بسیاری از مردم همیشه این سوال را داشته اند که چرا برخی از ویژگی هایی که والدین دارند به کودک منتقل می شود (مثلاً رنگ چشم، مو، فرم صورت و غیره). از نظر علمی ثابت شده است که انتقال این صفت به مواد ژنتیکی یا DNA بستگی دارد.
DNA چیست؟
در حال حاضر، دی اکسی ریبونوکلئیک اسید به عنوان یک ترکیب پیچیده مسئول انتقال صفات ارثی شناخته می شود. این مولکول در هر سلول بدن ما یافت می شود. ویژگی های اصلی بدن ما در آن برنامه ریزی شده است (یک پروتئین خاص مسئول ایجاد یک ویژگی خاص است).
از چه چیزی تشکیل شده است؟ DNA از ترکیبات پیچیده ای به نام نوکلئوتید تشکیل شده است. نوکلئوتید یک بلوک یا ترکیب کوچکی است که حاوی یک باز نیتروژن دار، یک باقیمانده اسید فسفریک و یک قند (در این مورد، دئوکسی ریبوز) است.
DNA یک مولکول دو رشته ای است که در آن هر یک از زنجیره ها از طریق پایه های نیتروژنی بر اساس اصل مکمل بودن به یکدیگر متصل می شوند.
علاوه بر این، می توانیم فرض کنیم که DNA حاوی ژن ها است - توالی های نوکلئوتیدی خاصی که مسئول سنتز پروتئین هستند. ویژگی های شیمیایی ساختار اسید دئوکسی ریبونوکلئیک چیست؟
نوکلئوتید
همانطور که گفته شد، واحد ساختاری اساسی اسید دئوکسی ریبونوکلئیک نوکلئوتید است. این یک آموزش پیچیده است. ترکیب یک نوکلئوتید DNA به شرح زیر است.
در مرکز نوکلئوتید یک قند پنج جزئی قرار دارد (در DNA برخلاف RNA که حاوی ریبوز است، دئوکسی ریبوز است). یک پایه نیتروژنی به آن متصل است که 5 نوع آن متمایز می شود: آدنین، گوانین، تیمین، اوراسیل و سیتوزین. علاوه بر این، هر نوکلئوتید همچنین حاوی یک باقیمانده اسید فسفریک است.
DNA فقط حاوی نوکلئوتیدهایی است که واحدهای ساختاری مشخص شده را دارند.
همه نوکلئوتیدها در یک زنجیره قرار گرفته اند و به دنبال یکدیگر می آیند. آنها به صورت سه قلو (هر کدام سه نوکلئوتید) گروه بندی می شوند، دنباله ای را تشکیل می دهند که در آن هر سه گانه مربوط به یک اسید آمینه خاص است. نتیجه یک زنجیره است.
به دلیل پیوندهای بازهای نیتروژنی با یکدیگر ترکیب می شوند. پیوند اصلی بین نوکلئوتیدهای زنجیره های موازی هیدروژن است.
توالی های نوکلئوتیدی اساس ژن ها هستند. نقض در ساختار آنها منجر به شکست در سنتز پروتئین ها و تظاهر جهش می شود. DNA حاوی همان ژن هایی است که تقریباً در همه افراد تعیین می شود و آنها را از سایر موجودات متمایز می کند.
اصلاح نوکلئوتید
در برخی موارد، برای انتقال پایدارتر یک صفت خاص، از اصلاح یک پایه نیتروژنی استفاده می شود. ترکیب شیمیایی DNA با افزودن یک گروه متیل (CH3) تغییر می کند. چنین تغییری (در یک نوکلئوتید) اجازه می دهدتثبیت بیان ژن و انتقال صفات به سلول های دختر.
چنین "بهبود" ساختار مولکول به هیچ وجه بر ارتباط بازهای نیتروژنی تأثیر نمی گذارد.
این اصلاح برای غیرفعال کردن کروموزوم X نیز استفاده می شود. در نتیجه، اجسام بار تشکیل می شوند.
با افزایش سرطان زایی، تجزیه و تحلیل DNA نشان می دهد که زنجیره نوکلئوتیدها بر اساس بسیاری از پایه ها در معرض متیلاسیون بودند. در مشاهدات انجام شده، اشاره شد که منبع جهش معمولاً سیتوزین متیله است. معمولاً در فرآیند تومور، دی متیلاسیون می‌تواند به توقف فرآیند کمک کند، اما به دلیل پیچیدگی آن، این واکنش انجام نمی‌شود.
ساختار DNA
دو نوع ساختار در ساختار یک مولکول وجود دارد. نوع اول یک توالی خطی است که توسط نوکلئوتیدها تشکیل شده است. ساخت آنها تابع قوانین خاصی است. نوشتن نوکلئوتیدها روی یک مولکول DNA از انتهای 5 شروع می شود و در انتهای 3 پایان می یابد. زنجیره دوم که روبروی آن قرار دارد به همین ترتیب ساخته شده است، فقط در رابطه فضایی مولکول ها یکی در مقابل دیگری قرار دارند و انتهای 5' یک زنجیره مقابل 3'-انتهای زنجیره دوم قرار دارد.
