يتكون جزيء DNA من شريطين يشكلان حلزونًا مزدوجًا. تم فك رموز هيكلها لأول مرة من قبل فرانسيس كريك وجيمس واتسون في عام 1953.

في البداية، أثار جزيء الحمض النووي، الذي يتكون من زوج من سلاسل النيوكليوتيدات الملتوية حول بعضها البعض، تساؤلات حول سبب حصوله على هذا الشكل المحدد. يسمي العلماء هذه الظاهرة بالتكاملية، مما يعني أنه يمكن العثور على نيوكليوتيدات معينة فقط مقابل بعضها البعض في خيوطها. على سبيل المثال، الأدينين دائمًا ما يكون عكس الثايمين، والجوانين دائمًا ما يكون عكس السيتوزين. تسمى هذه النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي مكملة.

يتم تصويره تخطيطيًا على النحو التالي:

ت - أ

ج - ز

تشكل هذه الأزواج رابطة نيوكليوتيدات كيميائية، والتي تحدد ترتيب الأحماض الأمينية. في الحالة الأولى يكون أضعف قليلاً. العلاقة بين C وG أقوى. لا تشكل النيوكليوتيدات غير التكميلية أزواجًا مع بعضها البعض.

عن المبنى

لذلك، فإن بنية جزيء الحمض النووي خاص. وله هذا الشكل لسبب ما: الحقيقة هي أن عدد النيوكليوتيدات كبير جدًا، ويحتاج إلى مساحة كبيرة لاستيعاب السلاسل الطويلة. ولهذا السبب تتميز السلاسل بتطور حلزوني. تسمى هذه الظاهرة بالتصاعد، فهي تسمح للخيوط بالتقصير بحوالي خمس إلى ست مرات.

يستخدم الجسم بعض الجزيئات من هذا النوع بنشاط كبير، والبعض الآخر نادرًا. هذا الأخير، بالإضافة إلى اللولبية، يخضع أيضًا لمثل هذه "التعبئة المدمجة" مثل اللولب الفائق. وبعد ذلك يقل طول جزيء الحمض النووي بمقدار 25-30 مرة.

ما هو "التغليف" للجزيء؟

تتضمن عملية اللف الفائق بروتينات هيستون. لديهم هيكل ومظهر بكرة من الخيط أو قضيب. يتم لف الخيوط الحلزونية عليها، والتي تصبح على الفور "معبأة بشكل مضغوط" وتشغل مساحة صغيرة. عندما تكون هناك حاجة لاستخدام هذا الخيط أو ذاك، يتم فكه من بكرة، على سبيل المثال، بروتين هيستون، ويتم فك الحلزون إلى سلسلتين متوازيتين. وعندما يكون جزيء الحمض النووي في هذه الحالة، يمكن قراءة البيانات الجينية اللازمة منه. ومع ذلك، هناك شرط واحد. لا يمكن الحصول على المعلومات إلا إذا كان هيكل جزيء الحمض النووي له شكل غير ملتوي. تسمى الكروموسومات التي يمكن الوصول إليها للقراءة بالكروماتينات الحقيقية، وإذا كانت ذات ملفوف فائق، فهي بالفعل كروماتينات متغايرة.

احماض نووية

الأحماض النووية، مثل البروتينات، هي بوليمرات حيوية. وتتمثل المهمة الرئيسية في تخزين وتنفيذ ونقل المعلومات الوراثية (الجينية). أنها تأتي في نوعين: الحمض النووي والحمض النووي الريبي (الريبون النووي منقوص الأكسجين والريبونوكلي). المونومرات الموجودة فيها عبارة عن نيوكليوتيدات، يحتوي كل منها على بقايا حمض الفوسفوريك، وسكر خماسي الكربون (ديوكسي ريبوز/ريبوز) وقاعدة نيتروجينية. يتضمن رمز الحمض النووي 4 أنواع من النيوكليوتيدات - الأدينين (A) / الجوانين (G) / السيتوزين (C) / الثيمين (T). وهي تختلف في القاعدة النيتروجينية التي تحتوي عليها.

في جزيء الحمض النووي، يمكن أن يكون عدد النيوكليوتيدات ضخما - من عدة آلاف إلى عشرات ومئات الملايين. ويمكن فحص هذه الجزيئات العملاقة من خلال المجهر الإلكتروني. في هذه الحالة، سوف تكون قادرًا على رؤية سلسلة مزدوجة من خيوط متعددة النوكليوتيدات، والتي ترتبط ببعضها البعض بواسطة روابط هيدروجينية للقواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات.

