معلومة

هل من الممكن تحديد ما إذا كانت خصلة 5'-a 3 'أو 3'-5' ضفيرة؟

هل من الممكن تحديد ما إذا كانت خصلة 5'-a 3 'أو 3'-5' ضفيرة؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

يتم بناء الحمض النووي بطريقة معاكسة. هذا يعني أنه إذا قمت بترقيم كل من الكربونات الخمسة في سكر الديوكسيريبوز ، فسيتم توصيل الكربون الثالث بمجموعة فوسفات واحدة وسيتم ربط الكربون الخامس بمجموعة فوسفات أخرى لنيوكليوتيد آخر. ستنتقل خصلة واحدة من ذرة الكربون الخامسة إلى ذرة الكربون الثالثة في اتجاه واحد (5 '-3'). وستذهب الخصلة التكميلية في اتجاه الكربون الثالث إلى الكربون الخامس في نفس الاتجاه (3'-5 '). أساسا أنها مصنوعة في اتجاهين متعاكسين. إذا أخبرتك أن تسلسل قاعدة النوكليوتيدات لخيط واحد هو ACGGACTA.


إذا كان لديك خيط من الحمض النووي فيه 20٪ من القواعد عبارة عن أدينين ، فما نسبة الجوانين التي لديك؟

وفقا ل قواعد Chargaff يجب أن يكون للحمض النووي لأي خلية من جميع الكائنات الحية نسبة 1: 1 (قاعدة الزوج الأساسي) من قواعد البيورين [لسيتوزين الحمض النووي ، والثايمين ، و RNA uracil] وقواعد بيريميدين [الجوانين والأدينين للحمض النووي الريبي والحمض النووي]. يجب أن تكون كمية الجوانين مساوية للسيتوزين ويجب أن تكون كمية الأدينين مساوية للثيمين. يمكنك اتباع هذه القاعدة في كل من خيوط الحمض النووي.

كما ترون أعلاه [انظر إلى الألوان وقواعد الحمض النووي] فإن البيورينات تقترن دائمًا بالبيريميدين. أزواج السيتوزين مع الجوانين وأزواج الأدينين مع الثايمين.
بعد ذلك يمكنك حل مشكلة نسبة الحمض النووي الخاصة بك. أقترح عليك رسم قواعد سلسلة الحمض النووي لتصور المهمة. هنا أدناه يمكنك أن ترى كيف فعلت ذلك.

دعونا نصل إلى النقطة!
لديك 20٪ من الأدينين. إذا كان لديك 20٪ من الأدينين فإن لديك 20٪ من الثايمين ، لأن كمية الأدينين والثيمين متساوية. 20٪ بالإضافة إلى 20٪ 40٪ من الأدينين والثايمين. من 100٪ قواعد DNA اطرح 40٪ وستحصل على 60٪. ثم اقسم هذا على 2 وستحصل على 30٪. 30٪ من الجوانين و 30٪ من السيتوزين ، لأن كمياتهما متساوية في حامل الحمض النووي.


هل من الممكن تحديد ما إذا كانت خصلة 5'-a 3 'أو 3'-5' ضفيرة؟ - مادة الاحياء

أ. يمكن تغيير الكودونات التالية بواسطة قاعدة واحدة لإنتاج كودون كهرماني:

ب. من الجزء أ ، يمكن أن تصبح CAG (Gln) و TGG (Trp) رموز إيقاف كهرماني من خلال EMS.

ج. من الجزء ب ، يمكن قمع كلا الكودونات الكهرمانية الناتجة بواسطة مثبطات اللامعان الكهرمانية الناتجة عن نظام الإدارة البيئية.

3 أ. الكودون هو تسلسل النوكليوتيدات الثلاثة في الرنا المرسال الذي يشير إلى الحمض الأميني الذي يجب دمجه في سلسلة البولي ببتيد المتنامية. إن anticodon هو تسلسل النوكليوتيدات الثلاثة التكميلي في الحمض الريبي النووي النقال المناسب.

ب. حبلا القالب هو خيط الحمض النووي الذي يتم تصنيع الرنا المرسال منه. الشريط المشفر ، أو غير النموذجي ، هو خيط DNA مكمل لقالب القالب ، وله نفس التسلسل (باستثناء T لبدائل U) مثل mRNA.

ج. صندوق Pr ibnow عبارة عن سلسلة من ستة نيوكليوتيدات (TATAAT) موضوعة في -10 تشير إلى المكان الذي يجب أن يبدأ فيه بدء النسخ في DNA بدائية النواة. تسلسل Shine-Delgarno عبارة عن منطقة قصيرة غنية بالبيورين في الرنا المرسال تكمل الرنا الريباسي داخل الوحدة الفرعية للريبوسوم 16S. تبدأ إشارات التسلسل التي تعمل AUG كترجمة في mRNA.

4 ا. خطأ ، يسمح التذبذب للمضاد في الحمض الريبي النووي النقال بالتهجين مع أكواد مختلفة في الرنا المرسال.

ب. خطأ ، تؤثر طفرة تغيير الإطارات على جميع الأحماض الأمينية اللاحقة.

ج. خطأ ، كودون واحد فقط (AUG) يشفر لبدء تخليق البروتين ثلاثة أكواد تشير إلى نهاية تخليق البروتين.

د. خطأ ، التذبذب هو القاعدة الأولى (5 إلى 3 درجات) في الأنتيكودون.

ه. صحيح ، يمكن استخدام الحمض النووي الريبي كقالب لتخليق الحمض النووي في عملية تعرف باسم النسخ العكسي.

F . حقيقي. على سبيل المثال ، قد يشير استبدال قاعدة واحدة يتسبب في تغيير CAT إلى AAT إلى الإنهاء.

ز. خطأ ، تشرح فرضية Wobble كيف يمكن أن يحدث الاقتران الأساسي البديل مع أول النوكليوتيدات (الانتقال من 5 'إلى 3') في Anticodon.

5 أ. هضم الحمض النووي الريبي مع القلويات سوف يشق الخصلة بعد كل 3 درجات من الفوسفات. لذلك ، ستتألف المنتجات المتبقية من pppNp و Np و N-OH

ب. إذا تم تصنيع الحمض النووي الريبي في اتجاه 3 إلى 5 درجات (أي بإضافة ريبونوكليوتيدات إلى نهاية 5 درجات) ، فيجب تسمية شظايا pppNp و Np بالتريتيوم.

ج. إذا تم تصنيع الحمض النووي الريبي في اتجاه 5 درجات إلى 3 درجات (أي بإضافة ريبونوكليوتيدات إلى النهاية 3 درجات) ، فيجب تسمية شظايا Np و N-OH بالتريتيوم.

د. نظرًا لأن شظايا N-OH وصفت بالتريتيوم ، يجب أن يحدث تخليق الحمض النووي الريبي في اتجاه 5 'إلى 3'.

6. في الطفرة المغلوطة ، يغير النيوكليوتيد الجديد الكودون لإنتاج حمض أميني متغير في منتج البروتين. مع طفرة غير منطقية ، يغير النيوكليوتيد الجديد كودونًا يحدد الحمض الأميني إلى أحد أكواد الإيقاف (TAA أو TAG أو TGA). لذلك ، فإن ترجمة الحمض النووي الريبي المرسال المنسوخة من هذا الجين الطافر ستتوقف قبل الأوان.


هل من الممكن تحديد ما إذا كانت خصلة 5'-a 3 'أو 3'-5' ضفيرة؟ - مادة الاحياء

C2005 / F2401 '10 المحاضرة رقم 12 - ملخص عن تخليق الحمض النووي PCR ما هو RNA & amp ما هو مفيد؟ في المرة القادمة: كيف يصنع RNA؟

حقوق النشر 2010 Deborah Mowshowitz and Lawrence Chasin، Department of Biological Sciences، Columbia University New York، NY. آخر تحديث 19/10/2010 03:10 م

النشرات: 11-3 - استنساخ الحمض النووي - التفاصيل في Fork & amp
12-أ - PCR
12-B = مقارنة بين تخليق الحمض النووي الريبي وأمبير
يتم وضع نسخ من جميع النشرات في الصناديق خارج مكتب الدكتور م (الطابق السابع من مود) بعد كل محاضرة. يتم نشر نسخ ممسوحة ضوئيًا من جميع النشرات ، ولكن ليس بالضرورة إلا بعد المحاضرة.

لجميع التصحيحات في الملاحظات ، والإصدارات الحالية والسابقة من كتاب المشاكل ، وما إلى ذلك ، راجع صفحة التصحيحات. إذا وجدت أي أخطاء ، فلا تتردد في إرسال بريد إلكتروني إلى د.


الجزء الأول: تكرار الحمض النووي ، تابع. - كيف يقوم الحمض النووي بعمله رقم 2؟

I. الأحداث في شوكة تكرار الحمض النووي - التوليف المتقطع ودور الأمبير للليغاز.

كيف يعمل النسخ المتماثل مع جزيء DNA حقيقي يبلغ طوله ملايين الأزواج القاعدية؟ نقاط مهمة من آخر مرة (لمزيد من التفاصيل انظر ملاحظات المحاضرة 10):

لا تقم بفك الجزيء بأكمله وتكرار كل خيط قالب على حدة. بدلاً من ذلك ، يمكنك الاسترخاء قليلاً من الحلزون المزدوج في وقت واحد ، بدءًا من نهاية واحدة.

