معلومة

تسلسل النوكليوتيدات


لذلك أنا من قسم تكنولوجيا المعلومات ، وطلبت أختي التي تعمل في مجال الطب مساعدتي في هذا السؤال ، وليس لدي أدنى فكرة من أين أبدأ بالفعل. الرجاء المساعدة. إذن السؤال هو:

ما هو تسلسل النوكليوتيدات لبكتيريا ضمة الكوليرا أو بكتيريا اللولبية الشاحبة؟ أو أي بكتيريا أخرى ذات صلة؟

بعد الحصول على تسلسل النيوكليوتيدات ، هل من الممكن استخدام بلاست (https://blast.ncbi.nlm.nih.gov/Blast.cgi) لمحاذاة ومقارنة تسلسل الحمض النووي للاستعلام مع قاعدة بيانات التسلسلات؟

من فضلك صححني أينما كنت مخطئا وشكرا للمساعدة


هناك ما لا يقل عن 102 جينوم للبكتيريا ضمة الكوليرا التي تم تسلسلها. على سبيل المثال، ضمة الكوليرا تحتوي سلالة 01 biovar El Tor N16961 على كروموسومين يمتدان على 4،033،464 نقطة أساس في كود ORFs لـ 3827 بروتينًا و 122 RNAs. تحقق هنا من أن الحمض النووي متاح في NCBI كمدخلات AE003852 و AE003853.
هناك ما لا يقل عن 11 جينوم متسلسل من اللولبية الشاحبة. على سبيل المثال ، يحتوي Strain Friborg-Blanc على 1004 جينة بروتينية و 54 جينة RNA موزعة على جينوم 1140481 زوج أساس. إدخال تسلسل الحمض النووي NCBI NC_021179.1
أفترض أنه يمكن للمرء أن يحاذي سلاسل متعددة من الجينوم الكامل إذا كان هذا هو المقصود ، لكنني لا أنصح بذلك ما لم يكن المرء مستعدًا لرعاية النتائج. بدلاً من ذلك ، أوصي بدراسة إطار قراءة مفتوح معين باستخدام تسلسل الحمض النووي الخاص به ، أو الأفضل من ذلك تسلسل البروتين المقابل. يجب أن يكون BLAST مفيدًا جدًا في العثور على تسلسلات مماثلة للمقارنة بها.


المواقع الملزمة للمضادات أحادية اللون في A / USSR / 90/77 (H1N1) HEMAGGLUTININ

تسلسل النيوكليوتيد من جينات هاي من المتغيرات أحادية اللون

تم الحصول على متواليات النوكليوتيدات لجين HA (جزء HA1) من الفيروس الأبوي A / USSR / 90/77 والمستنسخات المتغيرة أحادية النسيلة باستخدام الحمض النووي المناسب لشظية تقييد 32 P من pp392 كبادئات لتسلسل vRNA بواسطة طريقة إنهاء سلسلة dideoxy (8). في استنساخ متغير B-1-23 ، اختلف تسلسل النوكليوتيدات المحدد من الحمض النووي المستنسخ (pp392) وتلك من vRNA في قاعدة نوكليوتيد واحدة ، أنا. ه. في الموضع 599 ، قرأ T من الحمض النووي المستنسخ بينما C من vRNA ، مما أدى إلى اختلاف الأحماض الأمينية للفينيل ألانين ضد سيرين. تم اعتماد النتيجة التي تم الحصول عليها من vRNA في الدراسة الحالية.


الحمض النووي: رسم خرائط التقييد وتسلسل النيوكليوتيدات

اقرأ هذه المقالة للتعرف على مخطط تقييد الحمض النووي الذي يتضمن تحليل حجم أجزاء التقييد وأيضًا التعرف على تسلسل النيوكليوتيدات للحمض النووي الذي تم تطوير تقنيتين لهما:

(1) بناءً على طريقة إنزيمية تسمى تسلسل سانجر و (2) تعتمد على طريقة كيميائية تسمى تسلسل ماكسام وجيلبرت.

رسم خرائط القيود لشظايا الحمض النووي:

يتضمن ذلك تحليل حجم شظايا التقييد التي تنتجها عدة إنزيمات تقييدية منفردة ومجتمعة. على سبيل المثال ، في الشكل 3.2 يتم تعيين مواقع تقييد إنزيمين A و B. يعطي الانقسام مع A شظايا 2 و 7 كيلو قاعدتين من جزيء 9 كيلو بايت ، وبالتالي يمكننا الحصول على موقع واحد A من طرف واحد.

