در این درس یاد خواهیم گرفت
اسیدهای نوکلئیک مولکولهای زیستی بزرگی هستند که برای تداوم حیات بسیار مهم هستند. اینها در هسته و سیتوپلاسم یک سلول یافت می شوند. آنها مسئول کنترل فعالیت های مهم سلول های بیوسنتزی و همچنین انتقال اطلاعات ارثی از نسلی به نسل دیگر هستند. بنابراین، اسیدهای نوکلئیک درشت مولکول هایی هستند که از اهمیت بالایی برخوردار هستند.
آنها ترکیبات شیمیایی طبیعی هستند که می توانند برای تولید اسید فسفریک، قندها و مخلوطی از بازهای آلی (پورین ها و پیریمیدین) تجزیه شوند.
آنها با کروموزوم ها مرتبط هستند. آنها اطلاعات مختلفی را به سیتوپلاسم منتقل می کنند.
دو نوع اصلی از اسیدهای نوکلئیک وجود دارد - اسید دئوکسی ریبونوکلئیک (DNA) و اسید ریبونوکلئیک (RNA).
DNA ماده ژنتیکی را در همه موجودات زنده از باکتری های تک سلولی گرفته تا پستانداران چند سلولی تشکیل می دهد. در یوکاریوت ها در هسته و در کلروپلاست ها و میتوکندری ها یافت می شود. در پروکاریوت ها، در یک پوشش غشایی محصور نیست، بلکه در سیتوپلاسم شناور است. کل محتوای ژنتیکی یک سلول به عنوان ژنوم آن شناخته می شود و مطالعه ژنوم ها ژنومیک است.
تمام اطلاعات ژنتیکی یا ارثی در یک سلول به شکل رمزگذاری شده در مولکول هایی به نام DNA ذخیره می شود. اطلاعات ژنتیکی یا ارثی به تمام اطلاعاتی اطلاق می شود که برای تولید مثل و همچنین حفظ یک ارگانیسم جدید ضروری است. DNA در طول تقسیم سلولی تکثیر شده و به سلول های دختر توزیع می شود. بنابراین، اطلاعات ارثی از یک سلول به سلول دیگر و از نسلی از یک موجود زنده به نسل دیگر منتقل می شود.
DNA ذخیره اصلی اطلاعات ژنتیکی است. از طریق رونویسی، اطلاعات به مولکول های RNA منتقل می شود. فرآیند ترجمه RNA منجر به سنتز پروتئین ها می شود. RNA در بیان این اطلاعات به عنوان الگوهای خاص سنتز پروتئین کمک می کند. RNA ماده ژنتیکی ویروس های خاصی است، اما در تمام سلول های زنده نیز یافت می شود، جایی که در فرآیندهای خاصی مانند ساخت پروتئین ها نقش مهمی ایفا می کند.
در سلول های بالاتر، DNA عمدتاً در هسته به عنوان بخشی از کروموزوم ها یافت می شود. مقادیر کمی از DNA در سیتوپلاسم در کلروپلاست ها و میتوکندری ها یافت می شود. RNA هم در سیتوپلاسم و هم در هسته وجود دارد. RNA در هسته و سنتز پروتئین در سیتوپلاسم انجام می شود.
اسیدهای نوکلئیک از قند (پنتوز)، اسید فسفریک و بازهای نیتروژنی (پیرمیدین ها و پورین ها) تشکیل شده اند. یک مولکول اسید نوکلئیک دارای یک پلیمر خطی است که در آن نوکلئوتیدها از طریق یک فسفودی استر یا یک پیوند به یکدیگر متصل می شوند.
در زیر تصویری از نوکلئوتید DNA آورده شده است:
در زیر تصویری از نوکلئوتید RNA آورده شده است:
بیایید هر یک از سه واحد اسیدهای نوکلئیک را مورد بحث قرار دهیم:
قند پنتوز
دو نوع پایه قند در اسیدهای نوکلئیک وجود دارد:
تفاوت بین قندها در حضور گروه هیدروکسیل در کربن دوم ریبوز و هیدروژن در کربن دوم دئوکسی ریبوز. اتم های کربن مولکول قند به صورت 1'، 2'، 3'، 4' و 5' شماره گذاری می شوند (1' به عنوان "یک اول" خوانده می شود)
گروه فسفات
اینها به اتم کربن شماره 5 مولکول قند متصل هستند.