ساختار ثانویه DNA یک مارپیچ است. این به دلیل وجود پیوندهای هیدروژنی بین نوکلئوتیدهایی است که در مقابل یکدیگر قرار دارند. پیوند هیدروژنی بین بازهای نیتروژنی مکمل تشکیل می شود (مثلاً فقط تیمین می تواند مقابل آدنین زنجیره اول باشد و سیتوزین یا اوراسیل می تواند مقابل گوانین باشد).چنین دقتی به این دلیل است که ساخت زنجیره دوم بر اساس زنجیره اول اتفاق می افتد، بنابراین، مطابقت دقیقی بین پایه های نیتروژنی وجود دارد.
سنتز مولکول
چگونه یک مولکول DNA تشکیل می شود؟
در چرخه شکل گیری آن سه مرحله وجود دارد:
- قطع زنجیر.
- اتصال واحدهای سنتز کننده به یکی از زنجیره ها.
- تکمیل زنجیره دوم بر اساس اصل مکملیت.
در مرحله جداسازی مولکول، نقش اصلی را آنزیم ها - گیرازهای DNA ایفا می کنند. این آنزیم‌ها بر تخریب پیوندهای هیدروژنی بین زنجیره‌ها متمرکز هستند.
پس از واگرایی زنجیره ها، آنزیم سنتز کننده اصلی، DNA پلیمراز، وارد عمل می شود. پیوست آن در بخش 5 مشاهده شده است. علاوه بر این، این آنزیم به سمت انتهای 3 حرکت می کند و همزمان نوکلئوتیدهای لازم را به پایگاه های نیتروژنی مربوطه متصل می کند. پلیمراز پس از رسیدن به یک مکان خاص (ترمیناتور) در انتهای 3'، از زنجیره اصلی جدا می شود.
پس از تشکیل زنجیره دختر، یک پیوند هیدروژنی بین بازها تشکیل می شود که مولکول DNA تازه تشکیل شده را در کنار هم نگه می دارد.
از کجا می توانم این مولکول را پیدا کنم؟
اگر به ساختار سلول ها و بافت ها بپردازید، می بینید که DNA عمدتاً در هسته سلول وجود دارد. هسته مسئول تشکیل سلول های جدید، دختر، یا کلون های آنها است. در عین حال، اطلاعات ارثی موجود در آن بین سلول های تازه تشکیل شده به طور مساوی تقسیم می شود (کلون ها تشکیل می شوند) یا در قسمت هایی (اغلب ممکن استچنین پدیده ای را در طول میوز مشاهده کنید). شکست هسته مستلزم نقض تشکیل بافت های جدید است که منجر به جهش می شود.
علاوه بر این، نوع خاصی از مواد ارثی در میتوکندری یافت می شود. DNA آنها تا حدودی با هسته متفاوت است (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک میتوکندری شکل حلقه ای دارد و عملکردهای کمی متفاوت انجام می دهد).
خود مولکول را می توان از هر سلولی از بدن جدا کرد (برای تحقیق، اغلب از یک اسمیر از داخل گونه یا خون استفاده می شود). فقط اپی تلیوم و برخی سلول های خونی (گلبول های قرمز) فاقد مواد ژنتیکی هستند.
توابع
ترکیب مولکول DNA عملکرد عملکرد آن در انتقال اطلاعات از نسلی به نسل دیگر را تعیین می کند. این به دلیل سنتز پروتئین های خاصی است که باعث تظاهر یک یا آن ویژگی ژنوتیپی (داخلی) یا فنوتیپی (خارجی - به عنوان مثال، رنگ چشم یا مو) می شود.
انتقال اطلاعات با پیاده سازی آن از کد ژنتیکی انجام می شود. بر اساس اطلاعات رمزگذاری شده در کد ژنتیکی، RNA های اطلاعاتی، ریبوزومی و انتقالی خاص تولید می شود. هر یک از آنها مسئول یک عمل خاص هستند - RNA پیام رسان برای سنتز پروتئین ها استفاده می شود، RNA ریبوزومی در مونتاژ مولکول های پروتئین نقش دارد و RNA انتقال پروتئین های مربوطه را تشکیل می دهد.
هر گونه شکست در کار آنها یا تغییر در ساختار منجر به نقض عملکرد انجام شده وظهور صفات غیر معمول (جهش).
آزمایش پدری DNA به شما امکان می دهد وجود علائم مرتبط را بین افراد تعیین کنید.
آزمایش ژنتیک
در حال حاضر برای چه چیزی می توان از تحقیقات در مورد مواد ژنتیکی استفاده کرد؟
تجزیه و تحلیل DNA برای تعیین بسیاری از عوامل یا تغییرات در بدن استفاده می شود.
اول از همه، این مطالعه به شما امکان می دهد وجود بیماری های مادرزادی و ارثی را تعیین کنید. این بیماری ها عبارتند از سندرم داون، اوتیسم، سندرم مارفان.
همچنین می توانید DNA را برای تعیین پیوندهای خانوادگی آزمایش کنید. تست پدری مدتهاست که به طور گسترده در بسیاری از فرآیندهای، عمدتاً قانونی، استفاده می‌شود. این مطالعه برای تعیین رابطه ژنتیکی بین فرزندان نامشروع تجویز می شود. اغلب این آزمون توسط متقاضیان برای وراثت زمانی که سؤالاتی از مقامات مطرح می شود گرفته می شود.