بحث

اكتشف العلماء أثناء البحث أن أنواع جزيئات الحمض النووي تختلف باختلاف الكائنات الحية. وقد وجد أيضًا أن الجوانين من سلسلة واحدة يمكن أن يرتبط فقط بالسيتوزين، والثايمين بالأدينين. ترتيب النيوكليوتيدات في سلسلة واحدة يتوافق تمامًا مع السلسلة الموازية. وبفضل هذا التكامل بين متعددات النيوكليوتيدات، فإن جزيء الحمض النووي قادر على المضاعفة والتكاثر الذاتي. لكن أولاً، تتباعد السلاسل التكميلية، تحت تأثير الإنزيمات الخاصة التي تدمر النيوكليوتيدات المقترنة، ثم يبدأ تخليق السلسلة المفقودة في كل منها. يحدث هذا بسبب وجود النيوكليوتيدات الحرة بكميات كبيرة في كل خلية. ونتيجة لذلك، بدلا من "الجزيء الأم"، يتم تشكيل اثنين من "الابنة"، متطابقين في التركيب والبنية، ويصبح رمز الحمض النووي هو الأصلي. هذه العملية هي مقدمة لانقسام الخلايا. فهو يضمن نقل جميع البيانات الوراثية من الخلايا الأم إلى الخلايا الوليدة، وكذلك إلى جميع الأجيال اللاحقة.

كيف تتم قراءة الكود الجيني؟

اليوم، لا يتم حساب كتلة جزيء الحمض النووي فقط، بل من الممكن أيضًا اكتشاف بيانات أكثر تعقيدًا لم يكن من الممكن للعلماء الوصول إليها في السابق. على سبيل المثال، يمكنك قراءة معلومات حول كيفية استخدام الكائن الحي لخليته. بالطبع، في البداية تكون هذه المعلومات في شكل مشفر ولها شكل مصفوفة معينة، وبالتالي يجب نقلها إلى ناقل خاص وهو RNA. حمض الريبونوكلييك قادر على اختراق الخلية من خلال الغشاء النووي وقراءة المعلومات المشفرة بداخلها. وبالتالي، فإن الحمض النووي الريبوزي (RNA) هو ناقل للبيانات المخفية من النواة إلى الخلية، ويختلف عن الحمض النووي في أنه يحتوي على الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز، واليوراسيل بدلاً من الثايمين. وبالإضافة إلى ذلك، فإن الحمض النووي الريبي (RNA) أحادي السلسلة.

تخليق الحمض النووي الريبي

أظهر التحليل المتعمق للحمض النووي أنه بعد أن يترك الحمض النووي الريبي النواة، فإنه يدخل السيتوبلازم، حيث يمكن دمجه كمصفوفة في الريبوسومات (أنظمة إنزيمية خاصة). واسترشادًا بالمعلومات الواردة، يمكنهم تصنيع التسلسل المناسب للأحماض الأمينية البروتينية. يتعلم الريبوسوم من الكود الثلاثي نوع المركب العضوي الذي يجب ربطه بسلسلة البروتين المكونة. كل حمض أميني له ثلاثي خاص به، والذي يقوم بتشفيره.

وبعد اكتمال تكوين السلسلة تكتسب شكلا مكانيا محددا وتتحول إلى بروتين قادر على القيام بوظائفه الهرمونية والبنائية والأنزيمية وغيرها. بالنسبة لأي كائن حي فهو منتج جيني. ومنه يتم تحديد جميع أنواع صفات وخصائص ومظاهر الجينات.

الجينات

تم تطوير عمليات التسلسل في المقام الأول للحصول على معلومات حول عدد الجينات الموجودة في جزيء الحمض النووي في بنيته. وعلى الرغم من أن الأبحاث قد سمحت للعلماء بإحراز تقدم كبير في هذا الشأن، إلا أنه ليس من الممكن بعد معرفة عددهم الدقيق.

قبل بضع سنوات فقط، كان من المفترض أن جزيئات الحمض النووي تحتوي على ما يقرب من 100 ألف جين. وبعد ذلك بقليل، انخفض الرقم إلى 80 ألفًا، وفي عام 1998، ذكر علماء الوراثة أن 50 ألف جين فقط موجودة في الحمض النووي الواحد، وهو ما يمثل 3٪ فقط من إجمالي طول الحمض النووي. لكن الاستنتاجات الأخيرة التي توصل إليها علماء الوراثة كانت مذهلة. الآن يزعمون أن الجينوم يشمل 25-40 ألفًا من هذه الوحدات. اتضح أن 1.5% فقط من الحمض النووي الصبغي هو المسؤول عن تشفير البروتينات.

ولم يتوقف البحث عند هذا الحد. ووجد فريق مواز من المتخصصين في الهندسة الوراثية أن عدد الجينات في الجزيء الواحد يبلغ بالضبط 32 ألفًا. كما ترون، لا يزال من المستحيل الحصول على إجابة محددة. هناك الكثير من التناقضات. يعتمد جميع الباحثين فقط على نتائجهم.

