Nucleic acid

۱. اجزای تشکیل دهنده حجره و هسته (Nucleus)

· تعداد حجرات بدن: مجموعاً ۱۰۰ تریلیون حجره داریم. ۲۵ تریلیون آن گلبولهای سرخ خون و ۷۵ تریلیون بقیه حجرات میباشند.

· هسته (Nucleus): مرکز فرماندهی و کنترول تمام حجرات است. بزرگترین ساختمان داخلی حجره میباشد. میکانیزمهای لازم برای کاپیبرداری DNA (Replication) و ساخت تمام انواع RNA را دارد. کدهای تمام انزایمها و پروتینها نیز در اینجا ذخیره است.

۲. غشای هسته (Nuclear Envelope) و درون هسته (Nucleoplasm)

· غشای هسته: دو لایه است (غشای خارجی و داخلی). فضای بین دو غشا را فضای پرینوکلیر میگویند. لایه بیرونی آن دارای منافذ (Pores) میباشد که مواد مثل نوکلئوتایدها به داخل و mRNA به خارج میروند. این غشا به شبکه آندوپلاسمی خشن (RER) متصل است.

· درون هسته (Nucleoplasm): شامل موارد زیر است:

· هستهچه (Nucleolus): مرکز ساخت rRNA و ساخت زیر واحدهای ریبوزوم (کوچک و بزرگ).

· کروموزومها: از دو بازوی کروماتیدی ساخته شدهاند. هر کروماتید مجموعهیی از DNA و پروتین (هیستون) میباشد.

· پروتینهای مهم: کمپلکس پروتینی Cohesin (کروماتیدها را به هم میچسباند). هیستون (پروتینهای بازی که دارای لیزین و آرژینین هستند و DNA به دور آنها میپیچد).

· دو نوع کروماتین: هتروکروماتین (فشرده و غیرفعال) و یوکروماتین (باز و فعال برای رونویسی).

۳. عدد کروموزومها و طول DNA (نکته مهم صفحه ۷)

· حجرات بدن انسان (دیپلوئید - 2n) دارای ۴۶ عدد کروموزوم هستند که به صورت ۲۳ جوره میباشند.

· گامتها (تخمک و اسپرم - هاپلوئید - n) هرکدام ۲۳ عدد کروموزوم دارند.

· طول کل DNA در یک حجره تقریباً ۲ متر میباشد که به طرز حیرتانگیزی در هسته جا داده شده است.

۴. معرفی نوکلیک اسیدها (Nucleic Acids)

· دو نوع اصلی دارد: DNA (دیاکسی ریبونوکلیک اسید) و RNA (ریبونوکلیک اسید).

۵. ساختمان DNA (Deoxyribonucleic Acid)

· وظیفه: ذخیره معلومات جینتیکی و پیشساز ساخت پروتینها.

· ساختمان: از یک قند پنج کربنه (دیاکسی ریبوز)، یک گروه فاسفیت و یک بیس (قاعده) نایتروجنی ساخته شده است.

· نوکلئوزید: قند + بیس نایتروجنی.

· نوکلئوتاید: قند + بیس نایتروجنی + گروه فاسفیت (واحد سازنده DNA).

· پیوند فاسفودیاستر: رابطهای که قندها را به هم وصل میکند و ستون فقرات قند-فاسفات را میسازد. بیسهای نایتروجنی با پیوند هایدروجنی به هم وصل میشوند.

۶. بیسهای نایتروجنی (Nitrogenous Bases)

· دو دسته کلی:

۱. پورینها (Purines): دارای دو حلقه نایتروجنی. شامل آدنین (A) و گوانین (G).

۲. پیریمیدینها (Pyrimidines): دارای یک حلقه نایتروجنی. شامل تایمین (T) و سایتوزین (C) (در RNA به جای تایمین، یوراسیل (U) دارد).

· جفت شدن مکمل (Complementary Base Pairing): A=T (دو پیوند هایدروجنی) و G≡C (سه پیوند هایدروجنی).

۷. مقایسه کامل DNA و RNA

ویژگی DNA RNA

قند پنج کربنه دیاکسی ریبوز (ریبوز که یک اکسیژن کم دارد) ریبوز

بیسهای نایتروجنی A، T، G، C A، U، G، C (تایمین ندارد، یوراسیل دارد)

اندازه بسیار طویل (حدود ۲ متر) نسبتاً کوتاه

تعداد رشتهها دو رشته (مارپیچ دوگانه) یک رشته

۸. کاپی برداری DNA (DNA Replication) - مرحله S چرخه حجروی

· نوع: پروسه نیمه-محافظهکار (Semi-conservative) است (هر DNA جدید، یک رشته قدیمی و یک رشته جدید دارد).

· محل شروع: نقاط خاصی که غلظت A=T زیاد است (آسانتر باز میشوند). اینجا کمپلکس Pre-replication protein متصل شده و دو رشته را از هم جدا میکند.

· باز شدن مارپیچ: آنزیم هلیکاز (Helicase) پیوندهای هایدروجنی را قطع کرده و رشتهها را از هم باز میکند.

