصوصية المستخدم: يستخدم بائعو الجهات الخارجية ، بما في ذلك Google ، ملفات تعريف الارتباط لعرض الإعلانات بناءً على زيارات المستخدم السابقة لهذا الموقع أو مواقع الويب الأخرى. يمكّن استخدام Google لملفات تعريف الارتباط الإعلانية وشركائها من عرض الإعلانات على زوار الموقع بناءً على زياراتهم لهذا الموقع و / أو مواقع أخرى على الإنترنت. يمكن للمستخدمين إلغاء الاشتراك في الإعلانات المخصصة عن طريق زيارة إعدادات الإعلانات.

تساعد الإعلانات في الحفاظ على molbiotools قيد التشغيل والتطور. لدعمه بشكل فعال ، يرجى النقر فوق الإعلانات فقط إذا كان لديك على الأقل اهتمام محتمل بالمنتج ولا تنقر فوقه بشكل متكرر أثناء الجلسة (يجعل كل نقرات الإعلانات غير صالحة) ، شكرًا لك!


حاسبة تحويل طول الحمض النووي

المعطى أدناه هو آلة حاسبة لتحويل طول الحمض النووي عبر الإنترنت لتحويل طول الحمض النووي في وحدات زوج القاعدة إلى وحدات أخرى مثل زوج الكيلوباز وزوج Megabase وزوج قاعدة جيجا.

المعطى أدناه هو آلة حاسبة لتحويل طول الحمض النووي عبر الإنترنت لتحويل طول الحمض النووي في وحدات زوج القاعدة إلى وحدات أخرى مثل زوج الكيلوباز وزوج Megabase وزوج قاعدة جيجا.

معادلة:

يمكنك أيضًا استخدام حاسبة تحويل طول الحمض النووي عبر الإنترنت لحساب طول البروتين والحجم المتوقع للبروتين بناءً على قيمة طول الحمض النووي.

الحمض النووي: يطلق عليه حمض Deoxyribonucleic وهو نوع من الجزيئات التي تشفر المعلومات الجينية. إنه هيكل مزدوج تقطعت به السبل متصل ببعضه بواسطة روابط هيدروجينية ضعيفة بين أزواج القاعدة من النيوكليوتيدات. يحتوي الحمض النووي البشري على ما يقرب من 3 مليارات زوج قاعدي.

حاسبة تحويل طول الحمض النووي: ستكون هذه الآلة الحاسبة عبر الإنترنت مفيدة جدًا لطلاب الطب أو الأحياء لإجراء حسابات طول الحمض النووي الخاصة بهم.


C أزواج قاعدة الحمض النووي في كل دور - علم الأحياء


الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) هو المعلومات الجينية لمعظم الكائنات الحية (تستخدم بعض الفيروسات ، التي تسمى الفيروسات القهقرية ، حمض الريبونوكليك كمعلومات وراثية).
- يمكن نسخ الحمض النووي عبر أجيال من الخلايا: تكرار الحمض النووي
- يمكن ترجمة الحمض النووي إلى بروتينات: نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي ، وترجمته إلى بروتينات ،
- يمكن إصلاح الحمض النووي عند الحاجة: إصلاح الحمض النووي.
تم وصف الأحماض النووية الريبية (RNAs) في فصل آخر (mRNA ، r-RNA ، t-RNA.)

- الحمض النووي عبارة عن بوليمر يتكون من وحدات تسمى النيوكليوتيدات (أو أحاديات النيوكليوتيدات).
- للنيوكليوتيدات أيضًا وظائف أخرى: (ناقلات الطاقة: ATP ، GTP ، التنفس الخلوي: NAD ، نقل إشارة FAD: أنزيمات AMP الدورية: CoA ، فيتامينات UDP: أحادي نيوكليوتيد النيكوتيناميد ، فيتامين B2).

باستخدام تسمية البروتين ، يمكننا التحدث من حيث الهياكل الأولية والثانوية والثالثية والرباعية للجزيء:

I الهيكل الأساسي للجزيء: العمود الفقري التساهمي والقواعد جانباً

يتكون النيوكليوسيد من سكر + قاعدة نيتروجينية.
يتكون النيوكليوتيد من فوسفات + سكر + قاعدة نيتروجينية. في الحمض النووي ، يكون النيوكليوتيد عبارة عن ديوكسي ريبونوكليوتيد (في الحمض النووي الريبي ، النيوكليوتيد هو ريبونوكليوتيد).