هل كان هناك تطور؟

على الرغم من عدم وجود دليل على تطور الجزيء (نظرًا لأن بنية جزيء الحمض النووي هشة وصغيرة الحجم)، إلا أن العلماء ما زالوا يتخذون افتراضًا واحدًا. بناءً على البيانات المختبرية، أعربوا عن النسخة التالية: في المرحلة الأولى من ظهوره، كان للجزيء شكل ببتيد بسيط ذاتي التكرار، والذي يتضمن ما يصل إلى 32 حمضًا أمينيًا موجودًا في المحيطات القديمة.

بعد التكاثر الذاتي، وبفضل قوى الانتقاء الطبيعي، اكتسبت الجزيئات القدرة على حماية نفسها من العناصر الخارجية. بدأوا يعيشون لفترة أطول ويتكاثرون بكميات أكبر. كان لدى الجزيئات التي وجدت نفسها في الفقاعة الدهنية كل الفرص لإعادة إنتاج نفسها. ونتيجة لسلسلة من الدورات المتعاقبة، اكتسبت الفقاعات الدهنية شكل أغشية الخلايا، ومن ثم - الجزيئات المعروفة. تجدر الإشارة إلى أن أي قسم من جزيء الحمض النووي اليوم هو هيكل معقد ويعمل بشكل واضح، وجميع ميزاتها لم يدرسها العلماء بشكل كامل بعد.

العالم الحديث

قام علماء من إسرائيل مؤخرًا بتطوير جهاز كمبيوتر يمكنه إجراء تريليونات من العمليات في الثانية. اليوم هي أسرع سيارة على وجه الأرض. السر كله هو أن الجهاز المبتكر مدعوم بالحمض النووي. ويقول الأساتذة إن مثل هذه الحواسيب ستكون قادرة في المستقبل القريب على توليد الطاقة.

قبل عام، أعلن متخصصون من معهد وايزمان في رحوفوت (إسرائيل) عن إنشاء آلة حوسبة جزيئية قابلة للبرمجة تتكون من جزيئات وإنزيمات. لقد استبدلوا رقائق السيليكون الدقيقة بها. حتى الآن، أحرز الفريق المزيد من التقدم. الآن يمكن لجزيء واحد فقط من الحمض النووي أن يزود الكمبيوتر بالبيانات اللازمة والوقود اللازم.

"الحواسيب النانوية" البيوكيميائية ليست خيالا، فهي موجودة بالفعل في الطبيعة وتتجلى في كل كائن حي. ولكن في كثير من الأحيان لا تتم إدارتها من قبل الناس. لا يمكن لأي شخص حتى الآن أن يعمل على جينوم أي نبات من أجل حساب الرقم "Pi" على سبيل المثال.

خطرت فكرة استخدام الحمض النووي لتخزين/معالجة البيانات لأول مرة في أذهان العلماء في عام 1994. عندها تم استخدام الجزيء لحل مسألة رياضية بسيطة. ومنذ ذلك الحين، اقترح عدد من المجموعات البحثية مشاريع مختلفة تتعلق بحواسيب الحمض النووي. ولكن هنا كل المحاولات استندت فقط على جزيء الطاقة. لا يمكنك رؤية مثل هذا الكمبيوتر بالعين المجردة، فهو يبدو كمحلول شفاف من الماء في أنبوب اختبار. لا تحتوي على أجزاء ميكانيكية، ولكن فقط تريليونات من الأجهزة الجزيئية الحيوية - وهذا فقط في قطرة واحدة من السائل!

الحمض النووي البشري

أصبح الناس على دراية بنوع الحمض النووي البشري في عام 1953، عندما تمكن العلماء لأول مرة من عرض نموذج الحمض النووي المزدوج للعالم. لهذا، حصل كيرك وواتسون على جائزة نوبل، حيث أصبح هذا الاكتشاف أساسيا في القرن العشرين.

وبمرور الوقت، أثبتوا بالطبع أن الجزيء البشري المهيكل لا يمكن أن يبدو كما هو في النسخة المقترحة فحسب. وبعد إجراء تحليل أكثر تفصيلاً للحمض النووي، اكتشفوا الأشكال A- وB- والأعسر Z-. غالبًا ما يكون النموذج A- استثناءً، لأنه يتشكل فقط في حالة نقص الرطوبة. ولكن هذا ممكن فقط في الدراسات المعملية، وهذا أمر شاذ بالنسبة للبيئة الطبيعية، ولا يمكن أن تحدث مثل هذه العملية في الخلية الحية.

الشكل B كلاسيكي ويعرف بالسلسلة المزدوجة اليمنى، ولكن الشكل Z ليس ملتويًا في الاتجاه المعاكس لليسار فحسب، بل له أيضًا مظهر متعرج أكثر. وقد حدد العلماء أيضًا شكل G-quadruplex. هيكلها ليس 2، ولكن 4 المواضيع. وفقا لعلماء الوراثة، يحدث هذا النموذج في المناطق التي توجد فيها كمية زائدة من الجوانين.

