در هسته هر سلول مولکولهایی قرار دارند که اساسی ترین اطلاعات حیات را در خود ذخیره کرده اند. این مولکول ها، دئوکسی ریبو نوکلئیک اسید (DNA) نام دارند. DNA از چهار نوع مولکول ساخته شده است، که به آنها " نوکلئوتید " می گوییم. این چهار نوکلئوتید عبارتند از: ادنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C) و تیمین (T). این مولکولها خود به دو زیر گروه تقسیم می شوند: ادنین و گوانین در گروه پیورین قرار می گیرند و سیتوزین و تیمین در گروه پیریمیدین جای داده می شوند. هنگام سنتز (ساخته شدن) مولکول DNA، نوکلئوتیدها به اسیدهای نوکلئیک تبدیل می شوند که بعدا به هم متصل می شوند و رشته های DNA را می سازند. در نهایت یک مارپیچ دوتایی ساخته می شود.
نوکلئوتیدها حلقه های مسطحی دارند که اندازه آنها بین 3 تا 4 آنگستروم ( هر آنگستروم 10-10 متر است.) می باشد. وقتی مارپیچ دوتایی تشکیل می شود، مولکولهای A با مولکولهای T رشته مقابل و مولکول G با مولکول C رشته روبه رو پیوند هیدروژنی برقرار می کنند و جفت های قلیایی ایجاد می شود. این جفت های قلیایی باعث می شوند که مارپیچ پایدار باقی بماند. تصاویری که با استفاده از اشعه X از مولکول DNA گرفته شده است، نشان می دهد که در هر دور از مارپیچ 10 جفت قلیایی وجود دارد.
مدل مارپیچی می تواند نحوه رونویسی از مولکول DNA در هنگام تقسیم سلول را نیز توجیه کند. جیمز واتسون وقتی این مدل را ارائه کرد، آن را " مدل خوش نما " نامید، چون معتقد بود که هر کس این مدل را ببیند می تواند به راحتی نحوه رونویسی از آن را نیز بفهمد. در هنگام تقسیم سلول، باید نسخه مشابهی از DNA تهیه شود تا در سلولهای جدید قرار گیرد. این فرآیند اصطلاحا "رونویسی" نامیده می شوند.
برای انجام این کار، اتصالات هیدروژنی بین نوکلئوتیدها باز می شود و در نتیجه دو رشته مارپیچ از هم باز می شوند. سپس هر یک از این رشته ها به عنوان پایه ای برای ساخت رشته مقابل استفاده می شود. به این ترتیب دو مارپیچ کاملا یکسان DNA ساخته می شوند و هر کدام از آنها در یکی از دو سلول نوزاد قرار می گیرد. چون در هر بار رونویسی، نیمی از مولکول DNA قبلی حفظ می شود، می گوییم رونویسی DNA، نیمه پایستار است.
اگرچه DNA اطلاعات ژنتیکی جاندار زنده را در خود دارد، اما برای عملکرد موفق به وجود ریبونوکلئیک اسید (RNA) نیاز دارد. RNA هم مانند DNA از رشته های اسید نوکلئیکی تشکیل شده که با پیوندهای مشابهی به هم متصل شده اند؛ اما دو تفاوت عمده با DNA دارد. یکی اینکه در ساختار آن به جای تیمین، از اوراسیل(u) استفاده شده است و دوم اینکه مارپیچی نیست و فقط از یک رشته تنها ساخته شده است. برای انجام بعضی کارها، DNA به رشته های RNA تبدیل می شود و سپس این مولکولهای RNA، پیغام هایی را به ریبوزوم (مرکز پروتئین سازی سلول) می برند. برای همین این مولکولها را mRNA(messenger RNA) یا RNA پیغام رسان می نامند. در واقع DNA با فرستادن mRNA، فرآیند پروتئین سازی را هدایت می کند.