حمض الفوسفوريك I-1


I-2 سكر:

ديوكسيريبوز ، وهو بنتوز دوري (5 سكر كربون). ملحوظة: السكر الموجود في الحمض النووي الريبي هو ريبوز. لوحظ الكربونات في السكر من 1 'إلى 5'. ترتبط ذرة النيتروجين من القاعدة النيتروجينية بـ C1 '(رابط الجليكوسيد) ، ويرتبط الفوسفات بـ C5' (رابط الإستر) لتكوين النيوكليوتيدات. لذلك فإن النيوكليوتيد هو: فوسفات - C5 'سكر C1' - قاعدة.


I-3 القواعد النيتروجينية:

توجد دورات غير متجانسة عطرية هناك بورينات وبيريميدين.
- البيورينات: الأدينين (أ) والجوانين (ز).
- بيريميدين: السيتوزين (C) والثايمين (T) (ملاحظة: يتم استبدال الثايمين بـ uracyle (U) في RNA).

ملاحظة: توجد قواعد نيتروجينية أخرى ، ولا سيما القواعد الميثيلية المشتقة من مثيلة القواعد المذكورة أعلاه لها دور وظيفي (انظر الفصل المخصص).


قائمة المصطلحات:
- أسماء النيوكليوزيدات: ديوكسيدينوسيد في الحمض النووي: ديوكسيدينوسين ، ديوكسي جوانوزين ، ديوكسيتيدين ، ديوكسي ثيميدين في الحمض النووي (ريبونوكليوسيدات في الحمض النووي الريبي: أدينوزين ، جوانوزين ، سيتيدين ، يوريدين).
- أسماء النوكليوتيدات: ديوكسي ريبونوكليوتيدات في الحمض النووي: حمض ديوكسيديناليك ، حمض ديوكسي جانيليك ، حمض ديوكسي سيتيديليك ، حمض ديوكسي ثيميديليك (ريبونوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي: حمض أدينيليك ، حمض جوانيليك ، حمض سيتيديليك ، حمض يوريديليك).


II الهياكل الثانوية والثالثية للجزيء - التشكل ثلاثي الأبعاد للحمض النووي

II.1 نكليوتيدات

يتكون ثنائي النوكليوتيدات من رابط فوسفوديستر بين 2 أحادي نيوكليوتيد. يرتبط فوسفات أحادي النوكليوتيد (في C5 من سكره) بـ C3 من سكر أحادي النوكليوتيد السابق. بعد ذلك ، نبدأ بالفوسفات ، 5 'سكر (+ قاعدة) و 3' من هذا السكر ، مرتبطون بفوسفات ثان - 5 'سكر ، و 3' مجاني للخطوة التالية. وبالتالي فإن الارتباط - واتجاه الجزيء - هو 5 '- & gt 3'. تتكون البولينيوكليوتيدات من الإضافة المتتالية للمونوميرات في تكوين عام 5 '- & gt 3'. يتكون العمود الفقري للجزيء من تعاقب فوسفات السكر (نيوكليوتيد ن) - فوسفات-سكر (نيوكليوتيد ن + 1) ، وهكذا ، مرتبط تساهميًا ، مع وضع القواعد جانبًا.


II.2 جزيء DNA

يتكون الحمض النووي من اثنين (& quotduplex DNA & quot) من سلاسل أو خيوط حلزونية (مثل اللولب الأيمن) ، ملفوفة حول محور لتشكيل حلزون مزدوج بقطر 20A & deg. الخيطان متضادان (معرف est: اتجاهاتهما 5 '- & gt3' في الاتجاه المعاكس). يُظهر المظهر العام للبوليمر دورية مقدارها 3.4 A & deg ، تقابل المسافة بين قاعدتين ، وواحدة أخرى من 34 A & deg ، تقابل دورة حلزونية واحدة (وأيضًا إلى 10 أزواج قواعد).


