تلعب الأحماض النووية دورًا مهمًا في الخلية ، مما يضمن نشاطها الحيوي وتكاثرها. هذه الخصائص تجعل من الممكن تسميتها ثاني أهم الجزيئات البيولوجية بعد البروتينات. حتى أن العديد من الباحثين وضعوا الحمض النووي والحمض النووي الريبي في المقام الأول ، مما يشير إلى أهميتهم الرئيسية في تطور الحياة. ومع ذلك ، فمن المقدر لها أن تحتل المرتبة الثانية بعد البروتينات ، لأن أساس الحياة هو بالضبط جزيء متعدد الببتيد.
الأحماض النووية هي مستوى مختلف من الحياة ، وأكثر تعقيدًا وإثارة للاهتمام نظرًا لحقيقة أن كل نوع من الجزيئات يقوم بعمل محدد من أجله. يجب النظر في هذا بمزيد من التفصيل.
مفهوم الأحماض النووية
جميع الأحماض النووية (DNA و RNA) عبارة عن بوليمرات بيولوجية غير متجانسة تختلف في عدد السلاسل. الحمض النووي عبارة عن جزيء بوليمر مزدوج الشريطة يحتوي علىالمعلومات الجينية للكائنات حقيقية النواة. قد تحتوي جزيئات الدنا الدائرية على معلومات وراثية لبعض الفيروسات. هذه هي فيروس نقص المناعة البشرية والفيروسات الغدية. هناك أيضًا نوعان خاصان من الحمض النووي: الميتوكوندريا والبلاستيد (موجودان في البلاستيدات الخضراء).
من ناحية أخرى ، يحتوي
RNA على العديد من الأنواع الأخرى ، بسبب الوظائف المختلفة للحمض النووي. يوجد الحمض النووي الريبي النووي ، والذي يحتوي على المعلومات الوراثية للبكتيريا ومعظم الفيروسات والمصفوفة (أو الحمض النووي الريبي المرسال) والرايبوسوم والنقل. كل منهم متورط إما في تخزين المعلومات الوراثية أو في التعبير الجيني. ومع ذلك ، من الضروري أن نفهم بمزيد من التفصيل ما هي الوظائف التي تؤديها الأحماض النووية في الخلية.
جزيء DNA مزدوج تقطعت بهم السبل
هذا النوع من الحمض النووي هو نظام تخزين مثالي للمعلومات الوراثية. جزيء DNA مزدوج الشريطة هو جزيء واحد يتكون من مونومرات غير متجانسة. مهمتهم هي تكوين روابط هيدروجينية بين نيوكليوتيدات سلسلة أخرى. يتكون مونومر الحمض النووي نفسه من قاعدة نيتروجينية وبقايا أورثوفوسفات وخمسة كربونات أحادية السكاريد ديوكسيريبوز. اعتمادًا على نوع القاعدة النيتروجينية التي يقوم عليها مونومر DNA معين ، يكون لها اسمها الخاص. أنواع مونومرات الحمض النووي:
- ديوكسيريبوز مع بقايا أورثوفوسفات وقاعدة نيتروجينية أدينيل ؛
- قاعدة نيتروجينية ثيميدين مع ديوكسيريبوز وبقايا أورثوفوسفات ؛
- قاعدة نيتروجين السيتوزين ، وبقايا ديوكسيريبوز وفوسفات ؛
- orthophosphate مع بقايا النيتروجين deoxyribose و guanine.
كتابةً ، لتبسيط مخطط بنية الحمض النووي ، تم تعيين بقايا الأدينيل على أنها "أ" ، وبقايا الغوانين على أنها "G" ، وبقايا الثيميدين هي "T" ، وبقايا السيتوزين هي "C" ". من المهم أن يتم نقل المعلومات الجينية من جزيء DNA مزدوج الشريطة إلى الرنا المرسال. لها اختلافات قليلة: هنا ، كبقايا كربوهيدرات ، لا يوجد ديوكسيريبوز ، ولكن ريبوز ، وبدلاً من القاعدة النيتروجينية الثيميديل ، يوجد اليوراسيل في الحمض النووي الريبي.
