كيمياء حيوية عامة ( BCH 101 ) الأحماض النووية Nucleic Acids

(BCH 101كيمياء حيوية عامة ) األحماض النووية

Nucleic AcidsNucleic Acids

األحماض النوويةاألحماض النووية

يوجد نوعان من األحماض النووية: DNA- حامض نووي ديوكسي ريبوزي

RNA- حامض نووي ريبوزي

النووية المادة Nucleic acidsاألحماض هيوالتي الحية الخلية داخل الموجودة الوراثية

اإلنقسام عند الوراثية صفاتها تناقل لها تضمن . التكاثر عند أو

تركيب األحماض النووية

تتكون األحماض النووية من وحدات تسمى نيوكلوتيدات

تركيب األحماض النووية

تتكون األحماض النووية من وحدات تسمى نيوكلوتيدات

قاعدة نيتروجينية

سكر خماسي

مجموعة فوسفات

النيكليوتيداتالنيكليوتيدات

القواعد النيتروجينيةالقواعد النيتروجينية

أدنين A

جوانين G

ثايمين T

سيتوزين C

DNA

باليوراسيل ( T ) يتم استبدال الثايمينRNAأما في (U)

يوجد أربعة قواعد نيتروجينيةDNAفي

N

N

N

NNH2

H

H

1

23

4

56

7

8

9

N

N

N

N

O

NH2

H

1

23

4

56

7

8

9

N

N

N

N

NH2

H

1

2

3

4

56

7

8

9

بيورين

أدنينجوانين

N

NCH

CH

O

NH2

H1

2

3

45

6

N

CHN

CH

CHC4

H

H1

2

3 5

6

بريميدين

سايتوزين

NH

NO

O

CH3

H

CH1

2

34

5

6

NH

N

CH

O

O

H

CH1

2

34

5

6

ثايمين يوراسيل

السكر الخماسيالسكر الخماسي

( DNA)ديوكسي ريبوزي

( RNA)ريبوزي

C3 C2

C1

OC4

OH

H

H

H

OH

HH

CH2OH

C3 C2

C1

OC4

OH

H

OH

H

OH

HH

CH2OH

D- رايبوز منقوص األكسجين D- رايبوز

-D Deoxyribose -D Ribose

والنيوكليوتيد النيوكليوسيد

سكر ) + • نيتروجينية قاعدة النيوكليوسيدخماسي(

خماسي ) + • سكر نيتروجينية قاعدة النيوكليوتيد) فوسفات+

•) فوسفات ) + نيوكليوسيد النيوكليوتيد

رابطة • بواسطة بالسكر النيتروجينية القاعدة ارتباط يكون: بين نيتروجينية جاليكوزيدية

رقم الكربون بالسكر 1ذرة+

النيتروجين ذرةالبريميدينات 1رقم البيورينات 9رقم في في

األحادية النيوكليوتيدات تسمية

•: األولى النيتروجينية الطريقة القاعدة من مشتق حمض يسمىتركيبه في الداخلة

األدنين: • من أدينيلك ديوكسي أو أدينيلك حمض مثالالجوانين • من جوانيليك ديوكسي أو جوانيليك حمضالسايتوزين • من سايتيديليك ديوكسي أو سايتيديليك حمضاليوراسيل • من يوريديليك حمضالثايمين • من ثايميديليك ديوكسي حمض

• : الفوسفات إلية مضاف النيوكليوسيد اسم الثانية الطريقةأدينوزين: • أدينوزين- 5مثال ديوكسي أو فوسفات- 5فوسفاتجوانوزين- 5جوانوزين • ديوكسي أو فوسفات- 5فوسفات

ارتباط النيوكلوتيداتارتباط النيوكلوتيدات

ترتبط النيوكليوتيدات في نفس السلسلة بواسطة الرابطة المسماة

بالرابطة الفوسفاتية ثنائية اإلستر

A - G - T - C

3´ 5´A G G T C G T C A T T A G

3´5´

T C C A G C A G T A A T C

الصيغة البنائية لبعض النيوكليوتيدات.

N

N

N

N

O

NH2

O

H

CH2

H H

OPO

O

O

OH

H

OH

1

23

4

56

7

8

9

1'

2'

3'

4'

5'

O

H

OHOH

H

CH2

H H

N

N

N

N

NH2

OPO

O

O

1

2 3 4

56 7

89

1'

2'3'

4'

5'

- 5أدينوزين فوسفات

- 5جوانوزين فوسفات

O

H

CH2

N

N

CH

O

NH2

CH

H H

OPO

O

O

OH

H

OH

1'

2'

3'

4'

5'

1

2

34

5

6

- 5سايتيدين فوسفات

O

H

CH2

NH

N

CH

O

O

CH

H H

OPO

O

O

OH

H

H

1'

2'

3'

4'

5'

1

2

34

5

6

- 5دي أوكسي ثايميدين فوسفات

الصيغة البنائية لبعض النيوكليوتيدات.

