كيمياء حيوية عامة ( BCH 101 ) الأحماض النووية Nucleic Acids

1. كيمياء حيوية عامة (BCH 101)الأحماض النوويةNucleic Acids

2. الأحماض النووية الأحماض النووية Nucleic acids هي المادة الوراثية الموجودة داخل الخلية الحية والتي تضمن لها تناقل صفاتها الوراثية عند الإنقسام أو عند التكاثر. يوجد نوعان من الأحماض النووية: - حامض نووي ديوكسي ريبوزيDNA - حامض نووي ريبوزيRNA

3. النيكليوتيدات تركيب الأحماض النوويةتتكون الأحماض النووية من وحدات تسمى نيوكلوتيدات سكر خماسي قاعدة نيتروجينية مجموعة فوسفات

4. في DNA يوجد أربعة قواعد نيتروجينية القواعد النيتروجينية أدنين A جوانين G ثايمين T سيتوزين C DNA أما في RNA يتم استبدال الثايمين (T) باليوراسيل (U)

5. بيورين أدنين جوانين

6. بريميدين سايتوزين ثايمين يوراسيل

7. ريبوزي (RNA) السكر الخماسي ديوكسي ريبوزي (DNA)

8. D-bرايبوز منقوص الأكسجين D-bرايبوز b-D Deoxyribose b-D Ribose

9. النيوكليوسيد والنيوكليوتيد • النيوكليوسيد (قاعدة نيتروجينية + سكر خماسي) • النيوكليوتيد (قاعدة نيتروجينية + سكر خماسي + فوسفات) • النيوكليوتيد (نيوكليوسيد + فوسفات) • يكون ارتباط القاعدة النيتروجينية بالسكر بواسطة رابطة جلايكوزيدية نيتروجينية بين: ذرة الكربون رقم 1 بالسكر + ذرة النيتروجين رقم 1 في البريميدينات رقم 9 في البيورينات

10. تسمية النيوكليوتيدات الأحادية • الطريقة الأولى: يسمى حمض مشتق من القاعدة النيتروجينية الداخلة في تركيبه • مثال: حمض أدينيلك أو ديوكسي أدينيلك من الأدنين • حمض جوانيليك أو ديوكسي جوانيليك من الجوانين • حمض سايتيديليك أو ديوكسي سايتيديليك من السايتوزين • حمض يوريديليك من اليوراسيل • حمض ديوكسي ثايميديليك من الثايمين • الطريقة الثانية: اسم النيوكليوسيد مضاف إلية الفوسفات • مثال: أدينوزين 5- فوسفات أو ديوكسي أدينوزين 5- فوسفات • جوانوزين 5- فوسفات أو ديوكسي جوانوزين 5- فوسفات

11. 3´ 5´ A G G T C G T C A T T A G T C C A G C A G T A A T C 3´ 5´ ترتبط النيوكليوتيدات في نفس السلسلة بواسطة الرابطة المسماة بالرابطة الفوسفاتية ثنائية الإستر ارتباط النيوكلوتيدات A - G - T - C

12. أدينوزين 5- فوسفات جوانوزين 5- فوسفات الصيغة البنائية لبعض النيوكليوتيدات.

13. سايتيدين 5- فوسفات دي أوكسي ثايميدين 5- فوسفات الصيغة البنائية لبعض النيوكليوتيدات.

14. O O O P O P O O AMP ADP ATP • Phosphate • + 10 k Cal • Phosphate • + 10 k Cal • Phosphate • + 2 k Cal ATP ADP AMP adenosine

15. ترتبط سلسلتان من الحامض النووي بواسطة روابط هيدروجينية ارتباط سلاسل الحامض النووي الديوكسي رايبوزي أدنين + ثايمين (رابطتين هيدروجينيتين) جوانين + سيتوزين (3 روابط هيدروجينية)

