اطلاعات عمومی
نحوه ساختار و عملکرد DNA
نحوه ساختار و عملکرد DNA
در این ویدئو در مورد ساختار و عملکرد DNA مطالعه می کنیم، DNA مخفف دئوکسی ریبونوکلئیک اسید است و DNA مولکولی است که در داخل هسته ی سلول قرار گرفته است و وظیفه ی اصلی آن ذخیره سازی و کد دهی اطلاعات ژنتیکی داخل بدن می باشد. برای اکثر سیکل های حیاتی سلول، DNA همانند coiled noodle داخل هسته ی سلول قرار گرفته است.
اما هنگامی که DNA همانند سازی می کند، DNA به فرم کروموزوم در می آید و این کروموزوم ها به پایداری DNA در طول همانندسازی کمک می کنند.
اکثر شما با مدل هلیکس دوگانه DNA آشنا هستید. مدل مارپیچ دوگانه نشان میدهد که DNA اساسا یک پلی مر است.
برای شناخت بهتر ساختار DNA بایستی تعریف پلی مر را درک کنید. بنابراین پلی مر اساسا یک مولکولی است که شامل تعداد زیادی واحدهای تکرار شونده می باشد که به عنوان مونومر شناخته می شود. برای مثال پلی مر نشاسته، واحد های مونومری تکراری به نام گوکز شناخته می شوند این مولکول های گلوکز از طریق پیوند های گلوکوزیدی به هم متصل می شوند و پلی مر نشاسته را تشکیل می دهند. به طور مشابه، DNA نیز یک پلی مر می باشد و در این مورد، واحد های مونومریک که DNA را تشکیل می دهند، به عنوان نوکلئوتید نامیده می شوند. این تصویر ساختار یک نوکلئوتید می باشد. همانطور که می بینید، از سه گروه مهم تشکیل شده است: فسفات، قند و باز آلی. اگر تمایل به مطالعه ی جزئیات ساختار نوکلئوتید ها دارید، می توانید به ویدئوی نوکلئیک اسید مراجعه کنید. لینک آن ویدئو در توضیحات خواهد آمد. اما به طور کلی، قند داخل نوکلئوتید، دئوکسی ریبوز نامیده می شود که یک قند 5 کربنه می باشد که متعلق به پنتوزها می باشد. گروه های فسفات از یون فسفر تشکیل شده اند که 4 اتم اکسیژن به آن متصل شده است. همچنین بازهای نیتروژنی مهم را داریم که مولکول های آلی هستند که حاوی نیتروژن به فرم ساختارهای حلقه ای می باشند. ما 4 نوع باز آلی مختلف در ساختار DNA داریم: که شامل آدنین، گوانین، سیتوزین و تیمین می باشند. از آنجایی که 4 نوع باز آلی داریم، بنابراین 4 نوع نوکلئوتید در دو گروه جای گرفته اند. گروه اول پیریمیدین نامیده می شوند که شامل باز نیتروژنی تیمین، سیتوزین هستند و گروه دوم پورین نامیده می شوند که شامل باز نیتروژنی آدنین و گوانین می باشند که دارای ساختار دو حلقه ای می باشند.
در مورد نشاسته، ساختار بسیار ساده می باشد که شامل زنجیره های خطی طولانی گلوکز می باشد که توسط پیوندهای گلوکوزیدی بهم دیگر متصل شده اند. تصویر ساختار شیمیایی نشاسته را مشاهده می نمایید که زنجیره های متنوع گلوکز را می بینید. اما در مورد DNA، 4 نوع نوکلئوتید به طریق پیچیده ای بهم متصل می شوند و مارپیچ دوگانه را تشکیل می دهند. با تمرکز بر روی ساختار مارپیچ دوگانه می بینیم که این ساختار از این دو خط آبی رنگ که همان رشته های DNA می باشند و از این بخش های نارنجی رنگ تشکیل شده اند که این دو خط آبی را بهم متصل می نمایند. برای درک بهتر مدل مارپیچ دوگانه کافی است این مدل را un-twist کنیم که به مدل نردبانی DNA می رسیم که از دو خط عمودی آبی رنگ و خطوط نارنجی رنگ افقی تشکیل شده است. این خطوط آبی عمودی همان بدنه ی قند-فسفات DNA را تشکیل می دهند و خطوط مرکزی جفت بازهای DNA را نشان میدهند.