وبالمثل ، يعطي B الأجزاء 3 كيلو بايت و 6 كيلو بايت ، لذلك يحتوي على موقع واحد 3 كيلو بايت من طرف واحد ولكن لا يزال من غير الواضح ما إذا كان هذا الموقع بالقرب من موقع A & # 8217s أو يقع في الطرف المقابل للحمض النووي. يمكن حل ذلك عن طريق الهضم المزدوج. إذا كانت الأجزاء الناتجة على بعد 2 كيلو بايت و 3 كيلو بايت و 4 كيلو بايت ، فإن A و B يقطعان على طرفي نقيض للجزيء إذا كانت على بعد 1 كيلو بايت و 2 كيلو بايت و 6 كيلو بايت ، فإن المواقع قريبة من بعضها البعض. تجدر الإشارة هنا إلى أن رسم خرائط الجزيئات الحقيقية نادرًا ما يكون بهذه البساطة.

تسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي:

لا يمكن توضيح الاستخدام الدقيق للكودونات والمعلومات المتعلقة بالطفرات وتعدد الأشكال وتحديد تسلسل التحكم التنظيمي للجينات إلا من خلال تحليل تسلسل الحمض النووي. تم تطوير طريقتين لهذا الغرض ، أحدهما يعتمد على طريقة إنزيمية تسمى في كثير من الأحيان تسلسل سانجر وطريقة كيميائية تسمى تسلسل ماكسام وجيلبرت.

Sanger & # 8217s التسلسل أو إنهاء سلسلة Dideoxynucelotide:

في هذا يتم تقسيم خليط التفاعل إلى أربع مجموعات ، تمثل dNTPs الأربعة A و C و G و T. بالإضافة إلى جميع dNTPs الموجودة في الأنبوب A ، تمت إضافة نظير dATP (2 & # 8242، 3 & # 8242 ddATP ) مشابه لـ A ولكن لا يحتوي على مجموعة هيدروكسيل 3 & # 8242 وبالتالي سيتم إنهاء سلسلة النمو. حالة الأنابيب الأخرى ddC و ddG و ddT متطابقة فيما عدا أنها تحتوي على ddCTP و ddGTP و ddTTp على التوالي.

نظرًا لأن دمج ddNTP بدلاً من dNTP هو حدث عشوائي ، فإن التفاعل سينتج جزيءًا جديدًا يختلف اختلافًا كبيرًا في الطول ، ولكن جميعها تنتهي عند نفس النوع من القاعدة. وهكذا يتم إنشاء أربع مجموعات من متواليات الحمض النووي ، كل منها ينتهي بنوع مختلف من القاعدة ، ولكن جميعها لها نهاية مشتركة 5 & # 8242. يتم بعد ذلك تغيير طبيعة العينات الأربعة الموصوفة والمُنتهية بالسلسلة عن طريق التسخين وتحميلها بجانب بعضها البعض من أجل الرحلان الكهربي.

يتم إجراء الرحلان الكهربائي عند 70 درجة مئوية في وجود اليوريا لمنع إعادة تكوين الحمض النووي. يتم استخدام المواد الهلامية الرقيقة جدًا والطويلة للحصول على أقصى دقة على نطاق واسع من أطوال الأجزاء. بعد الرحلان الكهربائي ، يتم تحديد موضع نطاقات الحمض النووي المشعة على الجل عن طريق التصوير الشعاعي الذاتي.

نظرًا لأن كل شريط في المسار من ثلاثي فوسفات ديديوكسيادينوسين يجب أن يحتوي على جزيئات تنتهي عند الأدينين ، وتنتهي تلك الموجودة في ddCTP عند السيتوزين ، وما إلى ذلك ، فمن الممكن قراءة تسلسل الخيط المركب حديثًا من التصوير الشعاعي التلقائي ، بشرط أن يتمكن الجل من حل الاختلافات في الطول يساوي نيوكليوتيد واحد. في ظل الظروف المثالية ، يمكن قراءة التسلسلات التي يصل طولها إلى حوالي 400 قاعدة من مادة هلامية واحدة.

تسلسل PCR المباشر:

من الممكن إجراء تسلسل النوكليوتيدات من الجزيئات مزدوجة الشريطة مثل نواقل استنساخ البلازميد ومنتجات PCR ولكن يجب تغيير طبيعة الحمض النووي المزدوج الشريطة قبل التلدين باستخدام التمهيدي. في حالة البلازميدات ، تكون خطوة تمسخ القلوية كافية. ومع ذلك ، بالنسبة لمنتجات تفاعل البوليميراز المتسلسل ، يعد هذا الأمر أكثر إشكالية ومحورًا للكثير من الأبحاث. على عكس البلازميدات ، فإن منتجات PCR قصيرة ويتم إعادة تلدينها بسرعة ، لذا فإن منع عملية إعادة التلدين أو تحيز التضخيم نحو حبلا واحد باستخدام نسبة أولية 100: 1 يمكن أن يتغلب على هذه المشكلة إلى حد معين.