تنمو جميع السلاسل الجديدة من 5 إلى 3 ، على عكس النموذج.

يتم تصنيع سلسلة جديدة واحدة (الخيط الرئيسي) بشكل مستمر ويتم تصنيع خيط واحد جديد (الخيط المتأخر) بشكل غير مستمر.

ينضم إنزيم ligase إلى أقسام الخيط المتأخر (شظايا Okazaki).

للرسوم البيانية ، انظر شكل سادافا 13.16 (11.18) أو بيكر 19-9. انظر أيضا النشرة 11-3. تشير الخطوات والأحرف المدرجة أدناه & amp ؛ آخر مرة إلى الرسم التخطيطي العلوي في النشرة.

تم حذف الخطوتين 5 و 6 من النشرة في المرة الأخيرة الموضحة أدناه.


ثانيًا. برايمر و بريماز. (أعلى النشرة 11-3. الخطوات 5 و 6)

إذا وضعت بوليميريز DNA ، ligase ، بيروفوسفاتيز ، dATP ، dGTP ، dTTP & amp dCTP في أنبوب اختبار (+ جميع إنزيمات فك اللف) ، هل ستحصل على DNA؟ لا ، لأن DNA polymerase لا يمكن أن يبدأ سلسلة جديدة - يمكنه فقط أن يضيف إلى الطرف 3 من سلسلة موجودة مسبقًا. (هناك العديد من بوليميرات الحمض النووي ، ولكن جميعها لها هذه الخاصية.) فكيف تبدأ خيوط الحمض النووي الجديدة؟ باستخدام البرايمر والبريماز.

ب. الحل في الجسم الحي

1. كيف يصنع Primase مادة Primer - انظر شكل Sadava. 13.13 (11-16) أو بيكر 19-11.

ب. التمهيدي: يسمى امتداد RNA القصير الذي يتم إجراؤه بواسطة primase التمهيدي. في النشرة (11-3) من الأحداث عند مفترق الطرق ، يتم تمثيل RNA التمهيدي بنقطة. (في الرسم البياني أدناه ، التمهيدي عبارة عن خط أحمر متعرج.) يحفز Primase تخليق التمهيدي ، ثم يضيف بوليميراز DNA على الطرف 3 'من التمهيدي RNA.

2. كيف يتم إزالة البرايمر واستبدال أمبير
يجب إزالة التمهيدي (قسم RNA القصير) واستبداله بـ DNA. العملية موضحة في الخطوتين 5 و 6 من النشرة 11-3 وفي الرسم التخطيطي أدناه. قد تحدث بعض الخطوات أدناه في وقت واحد ، ولكن تم وصفها بشكل منفصل لجعل العملية أكثر وضوحًا.

الخطوة 5: تتم إزالة البرايمر ، تاركًا فجوة بين الطرف 3 'من جزء Okazaki # 2 والنهاية 5' للجزء رقم 1 ، مما يعطي الجزيء E.

الخطوة 6: يضيف DNA polymerase إلى الطرف 3 'من التمهيدي رقم 2 لملء الفجوة ، وإعطاء الجزيء F.

الخطوة 7: ينضم Ligase إلى الأطراف السائبة للخيط المتأخر ، مما يعطي الجزيء G.

قد تحدث إزالة RNA التمهيدي (الخطوة 5) وملء الفجوة بالحمض النووي (الخطوة 6) في نفس الوقت ، باستخدام جزأين محفزين مختلفين من إنزيم واحد. الإنزيم المسؤول هو بوليميريز DNA ، على الرغم من أنه ليس بالضرورة نفس الإنزيم الذي يضيف إلى الطرف 3 من سلسلة النمو المنتظمة. (يمكن أن يكون للأنزيمات أكثر من نشاط تحفيزي. انظر أدناه لمزيد من التفاصيل.)

3. صور موجزة للاستخدام واستبدال الأمبير للطلاء التمهيدي
س
ee Becker Fig 19-13 أو Sadava fig. 13.17 (11.19) أو الصورة أدناه. ملاحظة: بعض الصور في الإصدارات القديمة من النصوص لا تحتوي على كل التفاصيل الصحيحة. تشير بعض الأرقام إلى أن الحمض النووي يمكن أن يحل محل RNA التمهيدي دون الحاجة إلى نهاية مجانية 3 'لبوليميراز الحمض النووي للإضافة إليه. تظهر أرقام أخرى أن الليجاس ينضم إلى شظايا أوكازاكي في المكان الخطأ. (انظر الصورة أدناه أو حل المشكلة 6-14 ، الجزء ب -3 ، للحصول على موضع الربط الصحيح. لاحظ أن شوكة النسخ في المشكلة 6-14 تسير في الاتجاه المعاكس للشوكة في الصورة أدناه.)

في الصورة أدناه ، والتي تلخص عملية تركيب واستبدال التمهيدي ، تنتقل جميع الأسهم من 5 إلى 3. يظهر جانب واحد فقط من شوكة النسخ - الجانب الذي يقوم بتركيب الخيط المتأخر. تم حذف الجانب الذي يقوم بالتركيب المستمر. لاحظ أن شوكة النسخ المتماثل أدناه تذهب من اليمين إلى اليسار - الحمض النووي ينفصل من اليمين إلى اليسار.

الوظيفة واستبدال البرايمر انظر أيضًا النشرة 11-3.

للحصول على الرسوم المتحركة لإزالة التمهيدي والأحداث الأخرى في شوكة النسخ المتماثل ، راجع الروابط الواردة أعلاه في بداية المحاضرة.


ج- مشكلة النهاية - نتيجة بيولوجية (في حقيقيات النوى) للحاجة إلى البادئات.

1. the & quotloose end & quot المشكلة

لا توجد طريقة سهلة لاستبدال البرايمر الموجود على الطرف الأيسر من الخيط الجديد (في الصورة أعلاه) انظر أيضًا شكل بيكر. 19-15. يمكن إزالة الحمض النووي الريبي ، ولكن لا يمكن تصنيع الحمض النووي لملء الفراغ.

2. الحلول

أ. تكون الحمض النووي الصغير (وأغلب الكروموسومات بدائية النواة) دائرية بشكل عام ، الذي يتحايل على هذه المشكلة.

ب. التيلوميرات والأمبير تيلوميراز. تميل الكروموسومات الخطية (القاعدة في حقيقيات النوى) إلى أن تصبح أقصر مع كل تكرار - في الجولة التالية ، ستكون السلسلة التي تم تصنيعها للتو عبارة عن قالب ، وهي أقصر من الأصلية بطول التمهيدي. كيف تتجنب الكائنات الحية ذات الصبغيات الخطية العواقب: جزيئات الحمض النووي في الكروموسومات لها تسلسلات متكررة خاصة (تسمى التيلوميرات) في النهايات. يتم فقدان التكرارات تدريجياً ما لم يتم استبدالها بإنزيم يسمى تيلوميراز. ستتم مناقشة المزيد من التفاصيل في الفصل التالي عندما نركز على حقيقيات النوى.

مُنحت جائزة نوبل في العلوم الطبية لعام 2009 للباحثين الذين حددوا التيلوميرات والتيلوميراز. انتقل إلى الصفحة الرئيسية الرسمية لجائزة نوبل للحصول على روابط لوصف جميع الجوائز في الكيمياء والعلوم الطبية. تم منح العديد من هذه الجوائز للاكتشافات التي تمت تغطيتها في هذه الدورة.

لمعلوماتك فقط: أحيانًا تصبح الكروموسومات حقيقية النواة أقصر مع كل تكرار ، ولكن لا يهم عادةً لأن المقاطع المفقودة (التكرارات التيلوميرية) لا تحتوي على معلومات وراثية (ترميز). انظر شكل Sadava. 13.20 (11.21) أو بيكر 19-16. (ملاحظة: في صورة Purves في الإصدار السادس ، يكون الخيط الخطأ & quottoo قصيرًا. & quot ؛ يجب أن تكون النهاية 3 أطول من النهاية 5 ، وليس العكس.) قد يكون نقص التيلوميراز هو ما يحد من الخلايا الجسدية الطبيعية عمر محدود من 50-60 قسمًا. تنتج الخلايا الجرثومية ، التي تنتج البويضات والحيوانات المنوية ، الإنزيم تيلوميراز ، لذلك يبدأ الجيل الجديد دائمًا بتيلوميرات كاملة الطول. للحصول على رسم متحرك لكيفية عمل الإنزيم تيلوميراز ، راجع http://faculty.plattsburgh.edu/donald.slish/Telomerase.html. (لاحظ أن هذه الرسوم المتحركة تخص حقيقيات النوى في هذه الحالة ، يوجد نوعان مختلفان من بوليميريز الحمض النووي للخيوط الرائدة والمتأخرة. كلاهما ينمو سلاسل في اتجاه 5 إلى 3.)