هيكل ووظائف الحمض النووي
تم بناء الحمض النووي على مبدأ البوليمر البيولوجي ، حيث يتم إنشاء سلسلة واحدة مسبقًا وفقًا لقالب معين ، اعتمادًا على المعلومات الجينية للخلية الأم. ترتبط نيوكليوتيدات الحمض النووي هنا بروابط تساهمية. بعد ذلك ، وفقًا لمبدأ التكامل ، يتم ربط نيوكليوتيدات أخرى بالنيوكليوتيدات الخاصة بالجزيء المفرد الذي تقطعت به السبل. إذا تم تمثيل البداية في جزيء واحد تقطعت به السبل بواسطة النوكليوتيد الأدينين ، ثم في السلسلة الثانية (التكميلية) سوف تتوافق مع الثايمين. الجوانين مكمل للسيتوزين. وهكذا ، يتم بناء جزيء DNA مزدوج الشريطة. يقع في النواة ويخزن المعلومات الوراثية ، والتي يتم ترميزها بواسطة الكودونات - ثلاثة توائم من النيوكليوتيدات. وظائف الحمض النووي مزدوجة الشريطة:
- الحفاظ على المعلومات الوراثية الواردة من الخلية الأصل ؛
- التعبير الجيني ؛
- منع التغيرات الطفرية.
اهمية البروتينات و الاحماض النووية
يُعتقد أن وظائف البروتينات والأحماض النووية شائعة وهي:يشاركون في التعبير الجيني. الحمض النووي نفسه هو مكان تخزينها ، والبروتين هو النتيجة النهائية لقراءة المعلومات من الجين. الجين نفسه هو جزء من جزيء DNA متكامل ، معبأ في كروموسوم ، حيث يتم تسجيل معلومات حول بنية بروتين معين عن طريق النيوكليوتيدات. يرمز جين واحد لتسلسل الأحماض الأمينية لبروتين واحد فقط. إنه البروتين الذي سينفذ المعلومات الوراثية.
تصنيف أنواع الحمض النووي الريبي
وظائف الأحماض النووية في الخلية متنوعة للغاية. وهي أكثر عددًا في حالة الحمض النووي الريبي. ومع ذلك ، فإن هذه الوظائف المتعددة لا تزال نسبية ، لأن نوعًا واحدًا من الحمض النووي الريبي مسؤول عن إحدى الوظائف. في هذه الحالة ، هناك الأنواع التالية من الحمض النووي الريبي:
- نووي RNA للفيروسات والبكتيريا ؛
- مصفوفة (معلومات) الحمض النووي الريبي ؛
- الحمض النووي الريبي ؛
- رسول RNA بلازميد (بلاستيدات خضراء) ؛
- الحمض النووي الريبي البلاستيدات الخضراء ؛
- الحمض النووي الريبي الميتوكوندريا ؛
- Mitochondrial messenger RNA ؛
- نقل الحمض النووي الريبي.
وظائف RNA
يحتوي هذا التصنيف على عدة أنواع من الحمض النووي الريبي ، والتي يتم تقسيمها حسب الموقع. ومع ذلك ، من الناحية الوظيفية ، يجب تقسيمها إلى 4 أنواع فقط: نووي ، إعلامي ، ريبوزومي ، ونقل. وظيفة RNA الريبوسومي هي تخليق البروتين بناءً على تسلسل النوكليوتيدات للحمض النووي الريبي المرسال. حيثيتم "إحضار" الأحماض الأمينية إلى RNA الريبوسوم ، "مدمن" على الحمض النووي الريبي المرسال ، عن طريق نقل الحمض النووي الريبي. هذه هي الطريقة التي يتم بها التوليف في أي كائن حي يحتوي على الريبوسومات. توفر بنية ووظائف الأحماض النووية كلاً من الحفاظ على المادة الوراثية وإنشاء عمليات تخليق البروتين.
أحماض نووية ميتوكوندريا
إذا كان كل شيء معروفًا تقريبًا عن وظائف الخلية التي تؤديها الأحماض النووية الموجودة في النواة أو السيتوبلازم ، فلا يزال هناك القليل من المعلومات حول الحمض النووي للميتوكوندريا والبلاستيد. تم العثور هنا أيضًا على أنواع معينة من الريبوسوم والرسول. الأحماض النووية DNA و RNA موجودة هنا حتى في أكثر الكائنات ذاتية التغذية.