الحمض النووي الاصطناعي

اليوم يوجد بالفعل حمض نووي اصطناعي، وهو نسخة مطابقة للحمض النووي الحقيقي؛ إنه يتبع تمامًا هيكل الحلزون المزدوج الطبيعي. ولكن، على عكس متعدد النوكليوتيدات الأصلي، فإن الاصطناعي يحتوي على نيوكليوتيدات إضافية فقط.

وبما أن الدبلجة تم إنشاؤها بناءً على معلومات تم الحصول عليها من دراسات مختلفة للحمض النووي الحقيقي، فمن الممكن أيضًا نسخها وتكرارها ذاتيًا وتطويرها. يعمل الخبراء على إنشاء مثل هذا الجزيء الاصطناعي منذ حوالي 20 عامًا. والنتيجة هي اختراع مذهل يمكنه استخدام الشفرة الوراثية بنفس طريقة استخدام الحمض النووي الطبيعي.

إلى القواعد النيتروجينية الأربع الموجودة، أضاف علماء الوراثة قاعدتين إضافيتين، تم إنشاؤها عن طريق التعديل الكيميائي للقواعد الطبيعية. على عكس الحمض النووي الطبيعي، تبين أن الحمض النووي الاصطناعي قصير جدًا. يحتوي على 81 زوجًا أساسيًا فقط. ومع ذلك، فهو يتكاثر ويتطور أيضًا.

يتم تكرار الجزيء الذي تم الحصول عليه بشكل مصطنع بفضل تفاعل البلمرة المتسلسل، ولكن حتى الآن لا يحدث هذا بشكل مستقل، ولكن من خلال تدخل العلماء. يقومون بشكل مستقل بإضافة الإنزيمات اللازمة إلى الحمض النووي المذكور، ووضعه في وسط سائل مُعد خصيصًا.

النتيجة النهائية

يمكن أن تتأثر العملية والنتيجة النهائية لتطور الحمض النووي بعوامل مختلفة، مثل الطفرات. وهذا يجعل من الضروري دراسة عينات من المادة حتى تكون نتيجة التحليل موثوقة وموثوقة. مثال على ذلك هو اختبار الأبوة. ولكن لا يسعنا إلا أن نبتهج لأن حوادث مثل الطفرات نادرة. ومع ذلك، يتم دائمًا إعادة فحص عينات المادة من أجل الحصول على معلومات أكثر دقة بناءً على التحليل.

الحمض النووي للنبات

بفضل تقنيات التسلسل العالي (HTS)، حدثت ثورة في مجال علم الجينوم - حيث أصبح من الممكن أيضًا استخراج الحمض النووي من النباتات. وبطبيعة الحال، فإن الحصول على الحمض النووي ذو الوزن الجزيئي عالي الجودة من المواد النباتية يطرح بعض الصعوبات بسبب العدد الكبير من نسخ الميتوكوندريا والحمض النووي للبلاستيدات الخضراء، فضلا عن ارتفاع مستوى السكريات والمركبات الفينولية. لعزل الهيكل الذي ندرسه في هذه الحالة، يتم استخدام مجموعة متنوعة من الأساليب.

الرابطة الهيدروجينية في الحمض النووي

الرابطة الهيدروجينية في جزيء الحمض النووي هي المسؤولة عن الجذب الكهرومغناطيسي الناتج بين ذرة هيدروجين موجبة الشحنة مرتبطة بذرة سالبية كهربية. هذا التفاعل ثنائي القطب لا يلبي معيار الرابطة الكيميائية. ولكن يمكن أن يحدث بين الجزيئات أو في أجزاء مختلفة من الجزيء، أي داخل الجزيئات.

ترتبط ذرة الهيدروجين بالذرة السالبة الكهربية التي هي الجهة المانحة للرابطة. يمكن أن تكون الذرة السالبة كهربيًا نيتروجين أو فلور أو أكسجين. وهي - عن طريق اللامركزية - تجذب السحابة الإلكترونية من نواة الهيدروجين إلى نفسها وتجعل ذرة الهيدروجين (جزئيا) موجبة الشحنة. وبما أن حجم H صغير مقارنة بالجزيئات والذرات الأخرى، فإن الشحنة صغيرة أيضًا.

فك تشفير الحمض النووي

قبل فك رموز جزيء الحمض النووي، يأخذ العلماء أولاً عددًا كبيرًا من الخلايا. للحصول على العمل الأكثر دقة ونجاحا، هناك حاجة إلى حوالي مليون منهم. تتم مقارنة وتسجيل النتائج التي تم الحصول عليها أثناء الدراسة باستمرار. اليوم، لم يعد فك تشفير الجينوم أمرًا نادرًا، بل أصبح إجراءً يسهل الوصول إليه.