O

H

OHOH

H

CH2

H H

N

N

N

N

NH2

OPO

O

O

1

2 3 4

56 7

89

1'

2'3'

4'

5'PO

O

O

PO

O

O

AMP

ADP

ATP

ATP ADP AMP adenosine

-Phosphate+ 10 k Cal

-Phosphate+ 10 k Cal

-Phosphate+ 2 k Cal

ارتباط سالسل الحامض النووي الديوكسي رايبوزي

ارتباط سالسل الحامض النووي الديوكسي رايبوزي

أدنين + ثايمين )رابطتين هيدروجينيتين(

ترتبط سلسلتان من الحامض النووي بواسطة روابط

هيدروجينية

روابط هيدروجينية(3جوانين + سيتوزين )

P P P P OH3’

5’P

A G C A T

.DNA(: تركيب الحلزون المزدوج لـ 6-7شكل )

34° A

يمينيB-DNA and A-DNA

يساريZ-DNA

DNAأشكال الـ

DNAأشكال الـ

B-DNAA-DNAZ-DNA

يسارييمينييميني

من أزواج عشرةاللفة في القواعد

< زوجا عشر أحدفي القواعد من

اللفة

< زوجا عشر إثنىفي القواعد من

اللفة

عمودية القواعدالمحور على

القواعد على غيرعموديةومائلة المحور

°20بزاوية

تكرار عند يحدثG-C

DNAالخواص الفيزيائية للـ

Denaturation 1- الطبيعي التركيب تغيرالهيدروجينية الروابط فك على يعمل التسخين

إلى يؤدي مما الحلزون سلسلتي بينويزيد اللزوجة تزيد وبذلك فصلهما

. البنفسجية فوق لألشعة الضوئي االمتصاصالتغير عندها يحدث التي الحرارة درجة تعرف

اإلنصهار بدرجة Tmالطبيعي

التبريد عند أخرى مرة السلسلتان تتحد

DNAالخواص الفيزيائية للـ

الكثافة -2الحلزون في والسايتوزين الجوانين بزيادة الكثافة تزداد

) لماذا؟ ) المزدوج) لماذا؟ ) الشريط كثافة من أعلى المزدوج الحلزون كثافة

والشكل- 3 الحجموحلقى الراقية الكائنات في خيطي متفرع غير مستقيم

. البكتريا في

RNA DNA البروتينات

RNARNAالحامض النووي الريبوزيالحامض النووي الريبوزي

m-RNAm-RNA- حامض نووي ريبوزي رسول - حامض نووي ريبوزي رسول 11

t-RNAt-RNA- حامض نووي ريبوزي ناقل - حامض نووي ريبوزي ناقل 22

r-RNAr-RNA- حامض نووي ريبوزي ريبوسومي - حامض نووي ريبوزي ريبوسومي 33

Central Dogma of Molecular Genetics الجزيئية للجينات المركزي المبدأ

mRNAالرسول

•5-10%الـ • من الوراثية الشفرة إلى DNAيحمل النواة في

السيتوبالزموتسمى • أميني لحمض شفرة نيوكليوتيدات ثالث كل تمثل

”codonشفرة” ثم • األمينية األحماض إلى ذلك بعد الشفرة تترجم

dالبروتيناتاألحماض • عدد أضعاف ثالثة عن النيوكليوتيدات عدد يقل ال

) لماذا؟ ) المترجم للبروتين أو للببتيد المكونة األمينيةبروتين • تصنيع mRNAلكل بعد يتحلل والذي به خاص

. قصير الجزيء هذا فعمر لذلك البروتين،

t-RNA الناقل

الـ أنواع RNAأصغرمن أحادي 90-75يتكون نيوكليوتيد

الـ% 20-10يمثل مجموع RNAمنفي ارتباطها موقع إلى السيتوبالزم من األمينية األحماض بنقل يقوم

الوراثية الشفرة تسلسل حسب الريبوزوماتمضادة شفرة على في ”anticodon“يحتوي الوراثية للشفرة مكملة

الرسول. أميني حمض لكل واحد ناقل األقل على يوجد

فإن الرسول عكس البروتين tRNA على تصنيع بعد يتحلل ال

t-RNA الناقل

األغصانStemالعقد

Loop

الشفرة المضادة

موضع إرتباط الحمض األميني

rRNAالرايبوسومي

• < حجما األنواع أكبرالـ% 65-60يمثل • محتوى RNAمن

•) الرايبوسوم ) نووية ببروتينات مرتبط يوجدفإن • الرسول عكس بعد rRNA على يتحلل ال

البروتين تصنيع

(BCH 101)كيمياء حيوية عامة أيض األحماض النووية

NUCLEIC ACID METABOLISM

RNA DNA البروتينات

RNARNAالحامض النووي الريبوزيالحامض النووي الريبوزيالـ من أنواع ثالثة الـ يوجد من أنواع ثالثة RNARNAيوجد

m-RNAm-RNA- حامض نووي ريبوزي رسول - حامض نووي ريبوزي رسول 11

t-RNAt-RNA- حامض نووي ريبوزي ناقل - حامض نووي ريبوزي ناقل 22

r-RNAr-RNA- حامض نووي ريبوزي ريبوسومي - حامض نووي ريبوزي ريبوسومي 33

الـ بين العالقة الـ DNADNAيحكم يسمى RNARNAو ما والبروتيناتبـــــــ

Central Dogma of Molecular Genetics المركزي المبدأالجزيئية للجينات

تعريفاتReplicationالتضاعف •

الـ في الوراثية DNAيحدث للمادة مطابقة نسخة إنشاء يتم وفيهيحتوي لخليتين الخلية إلنقسام < تمهيدا الكروموسوم في الموجودة

