ة يو و ن ل ا ماض ح الأ ةوي و ن ل ا ماض ح الأ ض ي اMetabolism of nucleic acids (DNA and RNA) ولةو س م ل ا ي ه ف، لأق ط" ي الأ عل ة وي ض ع ل ا ات) ب ك ر م ل م ا ه ا0 ن م ةوي و ن ل ااض م ح ر الأ) ب ت ع ت ي ف ي م س ت ت نا . وك ة وي ن ح اطاتA ش ت0 ن م وي ن ح لم ا اG ظ ن ل ا ي ف م ت يا ع م ي م) ح ي عل رة ط ن س م ل وا( ام ر عA ش مي م ل ا ع ل ا ا ه ل ر ع دما ب ع و واة ن ل ا ي ف دها) واج ن ل ة) ب س ت0 ن لي ك و ن ن ل ا) ب ي ض ما ل ا1869 ) م م س ا ها لي ع ق ل ط واNuclein . ات بp ي كا ل ل ة بA ي ورا ل اادة م ل ا0 ن ا ت ح ض و ا ي ت ل ا ة) ب ق عا ي م ل ا) ارت) ج~ ت ل ا0 ن م د عدب ل ري ا) ج د ا وقوي و ن ل ا ض م ح ل ا ما" ا، ةوي و ن ل ا ماض ح الأ0 ن م0 ن عي و ن جد ا ي ه ة ب ح ل اDNA ادة م ل ر ا) ب ت ع ت يد الوي و ن ل ا ض م ح ل و ا ، ا ات روس ب ف ل ا ض ع) ت و ة ب ح ل ا ات بp يلكا ل ا لك ة بA ي ورا ل اRNA ي د ال ط . ق ف روسات ب ف ل ا ض ع) ي ل ة بA ي ورا ل ا مادة ل ر ا) ب ت ع ت
22
Embed
fac.ksu.edu.safac.ksu.edu.sa/sites/default/files/lhmd_lnwwy.docx · Web viewالحمض النووي DNA يتكون من سلسلتين من عديد النيوكليوتيد ملتفتين
This document is posted to help you gain knowledge. Please leave a comment to let me know what you think about it! Share it to your friends and learn new things together.
Transcript
األحماض النوويةأيض األحماض النووية
Metabolism of nucleic acids (DNA and RNA) تعتبر األحماض النووي-ة من أهم المركب-ات العض-وية على اإلطالق ، فهي المسؤولة والمسيطرة على جميع م--ا يتم في النظ-ام الحي-وي من نشاطات حيوية . وكانت تسمى في الماض--ي ب--النيوكلين نس--بة
م )1869لتواجدها في الن--واة وعن--دما عزله--ا الع--الم ميش--ر ع--ام ( .Nucleinوأطلق عليها اسم
وقد أجرى العديد من التجارب المتعاقب--ة ال--تي أوض--حت أن الم--ادة الوراثية للكائنات الحية هي أحد ن--وعين من األحم--اض النووي--ة، إم--ا
الذي يعتبر المادة الوراثية لكل الكائنات الحيةDNAالحمض النووي ال--ذي يعت--بر الم--ادةRNAوبعض الفيروس--ات ، أو الحمض الن--ووي
الوراثية لبعض الفيروسات فقط . تركيب األحماض النووية :
يوجد نوع--ان من األحم--اض النووي--ة األول يع--رف ب--الحمض الن--ووي والثاني يع--رف ب--الحمض الن--وويDNAالريبوزي منقوص األكسجين
الريبوزي ، يتك--ون ه--ذان الحمض--ان النووي--ان من تسلس--ل أو تت--ابع لع---دد من النيوكليوتي---دات . تعت---بر النيوكليوتي---دات وح---دة البن---اء والتركيب األساسية لألحماض النووي--ة ، كم--ا ت--دخل النيوكليوتي--دات في ت--ركيب بعض الجزئي--ات الحيوي--ة األخ--رى مث--ل نيوكليوتي--دات األدينين التي تدخل في تركيب جزيء األدينوسين ثالثي الفوس-فات
)ATPالمص--در الرئيس--ي لنق--ل الطاق--ة في الخلي--ة ، كم--ا ت--دخل (
نيوكليوتيدات األدينين في تركيب جزيء النيكوتين أميد األدي--نين ديFAD ) وجزئ فالفين األدينين دي النيوكليوتيد NDAالنيوكليوتيدة (
البيريميديني--ة . ت--دخل القواع--د األدي--نين والج--واتين والسايتوس--ين ، بينما تدخل القواعد األدينين والحوانينDNAوالثيامين في بوليمر