وبطبيعة الحال، فإن فك رموز جينوم خلية واحدة هو ممارسة غير عملية. البيانات التي تم الحصول عليها خلال هذه الدراسات لا تهم العلماء. ولكن من المهم أن نفهم أن جميع طرق فك التشفير الموجودة حاليا، على الرغم من تعقيدها، ليست فعالة بما فيه الكفاية. سوف يسمحون بقراءة 40-70% فقط من الحمض النووي.

إلا أن أساتذة جامعة هارفارد أعلنوا مؤخراً عن طريقة يمكن من خلالها فك رموز 90% من الجينوم. تعتمد هذه التقنية على إضافة جزيئات أولية إلى الخلايا المعزولة، والتي يبدأ من خلالها تكاثر الحمض النووي. ولكن حتى هذه الطريقة لا يمكن اعتبارها ناجحة؛ فهي لا تزال بحاجة إلى التحسين قبل أن يصبح من الممكن استخدامها بشكل علني في العلوم.

يعد موضوعا "البيولوجيا الجزيئية" و"علم الوراثة" من أكثر المواضيع إثارة للاهتمام وتعقيدًا في دورة "علم الأحياء العام". تتم دراسة هذه المواضيع في الصفين التاسع والحادي عشر، ولكن من الواضح أنه لا يوجد وقت كافي في البرنامج لتنمية القدرة على حل المشكلات. ومع ذلك، فإن القدرة على حل المشكلات في علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية منصوص عليها في معيار التعليم البيولوجي، ومثل هذه المشكلات هي أيضًا جزء من امتحان الدولة الموحدة KIM.

لحل المشاكل في البيولوجيا الجزيئية، يجب عليك إتقان المفاهيم البيولوجية التالية: أنواع الأحماض النووية، بنية الحمض النووي، تكرار الحمض النووي، وظائف الحمض النووي، بنية الحمض النووي الريبي ووظائفه، الشفرة الوراثية، خصائص الشفرة الوراثية، الطفرة.

تقدم المشكلات النموذجية تقنيات التفكير الأساسية في علم الوراثة، وتكشف مشكلات "القصة" بشكل كامل وتوضح ميزات هذا العلم، مما يجعله مثيرًا للاهتمام وجذابًا للطلاب. تصف المهام المختارة علم الوراثة بأنه علم دقيق يستخدم أساليب التحليل الرياضية. يتطلب حل المشكلات في علم الأحياء القدرة على تحليل المواد الواقعية والتفكير والتفكير المنطقي، بالإضافة إلى براعة معينة في حل المشكلات الصعبة والمربكة بشكل خاص.

لتوحيد المواد النظرية حول أساليب وتقنيات حل المشكلات، يتم تقديم المهام للحل المستقل، وكذلك أسئلة لضبط النفس.

أمثلة على حل المشكلات

التوضيحات اللازمة:

• الخطوة الأولى هي الدوران الكامل للحلزون DNA – دورة 360 درجة
• الخطوة الواحدة هي 10 أزواج من النيوكليوتيدات
• طول الخطوة الواحدة – 3.4 نانومتر
• المسافة بين اثنين من النيوكليوتيدات هي 0.34 نانومتر
• الكتلة الجزيئية لنيوكليوتيد واحد – 345 جم / مول
• الوزن الجزيئي لحمض أميني واحد – 120 جم/مول
• في جزيء الحمض النووي: A+G=T+C (قاعدة تشارجاف: ∑(A) = ∑(T)، ∑(G) = ∑(C)، ∑(A+G) =∑(T+C)
• تكامل النوكليوتيدات: A=T؛ ز=ج
• ترتبط سلاسل الحمض النووي معًا بواسطة روابط هيدروجينية تتشكل بين القواعد النيتروجينية التكميلية: يرتبط الأدينين والثايمين بواسطة رابطتين هيدروجينيتين، والجوانين والسيتوزين بثلاث روابط هيدروجينية.
• في المتوسط، يحتوي البروتين الواحد على 400 حمض أميني؛
• حساب الوزن الجزيئي للبروتين:

حيث M min هو الحد الأدنى للوزن الجزيئي للبروتين،
a هي الكتلة الذرية أو الجزيئية للمكون،
ج – نسبة المكون .

المهمة رقم 1. تحتوي إحدى سلاسل الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات: AGT ACC GAT ACCT CGA TTT ACG... ما هو التسلسل النيوكليوتيدي لسلسلة DNA الثانية لنفس الجزيء. من أجل الوضوح، يمكنك استخدام "الأبجدية" المغناطيسية للحمض النووي (تقنية مؤلف المقال).
حل:وعلى مبدأ التكامل نكمل السلسلة الثانية (A-T,G-C) وهي كالتالي: TCA TGG CTA TGA GCT AAA TGC.

