ساختار DNA
اهداف:
- شناخت بهتر اسیدهای نوکلوئیک ، اجزا و کاربد آن ها در توارث
در طرح گذشته متوجه شدیم که نوکلتوتید ها مسئول توارث هستند و به عنوان زیر واحدهای اسیدهای نوکلئیک حامل اطلاعات ژنتیکی هستند. ساختمان هر پروتئین و نهایتاً هر بیومولکول، محصولی از اطلاعات موجود در توالی نوکلئوتیدی اسیدهای نوکلئیک سلول می‌باشد.
توانایی ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی از نسلی به نسل بعد شرط اساسی زندگی است. توالی آمینو اسیدی هر پروتئین موجود در سلول و توالی نوکلئوتیدی هر مولکول RNA توسط توالی نوکلئوتیدی موجود در ساختمان DNA سلول تعیین می‌گردد. در داخل سلول ها دو نوع اسید نوکلئیک یافت می‌شود.
ساختار اسید نوکلئیک اسیدهای نوکلئیک تشکیلاتی با زنجیر طولانی و وزن مولکولی بالا متشکل از نوکلئوتیدها هستند. هرنوکلئوتید از قسمت های زیر تشکیل شده است.
انواع اسیدهای نوکلئیک دو نوع اسید نوکلئیک وجود دارد:
اختلاف اساسی بین این دو مولکول قندی است که مورد استفاده قرار داده‌اند DNA. حاوی دزوکسی ریبوز و RNA حاوی ریبوز است. پیشوند دزوکسی برداشتن یک اتم اکسیژن را نشان می‌دهد. اگر یک اتم اکسیژن، از اتم کربن شماره 2 ریبوز برداشته شود، ساختار دزوکسی ریبوز به دست می‌آید.
DNA به طور عمده در هسته سلول یافت می‌شود. در حالی که RNA به طور عمده در سیتوپلاسم یعنی در خارج هسته سلول است.
ساختار RNA و DNA مونومرهای RNA و DNA شامل یک قند ساده، یکی از بازهای نیتروژنی و یک یا دو واحد اسید فسفریک هستند. نوکلئوتیدهای RNA و DNA از نظر ساختاری تنها در قند و یک باز متفاوت دارند. پلی نوکلئوتیدهایی با وزن‌های مولکولی تا چند میلیون شناخته شده‌اند.
ردیف نوکلئوتیدها در زنجیر پلی نوکلئوتیدی ساختار نوع اول این زنجیر است. در زنجیر اسید نوکلئیک، اتم کربن شماره 3 یک مولکول قند و اتم کربن شماره 5 مولکول قند بعدی توسط یک اتصال استر به مولکول اسید فسفریک متصل می‌گردد.
یکی از چهار بنیان مختلف باز نیتروژن‌دار جایگزین گروه OH اتم کربن شماره 1 هر مولکول قند می‌گردد. ساختار دوم DNA یک مارپیچ دوگانه است. دو زنجیر DNA به نحوی به یکدیگر پیچ خورده‌اند که بازها درون مارپیچ واقع شده‌اند. ساختار از طریق پیوندهای هیدروژنی بین بازهای یک زنجیر و بازهای زنجیر دیگر به هم متصل شده‌اند. چهار بنیان باز موجود در DNA از تیمین (T) ، آدنین (A) ، گوانین (G) و سیتوزین (C). آدنین و تیمین یکدیگر را تکمیل می‌کنند.
موقعیت اتم ها این امکان را فراهم می‌سازد تا دو پیوند قوی هیدروژنی بین A از یک زنجیر و T از زنجیر دیگر مارپیچ دو گانه به وجود آید. گوانین (G) و سیتوزین (C) به همین نحو همدیگر را تکمیل می‌کنند. بین این زوج باز سه پیوند قوی هیدروژنی تشکیل می‌شود. در هر نمونه DNA مقدار A و T و نیز G و C یکسان است.
توضیح فیلم 1:
DNA مولکول دو رشته ای بوده شبیه به نردبان بوده که به طور مارپیچ حول یک محور فرضی پیچ خورده اند. پله های این نردبان را بازها و دو پایه انرا گروه های فسفات و قند به طور یک در میان تشکیل داده اند.
بازهایی که به یک زنجیر DNA متصل است بازهای متصل به زنجیر دیگر DNA را تکمیل می‌کنند. اگر یک A روی زنجیر 1 وجود داشته باشد، T روی زنجیر 2 مخالف آن خواهد داشت و اگر یک T روی زنجیر 1 وجود داشته باشد، A روی زنجیر 2 مخالف آن وجود خواهد داشت. همین نحوه جفت شدن بین C و G روی می‌دهد. دو جفت پیوند هیدروژنی تقریبا طول یکسان دارند. در نتیجه دو زنجیر مارپیچ دوگانه به یک فاصله از همدیگر قرار می گیرند.
توضیح فیلم2:
واتسون و کریک در سال 1953 توانستد ساختار DNA را کشف کنند. مولکول DNA ازقند دزوکسی ریبوز و 4 باز تیمین، آدنین، گوانین و سیتوزین به همراه گروه های فسفات ساخته شده است که همیشه بازهای ادنین و تیمین و بازهای گوانین و سیتوزین رو به رو هم در دو رشته قرار می گیرند. این تکرار ها در طول مولکول DNA ادامه دارد.
مولکول های RNA به صورت تک رشته‌ای قرار دارند و فقط در بعضی از انواع آن هم در مواقعی خاص پیوندهای هیدروژنی در داخل یک زنجیره ایجاد می‌شود که می‌توان مولکول RNA ناقل را نام برد. 4 باز موجود در RNA عبارتند از: آدنین، یوراسیل، گوانین و سیتوزین .
تفاوت های RNA و DNA از لحاظ ساختار را می توانید در جدول زیر به طور خلاصه ملاحظه نمایید.