. RNAوالسايتوسين واليوراسيل في بوليمر تب--ني جزيئ--ات البيورين--ات من حمض األس--بارتيك وث--اني أكس--يد الكربون وحمض الجاليسين وحمض الفورميك ، أم--ا البيريمي--دينات
فيساهم فيها مركب فوسفات الكرباميل وحمض األسبارتيك . عندما تتصل القاعدة النيتروجينية مع السكر الخماسي فقط تسمى نيوكليوسيدة وعندما تتصل القاعدة النيتروجينية م--ع س-كر خماس-ي مرتبط--اً ب--ه مجموع--ة فوس--فاتية تس--مى نيوكليوتي--دة وترتب--ط ه--ذه النيوكليوتيدات مع بعضها البعض ع--بر رواب--ط فوسفواس--ترية ثنائي--ة
للس-----كر الخماس-----ي ألح-----د5تص-----ل بين ذرة الكرب-----ون رقم للس--كر الخماس--ي للنيوكليوتي--دة3النيوكليوتي--دات م--ع ال--ذرة رقم
التاليه
تركيب النيوكليوتيدات
DNAأوالً : الحمض النووي الريبوزي منقوص األكسجين
يتك--ون من سلس--لتين من عدي--د النيوكليوتي--دDNAالحمض النووي ملتفتين حول بعض-هما لتك-ون حل-زون م-زدوج ، هات-ان السلس-لتانً ترتبطان مع بعضهما ع--بر رواب--ط هيدروجيني--ة وبحيث ترتب--ط دائم--ا
) بتك--وين رابط--تينT ) م--ع قواع--د الث--ايمين ( Aقواع--د األدي--نين ( ) كما ترتبط قواعدT=Aهيدروجينيتين بين كل قاعدتين متقابلتين (
) بتك--وين ثالث رواب--طG )م--ع قواع--د الج--وانين ( Cالسيتوس--ين ( ) ، فتع--اقب القواع--دC-Gهيدروجينية بين كل قاعدتين متق--ابلتين (
في السلسلتين تكون مكملة لبعضهما وبديهي أيضاً أنه--ا ال يمكن أن تكون متطابقة مع بعضها ، أو بمعنى آخر أننا لو علمنا تتابع القواع--د في إحدى السلسلتين فيمكننا معرف--ة تت--ابع القواع--د في السلس--لة األخرى . وتلتف السلسلتان التفافاً حلزونياً يميني--اً ( باتج--اه عق--ارب
الساعة ) حول محور مركزي وهمي لتكون حلزوناً مزدوجاً . بطريق--ة دقيق--ةDNAإن ترتيب القواعد النيتروجينية على شريطي
ومحكمة ، وتتميز خاليا النوع الواحد بترتيب فريد خاص بتلك الخالي--ا ترثه من أسالفها وتورثه ألحفادها وبذا تحافظ األجيال المتعاقبة لهذا
النوع من الخاليا على خصائصها الوراثية التي تميزها عن غيرها . إن ع--دداً معروف--اً متتابع--اً للقواع--د النيتروجيني--ة األرب--ع على ط--ول
ويختل--ف ك--ل م--ورث عن اآلخ--ر فيGene ب--المورث DNAج--زيء عدد وكيفية تتابع تلك القواعد .
عادة بالعدد الزوجي للقواع--د النيتروجيني--ةDNAيقاس طول جزي بق--درة عجيب--ةDNAالتي يتكون منها هذا الج--زيء ، وينف--رد ج--زيء
م85عندما ترتفع درجة الحرارة فوق Denaturationعلى التفكك ، حيث تنفص--ل سلس--لتي ه--ذا الج--زيء عن بعض--هما نتيج--ة لكس--ر الروابط الهيدروجيني--ة بين القواع--د النيتروجيني--ة ، وس--رعة التفك--ك تخض--ع لطبيع--ة تك--رار القواع--د النيتروجيني--ة الداخل--ة في ت--ركيب الجزيء حيث نجد أن تفكك ال--تزاوج بين قواع--د األدي--نين والث--ايمين يكون أسرع من تفك--ك ال--تزاوج بين قواع--د السيتوس--ين والج--وانين وهذا يرجع إلى عدد الروابط الهيدروجينية الرابطة بين تلك القواعد
عن--دماRenaturation. ونجد أن الجزيء قادر على إع--ادة االتح--اد
تنخفض درجة الحرارة لج--زيء ق--د تفك--ك حراري--اً ف--إن السلس-لتينالمتكاملتين تعاودان االرتباط من جديد .