عادةً ما يتم استخدام مواد مبطنة للطبيعة مثل شكل أميد أو ثنائي ميثيل سلفوكسيد (DMSO) لمنع إعادة تشكيل خيوط PCR بعد فصلها ، ومن الممكن فصل خيوط PCR واحدة والاحتفاظ بها من خلال دمج جزيء مثل البيوتين في واحد من التمهيدي ، والذي يمكن استعادته بعد تفاعل البوليميراز المتسلسل بواسطة كروماتوغرافيا التقارب مع الستربتافيدين ، تاركًا خيط PCR المجاني. وبالتالي فإنه يوفر جودة عالية من الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل للتسلسل.

يُطلق على واحدة من أكثر الطرق المفيدة لتسلسل منتجات PCR تسلسل دورة PCR. هذا ليس PCR بشكل صارم ، لأنه يتضمن تضخيمًا خطيًا باستخدام جهاز تمهيدي واحد في حوالي 20 دورة PCR. يتم بعد ذلك إدخال ديديوكسينوكليوتيدات المسمى إشعاعيًا أو الفلوريسنت في المراحل النهائية من التفاعل لتوليد منتجات تمديد إنهاء السلسلة. يتم تحسين التسلسل الآلي المباشر لـ PCR بشكل متزايد ، مما يسمح بتحليل أطوال أكبر من الحمض النووي في عملية تسلسل واحدة.

تسلسل الحمض النووي الفلوري الآلي:

يتضمن ذلك ديديوكسينوكليوتيدات المسمى بـ flurochromes مختلفة وتستخدم لتنفيذ إنهاء السلسلة كما هو الحال في التفاعلات القياسية. تتمثل ميزة هذا التعديل في أنه نظرًا لدمج علامة مختلفة في كل ddNTP ، يتم تشغيل جميع المنتجات على نفس هلام التشريد الكهربائي.

يتم تحفيز كل منتج بصبغته الأساسية بواسطة الليزر والصبغة ثم ينبعث الضوء بطول موجته المميز. يفصل محزوز الحيود الانبعاثات ، التي يتم الكشف عنها بواسطة جهاز ثنائي الشحن (CCD) ويتم تفسير التسلسل بواسطة الكمبيوتر. بالإضافة إلى التسلسل في الوقت الفعلي ، فإن طول التسلسل الذي يمكن تحليله يزيد عن 500 نقطة أساس.

تسلسل ماكسام وجيلبرت:

هذه طريقة كيميائية للتسلسل طورها ماكسام وجيلبرت وغالبًا ما تستخدم الطريقة لتسلسل الأجزاء الصغيرة من الحمض النووي مثل قليل النيوكليوتيدات. تتم إضافة ملصق مشع إما إلى 3 & # 8242 أو 5 & # 8242 نهاية إعداد الحمض النووي المزدوج الذين تقطعت بهم السبل. ثم يتم فصل الخيوط عن طريق الرحلان الكهربي في ظل ظروف تغيير التشبع وتحليلها بشكل منفصل.

ينقسم الحمض النووي المسمى في أحد طرفيه إلى أربع قسامات يتم التعامل مع كل منها بمواد كيميائية تعمل على أسس محددة عن طريق المثيلة أو إزالة القواعد. يتم اختيار الشروط بحيث يتم تعديل كل جزيء في موضع واحد فقط على طوله وكل قاعدة في خيط DNA لها فرص متساوية في التعديل.

بعد تفاعلات التعديل ، يتم شق عينات منفصلة بواسطة البيبيريدين ، الذي يكسر روابط الفوسفوديستر حصريًا في الجانب 5 & # 8242 من النيوكليوتيدات التي تم تعديل قاعدتها. والنتيجة مماثلة لتلك التي تنتجها طريقة سانجر ، نظرًا لأن كل عينة تحتوي الآن على جزيئات موسومة إشعاعيًا بأطوال مختلفة ، وكلها بنهاية واحدة مشتركة (النهاية المسمى) ، والطرف الآخر مقطوع في نفس النوع من القاعدة. تم وصف تحليل نواتج التفاعل عن طريق الرحلان الكهربي بالفعل في طريقة سانجر.


وو ، آر ، وتايلور ، إي. جيه مول. بيول., 57, 491 (1971).