17. A G C A T 3’ OH P P P P 5’ P

18. شكل (7-6): تركيب الحلزون المزدوج لـ DNA. 34 °A

19. أشكال الـ DNA يميني B-DNA and A-DNA يساري Z-DNA

20. أشكال الـ DNA

21. الخواص الفيزيائية للـ DNA Denaturation 1- تغير التركيب الطبيعي التسخين يعمل على فك الروابط الهيدروجينية بين سلسلتي الحلزون مما يؤدي إلى فصلهما وبذلك تزيد اللزوجة ويزيد الامتصاص الضوئي للأشعة فوق البنفسجية. تعرف درجة الحرارة التي يحدث عندها التغير الطبيعي بدرجة الإنصهار Tm تتحد السلسلتان مرة أخرى عند التبريد

22. الخواص الفيزيائية للـ DNA 2- الكثافة تزداد الكثافة بزيادة الجوانين والسايتوزين في الحلزون المزدوج (لماذا؟) كثافة الحلزون المزدوج أعلى من كثافة الشريط (لماذا؟) 3- الحجم والشكل مستقيم غير متفرع خيطي في الكائنات الراقية وحلقى في البكتريا.

23. RNA DNAالبروتينات الحامض النووي الريبوزيRNA 1- حامض نووي ريبوزي رسول m-RNA 2- حامض نووي ريبوزي ناقل t-RNA 3- حامض نووي ريبوزيريبوسوميr-RNA Central Dogma of Molecular Genetics المبدأ المركزي للجينات الجزيئية

24. mRNAالرسول • 5-10% • يحمل الشفرة الوراثية من الـ DNA في النواة إلى السيتوبلازم • تمثل كل ثلاث نيوكليوتيدات شفرة لحمض أميني وتسمى ”شفرة codon” • تترجم الشفرة بعد ذلك إلى الأحماض الأمينية ثم البروتيناتِ • لا يقل عدد النيوكليوتيدات عن ثلاثة أضعاف عدد الأحماض الأمينية المكونة للببتيد أو للبروتين المترجم (لماذا؟) • لكل بروتين mRNA خاص به والذي يتحلل بعد تصنيع البروتين، لذلك فعمر هذا الجزيء قصير.

25. الناقل t-RNA أصغر أنواع الـ RNA يتكون من 75-90 نيوكليوتيد أحادي يمثل 10-20% من مجموع الـ RNA يقوم بنقل الأحماض الأمينية من السيتوبلازم إلى موقع ارتباطها في الريبوزومات حسب تسلسل الشفرة الوراثية يحتوي على شفرة مضادة “anticodon” مكملة للشفرة الوراثية في الرسول يوجد على الأقل ناقل واحد لكل حمض أميني. على عكس الرسول فإن tRNAلا يتحلل بعد تصنيع البروتين

26. الناقل t-RNA موضع إرتباط الحمض الأميني الأغصان Stem العقد Loop الشفرة المضادة

27. الرايبوسومي rRNA • أكبر الأنواع حجماً • يمثل 60-65% من محتوى الـ RNA • يوجد مرتبط ببروتينات نووية (الرايبوسوم) • على عكس الرسول فإن rRNAلا يتحلل بعد تصنيع البروتين

28. كيمياء حيوية عامة (BCH 101)أيض الأحماض النوويةNUCLEIC ACID METABOLISM

29. RNA DNAالبروتينات الحامض النووي الريبوزيRNA يوجد ثلاثة أنواع من الـRNA 1- حامض نووي ريبوزي رسول m-RNA 2- حامض نووي ريبوزي ناقل t-RNA 3- حامض نووي ريبوزيريبوسوميr-RNA يحكم العلاقة بين الـDNA و الـRNA والبروتينات ما يسمى بـــــــ Central Dogma of Molecular Genetics المبدأ المركزي للجينات الجزيئية

30. تعريفات • التضاعف Replication يحدث في الـ DNA وفيه يتم إنشاء نسخة مطابقة للمادة الوراثية الموجودة في الكروموسوم تمهيداً لإنقسام الخلية لخليتين يحتوي كل منها على نفس العدد من الكروموسومات. • النسخ Transcription وفيه يتم عمل نسخة لجزء من الـ DNA الموجود غالباً في النواة والمحتوي على مورث (جين) أو مجموعة من المورثات لينتج mRNA الذي ينتقل بعد ذلك للسيتوبلازم. • الترجمة Translation وفيها يتم ترجمة الشفرة الوراثية الموجودة في mRNA إلى بروتين وذلك عن طريق الرايبوسوم المحتوي على rRNA حيث يقوم بتكوين الروابط الببتيدية بين الاحماض الأمينية التي يحملها tRNA بالترتيب الذي يحدده الرسول