مقایسه RNA با DNA
RNA و DNA هر دو اسید نوکلئیک هستند، اما در سه چیز تفاوت دارند؛ نخست این که برخلاف DNA که دو رشته‌ای است، RNA یک مولکول تک‌رشته‌ای است و زنجیرهٔ بسیار کوتاه تری از نوکلئوتیدها را دارد. دوم این که در حالی که DNA دارای قند دئوکسی‌ریبوز می‌باشد، RNA دارای ریبوز است (در دئوکسی‌ریبوز هیچ گروه هیدروکسیلی به حلقه پنتوزی در جایگاه ۲ پیوند ندارد). این گروه‌های هیدروکسیلی، پایداری RNA را کمتر از پایداری DNA می‌سازند زیرا داشتن گروه هیدروکسیل ریبوز را برای واکنش آبکافت آماده‌تر می‌سازد. سوم این که برخلاف DNA در RNA، باز تکمیل‌کنندهٔ آدنین، تیمین نیست بلکه اوراسیل می‌باشد که شکل متیلی‌نشده‌ای از تیمین می‌باشد. بیشتر RNAهای کارا از دیدگاه زیستی که شامل RNA کوچک هسته‌ای، RNA رناتنی، RNA جابجایی، RNA پیام‌رسان و دیگر RNAهای بی‌رمز، گه گاه دارای چیدمان‌های خود تکمیل‌کننده‌ای هستند که به بخش هایی از RNA این اجازه را می‌دهند که با خودش جفت شده و تا بخورد و مارپیچ‌های دوتایی را پدید آورند (همانند DNA). برخلاف DNA، ساختار آنها دارای مارپیچ‌های دوتایی دراز نیستند اما در جای جای آنها گروه‌هایی از مارپیج‌های کوتاه دیده می‌شود.
ساختار
هر نوکلئوتید در آران‌ای دارای یک قند ریبوز با کربن‌های شماره‌گذاری‌شده از ۱ تا ۵ است. یکی از بازهای آدنین، گوانین، سیتوزین، یا اوراسیل به کربن شمارهٔ ۱ پیوند می‌خورد. به آدنین و گوانین، خانوادهٔ پورین‌ها (دوحلقه‌ای‌ها) گفته می‌شود و به سیتوزین و اوراسیل، خانوادهٔ پیریمیدین‌ها (تک‌حلقه‌ای‌ها) گفته می‌شود. گروه‌های فسفات دارای یک بار منفی هستند که با پیوند به آران‌ای، آن را یک مولکول باردار می‌سازند. بازها ممکن است پیوندهای هیدروژنی میان سیتوزین با گوانین، آدنین با اوراسیل، و گوانین با اوراسیل را تشکیل دهند. به هر حال برهمکنش‌های دیگری هم امکان‌پذیر می‌باشد، برای نمونه، پیوند یک گروه از بازهای آدنینی به همدیگر در یک برآمدگی یا تترالوپ GNRA که یک جفت باز گوانین–آدنینی دارد. ویژگی ساختاری مهم آران‌ای که آن را از دی‌ان‌آ جدا می‌سازد، داشتن یک گروه هیدروکسیل در کربن شمارهٔ ۲ قند ریبوز است. بودن این گروه به این می‌انجامد که در شکل هندسی زنجیرهٔ مارپیچی آن با دی‌ان‌آ تفاوت پیدا کند. دومین نتیجه پیامد داشتن این گروه هیدروکسیل در کربن ۲، در نواحی انعطاف‌پذیری شکلی (تطبیقی) از یک مولکول آران‌ای است (که در تشکیل یک مارپیچ دوتایی درگیر نیست)، آران‌ای تنها با چهار باز توصیف می‌شود که عبارتند از آدنین، سیتوزین، گوانین، و اوراسیل، در آران‌ای ریبوزومی، بسیاری از اصلاحات پس از رونویسی، در نواحی بسیار عملکردی اتفاق می‌افتد، از جمله مرکز پپتیدیل ترانسفراز و زیرواحد رابط، که نشان‌دهندهٔ این است که آنها برای عملکرد عادی، مهم هستند. شکل عملکردی مولکولهای تک‌رشته‌ای آران‌ای، کاملاً مانند پروتئین‌ها، به یک ساختار سوم ویژه‌ای نیاز دارد. چارچوب (داربست) این ساختار توسط عناصر ساختاری دوم تولید می‌شود که همان پیوندهای هیدروژنی درون‌مولکولی هستند. این ساختار دوم به پدید آمدن چندین نمایهٔ قابل شناسایی مانند حلقه‌های سنجاق سری، شکم‌خوردگی‌ها، و حلقه‌های درونی می‌انجامد. از آنجایی که آران‌ای باردار است، یون‌های فلزی از جمله Mg2+ برای پایاسازی بسیاری از ساختارهای دوم و سوم مورد نیاز هستند.
دریافت
دریافت
