الحموض النووية (Nucleic Acids) PDF

## الحموض النووية (Nucleic Acids) **صلة بتاريخ العلوم** - أول من عزل الحمض النووي DNA من نوى الكريات البيض في العام 1869 هو العالم فريدريك ميشير. - أطلق عليه اسم الحموض النووية ثم اكتشف وجودها في بعض عضيات الهيولي. **تساءل عن سبب تسمية الحمضين DNA و RNA** - 1954-1953 في العام اكتشف العالم أرو...

## الحموض النووية (Nucleic Acids) **صلة بتاريخ العلوم** - أول من عزل الحمض النووي DNA من نوى الكريات البيض في العام 1869 هو العالم فريدريك ميشير. - أطلق عليه اسم الحموض النووية ثم اكتشف وجودها في بعض عضيات الهيولي. **تساءل عن سبب تسمية الحمضين DNA و RNA** - 1954-1953 في العام اكتشف العالم أروين شارغاف أنعم النظر في الشكل الآتي واكتشف الاختلاف بين السكرين الخماسيين الآتيين: - **Ribose** يدخل في بنية **RNA** - **Deoxyribose** الريبوز منقوص الأكسجين يدخل في بنية **DNA** - فاثبت أن كمية أسس A تساوي كمية اسس T ويرتبط A مع T برابطتين هيدروجينيتين. - وكمية أسس G تساوي كمية أسس C ويرتبط G مع C بثلاث روابط هيدروجينية. - قامت العالمة روزاليندا فرانكلين والعالم موريس ويلكنز عام 1953 بدراسة جزيئة الـ DNA بوساطة الأشعة السينية واكشفها. - استنتجا أن الـ DNA له شكل حلزوني بقطر منتظم. - في العام 1954 قام العالمان الفرنسيس كريك وجيمس واطسن بوضع نموذج لبنية جزيء الـ DNA بالاعتماد على الأبحاث السابقة ونالا جائزة نوبل مع وينكبر 1962. **تعلمت**: تصنف الحموض النووية تبعا لنوع السكر الخماسي الداخل في تركيبها إلى: 1. **حمض نووي ريبي (Ribo Nucleic Acid)** يدخل في تركيبه الريبوز ويرمز له (RNA) 2. **حمض نووي ريبي منقوص الأكسجين (Deoxyribo Nucleic Acid)** يدخل في تركيبه الريبوز منقوص الأكسجين ويرمز له ( DNA) ## أنواع الأسس الأزوتية **: نشاط: ألاحظ الشكل الآتي وأتعرف أنواع الأسس الأزوتية البيريميدينية والبورينية الداخلة في تركيب الحموض النووية.** - **Pyrimidine**: لها هيكل مؤلف من حلقة سداسية (بنزن)، تحتوي الأزوت في المواضع 1 و 3 - **Cytosine (C)** - **Uracil (U)** : يوجد في الـ RNA - **Thymine (T)** : يوجد في الـ DNA - **Purine**: لها هيكل مؤلف من حلقة سداسية (بنزن)، مرتبطة بحلقة (خماسية) إيميدازول في المواضع 4 و 5 تحتوي الأزوت في المواضع 1 و 3 و 7 و 9 - **Adenine (A)** - **Guanine (G)** ## تكليوزيد و تكليوتيد **: نشاط: أتأمل الشكل الآتي وأتعاون مع زملائي في معرفة اسم المركب الناتج من اتحاد سكر خماسي مع أساس أزوني.** - تكليوزيد = أساس أزوني + سكر خماسي - تكليوتيد = أساس أزوتي + سكر خماسي + *زمرة فوسفات* ## مكونات التكليوتيد **نشاط**: اتعلم من الشكل الآتي مكونات التكليوتيد الداخل في تركيب الحموض النووية. - التكليوتيد الداخل في تركيب الحموض النووية هو ناتج عن اتحاد التكليوزيد مع زمرة فوسفات واحدة. - ولكن عندما يكون التكليوتيد حز وغير مندمج في بنية الحموض النووية يكون مرتبطا مع 3 زمر فوسفات ويتشكل جزيء الـ ATP أو GTP. ## خواص الـ DNA - لحمض الـ DNA الخواص والوظائف ذاتها لدى جميع الكائنات الحية، لكنه يختلف بعدد ونوع وترتيب التكليوتيدات الداخلة في تركيبه. **1. القدرة على التضاعف الذاتي (التضاعف نصف المحافظ)** - يتم نقل المعلومات الوراثية المخزنة في جزيء الـ DNA الأصلي إلى الجزيئتين الوليدتين كل انقسام للخلية، يتباعد سلسلتا الـ DNA عن بعضهما وكل منهما تبني سلسلة متممة. **ما دور أنظيم الهيليكاز** - ينفصل سلسلتي الـ DNA عن بعضهما ويمتلك كل خلية وليدة (بنت) ذات المعلومات الوراثية للخلية الأصل. **2. تخزين التعليمات الوراثية** - **المورثة (Gene):** الوحدة