بادمانابان ، ر. ، وو ، ر. تغذيها. بروك., 30، 1110 عبس (1971).

وو ، ر. جيه مول. بيول., 51, 501 (1970).

وو ، ر. ، و كايزر ، أ. د. جيه مول. بيول., 35, 523 (1968).

Kleppe ، K. ، Ohtsuka ، E. ، and Khorana ، H.G ، تغذيها. بروك., 29، 405 عبس (1970).

ميلر ، آر سي ، وخورانا ، هـ. تغذيها. بروك., 30، 1054 عبس (1971).

سانجر ، آر ، براونلي ، جي جي ، وباريل ، بي جي ، جيه مول. بيول., 13, 373 (1965).

Nirenberg، M.W، Leder، P.، Bernfield، M.، Brimacombe، R.، Trupin، J.، Rottman، F.، and O'Neal، C.، بروك الولايات المتحدة نات. أكاد. علوم., 53, 1161 (1965).

تسوجيتا ، أ ، وإينوي ، م. جيه مول. بيول., 37, 201 (1968).

بلاك ، إل دبليو ، وهوجنس ، دي إس ، J. بيول. تشيم., 244, 1976 (1969).

كريك ، إف إتش سي ، جيه مول. بيول., 19, 548 (1966).

Uhlenbeck ، O. C. ، Martin ، F. H. ، and Doty ، P. ، جيه مول. بيول., 57, 217 (1971).

Gupta ، M.K ، Ohtsuka ، E. ، Sgaramella ، V. ، Buchi ، H. ، Kumar ، A. ، Weber ، H. ، and Khorana ، H. G. ، بروك. الولايات المتحدة نات. أكاد. علوم., 60, 1338 (1968).

نيوجي ، إس ك. J. بيول. تشيم., 244, 1576 (1969).

توماس ، سي أ ، جون. ، إن التقدم في أبحاث الأحماض النووية والبيولوجيا الجزيئية (عدله ديفيدسون ، جي إن ، وكون ، دبليو إي) ، 5315 (مطبعة أكاديمية ، نيويورك ، 1966).

خورانا ، هـ. بعض التطورات الحديثة في كيمياء إسترات الفوسفات ذات الأهمية البيولوجية (وايلي ، نيويورك ، 1961).

خورانا ، هـ. تطبيق نقي. تشيم., 17, 349 (1968).

نارانج ، س.أ ، ودير ، س. ك. الكيمياء الحيوية, 8, 3443 (1969).


15.1 الكود الجيني

بنهاية هذا القسم ، ستكون قادرًا على القيام بما يلي:

  • اشرح "العقيدة المركزية" لتخليق بروتين الدنا
  • صف الكود الجيني وكيف يصف تسلسل النيوكليوتيدات الأحماض الأمينية وتسلسل البروتين

تولد عملية النسخ الخلوي الرنا المرسال (mRNA) ، وهو نسخة جزيئية متنقلة من جين واحد أو أكثر بأبجدية من A و C و G و uracil (U). تحول ترجمة قالب الرنا المرسال على الريبوسومات المعلومات الوراثية القائمة على النيوكليوتيدات إلى منتج بروتيني. هذه هي العقيدة المركزية لتخليق بروتين الحمض النووي. تتكون تسلسلات البروتين من 20 نوعًا شائعًا من الأحماض الأمينية ، لذلك يمكن القول أن أبجدية البروتين تتكون من 20 "حرفًا" (الشكل 15.2). الأحماض الأمينية المختلفة لها مواد كيميائية مختلفة (مثل الحمضية مقابل القاعدية ، أو القطبية وغير القطبية) وقيود هيكلية مختلفة. الاختلاف في تسلسل الأحماض الأمينية مسؤول عن التباين الهائل في بنية البروتين ووظيفته.