المهمة رقم 2. يبدأ تسلسل النيوكليوتيدات في بداية الجين الذي يخزن المعلومات حول بروتين الأنسولين على النحو التالي: AAA CAC CTG CTT GTA GAC. اكتب تسلسل الأحماض الأمينية الذي يبدأ سلسلة الأنسولين.
حل:يتم تنفيذ المهمة باستخدام جدول الكود الجيني، حيث تتوافق النيوكليوتيدات الموجودة في الرنا المرسال (بين قوسين - في الحمض النووي الأصلي) مع بقايا الأحماض الأمينية.

المهمة رقم 3. تبدأ أكبر سلسلتي بروتين الأنسولين (ما يسمى بالسلسلة B) بالأحماض الأمينية التالية: فينيل ألانين-فالين-أسباراجين-حمض الجلوتاميك-هيستيدين-ليوسين. اكتب تسلسل النيوكليوتيدات في بداية الجزء من جزيء DNA الذي يخزن المعلومات حول هذا البروتين.

لأن يمكن تشفير حمض أميني واحد بواسطة عدة توائم ثلاثية، ولا يمكن تحديد البنية الدقيقة لأجزاء الحمض النووي الريبوزي المرسال (mRNA) والحمض النووي (DNA)، وقد يختلف الهيكل. باستخدام مبدأ التكامل وجدول الشفرة الوراثية، نحصل على أحد الخيارات:

المهمة رقم 4. يحتوي قسم الجينات على البنية التالية، التي تتكون من سلسلة من النيوكليوتيدات: CGG CGC TCA AAA TCG... أشر إلى بنية قسم البروتين المقابل، والتي توجد معلومات عنها في هذا الجين. كيف ستؤثر إزالة النوكليوتيدات الرابعة من الجين على بنية البروتين؟

الحل (للتيسير، نستخدم نموذجًا جدوليًا لتسجيل الحل):

عند إزالة النوكليوتيد الرابع، C، من الجين، ستحدث تغييرات ملحوظة - سينخفض ​​عدد وتكوين الأحماض الأمينية في البروتين:

المهمة رقم 5. يقوم فيروس فسيفساء التبغ (الفيروس المحتوي على الحمض النووي الريبوزي) بتصنيع جزء من البروتين بتسلسل الأحماض الأمينية: Ala - Tre - Ser - Glu - Met-. تحت تأثير حمض النيتروز (عامل مطفر)، يتحول السيتوزين إلى اليوراسيل نتيجة للتبليل. ما هو الهيكل الذي ستمتلكه منطقة بروتين فيروس فسيفساء التبغ إذا خضعت جميع نيوكليوتيدات السيتيديل للتحول الكيميائي المشار إليه؟

الحل (للتيسير، نستخدم نموذجًا جدوليًا لتسجيل الحل):وباستخدام مبدأ التكامل وجدول الشفرة الوراثية نحصل على:

المهمة رقم 6. في متلازمة فانكومي (اضطراب في تكوين الأنسجة العظمية)، يفرز المريض الأحماض الأمينية في البول التي تتوافق مع الكودونات في i-RNA: AUA GUTS AUG UCA UUG GUU AUU. تحديد الأحماض الأمينية التي تفرز في البول والتي تتميز بمتلازمة فانكومي إذا كان بول الشخص السليم يحتوي على الأحماض الأمينية ألانين، وسيرين، وحمض الجلوتاميك، والجليسين.

الحل (للتيسير، نستخدم نموذجًا جدوليًا لتسجيل الحل):وباستخدام مبدأ التكامل وجدول الشفرة الوراثية نحصل على:

وهكذا، في بول الشخص المريض، يوجد حمض أميني واحد فقط (سيرين) هو نفسه الموجود في الشخص السليم، والباقي جديد، وثلاث خصائص للشخص السليم غائبة.

المهمة رقم 7. تحتوي السلسلة (أ) من الأنسولين البقري على ألانين في الرابط الثامن، وثريونين في الحصان، وسيرين وجليسين في الرابط التاسع، على التوالي. ماذا يمكن أن يقال عن أصل الأنسولين؟

الحل (لسهولة المقارنة نستخدم نموذج جدولي لتسجيل الحل):دعونا نرى أي ثلاثة توائم في الرنا المرسال تشفر الأحماض الأمينية المذكورة في بيان المشكلة.

كائن حي		حصان

لأن يتم تشفير الأحماض الأمينية بواسطة ثلاثة توائم مختلفة، ويتم أخذ ثلاثة توائم تختلف قليلاً عن بعضها البعض. في هذه الحالة، في الحصان والثور، يتم تغيير الأحماض الأمينية في الوصلتين الثامنة والتاسعة نتيجة لاستبدال النيوكليوتيدات الأولى في الثلاثيات و-RNA: يتم استبدال الجوانين بالأدينين (أو العكس). في الحمض النووي المزدوج الشريط، سيكون هذا معادلاً لاستبدال زوج C-G بـ T-A (أو العكس).
وبالتالي، فإن الاختلافات بين سلاسل A للأنسولين البقري والأنسولين الحصاني ترجع إلى التحولات في قسم جزيء الحمض النووي الذي يشفر الوصلتين الثامنة والتاسعة من السلسلة A للأنسولين البقري والحصاني.