لمراجعة الاشعال ، انظر المشكلة 6-12 ، A-D والمشكلة 6-14. إذا كان لديك إصدار 2004. من كتاب المشكلة ، هناك خطأ مطبعي في المشكلة 6-12 ، الجزء د. تم تصحيح الإصدارات اللاحقة.

د . الأنشطة التحفيزية لبوليميراز الدنا

1. إن بوليميرات الحمض النووي عبارة عن إنزيمات معقدة. تحتوي بوليمرات الحمض النووي على وحدات فرعية متعددة (سلاسل الببتيد) وأنشطة إنزيمية متعددة. يمكن تحفيز الأنشطة الأنزيمية المختلفة بواسطة وحدات فرعية مختلفة من نفس الإنزيم أو بواسطة إنزيمات مختلفة. في هذا الفصل ، نجمع كل بوليميرات الحمض النووي معًا ونعاملها على أنها إنزيم واحد. في الفصول الأكثر تقدمًا ، سيتم تمييز خصائص بوليمرات الحمض النووي المختلفة.

2. كم عدد الأنشطة التحفيزية؟

تحتوي بوليمرات الدنا على نشاطين تحفيزيين مختلفين على الأقل:
(1) البوليميراز: يضيف إلى 3 'نهاية سلسلة النمو ، باستخدام dXTP وإطلاق PPأنا.
(2) 5 'إلى 3' نوكلياز خارجي: يزيل النيوكليوتيدات من نهاية 5 'التمهيدي عن طريق التحلل المائي.

يمكن أن يكون لبوليميرات الحمض النووي نشاط تحفيزي إضافي:
(3) 3 'إلى 5' نوكلياز خارجي: يزيل النيوكليوتيدات من 3 'نهاية سلسلة النمو بالتحلل المائي. يسمح هذا للإنزيم بالتدقيق اللغوي - لإجراء `` نسخ احتياطي '' وإزالة النيوكليوتيدات التي تمت إضافتها عن طريق الخطأ عن طريق التحلل المائي لروابط الفوسفوديستر التي صنعها للتو (إذا تم وضع القاعدة الخاطئة). عندما يتم نسخها احتياطيًا ، فإن DNA pol. يحفز التفاعل التالي:

rxn A: سلسلة (n + 1 وحدة طويلة) + H2سلسلة O & # 8596 (بطول ن وحدة) + XMP

إن نوكلياز 3 'إلى 5' مهم في تصحيح الأخطاء والحفاظ على دقة عالية أثناء تخليق الحمض النووي. لاحظ أن التفاعل A ليس عكس تفاعل البلمرة. انظر 4 أدناه.

3. المصطلحات: تسمى القدرة على إزالة النيوكليوتيدات واحدة تلو الأخرى من نهاية السلسلة نشاط نوكلياز خارجي. (exo = من الخارج أو النهاية). هناك نوعان من نوكلياز خارجي:

أ. 3 'إلى 5' exo. القدرة الأنزيمية لبوليميراز الحمض النووي المستخدمة في قراءة الدليل تزيل النيوكليوتيدات واحدة تلو الأخرى من نهاية السلسلة الثلاثة. لذلك يطلق عليه نشاط نوكلياز خارجي من 3 إلى 5.

ب. 5 'إلى 3' exo. النشاط الإنزيمي لبوليميراز الدنا الذي يزيل مادة RNA له نشاط نوكلياز خارجي مختلف - هذا الإنزيم يزيل النيوكليوتيدات واحدًا تلو الآخر من نهاية 5 'من التمهيدي (وليس من الطرف 3). له نشاط نوكلياز خارجي من 5 إلى 3.

4. تفاعل نوكلياز خارجي من 3 إلى 5 ليس هو نفسه عكس تفاعل البلمرة.

فيما يلي تفاعل الاستطالة الطبيعي المحفز بواسطة بوليميراز الحمض النووي (إلى اليمين):

rxn B: سلسلة (ن وحدات طويلة) + XTP & # 8596 سلسلة (n + 1 وحدة طويلة) + PPأنا

يمكن لأي إنزيم أن يحفز تفاعله في كلا الاتجاهين ، مع الأخذ في الاعتبار التركيز الصحيح للركائز والمنتجات. قد يعني عكس تفاعل البوليميراز كسر رابطة الفوسفودايستر عن طريق إضافة البيروفوسفات مرة أخرى وإعادة توليد dXTP كما يلي:

(rxn B إلى اليسار): سلسلة (n + 1 وحدة طويلة) + PPأنا & # 8596 سلسلة (ن وحدات طويلة) + XTP

ومع ذلك ، فإن ما تحفزه 3 'إلى 5 exo ليس عكس rxn B (rxn B إلى اليسار) - إنه التحلل المائي لرابطة phosphodiester (rxn A). يؤدي التحلل المائي أو إضافة الماء عبر رابطة الفوسفودايستر المصنوعة حديثًا إلى تحرير dXMP (وليس dXTP). إن exo 3 'إلى 5' يزيل نهاية النيوكليوتيدات ، إذا كان "الخطأ" ولكنه لا يعيد توليد dXTP. لذلك يختلف التحلل المائي عن عكس تفاعل البلمرة.


ثالثا. النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه. (أسفل النشرة 11-3). شوكات النسخ المتعددة

أ. كم عدد شوكات النسخ لكل DNA؟ كلما زاد عدد الشوكات ، كان النسخ المتماثل أسرع. معظم الجينومات الصغيرة (مثل الحمض النووي البكتيري والفيروسي) دائرية ، وتتكرر ثنائية الاتجاه - تنبثق شوكتان من أصل واحد كما هو موضح في أسفل النشرة 11-3 أو شكل Sadava. 13.19A (11.13A) أو بيكر 19-4 (19-5). عادةً ما تكون جزيئات الحمض النووي الأطول خطية وغالبًا ما يكون لها أصول ثنائية الاتجاه متعددة للنسخ المتماثل كما هو موضح في شكل Sadava. 13.19B (11.14B) أو شكل بيكر. 19-5 (19-6) - سيتم مناقشة هذا لاحقًا عندما نصل إلى حقيقيات النوى.

B. كيف يذهب النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه؟ في أعلى الصورة في النشرة ، لديك شوكة واحدة أو سحاب يتحرك أسفل الحمض النووي. في الصورة السفلية ، لديك 2 سحّاب أو شوكة. كلاهما يبدأ من نفس النقطة (الخط المنقط = أصل تكرار الحمض النووي = أوري) لكن شوكة واحدة تذهب إلى اليسار وشوكة واحدة تذهب إلى اليمين. الأحداث في كل مفترق هي نفس الأحداث التي تظهر في أعلى النشرة ، لكن الشوكات تتحرك يسارًا ويمينًا بدلاً من أسفل. في كل شوكة لديك فك ، وتركيب مستمر على خصلة واحدة وتركيب متقطع وربط أمبير على الخيط الآخر ، تمامًا كما كان من قبل. إذا كان الحمض النووي دائريًا ، فإن الشوكة اليمنى تتحرك حقًا في اتجاه عقارب الساعة والشوكة اليسرى في عكس اتجاه عقارب الساعة ، ويتابع الشوكة الثانية حتى يلتقيا في منتصف الجزيء ، على بعد 180 درجة تقريبًا من نقطة البداية. (انظر بيكر شكل 19-4 (19-5).)

ج- تعريف مهم: التكرار ثنائي الاتجاه يعني أن هناك 2 شوك التي تتحرك في اتجاهين متعاكسين. إنه لا يشير إلى حقيقة أن الحمض النووي 2 خيوط (الخيوط الرائدة والمتأخرة) مصنوعة في اتجاهين متعاكسين. هذا يسمى متقطع التوليف ، ويحدث دائمًا في كل مفترق ما إذا كان هناك شوكة واحدة (تكرار أحادي الاتجاه كما هو الحال في اللوحة العلوية للنشرة 11-3) أو اثنتين (النسخ ثنائي الاتجاه كما هو الحال في أسفل النشرة.)

للتأكد من أنك تفهم ما يحدث في الصورة السفلية ، من الجيد أن تكتب جميع النهايات 5 'و 3' على الحمض النووي الموضح وكذلك ترقيم أجزاء Okazaki في كل مفترق إظهار الترتيب في التي صنعوها.

لمراجعة النسخ المتماثل ثنائي الاتجاه ، راجع المشكلة 6-13 ، الجزء أ.


الجزء الثاني - PCR (النشرة 12A) - ملاحظة: تمت مراجعة النشرة 12A في 18/10 ، وتمت إعادة كتابة الخطوات الواردة في B أدناه لتتناسب مع النسخة المنقحة. يجب إعادة طباعة B أدناه إذا طبعته قبل 10/18/10. الباقي لم يتغير.

رابعا. PCR (تفاعل البلمرة المتسلسل) تطبيق عملي للحاجة إلى مواد أولية.

حصل المخترع ، كاري موليس ، على جائزة نوبل في عام 1993. لخطاب قبوله ، سيرته الذاتية ، وما إلى ذلك ، راجع الموقع الرسمي لجائزة نوبل. لاستخدامات التقنية ، انظر نشرة الفصل.