العقيدة المركزية: الحمض النووي يشفر الحمض النووي الريبي RNA يشفر البروتين

يتم وصف تدفق المعلومات الجينية في الخلايا من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين بواسطة العقيدة المركزية (الشكل 15.3) ، والتي تنص على أن الجينات تحدد تسلسل mRNAs ، والتي بدورها تحدد تسلسل الأحماض الأمينية التي تشكل جميع البروتينات. يتم تنفيذ فك تشفير جزيء إلى آخر بواسطة بروتينات محددة و RNAs. نظرًا لأن المعلومات المخزنة في DNA مركزية جدًا للوظيفة الخلوية ، فمن المنطقي أن تقوم الخلية بعمل نسخ mRNA من هذه المعلومات لتخليق البروتين ، مع الحفاظ على الحمض النووي نفسه سليمًا ومحميًا. يعد نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي أمرًا بسيطًا نسبيًا ، حيث تتم إضافة نيوكليوتيد واحد إلى خيط الرنا المرسال لكل نيوكليوتيد يقرأ في خيط الحمض النووي. تعتبر الترجمة إلى البروتين أكثر تعقيدًا بعض الشيء لأن ثلاثة نيوكليوتيدات من الرنا المرسال تتوافق مع حمض أميني واحد في تسلسل عديد الببتيد. ومع ذلك ، فإن الترجمة إلى البروتين لا تزال منهجية وكولينية ، مثل أن النيوكليوتيدات من 1 إلى 3 تتوافق مع الأحماض الأمينية 1 ، والنيوكليوتيدات من 4 إلى 6 تتوافق مع الأحماض الأمينية 2 ، وهكذا.

الكود الجيني منحط وعالمي

يتم تعريف كل حمض أميني من خلال تسلسل ثلاثي النوكليوتيدات يسمى الكودون الثلاثي. بالنظر إلى الأعداد المختلفة من "الأحرف" في "أبجديات" الرنا المرسال والبروتين ، افترض العلماء أن الأحماض الأمينية الفردية يجب أن يتم تمثيلها من خلال توليفات من النيوكليوتيدات. لن تكون مضاعفات النوكليوتيدات كافية لتحديد كل حمض أميني لأنه لا يوجد سوى 16 توليفة ممكنة من اثنين من النيوكليوتيدات (4 2). في المقابل ، هناك 64 ثلاثي نيوكليوتيد محتمل (4 3) ، وهو عدد أكبر بكثير من عدد الأحماض الأمينية. افترض العلماء أن الأحماض الأمينية تم ترميزها بواسطة ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات وأن الشفرة الجينية كانت "متدهورة". بعبارة أخرى ، يمكن ترميز حمض أميني معين بأكثر من ثلاثي نيوكليوتيد واحد. تم تأكيد ذلك لاحقًا تجريبيًا: استخدم فرانسيس كريك وسيدني برينر المغير الكيميائي بروفلافين لإدخال واحد أو اثنين أو ثلاثة نيوكليوتيدات في جين الفيروس. عندما تم إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات ، لا يتم إنتاج البروتينات الطبيعية. عندما تم إدخال ثلاث نيوكليوتيدات ، تم تصنيع البروتين وعمله. أظهر هذا أن الأحماض الأمينية يجب تحديدها من خلال مجموعات من ثلاثة نيوكليوتيدات. تسمى هذه النوكليوتيدات الثلاثية الكودونات. أدى إدخال واحد أو اثنين من النيوكليوتيدات إلى تغيير إطار القراءة الثلاثي تمامًا ، وبالتالي تغيير الرسالة لكل حمض أميني لاحق (الشكل 15.5). على الرغم من أن إدخال ثلاثة نيوكليوتيدات تسبب في إدخال حمض أميني إضافي أثناء الترجمة ، فقد تم الحفاظ على سلامة بقية البروتين.

حل العلماء بشق الأنفس الشفرة الجينية عن طريق ترجمة mRNAs الاصطناعية في المختبر وتسلسل البروتينات التي حددوها (الشكل 15.4).

بالإضافة إلى الكودونات التي ترشد إضافة حمض أميني معين إلى سلسلة بولي ببتيد ، تنهي ثلاثة من الكودونات الـ 64 تخليق البروتين وتحرر البولي ببتيد من آلية الترجمة. تسمى هذه الثلاثة توائم أكواد لا معنى لها ، أو وقف الكودونات. كودون آخر ، AUG ، له أيضًا وظيفة خاصة. بالإضافة إلى تحديد ميثيونين الأحماض الأمينية ، فإنه يعمل أيضًا ككودون بدء لبدء الترجمة. يتم تعيين إطار القراءة للترجمة بواسطة كودون بدء AUG بالقرب من نهاية 5 'من mRNA. بعد كود البدء ، تتم قراءة الرنا المرسال في مجموعات من ثلاثة حتى يتم مصادفة كودون الإيقاف.