RNAثانياً : الحمض النووي الريبوزي
خالل عملية حيوية تعرف بعملي--ةDNAمن جزيء RNAينتسخ جزي RNAنسخ transcriptionلذا نجد أن هذا الجزيء يشبه إلى ح--د.
الذي انتسخ منه ، فهو يتك--ون من سلس-لة واح-دةDNAكبير جزيء . DNAتنسخ من الحمض النووي
على سكر خماسي ريبوزي ، ويحتوي على أرب--عRNAيحتوي جزيء ) ، السيتوس--ين (G ) الج--وانين (Aقواعد نيتروجينية وهي األدي--ني (
C) واليوراس--يل ، (U) ل--ذا تعت--بر القاع--دة ، (Uقاع--دة مم--يزة ( . ويتم--يزDNA ) مم--يزة لج--زيء T بينم--ا القاع--دة (RNAلج--زيء
ودائماً جزيءDNA بأنه قصير جداً إذا ما قورن بجزيء RNAجزيء RNAيكون وحيد السلسلة إال أنه قد يوجد فيه بعض المناطق التي
تب--دو على هيئ--ة من--اطق حلزوني--ة مزدوج--ة قص--يرة ، ه--ذا ال--تزاوج في بعض المن--اطق ح--ول نفس--هRNAيحدث نتيجة اللتفاف شريط
مما يؤدي إلى تزاوج بعض القواعد النيتروجينية فيما بينها .
يتك--ون من ع--ددRNAيعتبر أطول أنواع الحمض الن-ووي الريب--وزي كب---ير من النيوكليوتي---دات وغ---ير م---دعوم بالبروتين---ات ، ويحم---ل المعلوم--ات الوراثي--ة في ش--كل ش--فرة لتخلي--ق البروتين--ات عم--ره
2.000.000 إلى 500.000قصير وي--تراوح وزن--ه الجزي--ئي م--ا بين ، فهو عبارة عن نس--خ للجين--ات الش--افرةDnaيستنسخ من جزيء
Structural ويطلق عليها protein coding genesإلى بروتيناتgenes .
Transfer RNA(tRNA)- الحمض النووي الريبوزي الناقل 2
نيوكليوتي-دة93 إلى 73وهو عبارة عن جزيء قصير طول-ه ح-والي وغير مدعوم بالبروتين لكنه متخصص جداً ويمل--ك م--وقعين أح--دهما للتعرف واالرتباط مع حمض أميني واحد ، والموق--ع اآلخ--ر للتع--رف
mواالرتباط مع الشفرة الوراثي--ة على الحمض الريب--وزي الرس--ول RNAفهو ال--ذي ي--أتي باألحم--اض األميني--ة للريبوس--وم أثن--اء عملي--ة
RNAالترجمة . لذا يوج--د حمض ريب--وزي ناق--ل tمتخص--ص لك--ل ، .RNA t 20حمض أميني وهذا يعني أنه يوجد أكثر من
وجزيء الحمض الريب--وزي الناق--ل يحت--وي على ثالث ثني--ات تتف--رع من ساق مركزية مزدوج--ة يع--رف بس--اق االس--تقبال . تمت--از س--اق االستقبال بنه--ايتين طرفي--تين إح--داهما يرتب--ط به--ا الحمض األمي--ني
هو من الجزيئات القصيرة المتخصصة والمدعوم ب--البروتين النووي--ة يطلق عليها بروتينات الريبوسوم ليكون الريبوس--وم الناض--ج ويوج--د
–- 85في الريبوسومات ، ويمثل RNA% من مجم--وع الحمض 90 الموج--ودة في الخلي--ة الحي--ة . وه--ذه األحم--اض تس--اعد في عملي--ةترجمة ونقل شفرة تخليق البروتينات على عضيات الريبوسومات .