· تثبیت رشتهها: پروتینهای Single-stranded binding protein (SSB) به رشتههای جدا شده میچسبند تا مانع اتصال دوباره یا تخریب توسط نوکلئازها شوند.

· ساخت رشته جدید: آنزیم DNA پلیمراز (DNA Polymerase) نوکلئوتایدهای آزاد را بر اساس قاعده جفت شدن مکمل به رشته مادر متصل میکند. این آنزیم فقط در جهت '۵ به '۳ میتواند کار کند.

· رشته پیشرو (Leading strand): به صورت مستقیم و پیوسته در جهت '۵ به '۳ ساخته میشود.

· رشته تاخیری (Lagging strand): به صورت تکهتکه (اوکازاکی) ساخته میشود و بعداً آنزیم لیگاز (Ligase) این تکهها را به هم وصل میکند.

· رفع فشار پیچش: آنزیم توپوایزومراز (Topoisomerase) DNA را میبرد و دوباره میدوزد تا فشار ناشی از باز شدن مارپیچ را از بین ببرد.

· نتیجه: دو کاپی دقیقاً یکسان ساخته میشود.

۹. ساخت پروتین (Protein Synthesis) - شامل رونویسی (Transcription) و ترجمه (Translation)

· رونویسی در هسته، ترجمه در ریبوزوم سیتوپلاسم انجام میشود.

مراحل رونویسی:

· شروع (Initiation): آنزیم RNA پلیمراز به پروموتر (Promoter) متصل میشود.

· طویل شدن (Elongation): RNA پلیمراز حرکت کرده و رشته mRNA را میسازد.

· ختم (Termination): با رسیدن به سیگنال AAUAAA (سیگنال پلیآدنیلاسیون)، آنزیم اگزونوکلئاز (XRN2/Rat1) رشته mRNA را از آنزیم جدا میکند.

انواع RNA پلیمرازها (مهم برای امتحان):

· RNA پلیمراز ۱: مسئول ساخت rRNA.

· RNA پلیمراز ۲: مسئول ساخت mRNA.

· RNA پلیمراز ۳: مسئول ساخت tRNA.

۱۰. انواع RNA و وظایف آنها

· mRNA (پیامرسان): معلومات جینتیکی را از DNA به ریبوزوم منتقل میکند. این mRNA نابالغ است و شامل اینترون (Intron) (بخشهای بیاستفاده) و اگزون (Exon) (بخشهای کدکننده) میباشد. پروسه اسپلایسینگ (Splicing) توسط ریبوزایم انجام شده و اینترونها جدا شده و اگزونها به هم وصل میشوند. (Genome = Exon + Intron) و (Proteome = Exon).

· rRNA (ریبوزومی): در هستهچه (مناطق NORS) ساخته میشود. بیشترین مقدار RNA را تشکیل میدهد. به همراه پروتین، ریبوزوم را میسازد. خود rRNA خاصیت آنزیمی دارد (ریبوزایم).

· tRNA (انتقالدهنده): شکلش مثل برگ درخت شبدر است. در یک طرف خود آنتیکودون (سه بیس مکمل با کدون mRNA) دارد و در طرف دیگر (سمت '۳ با توالی CAA) اسید آمینه مربوطه را حمل میکند.

۱۱. کد جینتیکی (The Genetic Code)

· هر اسید آمینه توسط یک کدون سهتایی (سه بیس) کد میشود.

· کدون شروع: AUG که متیونین (Methionine) را کد کرده و اولین اسید آمینه در همه پروتینها است.

· تعداد کل کدونها: ۶۴ عدد. از اینها: ۶۱ عدد برای اسیدهای آمینه و ۳ عدد به عنوان کدونهای وقف (Stop Codon) میباشند: UAA، UAG، UGA.

۱۲. ترجمه (ترجمه) - ساخت پروتین در ریبوزوم (مراحل ۱۰ گانه)

۱. ریبوزوم به کدون شروع (AUG) روی mRNA متصل میشود.

۲. اولین مولکول tRNA که دارای آنتیکودن مکمل (UAC) و حامل اسید آمینه متیونین است، به mRNA متصل میشود.

۳. tRNA دوم با آنتیکودن مکمل کدون بعدی و حامل اسید آمینه دوم، به mRNA متصل میشود.

۴. دو اسید آمینه توسط پیوند پپتایدی (با مصرف ATP) به هم متصل میشوند.

۵. اولین tRNA جدا شده و میرود تا اسید آمینه دیگری را بیاورد.

۶. ریبوزوم روی mRNA حرکت کرده (Translocation) و اجازه اتصال tRNA بعدی را میدهد.

۷. مراحل ۴ تا ۶ تکرار شده و زنجیره پلیپپتایدی طویل میشود.

۸. همیشه دو tRNA به ریبوزوم متصل هستند.

۹. این روند تا رسیدن به کدون وقف (Stop Codon) ادامه مییابد.

۱۰. فاکتور رهایی (Release Factor) به کدون وقف متصل شده و زنجیره کامل پروتینی از ریبوزوم جدا میشود.

---