يكشف ترتيب جدول الترميز عن بنية الكود. هناك ستة عشر "كتلة" من الكودونات ، كل منها محدد بواسطة النيوكليوتيدات الأولى والثانية من الكودونات داخل الكتلة ، على سبيل المثال ، كتلة "AC *" التي تتوافق مع الحمض الأميني ثريونين (Thr). تنقسم بعض الكتل إلى نصف بيريميدين ، حيث ينتهي الكودون بـ U أو C ، ونصف البيورين ، حيث ينتهي الكودون بـ A أو G. بعض الأحماض الأمينية تحصل على كتلة كاملة من أربعة أكواد ، مثل Alanine (Ala) ، ثريونين (ثر) وبرولين (برو). يحصل البعض على نصف بيريميدين من كتلته ، مثل الهيستيدين (له) والأسباراجين (أسن). يحصل الآخرون على نصف البيورين من كتلهم ، مثل الجلوتامات (Glu) والليسين (Lys). لاحظ أن بعض الأحماض الأمينية تحصل على كتلة ونصف كتلة لإجمالي ستة أكواد.

يسمى تحديد حمض أميني واحد بواسطة العديد من الكودونات المتشابهة "الانحلال". يُعتقد أن الانحلال هو آلية خلوية لتقليل التأثير السلبي للطفرات العشوائية. عادةً ما تختلف الكودونات التي تحدد نفس الحمض الأميني بنوكليوتيد واحد فقط. بالإضافة إلى ذلك ، يتم ترميز الأحماض الأمينية ذات السلاسل الجانبية المتشابهة كيميائيًا بواسطة أكواد مماثلة. على سبيل المثال ، يتم شحن كل من الأسبارتات (Asp) والغلوتامات (Glu) ، التي تشغل كتلة GA * ، سالبة الشحنة. يضمن هذا الفارق الدقيق في الشفرة الجينية أن طفرة استبدال النوكليوتيدات المفردة قد تحدد نفس الحمض الأميني ولكن ليس لها تأثير أو تحدد حمض أميني مشابه ، مما يمنع البروتين من أن يصبح غير فعال تمامًا.

الشيفرة الجينية عالمية تقريبا. مع بعض الاستثناءات الطفيفة ، تستخدم جميع الأنواع تقريبًا نفس الكود الجيني لتخليق البروتين. يعني حفظ الكودونات أنه يمكن نقل mRNA المنقى الذي يشفر بروتين الغلوبين في الخيول إلى خلية خزامى ، وسيقوم الخزامى بتصنيع غلوبين الحصان. إن وجود رمز جيني واحد فقط هو دليل قوي على أن كل أشكال الحياة على الأرض تشترك في أصل مشترك ، خاصة إذا أخذنا في الاعتبار أن هناك حوالي 10 84 توليفة محتملة من 20 حمضًا أمينيًا و 64 كودونًا ثلاثيًا.

ارتباط بالتعلم

نسخ الجين وترجمته إلى بروتين باستخدام الاقتران التكميلي والشفرة الجينية في هذا الموقع.


هذا هو الجزء ب ، الكيمياء الحيوية للحمض النووي والحمض النووي الريبي ، تحت موضوع الوحدة نظرة عامة على المحتوى. يتكون جزء الموضوع هذا من ثلاثة أقسام: البرنامج التعليمي للمحتوى والرسوم المتحركة والأنشطة.

الكيمياء الحيوية للحمض النووي والحمض النووي الريبي

حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) الوحدة الهيكلية للحمض النووي هي النيوكليوتيدات والحمض النووي نفسه عبارة عن بوليمر من النيوكليوتيدات. يتكون النوكليوتيد من ثلاثة أجزاء أساسية: 1. واحد من أربع قواعد نيتروجينية محتملة الحمض النووي: البيورينات - الأدينين والجوانين بيريميدين - الثايمين والسيتوزين 2. سكر البنتوز المسمى deoxyribose 3. مجموعة الفوسفات يتم تسمية كل نوكليوتيد وفقًا للقاعدة النيتروجينية والأدينين بالنسبة لـ القاعدة - الأدينوزين للنيوكليوتيدات الكاملة ، الجوانين للقاعدة - الغوانوزين للنيوكليوتيدات الكاملة ، إلخ.

ترتبط النيوكليوتيدات معًا بواسطة جسور ديستر الفوسفات بين مجموعات الهيدروكسيل من جزيئات الديوكسيريبوز للنيوكليوتيدات المجاورة. هذا يترك القواعد النيتروجينية معلقة خالية.

توجد النيوكليوتيدات في الحمض النووي على شكل خيطين ملفوفين لتشكيل حلزون مزدوج. يعمل اتجاه العمود الفقري للسكر والفوسفات في اتجاهين متعاكسين أو معاكسًا على الخيوط. يتم ربط الخيوط ببعضها البعض عن طريق رابطة هيدروجينية بين القواعد التكميلية. تترابط البيريميدينات (الصغيرة) فقط مع البيورينات (الكبيرة). يتحد السيتوزين مع روابط الجوانين والأدينين مع الثايمين.