2.2.1 حدود الهيدروجين: قواعد الاقتران

القواعد (الكارهة للماء) مكدسة في الداخل ، وهناك طائرات عمودية على محور اللولب المزدوج. الخارج (الفوسفات والسكر) محبة للماء.
تربط حدود الهيدروجين بين قواعد خصلة واحدة وقواعد الخصلة الأخرى التي تربط الخيطين معًا (الخطوط المتقطعة في الرسم).
يجب أن يرتبط البيورين الموجود على خصلة واحدة ببيريميدين على الخيط الآخر. كنتيجة طبيعية ، فإن عدد بقايا البيورينات يساوي عدد بقايا بيريميدين.
يربط A (مع 2 من حدود الهيدروجين).
G يربط C (مع 3 حدود هيدروجين: رابط أكثر ثباتًا: 5.5 كيلو كالوري مقابل 3.5 كيلو كالوري).
ملحوظة: المحتوى في A في DNA يساوي المحتوى في T ، والمحتوى في G يساوي المحتوى في C.
هذه المطابقة الصارمة (A & lt- & gtT و G & lt- & gtC) تجعل الخيوط الثنائية مكملة لبعضها البعض. أحدهما هو قالب الآخر ، ومتبادلًا: ستسمح هذه الخاصية بالنسخ المتماثل الدقيق (النسخ شبه المحافظ: يتم حفظ أحد الخيطين - القالب - ، والآخر تم تصنيعه حديثًا ، كما هو الحال مع الخيط الثاني ، وحفظه ، مما يسمح لواحد آخر تم تصنيعه حديثًا انظر الفصل المخصص).


ملحوظات:
تختلف حدود الهيدروجين في الاقتران الأساسي أحيانًا عن نموذج Watson و Crick الموصوف أعلاه ، باستخدام ذرة N7 من البيورين بدلاً من N1 (نموذج Hoogsteen).



2.2.2 الأخدود الرئيسي والأخدود الصغير

اللولب المزدوج عبارة عن جزيء صلب ولزج للغاية بطول هائل وقطر صغير. إنه يمثل أخدودًا رئيسيًا وأخدودًا صغيرًا.
الأخدود الرئيسي عميق وواسع ، الأخدود الصغير ضيق وضحل.
تعد تفاعلات الحمض النووي والبروتين عمليات رئيسية / أساسية في حياة الخلية (تنشيط النسخ أو قمعه ، تكرار الحمض النووي وإصلاحه).
ترتبط البروتينات بأرضية أخاديد الحمض النووي ، باستخدام ارتباط محدد: حدود الهيدروجين ، والربط غير المحدد: تفاعلات فان دير فال ، تتعرف بروتينات التفاعلات الكهروستاتيكية المعممة على مانعات السندات H ، ومستقبلات الرابطة H ، ومجموعات الميثيل (كارهة للماء) ، والأخيرة لكونك حصريًا في الأخدود الرئيسي ، هناك 4 أنماط محتملة للتعرف على الأخدود الرئيسي ، و 2 فقط مع الأخدود الصغير (انظر الأيقونات).
- بعض البروتينات تربط الحمض النووي في أخدودها الرئيسي ، والبعض الآخر في الأخدود الصغير ، والبعض الآخر يحتاج إلى الارتباط بكليهما.


ملحوظات:
- تسمى الخصلتان & quotplus & quot و & quotminus & quot strands أو & quotdirect & quot و & quotreverse & quot strands. في موقع معين حيث يحمل خيط واحد (أي من الاثنين) تسلسلات تشفير ، من غير المحتمل (ولكن ليس مستحيلًا) أن يحمل الشريط الآخر أيضًا تسلسلات تشفير.
- يتأين الحمض النووي في الجسم الحي ويتصرف مثل بوليانيون.

الحلزون المزدوج كما هو موصوف أعلاه هو الشكل & quotB & quot للحمض النووي وهو الشكل الأكثر شيوعًا في الجسم الحي ، ولكن توجد أشكال أخرى في الجسم الحي (انظر أدناه) أو في المختبر. شكل & quotA & quot يشبه B-DNA ولكنه أقل رطوبة من B-DNA ، ولا يتم العثور على شكل quotA & quot في الجسم الحي.

II.3 DNA غير ب

الحمض النووي جزيء يتحرك ، ويململ ، ويمارس رياضة الجمباز ، ويرقص. تم إثبات أن الهياكل المذكورة أدناه لها أدوار وظيفية من ناحية أخرى ، فقد تفضل تكسير الحمض النووي والمزيد من عمليات الحذف والتضخيم وإعادة التركيب والطفرات.

قائمة المصطلحات:
Palindromes: هذه هي الأسماء التي تقرأ نفس الاتجاه للخلف وللأمام (على سبيل المثال & quotDNA LAND & quot). يستخدم الحمض النووي للعب مع المتجانسات: انظر أدناه).