المهمة رقم 7. أظهرت الدراسات أن الرنا المرسال يحتوي على 34% جوانين، و18% يوراسيل، و28% سايتوزين، و20% أدينين. حدد النسبة المئوية لتركيب القواعد النيتروجينية في قسم الحمض النووي الذي يعتبر قالب هذا الرنا المرسال.
الحل (للتيسير، نستخدم نموذجًا جدوليًا لتسجيل الحل):يتم حساب نسبة القواعد النيتروجينية على أساس مبدأ التكامل:

سيكون مجموع A+T وG+C في السلسلة الدلالية: A+T=18%+20%=38%؛ جي+ج=28%+34%=62%. في السلسلة المضادة (غير المشفرة)، سيكون إجمالي المؤشرات هو نفسه، فقط النسبة المئوية للقواعد الفردية ستكون عكس ذلك: A+T=20%+18%=38%؛ جي+ج=34%+28%=62%. في كلتا السلسلتين سيكون هناك كميات متساوية من أزواج القواعد التكميلية، أي الأدينين والثايمين - 19٪ لكل منهما، والجوانين والسيتوزين 31٪ لكل منهما.

المهمة رقم 8. على جزء من شريط DNA واحد، يتم ترتيب النيوكليوتيدات بالتسلسل: A–A–G–T–C–T–A–C–G–T–A–T. تحديد النسبة المئوية لجميع النيوكليوتيدات في جزء الحمض النووي هذا وطول الجين.

حل:

1) نكمل الموضوع الثاني (على مبدأ التكامل)

2) ∑(A +T+C+G) = 24، منها ∑(A) = 8 = ∑(T)

24 – 100%	=> س = 33.4%

	=> س = 16.6%

∑(ز) = 4 = ∑(ج)

3) جزيء DNA مزدوج السلسلة، وبالتالي فإن طول الجين يساوي طول سلسلة واحدة:

12 × 0.34 = 4.08 نانومتر

المهمة رقم 9. تمثل نيوكليوتيدات السيتيديل 18% من جزيء الحمض النووي. تحديد النسبة المئوية للنيوكليوتيدات الأخرى في هذا الحمض النووي.

حل:

1) بسبب C = 18%، ثم G = 18%؛
2) حسابات A+T بنسبة 100% – (18% +18%) = 64%، أي 32% لكل منهما

المهمة رقم 10. يوجد 880 نيوكليوتيدات غوانيديل موجودة في جزيء الحمض النووي، وهو ما يمثل 22% من إجمالي عدد النيوكليوتيدات في هذا الحمض النووي. حدد: أ) ما عدد النيوكليوتيدات الأخرى الموجودة في هذا الحمض النووي؟ ب) ما طول هذه القطعة؟

حل:

1) ∑(G) = ∑(C)= 880 (أي 22%)؛ حصة النيوكليوتيدات الأخرى تبلغ 100% - (22% + 22%) = 56%، أي. 28% لكل منهما؛ لحساب عدد هذه النيوكليوتيدات نحسب النسبة:

22% – 880
28% - س، وبالتالي س = 1120

2) لتحديد طول الحمض النووي، تحتاج إلى معرفة عدد النيوكليوتيدات الإجمالية الموجودة في سلسلة واحدة:

(880 + 880 + 1120 + 1120) : 2 = 2000
2000 × 0.34 = 680 (نانومتر)

المهمة رقم 11. يتم إعطاء جزيء DNA بوزن جزيئي نسبي يبلغ 69000، منها 8625 نيوكليوتيدات أدينيل. أوجد عدد جميع النيوكليوتيدات في هذا الحمض النووي. تحديد طول هذا الجزء.

حل:

1) 69000: 345 = 200 (نيوكليوتيدات في DNA)، 8625: 345 = 25 (نيوكليوتيدات أدينيل في هذا DNA)، ∑(G+C) = 200 – (25+25) = 150، أي. هناك 75 منهم.
2) 200 نيوكليوتيدات في سلسلتين، مما يعني وجود 100 في سلسلة واحدة 100 × 0.34 = 34 (نانومتر)

المهمة رقم 12. ما هو الأثقل: البروتين أم الجين الخاص به؟

حل:دع x هو عدد الأحماض الأمينية في البروتين، فإن كتلة هذا البروتين هي 120x، وعدد النيوكليوتيدات في الجين الذي يشفر هذا البروتين هو 3x، وكتلة هذا الجين هي 345 × 3x. 120x< 345 × 3х, значит ген тяжелее белка.

المهمة رقم 13. يحتوي هيموجلوبين دم الإنسان على 0.34% حديد. حساب الحد الأدنى للوزن الجزيئي للهيموجلوبين.