الحلزون المزدوج للحمض النووي: لاحظ العمود الفقري المضاد في الشكل السفلي.

يختلف هيكل الحمض النووي الريبي (RNA) عن الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA) على النحو التالي:

1. الكربوهيدرات هي ريبوز بدلاً من ديوكسيريبوز.

2. تحل قاعدة اليوراسيل بيريميدين محل الثايمين كقاعدة نيتروجينية.

3. تم العثور على الحمض النووي الريبي كخيوط مفردة. [قد يحتوي الحمض النووي الريبي على نيوكليوتيدات ضمن تسلسلها ، وذلك الزوج الأساسي مع القواعد الأخرى في نفس الشريط. هذا يعطي جزيء RNA هيكله الثانوي.] 4. يمكن العثور على RNA كأربعة أنواع مختلفة في 4 أدوار مختلفة messanger RNA (mRNA) ، نقل RNA (tRNA) ، RNA نووي صغير (snRNA) و RNA ريبوسومي (rRNA). في الخلايا حقيقية النواة ، يوجد الحمض النووي بشكل أساسي في النواة بينما يتم إنتاج الحمض النووي الريبي بشكل أساسي في النواة ولكنه يدخل بحرية في السيتوبلازم. النسخ الأولية هي أحدث جزيئات الحمض النووي الريبي مباشرة كما تم نسخها من الحمض النووي ، ولن يتم العثور عليها خارج النواة. أنها تحتوي على إنترونات وإكسونات. يتم تقطيع الإنترونات ويتم إضافة علاجات خاصة لجعل الحمض النووي الريبي مستقرًا إلى الأطراف لتكوين الرنا المرسال. mRNA هو الجزيء الذي يوفر تسلسل تكوين البروتينات. الرنا الريباسي والعديد من الوحدات البروتينية تصنع الريبوسومات. تعمل الريبوسومات في السيتوبلازم وتوفر آلية الترجمة. تحمل tRNAs حمضًا أمينيًا واحدًا ، حيث يحتوي كل حمض أميني على واحد أو أكثر من الحمض النووي الريبي الذي يحمله. كل جزيء tRNA يجلب حمض أميني واحد إلى حبلا البروتين المتنامي في الريبوسوم.

مركز تدريب التكنولوجيا الحيوية بجامعة كالجاري


تسلسل النيوكليوتيدات - علم الأحياء

في التمرين أدناه ، ستحصل على تسلسل DNA غير معروف وسيُطلب منك استخدام أداة ويب لترجمة التسلسل إلى تسلسل الأحماض الأمينية ونأمل أن تحدد إطار القراءة المناسب. ستقوم بعد ذلك بحفظ تسلسل الأحماض الأمينية هذا في برنامج معالجة الكلمات (أو إرساله بالبريد الإلكتروني إلى نفسك) إذا كنت تريد استخدامه في التمرين التالي.

الحصول على التسلسل الخاص بك
في المختبر ، يمكن الحصول على هذا عن طريق تسلسل استنساخ من مكتبة cDNA أو عن طريق عزل جزء DNA مضخم من تضخيم PCR. في كثير من الأحيان ، عندما نتسلسل مثل هذا المنتج ، نجد أن لدينا جزءًا غير متوقع من الحمض النووي الذي نحتاج إلى تحليله. سنقدم هنا تسلسلًا جزئيًا عشوائيًا من قاعدة بيانات التسلسلات الخاصة بنا. سيظهر تسلسل جزئي للنيوكليوتيدات في النافذة أدناه بعد النقر فوق الزر Get Gene Sequence.

ترجمة التسلسل
تقوم العديد من المواقع على الويب بترجمة تسلسل الإدخال. سيؤدي النقر فوق رابط Expasy أدناه إلى فتح نافذة جديدة تتيح لك الوصول إلى أداة الترجمة. تتم ترجمة تسلسل الحمض النووي من خلال قراءة تسلسل النوكليوتيدات بثلاث قواعد في وقت واحد ثم النظر إلى جدول الشفرة الوراثية للوصول إلى تسلسل الأحماض الأمينية. يفحص هذا البرنامج تسلسل الإدخال في جميع الإطارات الستة الممكنة (أي قراءة التسلسل من 5 'إلى 3' ومن 3 'إلى 5' بدءًا من nt 1 و nt 2 و nt 3). ما نبحث عنه عادةً في تحديد الترجمة المناسبة هو الإطار الذي يعطي أطول تسلسل للأحماض الأمينية قبل مواجهة رمز الإيقاف. (نظرًا لوجود 64 كودونًا وثلاثة أكواد للهراء ، نتوقع ظهور رمز إيقاف في المتوسط ​​مرة واحدة كل 20 حمضًا أمينيًا إذا قرأنا ببساطة تسلسل "خارج الإطار". ومع ذلك ، "في المتوسط" هو ذلك فقط ، وهو من الممكن أن يكون لديك إطار قراءة غير صحيح يعطي تسلسلًا ممتدًا بدون أكواد توقف. سيعالج التمرين التالي هذه المشكلة.