- تضاعف الحمض النووي الريبوزي منقوص األوكسجين : إن عملية التضاعف ( التكرار ) تحتاج إلى تركيب متخص--ص يحت--وي على عدد كب--ير من البروتين--ات واإلنزيم--ات ال--تي تعم--ل م--ع بعض--ها البعض مث--ل الجه--از المتكام--ل م--ع بعض--ه ول--ذا يطل--ق عليه--ا بعض
الملتفينDNAالعلم--اء آل--ة التك--رر إن الخيطين المك--ونين لج--زيء حول بعضهما على شكل حلزون يجب أن يعودوا في ه--ذا اإللتف--اف ليبتعد الخيطان المكونان للحلزون عن بعض--هما أثن--اء عملي--ة تك--رار
DNAولو أردنا إبعاد هذين الخيطين عن بعضهما فالبد أن يل--ف أح--د هذين الخيطين عكسياً حول الخيط اآلخر . ويحف--ز عملي--ة اإللتف--اف
dna (المكملين لبعض--هما ) إنزيم--ات تس--مى DNAلفص--ل خيطي helicase enzymesالذي ينتقل على طول الحلزون وكلما انتقل
لمكان على الحلزون يقوم بفك الخيطين عن بعض--هما ، وفي نفس اللحظة ال--تي ينفص--ل فيه--ا الخيط--ان عن بعض--هما تق--وم بروتين--ات
helixيطلق عليه--ا – destabilizing باالرتب--اط على خي--ط DNA المفرد وذلك لتالفي إرتباطه مرة أخرى بالخي--ط المكم--ل ( لتك--وين الحلزون مرة أخرى ) حتى تتم عملية أخذ نسخة من كال الخيطين ،
في الخالي--اDNAإن عملية التضاعف تبدأ من منطقة مح--ددة على بدائية النواة ، تعرف بموقع المنشأ ( الب--دء ) وإن موق--ع الب--دء ه--ذا يعتبر وحيداً في الخاليا بدائية النواة ، ويرج--ع الفض--ل في إثب--ات أن
من منش--أ واح--د إلى الع--المDNAالخاليا بدائية النواة يتضاعف فيها م ) . 1963كيرنز عام (
من موق--ع الب--دء وهي عب--ارة عنDNAتبدأ عملي--ة التض--اعف لل---- ذات ترتيبنيوكليوتيدة مميز ، وحيثDNAمنطقة محددة من ال------
عبارة عن حلزون مزدوج مكون من شريطينDNAأن جزيء ال---- متكاملين ومتضادين في االتجاه هذا يع--ني حس--ب الطريق--ة الش--به محافظة لتكرر المادة الوراثية أن كل شريط منهما سوف يكون ل--ه زميل جديد أثناء عملي--ة التض--اعف ، بمع--نى أن الش--ريط األب--وي ذو
حيث31 .............51دائماً تتم في االتجاه DNAإن عملية تخليق أن اإلنزيمات التي تحفز عملية ربط النيو كليوتي--دات ببعض--ها تعم--ل
DNA فق--ط ، إذا كي--ف يتم تض--اعف 31............51في االتج--اه . 51............31األبوي ذو االتجاه
إن عملية التضاعف تبدأ من موقع مح--دد باس--م منش--أ التك--اثر كم--ا سبق الذكر ، يتم التعرف على منشأ التكاثر بواس--طة إن--زيم يع--رف
وهو المسؤول عن فك الحل--زون ، حيث يح--دثDNAباسم هليكيز هذا اإلنزيم ما يشبه الفقاع--ة في منطق--ة المنش--أ ( الب--دء ) كنتيج--ة yكف--ك الحل--زون ، وتب--دو الفقاع--ة على ش--كل ش--وكة أو ح--رف
وتس--مى علمي--ا بش--وكة التض--اعف حيث يس--تدل منه--ا على اتج--اه التضاعف ، وحتى ال يعود الش--ريطان لل--تزاوج وك--ذلك ع--دم التث--ني
وحيدDNAتساهم بروتينات تعرف باسم بروتينات االرتباط بال------- الخي--ط في المحافظ--ة على الش--ريطين متباع--دين أو ع--دم ح--دوث
انثناء به كما سبق ذكره .