برای درک موضوع با جزئیات بالا، بایستی به این سوال پاسخ دهیم که نوکلئوتید ها چگونه بهم متصل می شوند؟
اساسا ما این موضوع را در ویدئوی قبلی با جزئیات پوشش دادیم. پس اگر تمایل دارید با جزئیات بیشتری مطالعه کنید، می توانید به آن ویدئو مراجعه کنید. لینک ویدئو در توضیحات ۀورده شده است. کربن موجود در قند دئوکسی ریبوز DNA از شماره 1 تا 5 در تصویر لیبل شده است. بایستی شماره گذاری اتم های کربن DNA را یاد بگیرید چرا که به درک جهت ساختار DNA کمک می کند. کربن شماره 3 از قند دئوکسی ریبوز با گروه فسفات نوکلئوتید دیگر پیوند برقرار می کند و این اتصالات در هر دو جهت بسط پیدا می کنند. با zoom بر روی ساختار DNA مشاهده می کنید که هر گروه فسفات به دو قند متصل شده است. یکی به کرب شماره ی 3 قند بالایی متصل است و دیگری به کربن پنجم قند پایینی متصل می شود. حال اگر تصویر را کوچک کنید به طور واضح پیوند بین قند و فسفات را مشاهده می کنید که در نهایت بدنه ی قند-فسفات DNA ایجاد می شود که همگی بازهای نیتروژنی در یک طرف بدنه ی قند-فسفات قرار گرفته اند. کل این موارد همراه هم یک رشته ی DNA را نشان می دهد. حال اگر به مدل نردبانی DNA برگردیم، کامل توجه می شوید که چگونه نوکلئوتیدهای مختلف در یک رشته ی DNA کنار همدیگر قرار گرفته اند و بدنه ی قند-فسفات را تشکیل داده اند که توسط خطوط آبی رنگ دیده می شود. در مرکز تصویر خطوط نارنجی رنگ را می بینیم که نشانگر جفت بازها می باشند که این دو رشته یک تفاوت کلیدی با همدیگر دارند که برای درک این تفاوت بایستی مفهوم جهت DNA و مکمل بودن جفت بازها را درک کنید. مفهوم جهت به معنی جهت شیمیایی رشته های تکی نوکلئیک اسید است. در این مثال جهت رشته ی اسید نوکلئیکی را مشاهده می کنید که می تواند در جهت 5 به 3 و یا 3 به 5 باشد. اگر با دقت به تصویر نگاه کنید، می بینید که اساسا یک اتهای 5 فسفات در بالا و یک انتهای OH-3 در پایین دارد. اگربه مدل نردبانی DNA مراجعه کنید، می بینید که رشته در جهت 5 به 3 می باشد. اگر به رشته ی مقابل نگا کنید، می بینید که یک تفاوت کلیدی وجود دارد و آن اینکه جهت رشته ی مقابل کاملا برعکس می باشد یعنی رشته در جهت 3 به 5 می باشد که باعث می شود دو رشته آنتی پارالل یا غیرموازی باشند.
نکته ی بعدی که بایستی درک کنید، مکمل بودن جفت بازها می باشد که نحوه ی قرار گیری بازهای آلی کنار هم را توصیف می کند که اساسا نشان میدهد که باز آدنین همیشه مقابل باز تیمین قرار می گیرد و باز گوانین همیشه با باز سیتوزین پیوند هیدروژنی تشکیل میدهد. که این قانون را در مدل نردبانی DNA می توانید مشاهده کنید. آدینن همیشه با تیمین جفت می شود و باز سیتوزین همیشه با باز گوانین جفت می شود. این بازها پیوندهای هیدروژنی در مرکز را ایجاد می کنند که دو رشته را کنار هم نگه میدارد.
قانون مکمل بودن جفت بازها یکی از ویژگی های مهم می باشد که فاصله ی مناسب دو رشته از همدیگر را تنظیم می کند که برای پایداری DNA دو رشته ای بسیار حائز اهمیت می باشد. خب اگر الان به مدل مارپیج دوگانه DNA نگاه کنید متوجه می شوید که خطوط مارپیچی و خطوط مرکزی نشان دهنده ی چیست؟
خب این کل مطالب مربوط به ساختار و عملکرد DNA می باشد. امیدوارم مفید بوده باشد. از تماشای ویدئو تشکر می کنم.
مشاهده ویدویو های آموزشی اختصاصی