الوظيفية البنيوية والفيزيائية الأساسية للمعلومات الوراثية، وهي قطعة من إحدى سلسلتي الـ DNA ، مكونة من تتالي محدد لعدد كبير من التكليوتيدات المتعاقبة والمرتبطة ببعضها خطياً، وتقرأ هذه التكليوتيدات كثلاثيات متتالية كل منها تسمى **شيفرة وراثية Genetic code** - تحدد هذه الشيفرات عدد ونوع وتتالي الحموض الأمينية في البروتينات بشكليها البناني والوظيفي مما يؤدي إلى إظهار صفات الخلية وبالتالي صفات الكائن الحي. **3. إمكانية الاصابة بالطفرة** - **الطفرة المورثية (Genetic Mutation):** تغير مفاجئ ودائم في المادة الوراثية لتسلسل أسس الـ DNA. - وتتضمن استبدال أو حذف أو إضافة نكليوتيد أو أكثر، وتتعلق بطبيعة العامل المحرض للطفرة فيزيائي (الإشعاعي / الحراري أو الكيميائي. ## نقل التعليمات الوراثية - ينقل الـ DNA التعليمات الوراثية من خلية إلى أخرى ومن جيل إلى آخر. **في التكاثر اللاجنسي وفي عمليات النمو وتعويض الخلايا التالفة وترميم الجروح** - يتضاعف محتوى الخلية من الـ DNA قبل الانقسام إلى مجموعتين متطابقتين. - عند الانقسام المتساوي تحصل كل خلية من الخليتين الجديدتين على الكمية نفسها من الـ DNA ومماثلة للخلية الأصل. **في التكاثر الجنسي**: - يحمل الصبغيات الـ DNA الذي يحمل التعليمات الوراثية من الأب. - يحمل الصبغيات الـ DNA الذي يحمل التعليمات الوراثية من الأم. - تتحد البيضة الملقحة بعد النمو والتطور وتصبح فردا جديداً يملك صفات وراثية من الأبوين. **أتساءل**: يبلغ طول المجموع الكني لشريط DNA في كل نواة مترين، ويمكن لهذا الشريط أن يتناسب مع الحجم الصغير للنواة والذي يبلغ بضعة ميكرونات؟ ## بنية الكروماتين Chromatin: - يتكون الخيط الكروماتيني من الـ DNA وبروتينات أساسية تسمى الهيستونات، إذ يتم رزم الـ DNA حول الهيستونات في بني هيكيلية تسمى الجسيمات النووية Nucleosomes - تعمل الهيستونات كالبكرات يلتف حولها حلزون الـ DNA، ويبدو الخيط الكروماتيني في المجهر الإلكتروني كعقد اللؤلؤ، تمثل كل حبة لؤلؤ جسيماً نووياً، ويفصل كل جسيم نووي عن الجسيم الذي يليه بخيط من الـ DNA ، مما يؤدي تقاصر طول حزيء الـ DNA إلى الثلث. - يتابع خيط الكروماتين ارتزامه في خيط اتخن مؤلف من عدد كبير من الجسيمات النووية المرتزمة بإحكام شديد، وعند دخول الخلية مرحلة الإنقسام فإن خيوط الكروماتين تتابع ارتزامها تتشكل البنية الأكثر ارتزاماً وتكثفاً وهي الصبغيات. - وبذلك تقوم بدور مهم في تنظيم التعبير المورثي فلا تعبر المورثة عن نفسها وتحفظ الـ DNA من التقطيع والضياع. ## بنية جزيء الـ DNA (البنية الثانوية) - يتكون حلزون الـ DNA من **سلسلتين متعاكستين ومتوازيتين** تتكون کل منهما من **تتالي نكليوتيدات** - إذ يكون **العمود الفقري** لكل سلسلة واقعاً إلى الخارج، **والأسس الأزوتية** تقع في الداخل، **وتتمم** السلسلتين بعضهما، وترتبط **الأدينين** برابطتين هيدروجينيتين، بينما يرتبط **السي توسين** مع **الجواينين المقابل** له بثلاث روابط هيدروجينية. **أضيف إلى معلوماتي**: - جزيء الـ DNA ذو بنية صلبة إذ تأتي الصلابة من: - العدد الهائل للروابط الهيدروجينية بين الأسس المتقابلة رغم ضعف تلك الروابط. - قوة التطابق بين الأسس تدعم هذه الصلابة وتبقي المسافة ثابتة بين السلسلتين. وذلك بالتقابل بين أساس بوريني و أساس بيريميديني. - أما الرابطة الاسترية فإنها تزيد من تثبيت الربط بين السلسلتين المتقابلتين المتنامتين. - في سكر الريبوز منقوص الأكسجين ترتبط ذرة الكربون 2 مع ذرة هيدروجين مما يعطي للسلسلتين ليونة تمكنهما من الالتفاف بشكل حلزوني. ## بنية جزيء الـ RNA - يتكون من سلسلة مفردة خطية وهو جزيء متعدد التكليوتيد له عمود