A. فكرة الجاهزة التمهيدي ، التهجين.

لن يبدأ تخليق الحمض النووي بدون مادة أولية. في الخلية الحية ، يجعل Primase (نوع من بوليميريز RNA) ضروريًا RNA التمهيدي. ثم يمكن أن يتولى بوليميريز الحمض النووي ، مضيفًا إلى الطرف 3 'من التمهيدي. في أنبوب الاختبار ، يمكنك حذف بريماز واستخدام قليل النوكليوتيد (عديد نيوكليوتيد قصير ، عادةً الحمض النووي) كمادة أولية (= الجاهزة الحمض النووي التمهيدي) لإجبار النسخ المتماثل للبدء في أي مكان تريده. سيتم تهجين التمهيدي الذي تضيفه إلى تسلسله التكميلي ، أينما يحدث ذلك (ليس بالضرورة في نهاية الحمض النووي) وسيضيف بوليميراز الحمض النووي إلى الطرف 3 'من التمهيدي ، وبالتالي بدء استطالة السلسلة من أي مكان التمهيدي.

خطوات PCR - انظر نشرة PCR (12A) ، شكل Sadava. 13.22 (11.23) و / أو Becker Box 19 A. للحصول على رسم متحرك ، انتقل إلى http://www.dnalc.org/ddnalc/resources/pcr.html

يحتوي الموقع المدرج أعلاه (مركز تعليم Dolan DNA) على العديد من الميزات الجيدة التي قد ترغب في التحقق منها. توجد قائمة من الرسوم المتحركة الإضافية على PCR ، وتكرار الحمض النووي ، وما إلى ذلك على http://www.dna.utah.edu/PCR_Animation_Links.htm. الرجاء إخبار Dr. M إذا وجدت أيًا من هذه المواقع (أو أي مواقع أخرى) مفيدة بشكل خاص.

1. الدورة الأولى: تأخذ القالب الخاص بك (أ) وتفسد صحته. (الخطوة 1 = تمسخ النتائج في B.) ثم أضف البادئات (واحد لكل حبلا) إلى الحمض النووي المحوَّل الصفات وقم بتبريد الخليط. عندما تبرد المزيج ، يتم تهجين كل مادة أولية قليلة النوكليوتيد لتكملها. (الخطوة 2 = التهجين إلى نتائج التمهيدي في D *.) في ظل الظروف المستخدمة ، لا يعاد تشكيل خيوط طويلة من القالب إلى بعضها البعض. ثم يضيف بوليميريز الحمض النووي إلى نهاية 3 'من التمهيدي حتى يصل إلى نهاية حبلا القالب. (الخطوة 3 = نتائج الاستطالة في E.) هذا يكمل الدورة الأولى (ينتهي عند E). تتضمن الخيوط الجديدة التي قمت بإنشائها للتو (متقطعة على النشرة في E) التسلسل المستهدف ، بالإضافة إلى بعض الحمض النووي الإضافي في نهاياتها الثلاثة. (يتوافق هذا & quotextra & quot مع التسلسل بين المنطقة المستهدفة ونهاية 5 'من نموذج ساحل.)

* ملاحظة: لا يوجد (C) في النشرة لتجنب الخلط بين خيوط Watson (W) و Crick (C).

2. الدورة الثانية: نفس الإجراء كما كان من قبل في الدورة 1. يمكنك تسخين الحمض النووي لإفساده (الخطوة 4 = الخطوة 1) ، وإضافة المزيد من نفس الاشعال كما كان من قبل (الخطوة 5 = الخطوة 2). ثم تسمح لبوليميراز الحمض النووي بالإضافة إلى الأطراف الثلاثة للبادئات (الخطوة 6 = الخطوة 3). هذا يكمل الدورة الثانية (تنتهي عند H). في النشرة ، يظهر فقط مصير الخيوط الجديدة المصنوعة في الدورة الثانية بعد F. تمر الخيوط القديمة في نفس الوقت بدورة أخرى تمامًا مثل تلك المذكورة أعلاه (الخطوتين 2 و 3 أمبير) ، لكن هذا غير موضح في النشرة. ال الجديد الخيوط التي صنعتها في الدورة 2 (خصلة أقصر من كل جزيء من H) تتضمن فقط التسلسل المستهدف.

3. الدورة الثالثة: نفس الإجراء السابق في الدورات 1 و 2. يمكنك تسخين الحمض النووي مرة أخرى لإفساده (الخطوة 7) ، وإضافة مواد أولية (الخطوة 8) والسماح لبوليميراز الحمض النووي بالإضافة إلى البادئات (الخطوة 9. هذا يكمل الدورة الثالثة (تنتهي عند K) في النشرة ، يظهر فقط مصير الخيوط الجديدة المصنوعة في الحلقة الثانية بعد I. (مصير الخيوط التكميلية ، المتبقية من الدورة السابقة ، هو تكرار الخطوتين 5 و 6.) في النهاية في هذه الدورة ، لديك أخيرًا جزيئات DNA مزدوجة الشريطة بطول التسلسل المستهدف (انظر K).

4. دورات إضافية: نفس الإجراء كما في الدورات السابقة (كرر الخطوات 1-3). بعد كل دورة ، تقوم بتسخين خليط التفاعل لإفساد الحمض النووي ، ثم تبرد الخليط لبدء الدورة التالية. في كل دورة ، يلتصق التمهيدي بالبقعة المناسبة (مكمله) ويبدأ البوليميراز في نهاية 3 بوصات من التمهيدي وينتقل إلى نهاية القالب. لاحظ أن البادئات مكملة للتسلسلات الموجودة في منتصف السلسلة الأصلية ، ولكن بعد دورتين لم يعد يتم نسخ الأجزاء التي تقع خلف البادئات. .

5. كيف يتم تنفيذ التفاعل في الواقع . جميع المكونات (قالب وفائض من البوليميراز المقاوم للحرارة والبادئات وأمبير dXTP) موجودة منذ البداية. يتم تسخين الخليط وتبريده بشكل متكرر لإنهاء وبدء الدورات اللاحقة. ليس عليك إضافة مواد أولية أو بوليميراز أو ما إلى ذلك لبدء كل دورة.

6. كم عدد الاشعال؟ يتم استخدام جزيئات جديدة من البرايمر في كل جولة. ومع ذلك ، فإن جزيئات التمهيدي المستخدمة في كل جولة لها نفس تسلسل تلك المستخدمة في جميع الجولات السابقة. لا يتم إعادة استخدام البادئات - هناك حاجة إلى بادئات جديدة (بنفس التسلسل السابق) لكل دورة. أنت بحاجة إلى نوعين فقط (متواليات) من البرايمر ، لكنك تحتاج إلى العديد من الجزيئات لكل منهما ، تمامًا كما تحتاج إلى العديد من جزيئات dATP ، و dTTP ، وما إلى ذلك.

7. تحديد المنتج. عادة ما يتم تحديد نواتج تفاعل PCR من خلال أطوالها ، والتي يتم تحديدها بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام بدون SDS. (لماذا لا تحتاج SDS؟ فكر في الأمر.) تستخدم المواد الهلامية التي تفصل جزيئات الحمض النووي على أساس أوزانها الجزيئية (التي تعتمد على طول السلسلة). غالبًا ما يستخدم التهجين إلى المسابير المسمى للكشف عن مواضع نطاقات الحمض النووي على الهلام. (المزيد عن هذا لاحقًا.) توجد رسوم متحركة للرحلان الكهربائي لجيل الحمض النووي على http://www.dnalc.org/ddnalc/resources/electrophoresis.html.

جيم - السمات الخاصة لـ PCR (مقارنةً بتوليف الحمض النووي العادي)

1. بوليميراز خاص. إن بوليميراز الحمض النووي المستخدم في هذا الإجراء هو نوع خاص مقاوم للحرارة (يسمى Taq polymerase) لا يتم تغيير طبيعته عند رفع درجة الحرارة لفصل خيطي DNA. تم عزل هذا البوليميراز الخاص من البكتيريا التي تعيش في الينابيع الساخنة.

2. لا شوكة النسخ المتماثل أو التوليف المتقطع. لاحظ أن جزيء القالب بأكمله يتم تغيير طبيعته (أو `` فك ضغطه '') تمامًا قبل كل دورة ، لذلك يمكن عمل مكمل كل حبلا بشكل مستمر. لا يوجد شوكة تكرار وبالتالي لا يوجد تخليق متقطع هنا.

3. مسبقة التشكيل DNA التمهيدي. Primase غائب ، لذلك لا يتم تصنيع أي مواد أولية من RNA. قليل النوكليوتيدات من الحمض النووي (لا RNA) بدلاً من ذلك لتعمل بمثابة مواد أولية.

لمراجعة تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل ، راجع المشكلة 6-13 و C-1 و 6-15.

للحصول على رسم متحرك لـ PCR وروابط للرسوم المتحركة لتقنيات الحمض النووي الأخرى ، راجع عناوين url المدرجة أعلاه أو انتقل إلى صفحة الروابط.)

1. التضخيم: يستخدم عددًا صغيرًا من جزيئات البدء وينتج عددًا كبيرًا من النسخ من التسلسل الهدف. تحتاج إلى تضخيم للحصول على ما يكفي من الحمض النووي المستهدف لتهجينه إلى مسبار.