II.3.1 Z-DNA

- شكل Z هو حلزون مزدوج ليفوجير (اليد اليسرى) مع تشكيل متعرج للعمود الفقري (أقل سلاسة من B-DNA). يتم ملاحظة أخدود واحد فقط يشبه الأخدود الصغير ، حيث يتم وضع أزواج القاعدة على الجانب بعيدًا عن المحور. القواعد (التي تشكل الأخدود الرئيسي - بالقرب من المحور - في B-DNA) هنا على السطح الخارجي. الفوسفات أقرب من بعضها في B-DNA. لا يمكن أن تشكل Z-DNA الجسيمات النووية.
- محتوى عالٍ من G-C يفضل تشابه Z. مثيلة السيتوزين ، والجزيئات التي يمكن أن تكون موجودة في الجسم الحي مثل السبرمين والسبيرميدين يمكن أن تثبت التشكل Z.
- يمكن أن تنقلب تسلسلات الحمض النووي من الشكل B إلى الشكل Z والعكس صحيح: Z-DNA هو شكل عابر في الجسم الحي.
- يحدث تكوين Z-DNA أثناء نسخ الجينات ، في مواقع بدء النسخ بالقرب من محفزات الجينات المنسوخة بنشاط. أثناء النسخ ، تحث حركة بوليميراز الحمض النووي الريبي (RNA) على الالتفاف الفائق السلبي في اتجاه المنبع واللف الفائق الإيجابي في اتجاه مجرى موقع النسخ. في نهاية النسخ ، يقوم توبويزوميراز بإرخاء الحمض النووي إلى التشكل B.
- ترتبط بروتينات معينة بـ Z-DNA ، ولا سيما إنزيم أدينوسين أدينوزين مزدوج الشريطة من الحمض النووي الريبي (ADAR1) ، وهو إنزيم مُحدِّد نووي للـ Z-DNA يحول هذا الإنزيم الأدينين إلى إينوزين في ما قبل الرنا المرسال. بعد ذلك ، سوف يفسر الريبوسومات الإينوزين على أنه جوانين ، وسيكون البروتين المشفر بهذا التعديل الوراثي اللاجيني مختلفًا (انظر chpater on Epigenetics).

ملحوظات:
- تم العثور على الأجسام المضادة Z-DNA في الذئبة الحمامية وأمراض المناعة الذاتية الأخرى.
- يمكن للحمض النووي الريبي المزدوج الذي تقطعت به السبل (dsRNA) أن يتبنى التشكل Z.

II.3.2 الحمض النووي الصليبي و DNA دبوس الشعر

- تقاطعات Holliday (التي تشكلت أثناء إعادة التركيب) هي هياكل صليبية. يمكن أيضًا أن تشكل التكرارات المقلوبة (أو المرآة) (المتناظرة) من امتدادات الحمض النووي بوليبورين / بوليبيريميدين هياكل صليبية الشكل أو دبوس الشعر من خلال الاقتران داخل الخيط.
- تم العثور على تكرارات غنية باليندروميك AT عند نقاط توقف t (1122) (q23q11) ، الانتقال المتبادل الدستوري المتكرر الوحيد المعروف.
- ترتبط نوكليازات وتشق تقاطعات الهوليداي بعد إعادة التركيب. البروتينات الأخرى المعروفة مثل بروتينات HMG و MLL (لمزيد من القراءة ، انظر: MLL) يمكنها أيضًا ربط الحمض النووي الصليبي.



II.3.3 H-DNA أو DNA ثلاثي

- يمكن أن تشكل التكرارات المقلوبة (المتناظرة) من امتدادات الحمض النووي بولي بورين / بوليبيريميدين هياكل ثلاثية (اللولب الثلاثي). يتم تشكيل DNA ثلاثي الجديلة بالإضافة إلى DNA واحد تقطعت بهم السبل.
- قد يكون لـ H-DNA دور في التنظيم الوظيفي للتعبير الجيني وكذلك في RNAs (مثل قمع النسخ).


II.3.4 G4-DNA

- G4 DNA أو quadruplex DNA: طي تسلسل مزدوج غني بالـ GC على نفسه مكونًا أزواج قاعدة Hoogsteen بين 4 جوانين (& quotG4 & quot) ، وهي بنية مستقرة للغاية. غالبًا ما توجد بالقرب من محفزات الجينات وعند التيلوميرات.
- قد يكون الدور في الانقسام الاختزالي وإعادة التركيب عناصر تنظيمية.
- يمكن لطائرات RecQ العائلية التخلص من الحمض النووي G4 (على سبيل المثال BLM ، الجين المتحور في متلازمة بلوم (لمزيد من القراءة ، انظر: متلازمة بلوم)).