فقري مكون من تتالي الفوسفات سكر الريبوز، والأسس الأزوتية هي: **ـ A ـ U ـ C ـ G** ## أنماط الـ RNA **1. الـ mRNA المرسال (Messenger (RNA**: ينسخ عن السلسلة الناسخة من الـ DNA، يشكل 5% من كمية الـ RNA في الخلية. - جزيء مفرد السلسلة الوظيفة الرئيسة منه حمل التعليمات الوراثية من النواة إلى السيتوبلاسما إذ يتم ترجمتها إلى تتالي معين من الحموض الأمينية عند تركيب البروتين. - كل ثلاثة تكليوتيدات منه تدعى **رامز (codon)** وتحدد حمضاً أمينياً. **بالعودة للشكل الآتي أستنتج كيف يتم نسخ طليعة (mRNA الأولي)؟ وكيف يتم نضجه؟** **2. الـ tRNA الناقل (Transfer (RNA**: ينسخ عن مناطق غير مورثية في الـ DNA، يشكل حوالي 15% من كمية الـ RNA في الخلايا، يتألف من سلسلة واحدة **وهو أصغر حجماً من mRNA** . - تليف السلسلة على نفسها لتأخذ بنية فراغية تشتمل على ثلاث عرى ومناطق حلزونية مزدوجة تنشأ نتيجة للتنمية الجزيئية في بعض المناطق من السلسلة وارتباط الأسس الأزوتية المتقابلة فيها بروابط هيدروجينية، يشبه ورقة البرسيم، يملك موقعين أحدهما للتعرف والارتباط بحمض أميني محدد ويوجد في النهاية 3، أما الموقع الثاني فهو للتعرف والارتباط مع الرامز الموجود على mRNA **ويسمى بالرامز المعاكس Anticodon** ويوجد في مركز العروة 2 . **3. الـ Ribosomal RNA (الريبوزومي RNA**) - يشكل حوالي 80% من كمية الـ RNA في الخلايا، يُنسخ في النوية وينتقل إلى السيتوبلاسما إذ يرتبط مع البروتينات ليكون الجسيمات الريبية التي تشكل الموقع الذي يتم عليه - تركيب البروتين. **أذكر أنماط الـ RNA وكذلك وظيفة كل منها؟** ## إمكانية الإصابة بالطفرة - **الطفرة المورثية (Genetic Mutation):** تغير مفاجئ ودائم في المادة الوراثية لتسلسل أسس الـ DNA. - وتتضمن استبدال أو حذف أو إضافة نكليوتيد أو أكثر، وتتعلق بطبيعة العامل المحرض للطفرة فيزيائي (الإشعاعي / الحراري أو الكيميائي. ## نقل التعليمات الوراثية - ينقل الـ DNA التعليمات الوراثية من خلية إلى أخرى ومن جيل إلى آخر. **في التكاثر اللاجنسي وفي عمليات النمو وتعويض الخلايا التالفة وترميم الجروح** - يتضاعف محتوى الخلية من الـ DNA قبل الانقسام إلى مجموعتين متطابقتين. - عند الانقسام المتساوي تحصل كل خلية من الخليتين الجديدتين على الكمية نفسها من الـ DNA ومماثلة للخلية الأصل. **في التكاثر الجنسي**: - يحمل الصبغيات الـ DNA الذي يحمل التعليمات الوراثية من الأب. - يحمل الصبغيات الـ DNA الذي يحمل التعليمات الوراثية من الأم. - تتحد البيضة الملقحة بعد النمو والتطور وتصبح فردا جديداً يملك صفات وراثية من الأبوين. **أتساءل**: يبلغ طول المجموع الكني لشريط DNA في كل نواة مترين، ويمكن لهذا الشريط أن يتناسب مع الحجم الصغير للنواة والذي يبلغ بضعة ميكرونات؟ ## بنية الكروماتين Chromatin: - يتكون الخيط الكروماتيني من الـ DNA وبروتينات أساسية تسمى الهيستونات، إذ يتم رزم الـ DNA حول الهيستونات في بني هيكيلية تسمى الجسيمات النووية Nucleosomes - تعمل الهيستونات كالبكرات يلتف حولها حلزون الـ DNA، ويبدو الخيط الكروماتيني في المجهر الإلكتروني كعقد اللؤلؤ، تمثل كل حبة لؤلؤ جسيماً نووياً، ويفصل كل جسيم نووي عن الجسيم الذي يليه بخيط من الـ DNA ، مما يؤدي تقاصر طول حزيء الـ DNA إلى الثلث. - يتابع خيط الكروماتين ارتزامه في خيط اتخن مؤلف من عدد كبير من الجسيمات النووية المرتزمة بإحكام شديد، وعند دخول الخلية مرحلة الإنقسام فإن خيوط الكروماتين تتابع ارتزامها تتشكل البنية الأكثر ارتزاماً وتكثفاً وهي الصبغيات. - وبذلك تقوم بدور مهم في تنظيم التعبير المورثي فلا تعبر المورثة عن نفسها وتحفظ الـ DNA من التقطيع والضياع.