جمال هذا المخطط (PCR) هو أن التسلسل (الهدف) المطلوب يتم نسخه بشكل كبير ويتم نسخ الأجزاء الأخرى من الحمض النووي الأصلي خطيًا. لذلك بعد عدة دورات ، يكون لديك الكثير من النسخ من التسلسل المستهدف (وليس الكثير من أي شيء آخر). لإقناع نفسك بهذا ، انظر إجابة المشكلة 6-13 ، الجزء ج -2. لاستخدام هذه التقنية وعمل نسخ عديدة من التسلسل المستهدف ، كل ما تحتاجه (نظريًا) هو جزيء DNA واحد (ومواد أولية مناسبة). بالنظر إلى التكنولوجيا الحالية ، فأنت بحاجة إلى 10-50 جزيءًا من الحمض النووي. يمكنك استخدام النسخ المتعددة للعديد من الأغراض المختلفة مثل التوصيف و / أو التعريف كما هو موضح أدناه. قبل تفاعل البوليميراز المتسلسل ، لم يكن بإمكانك الحصول على ما يكفي من الحمض النووي لإجراء الاختبارات الكيميائية ، لذلك لا يمكنك مقارنة عينات الحمض النووي المختلفة.

2. الكشف - يمكن استخدامه لمعرفة ما إذا كان هناك DNA مستهدف معين أم لا.

يمكنك إضافة مواد أولية إلى عينة تشك في احتوائها على بعض الحمض النووي المستهدف ، مثل الحمض النووي لفيروس نقص المناعة البشرية ، أو الحمض النووي من الذرة المعدلة وراثيًا ، أو الحمض النووي من مياه البركة. البادئات مكملة لتسلسل موجود فقط في الحمض النووي المستهدف - الذي تختبر عليه. (في الحالات المذكورة ، ستكون المواد الأولية مكملة لتسلسل الحمض النووي لفيروس نقص المناعة البشرية ، أو تسلسل يضاف إلى الحمض النووي للذرة العادي بواسطة طرق الهندسة الوراثية لصنع الذرة الخاصة ، أو إلى تسلسل DNA فريد للضفدع الأمريكي.) ثم ترى إذا كان البوليميراز يمكن أن يصنع الحمض النووي. إذا لم يكن هناك DNA مستهدف ، فلن يكون لدى البادئات أي شيء لتهجينه ، لذلك لن يكون للبوليميراز ما يضاف إليه ، ولن يتم عمل نسخ من الحمض النووي. حتى لو كنت لا تفعل الحصول على نسخ متعددة ، فهذا يشير إلى أنه لم يكن هناك شيء لنسخه - لم يكن الحمض النووي المستهدف موجودًا. اذا أنت فعل الحصول على نسخ متعددة ، كان الحمض النووي المستهدف في العينة.

ملاحظات: (1) اختبار فحص فيروس نقص المناعة البشرية القياسي ليس لفيروس نقص المناعة البشرية نفسه أو الحمض النووي لفيروس نقص المناعة البشرية ولكن للأجسام المضادة لبروتينات فيروس نقص المناعة البشرية. (يتم استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل كنسخة احتياطية لتأكيد نتيجة إيجابية باختبار الفحص القياسي ، أو لقياس المستويات الفعلية لفيروس نقص المناعة البشرية).

(2). لماذا تختبر الذرة المعدلة وراثيا؟ ذرة StarLink هي نوع من الذرة المعدلة وراثيًا التي تمت الموافقة عليها لتغذية الحيوانات ، ولكن ليس للاستخدام البشري. على الرغم من محاولات إبقائه منفصلاً ، فقد ظهر في العديد من الأطعمة البشرية. ربما يكون غير ضار للبشر ، لكن لا أحد يريد أن يجازف. يعد اختبار الحمض النووي المعدل هو الطريقة الوحيدة لمعرفة ما إذا كانت ذرة StarLink (أو أي طعام آخر معدل وراثيًا) موجودة في خليط أم لا. يوجد موقع يحتوي على شرح لفشل StarLink في http://www.geo-pie.cornell.edu/issues/starlink.html.

3. الطب الشرعي - يمكن استخدامه لتحديد الهوية - بصمة الحمض النووي

أ. الفكرة الأساسية: يمكن استخدام تفاعل البوليميراز المتسلسل لنسخ أقسام معينة من الحمض النووي من عينات مختلفة - على سبيل المثال ، من الحمض النووي المتروك في مسرح الجريمة ومن الحمض النووي من المشتبه به. يمكن بعد ذلك مقارنة أقسام الحمض النووي المتضخم لمعرفة ما إذا كانت تتطابق أم لا (في الطول والتسلسل وما إلى ذلك). الأقسام التي تتم مقارنتها هي أقسام شديدة التباين والتي ربما لا تحمل أي معلومات وهي مجرد فواصل في الحمض النووي. إذا تم فحص عدد كافٍ من الأقسام ، فيمكنك تحديد (إلى درجة عالية جدًا من اليقين) ما إذا كانت عينتا الحمض النووي قد أتتا من نفس الشخص أم لا. يمكن استخدام اختبار الحمض النووي لتحديد المذنب (الادراج) وتبرئة الأبرياء (الاستثناءات). حصل Alec Jeffreys ، الذي ابتكر فكرة استخدام اختبار الحمض النووي لتحديد الهوية ، على جائزة Lasker في عام 2005. للحصول على ملف pdf مع التفاصيل ، راجع موقع Lasker.

ب. أمثلة: انظر المقالات التي تم توزيعها في الفصل ومقال من سان فرانسيسكو كرونيكل بتاريخ 10/19/99. (ملاحظة: ستحتاج إلى الانتقال إلى موقع ويب SFChronicle نفسه إذا كنت تريد مشاهدة الصور أو الحصول على بعض المقالات القديمة.)

ج. الادراج: إذا كانت العينات متطابقة مع نقاط متغيرة بدرجة كافية ، فهناك احتمال كبير جدًا أن العينات جاءت من نفس الشخص ، لأن درجة التباين عالية جدًا بحيث لا ينبغي أن يمتلك نفس النمط سوى عدد قليل من الأشخاص المختلفين في العالم.

د. الاستثناءات: إذا لم تتطابق العيّنتان ، فمن الواضح أن العيّنتين جاءت من أفراد مختلفين ولا يمكن أن يكون المشتبه به قد ارتكب الجريمة (لأن الحمض النووي في مكان الحادث جاء من شخص آخر).

ه. في STR: غالبًا ما تكون الأقسام المتغيرة التي يتم اختبارها عبارة عن أقسام بها أعداد مختلفة من التكرارات الترادفية القصيرة (STR's). تهجين البادئات إلى مناطق خارج القسم مع التكرارات. يمكن معرفة عدد التكرارات في كل DNA من طول المقاطع التي تم تضخيمها بواسطة PCR. تحتوي قاعدة بيانات مكتب التحقيقات الفيدرالي الجديدة على معلومات من فحص 13 قسمًا بأرقام متغيرة من تقارير المعاملات المشبوهة.

للحصول على موقع رائع من مركز دولان التعليمي مع أمثلة عن كيفية استخدام الحمض النووي لتحديد الهوية والطب الشرعي ، انقر هنا.

4. شريط الترميز (راجع المقالة الموجودة في النشرة B من المحاضرة 10. لمزيد من التفاصيل حول ترميز شريط الأسماك ، راجع موقع FishBol.)

استخدمت اختبارات الحمض النووي من كائن حي مختلف مبدأ مشابهًا للمبدأ المستخدم في الطب الشرعي. تم تضخيم جين معين يختلف من نوع إلى نوع ثم تسلسله. يُطلق على الإجراء اسم "Bar coding" لأن إجراء التسلسل ينتج نمطًا يشبه الرمز الشريطي في السوبر ماركت. هناك تباين كافٍ في التسلسل (أو الرمز الشريطي) لهذا الجين المعين لتحديد أنواع الحيوانات أو الأسماك التي جاء منها. في هذه الحالة ، تتم مقارنة الحمض النووي المضخم من العينات المختلفة بالحمض النووي من العينات المرجعية. تتم مقارنة التسلسلات الأساسية الفعلية لمختلف الحمض النووي. في الطب الشرعي ، تتم مقارنة الحمض النووي المضخم من مسرح الجريمة بالحمض النووي المكبر من المشتبه به ، وتستند المقارنات على أطوال الأجزاء المضخمة (وليس على تسلسلها الفعلي).

5. لماذا لا يمكنك فعل هذا بالبروتينات

هناك اختبارات حساسة للغاية لوجود البروتينات (عادةً ما تستخدم الأنشطة التحفيزية للإنزيمات و / أو القدرات الملزمة للأجسام المضادة) ، ولكن لا توجد طريقة لتضخيم (عمل نسخ) مما تكتشفه. لا يمكنك صنع المزيد من البروتين من قالب البروتين. يستفيد تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) من حقيقة أن الحمض النووي يتكاثر من أجل لقمة العيش لعمل المزيد من النسخ. أنت علبة صنع المزيد من الحمض النووي من قالب الحمض النووي.