پایه نیتروژنی
پایه نیتروژن دار مولکول های آلی هستند و به این دلیل نامیده می شوند که حاوی کربن و نیتروژن هستند.
بازهای نیتروژنی عبارتند از - آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T) در یک مولکول DNA و اوراسیل (U) در یک مولکول RNA. اوراسیل فقط در RNA به جای تیمین در DNA یافت می شود. هر پایه به اتم کربن شماره 1 مولکول قند متصل است. اسیدهای نوکلئیک با توجه به تفاوت بازهای نیتروژنی تشکیل دهنده آنها متفاوت هستند.
آدنین و گوانین به عنوان پورین طبقه بندی می شوند. ساختار اولیه یک پورین از دو حلقه کربن نیتروژن تشکیل شده است. سیتوزین، تیمین و اوراسیل به عنوان پیریمیدین ها طبقه بندی می شوند که دارای یک حلقه کربن-نیتروژن به عنوان ساختار اولیه خود هستند. هر یک از این حلقه های کربن نیتروژن پایه دارای گروه های عملکردی متفاوتی هستند که به آن متصل شده اند.
دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA)
این تقریباً 9 درصد از هسته را تشکیل می دهد. از نظر شیمیایی، از سه جزء اصلی تشکیل شده است: بازها، شکر و اسید فسفریک.
اسید ریبونوکلئیک (RNA)
RNA عمدتاً در هسته یافت می شود اما در کروموزوم ها نیز به مقدار کم یافت می شود. مقادیر کمی RNA نیز در کلروپلاست ها و میتوکندری ها یافت می شود. RNA یک مولکول زنجیره بلند است که از واحدهای تکرار شونده نوکلئوتیدها تشکیل شده است. ریبوز جزء قندی RNA و چهار پایه سیتوزین، آدنین، گوانین و اوراسیل است.
فرآیند ساخت کپی از DNA را رونویسی می نامند. این زمانی است که سلول یک کپی (یا "رونویسی") از DNA می سازد. کپی DNA RNA نامیده می شود زیرا از نوع متفاوتی از اسید نوکلئیک به نام اسید ریبونوکلئیک استفاده می کند. DNA، که یک مارپیچ دوگانه است، رونویسی یا کپی می شود، به یک مارپیچ منفرد - RNA.
سپس، RNA به دنباله‌ای از آمینو اسیدها تبدیل می‌شود (یا «ترجمه می‌شود») که پروتئین را می‌سازد. فرآیند ترجمه ساخت پروتئین جدید از دستورالعمل های RNA در ماشین پیچیده ای در سلول به نام ریبوزوم انجام می شود.
سه دسته کلی از مولکول های RNA در بیان ژن های کدگذاری شده در DNA سلول نقش دارند.
مولکول های RNA پیام رسان (mRNA) توالی های کد کننده سنتز پروتئین را حمل می کنند و رونوشت نامیده می شوند.
مولکول های RNA ریبوزومی (rRNA) هسته ریبوزوم های یک سلول را تشکیل می دهند (ساختارهایی که در آن سنتز پروتئین انجام می شود).
مولکول های انتقال RNA (tRNA) اسیدهای آمینه را در طول سنتز پروتئین به ریبوزوم ها منتقل می کنند.
در سلول های یوکاریوتی، هر کلاس از RNA پلیمراز خاص خود را دارد، در حالی که، در سلول های پروکاریوتی، یک RNA پلیمراز واحد، کلاس های مختلف RNA را سنتز می کند.
اسیدهای نوکلئیک بر روی کروموزوم های داخل هسته سلول حمل می شوند. آنها مسئول انتقال صفات ژنتیکی از نسلی به نسل دیگر در هنگام تقسیم سلولی هستند.
| DNA | RNA | |
| تابع | مخزن اطلاعات ژنتیکی | در سنتز پروتئین و تنظیم ژن نقش دارد. حامل اطلاعات ژنتیکی در برخی ویروس ها |
| قند | دئوکسی ریبوز | ریبوز |
| ساختار | مارپیچ دوتایی | معمولا تک رشته ای |
| پایه ها | C، T، A، G | C، U، A، G |