31. تضاعف الـ DNA • يتواجد الـ DNA في شكلين اما كشريط واحد او مزدوج واما في شكل مستقيم او دائري. يوجد ثلاثة أشكال من التضاعف: • التضاعف شبه المحافظ Semiconservative Replication • التضاعف ثنائي الاتجاه Bidirectional Replication • التضاعف شبه المتواصل Semidiscontinuous replication

32. التضاعف شبه المحافظ Semiconservative Replication تم وصفها عن طريق ميسلسون وستال Meselson & Stahl هى طريقة بسيطة وتوضح كيفية مضاعفة الحامض النووى DNA وفيها ينفصل الشريطان عن طريق فك الروابط الهيدروجينية ويقوم كل شريط ببناء شريط مكمل له. سميت بالطريقة الشبه محافظة للتضاعف نظرا لأنه يتم الحفاظ جزئيا على الحلزون الأبوى المزدوج أثناء تضاعف الحامض النووىDNA Parent molecule Replication Daughter molecules

33. التضاعف ثنائي الاتجاه Bidirectional Replication يتم انفصال شريطي الـ DNA من المنتصف ليتكون ما يشبه الفقاعة أو البالونة ويقوم كل شريط بتكوين شريط آخر مكمل له. تتسع الفقاعة في الإتجاهين حتى تصل للأطراف فينفصل الزوجين كل منهما يحتوي على شريطين من الـ DNA . شوكة التضاعف أصل التضاعف

34. ori ter Replication Forks في حالة الكروموسوم البكتيري الحلقي يتم التضاعف ثنائي الإتجاه ويتكون شكل يشبه الحرف اللاتيني ثيتا Bidirectional Replication Produces a Theta Intermediate

35. التضاعف شبه المتواصل Semidiscontinuous replication يتم التضاعف من أحد طرفي الشريط ويتم بشكلين: - في الإتجاة من 5 إلى 3 ويتم التضاعف بشكل سريع ويسمى الشريط بهذه الحالة بالشريط القائد Leading strand - تضاعف في الشريط الأخر ويكون على هيئة أجزاء أو قطع سميت بقطع أوكازاكي ويسمى الشريط في هذه الحالة بالشريط المتأخر أو المتخلف أو المتلكئ Lagging strand الشريط القائد الشريط المتخلف أو المتأخر قطع أوكازاكي

36. Continuous Discontinuous

37. أنواع إنزيم البوليميريز(الانزيم المضاعف للـ DNA) يوجد ثلاثة أنواع من الإنزيم وجميعها يحتاج إلى باديء عبارة عن قطعة من :RNA • DNA polymerase I يقوم بتحفيز إضافة نيوكليوتيد للسلسلة النامية للـ DNA كما يقوم بإصلاح وترميم التالف منه • DNA polymerase II غير معروف الوظيفة ويعتقد أنه يقوم بإصلاح وترميم التالف من الـ DNA • DNA polymerase III وظيفته تجميع قطع الـ DNA المكونة الجديدة

38. Second Base U C A G UUU UCU UAU UGU U tyr phe cys UUC UCC UAC UGC C ser U UUA UCA UAA stop UGA stop A leu UUG UCG UAG stop UGG trp G CUU CCU CAU CGU U his CUC CCC CAC CGC C pro arg leu C CUA CCA CAA CGA A gln CUG CCG CAG CGG G First Base Third Base AUU ACU AAU AGU U ser asn AUC ACC AAC AGC C ile thr A AUA ACA A AAA AGA lys arg AGG AUG ACG AAG G met (start) GUU GCU GAU GGU U asp GUC GCC GAC GGC C val G ala gly GUA GCA GAA GGA A glu GUG GCG GAG GGG G

39. Transcribed strand • تدريب على ترجمة الشفرة الوراثية DNA Transcription RNA Startcodon Stopcodon Translation Polypeptide Figure 10.8B