ملحوظة: ما يسمى بصمات الحمض النووي هي سمة من سمات شخص / DNA الذي جاءوا منه. بصمات البروتين المزعومة هي سمة من سمات بروتين الذي جاءوا منه. لهذا السبب يسمى كلاهما "بصمات الأصابع". ومع ذلك ، يتم عمل نوعي "بصمات الأصابع" بشكل مختلف ويتم استخدامهما لأغراض مختلفة.


الجزء الثالث - كيف يقوم الحمض النووي بعمله رقم 1؟ كيف يصنع الحمض النووي البروتين؟

الخامس . العقيدة المركزية - كيف يقوم الحمض النووي بعمله رقم 1؟

أ. الصورة الكبيرة. إذن لدينا حمض نووي كبير يشتمل على جين معين = امتداد لتشفير الحمض النووي لببتيد واحد ، كيف سنصنع الببتيد المقابل؟

ملحوظة: الجين يعني عادة امتداد الحمض النووي المشفر 1 ببتيد ، ولكن هناك مضاعفات كما سنرى لاحقًا.

1. الفكرة الأساسية - انظر أيضا شكل بيكر. 21-1 أو شكل سادافا. 14.2 (12.2 وأمبير 12.3):

  • النسخ المتماثل = تخليق الحمض النووي باستخدام قالب الحمض النووي.

  • النسخ = تخليق الحمض النووي الريبي باستخدام قالب الحمض النووي.

  • الترجمة لها معنيان محتملان (سنلتزم بالأول):

    (1) المعنى المعتاد = تخليق البروتين باستخدام قالب RNA (RNA & # 8594 بروتين). تستخدم على عكس النسخ (DNA & # 8594 RNA).
    (2) في بعض السياقات ، يمكن أن تعني الترجمة العملية بأكملها (DNA & # 8594 RNA & # 8594 protein).

1. الهيكل: انظر شكل Sadava. 4.2 (3.24) والجدول 4.1 (3.3) أو ترابيزة بيكر 3-5 وتين امبير 3-17 للمقارنة بين DNA و RNA. الحمض النووي الريبي واحد تقطعت به السبل (على الرغم من أن الأقسام قد تتضاعف مرة أخرى على نفسها & # 8594 المناطق المزدوجة التي تقطعت بهم السبل) ، يحتوي على U ليس T ، والريبوز ليس ديوكسيًا وهو أقصر بشكل عام ، ولكنه يشبه الحمض النووي. الحمض النووي الريبي أقل استقرارًا من الحمض النووي - يتلف بسهولة (بسبب تفاعل الهيدروكسيل على الريبوز ولأن حبلا واحدًا أكثر تعرضًا) و أقل سهولة في الإصلاح (لأنه لا توجد خصلة ثانية لاستخدامها لتصحيح الأخطاء في الخيط الأول). يمكن أيضًا إصلاح الحمض النووي بسهولة أكبر لأنه يحتوي على T وليس U ، لذلك يمكن التعرف على C التالفة (والتي تتأكسد إلى U) وإزالتها. في تلخيص:

الحمض النووي RNA أهمية / تأثير الاختلاف

المزدوج تقطعت بهم السبل

واحد تقطعت بهم السبل *

بالنسبة للحمض النووي الريبي: سهولة الإصلاح تقلل من احتمالية التلف.

تي لا يو

يو لا تي

للحمض النووي: سهولة إصلاح التالف (المؤكسد) ج. (يمكن اكتشاف الضرر الذي يغطي C إلى U وإصلاحه.)

ديوكسيريبوز

ريبوز

بالنسبة إلى الحمض النووي الريبي (RNA): زيادة التفاعل ، وانخفاض الاستقرار

طويل جدا

قصير نسبيا


بالنسبة للحمض النووي الريبي: معلومات أقل محمولة لكل جزيء ولكن الجزيء هو حجم أكثر ملاءمة

* الحمض النووي الريبي هو في الأساس خيوط مفردة ، ولكن يمكن أن تنثني مرة أخرى على نفسها لتشكيل دبابيس شعر - مناطق قصيرة تقطعت بها السبل مرتين. انظر شكل Sadava. 4.3 (3.25)

2. التوليف. ينمو الحمض النووي الريبي (RNA) تمامًا مثل الحمض النووي عن طريق إضافة ثلاثي فوسفات النوكليوزيد (XTP's) إلى الطرف الثالث لسلسلة متنامية. بالنسبة لـ RNA ، يسمى إنزيم الاستطالة RNA polymerase ، و XTP's ribo (وليس deoxy) و U يحل محل T. التفاصيل لمتابعة.

3. أنواع. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من RNA تشارك في الترجمة: messenger RNA (mRNA) ، نقل RNA (tRNA) و RNA الريبوسومي (rRNA). أدوار الأنواع المختلفة من الحمض النووي الريبي موضحة أدناه وسيتم شرحها بالتفصيل في المرة القادمة.


السادس. لماذا مرنا؟

ألف فكرة أساسية : mRNA = نسخة عاملة ، يمكن التخلص منها مقابل DNA = أرشيفية ، نسخة رئيسية دائمة. DNA = كتاب مرجعي شامل كبير الدسم أو موقع ويب معقد. mRNA = Xerox لصفحة واحدة (كتاب) أو اطبع من صفحة ويب واحدة بالمعلومات التي تحتاجها لمهمة معينة. يبقى الكتاب آمنًا في موقع الويب الخاص بالمكتبة دون تغيير. تذهب Xerox إلى غرفتك ، ويتم استخدامها بالفعل ، ويتم تغطيتها ببقع القهوة ، وتلطيخها ، والتخلص منها.

ب. كيف تتوافق وظيفة mRNA مع الهيكل

1. الراحة. الحجم الصغير (بقيمة 1 أو عدد قليل من الببتيدات) هو أكثر ملاءمة بكثير من قيمة العديد من الجينات. زيروكس من صفحة واحدة أكثر ملاءمة للعمل معها من كتاب كبير الدهون.

2 . الحفاظ على الماجستير. استخدام mRNA لصنع البروتين يحفظ التآكل والتلف - لا توجد بقع قهوة على النسخة الأرشيفية (DNA).

3. المرونة. يمكن صنع كميات مختلفة من الرنا المرسال عندما تحتاج إلى إنتاج كميات مختلفة من البروتينات المختلفة. المزيد عن هذا عندما نصل إلى التنظيم (العوامل).

جيم ملخص: كيف يصنع الحمض النووي الريبي البروتين؟

1. & quotRNA يجعل البروتين & quot يعني شيئين:

  • مرنا للعمل كقالب - يحدد ترتيب الأحماض الأمينية

  • الحمض الريبي النووي النقال (tRNA) لنقل الأحماض الأمينية إلى القالب ، وترتيبها معًا

  • الرنا الريباسي (في الريبوسومات) لمحاذاة الحمض الريبي النووي النقال الذي يحمل الأحماض الأمينية وربط الأحماض الأمينية معًا

  • بالطبع أنت بحاجة إلى بروتينات إضافية (إنزيمات وعوامل أخرى) لصنع البروتين

2. الأجهزة مقابل البرامج . rRNA و tRNA هي الأجهزة أو الأدوات أو الآلات. mRNA هي البرامج أو تعليمات العمل أو الأشرطة / الأقراص المضغوطة / البطاقات المثقوبة. تستخدم الخلايا نفس الأجهزة القديمة وتغير باستمرار ، حتى الدقيقة ، تزويد البرامج الجديدة.


السادس. من أين يأتي الحمض النووي الريبي؟
أنت بحاجة إلى الكثير من الحمض النووي الريبي لصنع البروتين - الحمض الريبي النووي النقال ، الحمض الريبي النووي الريبي (الحمض الريبي النووي الريبي) و الحمض النووي الريبي (mRNA). كيف تصنع ال RNA؟ يتم نسخ كل الحمض النووي الريبي من قالب الحمض النووي. انظر شكل Sadava. 14.4 (12.5) أو شكل بيكر. 21-8 (21-9) وأمبير 21-10 (21-11) سنستعرض كيفية صنع الحمض النووي الريبي ، ثم نفكر في كيفية استخدام الحمض النووي الريبي لصنع البروتين.

انتهت هنا المحاضرة الحية في 09 (# 12). إذا لم نصل إليه في رقم 12 ، فسيتم تغطية الموضوع السابع في المحاضرة رقم 13.

سابعا. تخليق الحمض النووي مقابل تخليق الحمض النووي الريبي. أسهل طريقة لتجاوز تخليق الحمض النووي الريبي ، بالنظر إلى أننا ناقشنا تخليق الحمض النووي بإسهاب ، هي مقارنة تخليق الحمض النووي والحمض النووي الريبي. انظر النشرة 12-ب.

أ. الآلية الأساسية للاستطالة هي نفسها:

1. استخدام نوكليوزيد ثلاثي الفوسفات (تلك التي تحتوي على ريبوز ليست deoxyribose ، ولكن الآلية نفسها) & amp ينقسم PPأنا استخدم بيروفوسفاتاز.

2. تنمو السلسلة من 5 إلى 3 بالإضافة إلى 3 'النهاية .