ثالثا التركيب الرباعي للجزيء - الكروماتين

يرتبط الحمض النووي بالبروتينات: هيستونات وبروتينات غير هيستون ، لتشكيل الكروماتين. الحمض النووي ككل حمضي (سالب الشحنة) ويرتبط ببروتينات أساسية (موجبة الشحنة) تسمى هيستونات: انظر فصل الكروماتين
يوجد 3 × 10 9 أزواج نيوكليوتيدات في جينوم الإنسان أحادي الصبغة تمثل حوالي 30000 جين موزعة على 23 كروموسوم لمجموعة أحادية الصيغة الصبغية.

الرابع مختلف

IV.1 الحمض النووي والميتوكوندريا

- يوجد الحمض النووي في نواة الخلية ، ولكن توجد كمية صغيرة أيضًا في الميتوكوندريا.
- ستنشأ الميتوكوندريا من البكتريا البدائية التي أصبحت تعايش جواني للخلايا حقيقية النواة.
- Their genetic code is different from the so-called "universal" code (UGA, AUA, AGA, AGG: respectively STOP, Ile, Arg, Arg in the universal code, and Trp, Met, STOP, STOP in the mitochondria of mammals, and other meanings in mitochondria of other spieces).
- The number of DNA copies in one given mitochondria is variable.
- Mitochondrial DNA is circular, with a heavy and a light chains, has no introns, not any non-coding sequence.
- Genes from the mitochondria code for proteins involved in electron transport, ribosomic RNAs (rRNAs), and transfer RNAs (tRNAs).
- Each DNA strand is transcribed, then cut into the mRNAs, but also into rRNAs and tRNAs.

Note: the mitochondria also use proteins imported from the cytoplasm of the cell (and coded by the nucleus) so far, proteins from the mitochondria are not exported into the cytoplasm except in case of apoptosis.


Watson and Crick model of DNA:

In April 1953, Watson and Crick published a paper on the three-dimensional structure of DNA which was the first report explained the molecular structure of DNA.

DNA is a helical structure in which two helices twisted around one another on the same axis in a right-handed manner.

The 3’ end of the DNA has the hydroxyl group while the 5’ end of it has the phosphate group.

Both strands are anti-parallel to each other in which the 5′ end of one strand faces the 3’ end of another strand and vice verse.

The nitrogenous bases (purines as well as pyrimidines) are stacked inside the helix whereas the sugar-phosphate creates the backbone of it, situated on the backside of the DNA.

The backbone is hydrophilic while the bases are hydrophobic and the rings of the bases are perpendicular to the long axis.

Chargaff’s rule is strictly followed in the double helix which creates major grooves and minor grooves in the dsDNA.

When the backbones are far apart from each other it creates the major groove. When the backbones are close to each other it creates the minor groove.

The major groove is very wide and deep while the minor groove is shallow.

DNA binding proteins and other regulatory proteins will bind to the major and minor grooves for performing the replication and transcription.

Usually, four proteins can bind into the major groove and less than four can bind into the minor groove.

Three hydrogen bonds between G and C and two hydrogen bonds between A and T are stabilized the DNA.

Both strands are complementary to one another which means that, whenever a cytosine is present on one strand, guanine must present on the opposite strand.

Also, their findings favor the replication model. The complementary strands can separate from each other and able to synthesize a new daughter strand from it.

  • The diameter of DNA: 20Å
  • Base pair per helix turn: 10.5bp
  • Distance between the adjacent bases: 3.4Å
  • The length of the complex helix turn: 34Å


DNA Structure Discovery

Credit for the discovery of the double-helical structure of DNA has been given to James Watson and Francis Crick, awarded a Nobel Prize for their work. Determining the structure of DNA was based in part on the work of many other scientists, including Rosalind Franklin. Franklin and Maurice Wilkins used X-ray diffraction to ascertain clues about the structure of DNA. The X-ray diffraction photo of DNA taken by Franklin, named "photograph 51," showed that DNA crystals form an X shape on X-ray film. Molecules with a helical shape have this type of X-shape pattern. Using evidence from Franklin's X-ray diffraction study, Watson and Crick revised their earlier proposed triple-helix DNA model to a double-helix model for DNA.

Evidence discovered by biochemist Erwin Chargoff helped Watson and Crick discover base-pairing in DNA. Chargoff demonstrated that the concentrations of adenine in DNA are equal to that of thymine, and concentrations of cytosine are equal to guanine. With this information, Watson and Crick were able to determine that the bonding of adenine to thymine (A-T) and cytosine to guanine (C-G) form the steps of the twisted-staircase shape of DNA. The sugar-phosphate backbone forms the sides of the staircase.


شاهد الفيديو: DNA test results Myheritage - نتيجة تحليل الحمض النووي صادمة (كانون الثاني 2022).