ربما دخل الحمض النووي الخلية بالتكافل. يعتبر العلماء هذا المسار هو الأرجح بسبب عدم وجود تفسيرات بديلة. تعتبر العملية على النحو التالي: دخلت بكتيريا ذاتية التغذية داخل الخلية في فترة معينة. نتيجة لذلك ، تعيش هذه الخلية الخالية من الأسلحة النووية داخل الخلية وتزودها بالطاقة ، لكنها تتحلل تدريجياً.
في المراحل الأولى من التطور التطوري ، على الأرجح ، تحركت بكتيريا تكافلية غير نووية عمليات طفرة في نواة الخلية المضيفة. سمح ذلك للجينات المسؤولة عن تخزين المعلومات حول بنية بروتينات الميتوكوندريا بإدخالها في الحمض النووي للخلية المضيفة. ومع ذلك ، في الوقت الحالي ، ما هي الوظائف في الخلية التي تؤديها الأحماض النووية من أصل الميتوكوندريا ،ليس الكثير من المعلومات.
على الأرجح ، يتم تصنيع بعض البروتينات في الميتوكوندريا ، والتي لم يتم تشفير هيكلها بعد بواسطة الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للمضيف. من المحتمل أيضًا أن الخلية تحتاج إلى آليتها الخاصة لتخليق البروتين فقط لأن العديد من البروتينات المركبة في السيتوبلازم لا يمكنها المرور عبر الغشاء المزدوج للميتوكوندريا. في الوقت نفسه ، تنتج هذه العضيات الطاقة ، وبالتالي ، إذا كانت هناك قناة أو ناقل محدد للبروتين ، فسيكون ذلك كافياً لحركة الجزيئات وضد تدرج التركيز.
DNA البلازميد و RNA
البلاستيدات (البلاستيدات الخضراء) لها أيضًا حمضها النووي الخاص بها ، والذي ربما يكون مسؤولاً عن تنفيذ وظائف مماثلة ، كما هو الحال مع الأحماض النووية للميتوكوندريا. كما أن لديها الحمض النووي الريبوزي الخاص بها ، والرسول ، والحمض النووي الريبي الناقل. علاوة على ذلك ، فإن البلاستيدات ، بناءً على عدد الأغشية ، وليس من خلال عدد التفاعلات الكيميائية الحيوية ، أكثر تعقيدًا. يحدث أن العديد من البلاستيدات لها 4 طبقات من الأغشية ، وهو ما يفسره العلماء بطرق مختلفة.
شيء واحد واضح: وظائف الأحماض النووية في الخلية لم تتم دراستها بالكامل بعد. من غير المعروف ما هي أهمية نظام تصنيع بروتين الميتوكوندريا ونظام البلاستيك الأخضر المماثل. كما أنه ليس من الواضح تمامًا سبب احتياج الخلايا للأحماض النووية للميتوكوندريا إذا كانت البروتينات (من الواضح أنها ليست كلها) مشفرة بالفعل في الحمض النووي (أو RNA ، اعتمادًا على الكائن الحي). على الرغم من أن بعض الحقائق تجبرنا على الاتفاق على أن نظام تصنيع البروتين في الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء مسؤول عن نفس وظائفو DNA للنواة و RNA للسيتوبلازم. يقومون بتخزين المعلومات الوراثية ، وإعادة إنتاجها ونقلها إلى الخلايا الوليدة.
السيرة الذاتية
من المهم أن نفهم ما هي الوظائف في الخلية التي تؤدي الأحماض النووية ذات الأصل النووي والبلاستيكي والميتوكوندريا. هذا يفتح آفاقًا كثيرة للعلم ، لأن الآلية التكافلية ، التي وفقًا لها ظهرت العديد من الكائنات ذاتية التغذية ، يمكن إعادة إنتاجها اليوم. هذا سيجعل من الممكن الحصول على نوع جديد من الخلايا ، وربما حتى الإنسان. على الرغم من أنه من السابق لأوانه الحديث عن احتمالات إدخال عضيات بلاستيد متعددة الأغشية في الخلايا.
الأهم من ذلك بكثير أن نفهم أن الأحماض النووية مسؤولة عن جميع العمليات تقريبًا في الخلية. هذا هو كل من التخليق الحيوي للبروتين والحفاظ على المعلومات حول بنية الخلية. علاوة على ذلك ، من الأهمية بمكان أن تؤدي الأحماض النووية وظيفة نقل المادة الوراثية من الخلايا الأم إلى الخلايا الوليدة. هذا يضمن مزيد من التطوير للعمليات التطورية.