3. تحتاج إلى قالب DNA مضاد للتوازي ، ضع في قواعد تكميلية - أزواج (في القالب) مع U وليس T ، ولكن بخلاف ذلك

4. جميع جزيئات الحمض النووي الريبي (mRNA و tRNA و rRNA) ، وليس فقط جزيئات الرنا المرسال ، مصنوعة من قالب DNA. جزيئات الرنا الريباسي و الرنا الريباسي هي ليس مصنوعة من نموذج & quotmRNA & quot.

انظر المشاكل 7-1 و 7-2.

  • يتم تحفيز نمو سلسلة الحمض النووي بواسطة بوليميراز الحمض النووي (والإنزيمات المرتبطة به)

  • يتم تحفيز نمو سلسلة RNA بواسطة بوليميراز RNA.

  • RNA pol. يستخدم ثلاثي الفوسفات الريبونوكليوزيد.

  • يستخدم DNA pol ثلاثي فوسفات deoxyribonucleoside.

  • الحمض النووي طويل ومزدوج تقطعت به السبل

  • الحمض النووي الريبي قصير ومفرد تقطعت به السبل

  • القالب = مقطع قصير ، خيط واحد في كل مرة (لتوليف الحمض النووي الريبي.) مقابل كل الخيوط (لتخليق الحمض النووي).

  • لماذا ا؟ لأن البدايات والتوقفات مختلفة. يبدأ ويوقف أمبير = المتواليات في الحمض النووي التي تتعرف عليها الإنزيمات = الأماكن التي يبدأ فيها (أو ينتهي) النسخ المتماثل أو النسخ. يجب أن تكون هذه مختلفة بالنسبة للأنزيمين.

  • أسماء تسلسلات البدء = القسم الذي يرتبط فيه البوليميراز
    يبدأ في تخليق الحمض النووي = الأصول. بولي DNA. يتعرف على (يرتبط) إشارات البدء للنسخ المتماثل التي تسمى الأصول (أوري).
    يبدأ لتوليف الحمض النووي الريبي = المروجين. RNA pol. يتعرف على (يرتبط) إشارات البدء للنسخ التي تسمى المحفزات (P's).

انظر المشكلة 7- 6

  • توليف الحمض النووي: تتحرك شوكة النسخ المتماثل إلى أسفل مما يجعل الحمض النووي مكملاً إلى على حد سواء يتم عمل خصلة واحدة جديدة بشكل مستمر وواحدة بشكل متقطع. هناك حاجة إلى Ligase لتخليق الخيط المتأخر.

  • تخليق الحمض النووي الريبي (RNA): ينتقل بوليميراز الحمض النووي الريبي إلى أسفل مكونًا الحمض النووي مكملًا لخيط واحد أو الآخر (في أي منطقة معينة). لذلك فإن تخليق الحمض النووي الريبي (RNA) مستمر ولا يحتاج إلى ligase.

راجع المشاكل 7-3 ، 7-4 ، 7-8 وأمبير 7-9.

في المرة القادمة: سننتهي من تخليق الحمض النووي الريبي مقابل تخليق الحمض النووي ، ثم نفكر في كيفية ترجمة الحمض النووي الريبي الذي تم نسخه - وكيف يتم استخدامه لصنع البروتين.

حقوق النشر 2010 Deborah Mowshowitz and Lawrence Chasin Department of Biological Sciences Columbia University New York، NY


المحتوى: نموذج مقابل ترميز ستراند

رسم بياني للمقارنة

الخصائصحبلا القالبحبلا الترميز
أسماء بديلةحبلا مضاد للمعنى أو ناقص أو غير مشفرحبلا Sense أو Plus أو Non-template
وظيفةيعمل كقالب لتوليف الحمض النووي الريبييحدد تسلسل حبلا الحمض النووي الريبي
قطبية الاتجاهيتحرك في اتجاه 3'-5 'يتحرك في اتجاه 5'-3
القراءة بواسطة RNA polymeraseيقرأ بوليميراز الحمض النووي الريبي خيط القالب من نهاية 3 إلى 5لا يقرأ بوليميراز الحمض النووي الريبي خيط الترميز
تسلسل قاعدة النوكليوتيداتتسلسل قاعدته مكمل لكل من خيط الترميز و mRNAتسلسل قاعدته هو نفسه الذي تم تكوينه حديثًا mRNA ، لكن اليوراسيل يحل محل الثايمين
الترميز الجينيقالب حبلا يحتوي على "Anticodons"حبلا الترميز لها "Codons"
تكوين رابطة هيدروجينيةتتشكل رابطة الهيدروجين مؤقتًا بين حبلا القالب و mRNA المركب حديثًا في وقت النسخلا توجد مثل هذه الأشكال من السندات

تعريف قالب ستراند

خيط القالب هو أحد خيوط الحمض النووي التي يساعد تسلسلها الأساسي في بناء mRNA من خلال تسلسل القاعدة التكميلي. ستراند القالب أو "حبلا أنتيزنس"يعمل 3’- 5’ عكس اتجاه الترميز. يحتوي على متواليات نيوكليوتيدات مكملة للـ mRNA المنسوخ.

بعد النسخ ، يتم تحويل الرنا المرسال إلى مرنا ناضج ، يخضع لبعض التعديلات بعد النسخ. يحتوي قالب حبلا أيضًا على "Anticodons"التي تحمل شفرات ثلاثية أو متواليات نيوكليوتيد ثلاثية مكملة لتسلسل مضاد الكودون لـ t-RNA.

The anticoding helps in the attachment of the specific amino acid to the t-RNA to form protein or a peptide chain via the assistance of rRNA. An RNA polymerase reads the template strand to make an RNA transcript by recognizing the promoter genes or sequences. Hence, RNA polymerase is the one which decides the initiation of transcription and termination of the translation process.

مثال

Suppose, the template strand carries 5’- A T C G C G T A – 3’ gene sequence. The RNAP will first bind to the promoter region of the DNA sequence and promote transcription. By the attachment of RNAP with the promoter site, the template strand will transcribe to form the primary mRNA transcript.

As we have discussed the mRNA will form complementary base sequences to that of the template strand. Therefore, mRNA will carry 3’- U A G C G C A U – 5’ base sequence.

Definition of Coding Strand

It is one of the DNA strands with a quadrate base sequence with the primary mRNA or the transcribed mRNA. The base sequence of mRNA similar to the coding strand, will have the same nucleotide bases, except for thymine. In mRNA, uracil is the nitrogenous base that replaces thymine.

Coding or “Sense strand” runs in a 5’- 3’ direction, opposite to the template strand. As the RNAP uses the template strand to transcribe the mRNA, the other strand will be the sense strand that will form a complementary strand to that of the template. It contains triplet codons, which code for the specific amino acid to build proteins through the mRNA translation.

مثال

Suppose, the template strand carries 5’- A T C G C G T A – 3’ gene sequence. The coding strand will produce complementary pairs relative to the template strand according to the Watson and Crick model.

Therefore, the sense strand’s base sequence will be 3’- T A G C G C A T – 5’. The RNAP will bind to the promoter region of the DNA sequence and promotes the process of transcription.

By the attachment of RNAP with the promoter site, the template strand will transcribe to form the primary transcript with a base sequence 3’- U A G C G C A U – 5’.


نوكلياز

(a) Sequencing with Exo III-digested templates.

Single-stranded DNA templates suitable for primed dideoxy DNA sequencing can be prepared by Exo III digestion of dsDNA ( 27 ). The repair synthesis in the presence of dideoxynucleotides with the DNAs that have been submitted to partial, controlled exonucleolytic digestion provides sequence information in an ordered manner ( 11, 28 ).

An alternative, perhaps more advanced, form (called ExoMeth) of Exo Ill-based sequencing strategies is to incorporate 5-methyl-dCTP in place of dCTP during the repair synthesis. Digestion of the (5-Me-dCMP)-containing DNA with suitable “frequent cutter” restriction enzymes sensitive to the m 5 C gives constant 5′-end points that allow one to obtain far more sequence information (up to 10 kb) from a nested set of Exo Ill-digested templates ( 29 ).

Another interesting application of Exo III for DNA sequencing utilizes the high resistance of thiophosphate bonds to degradation by the enzyme ( 30 ). In this application, the repair synthesis is carried out, for example, in the presence of dATPaS so that the thionucleotide is incorporated randomly at the A nucleotide positions. Similar reactions are performed using dCTPaS, dGTPaS, and dTTPaS. Subsequent Exo III digestions of the second strands result in a nested set of fragments with a pattern similar to that obtained from dideoxynucleotide chain-termination sequencing.


Enzymes Involved in DNA Replication | Prokaryotes

The following points highlight the seven important enzymes involved in the process of DNA replication of prokaryotes. The enzymes are: 1. DNA بوليميراز 2. Primase 3. Polynucleotide Ligase 4. Endonucleases 5. Pilot Proteins 6. Helicase 7. Single-Strand Binding (SSB) Protein.