. الكروموسومات من العدد نفس على منها كل

Transcriptionالنسخ •الـ من لجزء نسخة عمل يتم النواة DNAوفيه في < غالبا الموجود

) لينتج ) المورثات من مجموعة أو جين مورث على والمحتويmRNA. للسيتوبالزم ذلك بعد ينتقل الذي

Translationالترجمة •في الموجودة الوراثية الشفرة ترجمة يتم بروتين mRNAوفيها إلى

على المحتوي الرايبوسوم طريق عن يقوم rRNAوذلك حيثيحملها التي األمينية االحماض بين الببتيدية الروابط tRNAبتكوين

الرسول يحدده الذي بالترتيب

الـ DNAتضاعف

الـ • مزدوج DNAيتواجد او واحد كشريط اما شكلين في. دائري او مستقيم شكل في واما

: التضاعف من أشكال ثالثة يوجدالمحافظ • شبه Semiconservative Replicationالتضاعفاالتجاه • ثنائي Bidirectional Replicationالتضاعفالمتواصل • شبه Semidiscontinuous replicationالتضاعف

Replication

Parentmolecule

Daughtermolecules

طريق عن وصفها تموستال ميسلسون

Meselson & Stahlوتوضح بسيطة طريقة هى

الحامض مضاعفة كيفية DNAالنووى

الشريطان ينفصل وفيهاالروابط فك طريق عن

كل ويقوم الهيدروجينيةمكمل شريط ببناء شريط

له.الشبه بالطريقة سميت

نظرا للتضاعف محافظةعلى جزئيا الحفاظ يتم ألنه

المزدوج األبوى الحلزونالحامض تضاعف أثناء

DNAالنووى

المحافظ شبه Semiconservative Replicationالتضاعف

االتجاه ثنائي Bidirectional Replicationالتضاعف

التضاعف شوكة

التضاعف أصل

الـ شريطي انفصال يشبه DNAيتم ما ليتكون المنتصف منآخر شريط بتكوين شريط كل ويقوم البالونة أو الفقاعة

. له مكملفينفصل لألطراف تصل حتى اإلتجاهين في الفقاعة تتسع

الـ من شريطين على يحتوي منهما كل . DNAالزوجين

البكتيري الكروموسوم حالة فيثنائي التضاعف يتم الحلقييشبه شكل ويتكون اإلتجاه

ثيتا الالتيني الحرف

ori

ter

Bidirectional Replication Produces a Theta Intermediate

Replication Forks

Semidiscontinuous replicationالتضاعف شبه المتواصل

الشريط القائد

الشريط المتخلف أو المتأخر

قطع أوكازاكي

: بشكلين ويتم الشريط طرفي أحد من التضاعف يتممن - اإلتجاة بهذه 3إلى 5في الشريط ويسمى سريع بشكل التضاعف ويتم

القائد بالشريط Leading strandالحالةبقطع- سميت قطع أو أجزاء هيئة على ويكون األخر الشريط في تضاعف

أو المتخلف أو المتأخر بالشريط الحالة هذه في الشريط ويسمى أوكازاكيLagging strandالمتلكئ

Continuous

Discontinuous

البوليميريز إنزيم أنواعللـ) المضاعف (DNAاالنزيم

يحتاج وجميعها اإلنزيم من أنواع ثالثة يوجدمن قطعة عن عبارة باديء RNA:إلى

•DNA polymerase I إضافة بتحفيز يقومللـ النامية للسلسلة يقوم DNAنيوكليوتيد كما

منه التالف وترميم بإصالح•DNA polymerase II الوظيفة معروف غير

الـ من التالف وترميم بإصالح يقوم أنه ويعتقدDNA

•DNA polymerase III الـ قطع تجميع وظيفتهDNA الجديدة المكونة

U C A G

U

C

A

G

GACU

GACU

GACU

GACU

UUUUUCUUAUUG

CUUCUCCUACUG

AUUAUCAUAAUG

GUUGUCGUAGUG

phe

leu

leu

ile

met (start)

val

UCUUCCUCAUCG

CCUCCCCCACCG

ACUACCACAACG

GCUGCCGCAGCG

ser

pro

thr

ala

UAUUACUAAUAG

CAUCACCAACAG

AAUAAC

AAGAAA

GAUGACGAAGAG

tyr

stopstop

his

gln

asn

lys

asp

glu

UGUUGCUGAUGG

CGUCGCCGACGG

AGUAGCAGAAGG

GGUGGCGGAGGG

cys

stoptrp

arg

ser

arg

gly

Firs

t B

ase

Third

Base

Second Base

الوراثية • الشفرة ترجمة على تدريب

Figure 10.8B

Startcodon

RNA

Transcribed strand

StopcodonTranslation

Transcription

DNA

Polypeptide