سوف نستخدم أدوات إكسبسي للترجمة. سيؤدي النقر فوقه إلى فتح نافذة جديدة حتى تتمكن من العودة إلى هذه النافذة للحصول على الإرشادات ونسخ التسلسل الخاص بك.


البيولوجيا الجزيئية

قبل 85 مليون سنة. هذا يتوافق مع معدل تباعد استبدال بنسبة 0.12٪ لكل مليون سنة.

قبل 270 مليون سنة ، كان هذا يعطي معدل 0.09٪ لكل مليون سنة.

50٪ أي بمعدل 0.1٪ لكل مليون سنة.

0.096٪ لكل مليون سنة (أو UEP 10.4). بالنظر إلى أوجه عدم اليقين في تقدير الأوقات التي تباعد فيها النوع ، فإن النتائج تقدم دعمًا جيدًا لفكرة وجود ساعة خطية.

100 مليون سنة من الانفصال. أحد التفسيرات هو أن جزءًا من نصف المواقع الصامتة تقريبًا يتشبع بسرعة (خلال 100 مليون سنة) بالطفرات التي يتصرف بها هذا الجزء كمواقع محايدة. يتراكم الكسر الآخر الطفرات بشكل أبطأ ، بمعدل مماثل تقريبًا لمواقع الاستبدال ، يحدد هذا الجزء المواقع الصامتة فيما يتعلق بالبروتين ، ولكنها تخضع لضغط انتقائي لسبب آخر.

قبل 100 مليون سنة. وبالتالي ، قد يكون الفصل بين جينات الغلوبين الجنيني والجنيني قد سبق أو صاحَب إشعاع الثدييات.


استخدام جدول الكودون

تعطي جداول الكودون ، مثل الجدول الموضح في الشكل 8 ، الأحماض الأمينية التي تم ترميزها بواسطة مرنا الكودونات ، وليس أكواد الحمض النووي. إذا تم إعطاؤك تسلسل الحمض النووي ، فيجب عليك أولاً نسخه لإنتاج الحمض النووي الريبي ، ثم يمكنك ترجمته إلى تسلسل الحمض الأميني باستخدام جدول الكودون.

يوضح الشكل 9 جدولين مختلفين من الكودون: مربع وآخر دائري. كلاهما ينقل نفس المعلومات. يوضح هذا المثال كيفية استخدام كلا الجدولين لتحديد الحمض الأميني المشفر بواسطة تسلسل الحمض النووي TGC. بعد النسخ ، سيكون للـ mRNA الناتج التسلسل ACG. لاستخدام الجدول المربع ، عليك أن تبدأ بالقاعدة الأولى (A) ، والتي تظهر باللون الأحمر. ثم تقوم بتحديد القاعدة الثانية (C) والتي تظهر باللون الأخضر. في المربع حيث تتقاطع القاعدتان الأولى والثانية ، تجد القاعدة الثالثة (G) ، والتي تظهر باللون الأرجواني. يحدد هذا الحمض الأميني المشفر بواسطة كودون mRNA ACG كـ Thr (الاختصار المكون من ثلاثة أحرف للحمض الأميني ثريونين). لاستخدام الطاولة المستديرة ، ابدأ من المركز بالقاعدة الأولى (أ) ، محاطة بدائرة باللون الأحمر. تحرك للخارج إلى القاعدة الثانية (C) ، محاطة بدائرة باللون الأخضر. خطوة أخرى إلى الخارج نحو القاعدة الثالثة (G) ، وهي محاطة بدائرة باللون الأرجواني. يحدد هذا مرة أخرى الحمض الأميني المشفر بواسطة كودون mRNA ACG كـ Threonine (اختصار Thr أو T).

الشكل 9 باستخدام جدول الكودون. جدول الكود المربّع هو تعديل للعمل من المعاهد الوطنية للصحة وهو في المجال العام. طاولة الكودون المستديرة هي أيضًا مجال عام.


شاهد الفيديو: هندسة الجينات ترتيب تسلسل DNA - 5 (كانون الثاني 2022).