Enzyme # 1. DNA Polymerase:

DNA polymerase is the chief enzyme of DNA replication. DNA polymerase activity was discovered by Kornberg in 1956 this activity was due to DNA polymerase I. E. coli has four more enzymes, DNA polymerase II, III (Table. 28.1), IV and V DNA polymerase III (Pol III) is concerned with DNA replication, while the remaining four enzymes are involved in DNA repair.

All DNA polymerases require the following:

(2) A short primer (either RNA or DNA), and

(3) A free 3′ -OH in the primer.

They add one nucleotide at a time to the free 3′ -OH of the primer, and extend the primer chain in 5′ → 3′ direction.

DNA polymerase I enzyme provides the major part of activity in E. coli. It is chiefly a DNA repair enzyme, and is used for in vitro DNA replication.

This enzyme has the following three activities:

(i) The 5′ → 3′ polymerase activity is responsible for primer extension or DNA synthesis.

(ii) The 5′ → 3′ exonuclease activity is involved in excision of DNA strands during DNA repair it removes

10 bases at a time. An exonuclease digests nucleic acids (here DNA) from one end, and it does not cut DNA internally.

(iii) The 3′ → 5′ exonuclease activity is responsible for proof-reading.

In this case, only one nucleotide is removed at a time. The polymerase action does commit errors in DNA synthesis. DNA polymerase is known to scrutinize the new bases added to the growing chain and to delete or remove the wrong bases this is called proof-reading. Proof-reading activity reduces errors in replication by over 100 – fold.

DNA polymerase I is encoded by gene polA, has a single polypeptide, and can initiate replication in vitro at a nick in a DNA duplex. It can be cleaved by proteolytic treatments into a large and a small fragments. This large fragment, called Klenow fragment, lacks 5′ → 3′ exonuclease activity and is used for in vitro DNA replication.

DNA polymerase II enzyme functions in DNA-repair. It has 5′ → 3′ polymerase and 3′ → 5′ exonuclease activities, and uses as template only such DNA duplexes that have short gaps.

DNA polymerase III enzyme is responsible for DNA replication in vivo. It has 5’→ 3′ polymerase and 3’→ 5′ exonuclease activities. It catalyzes DNA synthesis at very high rates, e.g., 15,000 bases/min at 37°C. It is composed of several subunits. A DNA polymerase molecule has the following 4 functional sites involved in polymerase activity (Fig. 28.15).

(i) Template site binds the strand serving as template during replication.

(ii) Primer site binds to the primer used for DNA replication.

(iii) Primer terminus site binds only to such primers that have free 3′ -OH.

(iv) The nucleotide triphosphate site binds to the deoxynucleotide 5′-triphosphate that is comple­mentary to the corresponding nucleotide of the template. It also catalyzes the formation of phosphodiester bond between the 5′ phosphate of this nucleotide and the 3′ -OH of the terminal primer nucleotide.

[In addition, the polymerase mole-cule has (5) a 3′ → 5′ exonuclease site and (6) a 5’→ 3′ exo­nuclease site (in case of DNA polymerase I only)].

In case of eukaryotes, at least nine different DNA polymerases are found Table 28.2 lists the properties of five of these enzymes. DNA polymerase δ replicates the leading strand, while DNA polymerase ϵ synthesizes the lagging strand.

DNA polymerase α catalyzes priming of both the strands. DNA polymerases ξ, η, τ, and k are all nuclear DNA repair enzymes. DNA polymerase y is found in mitochondria and catalyzes replication of mtDNA.

إنزيم # 2. Primase:

This enzyme activity catalyzes the synthesis of RNA primers to initiate DNA replication. In E. coli, DnaG functions as primase. But in eukaryotes, DNA polymerase α provides this function. There are, however, several other ways in which primers are produced, e.g., the 3′-OH generated by a nick in the template DNA molecule.

إنزيم # 3. Polynucleotide Ligase:

DNA ligase or polynucleotide ligase catalyzes the formation of phosphodiester linkage between two immediate neighbour nucleotides of a DNA strand. Thus it seals the nicks remaining in a DNA strand either following DNA replication or DNA repair. However, this enzyme cannot fill the gaps in DNA strands.

إنزيم # 4. Endonucleases:

An endonuclease produces an internal cut (single- or double-stranded) in a DNA molecule. But a restriction endonuclease produces cuts only at those sites that have a specific base sequence. During DNA replication, an endonuclease may induce a nick to initiate DNA replication, or it may induce nicks to generate a swivel for DNA unwinding. Restriction endonucleases are required for DNA repair.

إنزيم # 5. Pilot Proteins:

Pilot proteins are produced by most viruses. The type of pilot proteins associated with viral genome determines whether the viral DNA will undergo replication or it would support transcription.

إنزيم # 6. Helicase:

Helicase effects strand separation at the forks and uses one ATP molecule for each base that is separated. In E. coli, DNA functions as helicase this protein is a hexamer and it moves with the replication fork.

إنزيم # 7. Single-Strand Binding (SSB) Protein:

SSB protein binds to single-stranded DNA, and prevents it from forming duplex DNA or secondary structures. SSB binds as a monomer, but it binds cooperatively in that binding of one SSB molecule facilitates binding of more SSB monomers to the same DNA strand. E. coli SSB is a tetramer.


The discovery of the double helix

Once the building blocks of DNA were fully understood, by the late 1940s and early 1950s, scientists began to study the larger structure of DNA by taking X-ray diffraction pictures of purified DNA molecules. However, the pictures they took were not consistent with a simple linear strand of nucleotides, as depicted in Figure 5. Instead, the pictures argued that DNA is even more complex and has a very regular and symmetrical shape.

A number of scientists began to propose possible structures for the DNA molecule based on this research. Because the pictures argued for a symmetrical shape and chemical evidence argued that DNA was a polymer of nucleotides, many scientists thought that multiple strands wrapped around each other, like a braid or a rope. In fact, Linus Pauling, a prominent American scientist, had envisioned that DNA might be a triple helix – three strands of nucleotides wrapping around each other. Pauling, who would later win a Nobel Prize for correctly deducing the "alpha-helix" structure of proteins, even published a paper proposing a triple helix model of DNA in 1953 (Pauling and Corey, 1953). Pauling's practice of building models of molecular structures caught on with many biochemists of the day, and this time period has been referred to as the era of model building.

الشكل 7: Rosalind Franklin (25 July 1920 - 16 April 1958), a chemist who made vital contributions to the understanding of the fine molecular structures of DNA and RNA. Franklin is best known for her work on X-ray diffraction images of DNA, which James Watson and Frances Crick used to formulate their 1953 hypothesis about the structure of DNA. image © Museum of London

Several variants of a helix-shaped DNA were proposed by other scientists. In 1951, the English molecular biologists Francis Crick and James Watson had published their own incorrect version of a triple helix model. However, the diffraction pictures at the time were all relatively poor quality and resolution. As the technique was further refined, a brilliant chemist named Rosalind Franklin (Figure 7), working at King's College in England, was able to take much higher-resolution X-ray diffraction pictures.

Franklin's high quality pictures confirmed that DNA is actually a double helix - two strands wrapped around each other. However, the first double-stranded molecule built by Watson and Crick had the sugar-phosphate backbones of two strands wrapped around each other and the nitrogen bases pointing outward. It was Rosalind Franklin who pointed out the error in this model. She reminded Watson and Crick that the nitrogen bases are not very soluble in water and thus they would not be pointed outward where they would be surrounded by nearby water molecules in the cell. Instead, she argued, the sugars and phosphates, which are soluble in water, would be pointed outwards, towards the water, and the nitrogen bases would likely be tucked into the interior of the molecule, away from the water molecules, and perhaps interacting with each other.

The double helix structure of DNA was confirmed by


ISTE Standards for Students

Today’s students must be prepared to thrive in a constantly evolving technological landscape. The ISTE Standards for Students are designed to empower student voice and ensure that learning is a student-driven process. Connect with other educators in the ISTE Standards Community and learn how to use the standards in the classroom with the ISTE Standards for Students ebook.

Students leverage technology to take an active role in choosing, achieving, and demonstrating competency in their learning goals, informed by the learning sciences.

See the Empowered Learner standards in action.

Students recognize the rights, responsibilities and opportunities of living, learning and working in an interconnected digital world, and they act and model in ways that are safe, legal and ethical.

See the Digital Citizen standards in action.

Students critically curate a variety of resources using digital tools to construct knowledge, produce creative artifacts and make meaningful learning experiences for themselves and others.

See the Knowledge Constructor standards in action.

Students use a variety of technologies within a design process to identify and solve problems by creating new, useful or imaginative solutions.

See the Innovative Designer standards in action.

Students develop and employ strategies for understanding and solving problems in ways that leverage the power of technological methods to develop and test solutions.

See the Computational Thinker standards in action.

Students communicate clearly and express themselves creatively for a variety of purposes using the platforms, tools, styles, formats and digital media appropriate to their goals.

See the Creative Communicator standards in action.

Students use digital tools to broaden their perspectives and enrich their learning by collaborating with others and working effectively in teams locally and globally.

See the Global Collaborator standards in action.


شاهد الفيديو: اذا لمس الرجل هذه الاشياء فى المرأة فأنها تسلم له نفسها وتعطيه كل ما يريده (أغسطس 2022).