المبلمر في بناء شريط مكم--ل للش--ريط األب--وي ذوDNAيبدأ إنزيم أي بمع--نى أن عملي--ة البن--اء أو التض--اعف تتم31.........51االتجاه
األبوي ذو االتجاهDNA لهذا يعرف شريط 31.........51في االتجاه بالش--ريط القي--ادي ألن عملي--ة التك--اثر ل--ه تك--ون31...........51
dnaالمبلم--ر . االن--زيم DNAمس--تمرة وتتم حس--ب خاص--ية إن--زيم polymerase للخي--ط31يستطيع إضافة النيوكليوتيد فقط للنهاي--ة
عديد النيوكليوتيدات ال--ذي يتم تخليق--ه والموج--ود فعالً ، وبن--اء على ه--ذه المعلوم--ة فالس--ؤال اآلن كي--ف يمكن ب--دء تض--اعف الحمض
( الشريط المتباطئ51............31األبوي ذو االتجاه DNAالنووي ) ؟ يتم عملية بناء أو تضاعف هذا الشريط بطريقة غير مستمرة أو
إلى100يتراوح طوله-ا بين DNAمتقطعة وتكون قطعاً صغيرة من نيوكليوتيدة تعرف باسم شظايا أو قطع أو كازاكي نسبة إلى2000
م ) وحيث أن إن---زيم1969مكتش---فها الع---الم أوك---ازاكي ع---ام (DNAالمبلم--ر ال يس--تطيع أن يرب--ط النيوكليوتي--دات إال في االتج--اه
31 ، أي يض--يف النيوكليوتي--ده فق--ط للنهاي--ة 31...............-- 51 للخيط الذي يتم تخليقه والموجود فعالً ، وبن--اء على ه--ذه المعلوم--ة
بمج--ردDNAفالسؤال اآلن كيف يمكن بدء تخلي--ق الحمض الن--ووي انفصال الخيطين عن بعضهما ؟ أو بمعنى آخر إذا ك--ان التخلي--ق يتم بعملية إضافة فكيف يمكن بدء التخليق ب--دون نيوكليوتي--دة لإلض--افة عليها ، واإلجاب--ة هن--ا أن قطع--ة ص--غيرة مكون--ة من ح--والي خمس--ة نيوكليوتيدات من الحمض النووي يبدأ تخليقها أوالً عن طريق تجم--ع
وجزيء الحمض النووي الريبوزيprimosomesلبروتينات تسمى Rnaوهو عبارة عن عديد من النيوكليوتي--دات ال--تي تتص--ل بقاع--دة
الق--الب ( األب--وي ) عن--د نقط--ة الب--دءDNAالخي--ط المكم--ل لحمض أن يقوم بإضافة نيوكليوتي--دات إلىDNAوبالتالي فيمكن اآلن إنزيم
DNAالربط DNAاألبوي ويساعد إنزيم ligaseعلى ربط قط--ع أو ، RNAكازاكي بعد استبعاد البادئ
RNA- تخليق األحماض الريبوزية من أهم وظ--ائف األحم--اض النووي--ة هي عملي--ة تخلي--ق البروتين--ات
oneوذل----ك من خالل نظري----ة gene-one polypeptide
hypothesis وفيه--ا ش--ريط من DNAيعطي RNAوال--ذي يعم--ل كمراسل لبرمجة عملية تخليق عديد الببتيدات ( البروتينات )
RNA يوجه لتخليق DNAوهي ما يعني أن ، RNAيوجه لتخلي--ق البروتينات ، وهناك بروتينات معينة تس--تطيع توجي--ه تخلي--ق ك--ل من
RNA ، DNAوهذا التوجيه الدائري يحدث في جميع الخالي--ا إال أن إلى البروتينات وليس العكس . DNAتدفق المعلومات يتم من
- تخليق الحمض النووي الريبوزي ه--وDNAبالرغم من تع--اقب النيوكليوتي--دات على الحمض الن--ووي
المح--دد لنوعي--ة ال--بروتين المخل--ق بواس--طة الخلي--ة إال أن ه--ذه مباشرة إلى سيتوبالزم الخليةDNAالمعلومات ال تنتقل من ال------
، ولكنها تنتق--ل عن طري--ق وس--يط وه--و الحمض الن--ووي الريب--وزيRNA الذي يعمل كحلقة الوصل بين DNA . وتخليق البروتين
بتحف--يز من إن--زيم يع--رف باس--مRNA synthesisتتم عملية بن--اء وهذا اإلنزيم يختلف علىRNA polymerase المبلمر RNAال------
حسب نوع الخلية إذا كانت بدائية النواة أو حقيقية النواة . يتحد هذا عن--د مواق--ع مح--ددة تع--رف بمواق--ع الب--دءDNAاإلنزيم م--ع ج--زيء promoter sitesوهي ذات تتابع نيوكليوتي--دي مم--يز ، يق--وم ه--ذا
وبش--كلDNAاإلن--زيم بكس--ر الوراب--ط الهيدروجيني--ة بين ش--ريطي مت--درج مس--ببا تباع--دهما عن بعض--هما وتك--ون م--ا يش--به الفقاع--ة
Bubbleبين الشريطين تتم عملية ربط النيو كلوتي--دات الريبوزي--ة المنس--وخ بالت--درج وحس--ب نوعي--ةRNAالمقابل--ة للش--ريط ال-----
50 المنس--وخ يتم نس--خ ح--والي DNAوترتيب نيوكليوتيدات شريط تتوقف عند مواق--عRNAنيوكليوتيدة في الثانية . كما أن عملية بناء