حل:م دقيقة = 56: 0.34% 100% = 16471

المهمة رقم 14. يبلغ الوزن الجزيئي لألبومين المصل البشري 68400. حدد عدد بقايا الأحماض الأمينية في جزيء هذا البروتين.

حل: 68400: 120 = 570 (الأحماض الأمينية في جزيء الألبومين)

المهمة رقم 15. يحتوي البروتين على 0.5% جليكاين. ما هو الحد الأدنى للوزن الجزيئي لهذا البروتين إذا كان M جلايسين = 75.1؟ ما عدد بقايا الأحماض الأمينية الموجودة في هذا البروتين؟

حل:م دقيقة = 75.1: 0.5% 100% = 15020؛ 15020: 120 = 125 (الأحماض الأمينية الموجودة في هذا البروتين)

مهام العمل المستقل

1. ينقسم جزيء DNA إلى سلسلتين. أحدهما له البنية: TAG ACC GGT ACA CGT GGT GAT TCA... ما هو الهيكل الذي سيكون لجزيء الحمض النووي الثاني عندما تكتمل السلسلة المشار إليها إلى جزيء كامل مزدوج الجديلة؟
2. سلسلة البولي ببتيد لبروتين حيواني واحد لها البداية التالية: ليسين-جلوتامين-ثريونين-ألانين-ألانين-ليسين-... ما هو تسلسل النيوكليوتيدات الذي يبدأ به الجين المقابل لهذا البروتين؟
3. يحتوي قسم من جزيء البروتين على التسلسل التالي من الأحماض الأمينية: الجلوتامين-فينيل ألانين-ليوسين-تيروزين-أرجينين. حدد أحد تسلسلات النيوكليوتيدات المحتملة في جزيء DNA.
4. يحتوي جزء من جزيء البروتين على التسلسل التالي من الأحماض الأمينية: جلايسين-تيروزين-أرجينين-ألانين-سيستين. تحديد أحد تسلسلات النيوكليوتيدات المحتملة في جزيء DNA.
5. تتكون إحدى سلاسل الريبونوكلياز (إنزيم البنكرياس) من 16 حمض أميني: Glu-Gly-asp-Pro-Tyr-Val-Pro-Val-Pro-Val-Gis-phen-Phen-Asn-Ala-Ser-Val. تحديد بنية منطقة الحمض النووي التي تشفر هذا الجزء من الريبونوكلياز.
6. يحتوي جزء جين الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات التالي GTC CTA ACC GGA TTT. تحديد تسلسل النيوكليوتيدات mRNA والأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد للبروتين.
7. يحتوي جزء جين الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات التالي TCG GTC AAC TTA GCT. تحديد تسلسل النيوكليوتيدات mRNA والأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد للبروتين.
8. يحتوي جزء جين الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات التالي TGG ACA GGT TTC GTA. تحديد تسلسل النيوكليوتيدات mRNA والأحماض الأمينية في سلسلة البولي ببتيد للبروتين.
9. تحديد ترتيب الأحماض الأمينية في قسم من جزيء البروتين إذا كان معروفًا أنه مشفر بالتسلسل التالي من نيوكليوتيدات الحمض النووي: TGA TGC GTT TAT GCG CCCC. كيف سيتغير البروتين إذا تمت إزالة النيوكليوتيدات التاسعة والثالثة عشر كيميائيا؟
10. يحتوي شريط ترميز الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات: TAG TsGT TTC TCG GTA. كيف ستتغير بنية جزيء البروتين إذا تضاعف النوكليوتيد السادس في سلسلة الحمض النووي. اشرح النتائج.
11. يحتوي شريط ترميز الحمض النووي على تسلسل النيوكليوتيدات: TAG TTC TCG AGA. كيف ستتغير بنية جزيء البروتين إذا تضاعف النوكليوتيد الثامن في سلسلة الحمض النووي. اشرح النتائج.
12. تحت تأثير العوامل المطفرة في جزء الجين: TsAT TAG GTA TsGT TCG، تم استبدال الثلاثي الثاني بثلاثي ATA. اشرح كيف سيتغير هيكل جزيء البروتين.
13. تحت تأثير العوامل المطفرة في جزء الجين: AGA TAG GTA CGT TCG، تم استبدال الثلاثي الرابع بالثلاثي ACC. اشرح كيف سيتغير هيكل جزيء البروتين.
14. يحتوي جزء من جزيء mRNA على تسلسل النيوكليوتيدات التالي: GCA UGU AGC AAG CGC. تحديد تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين ووزنه الجزيئي.
15. يحتوي جزء من جزيء mRNA على تسلسل النيوكليوتيدات التالي: GAG CCA AAU ACU UUA. تحديد تسلسل الأحماض الأمينية في جزيء البروتين ووزنه الجزيئي.
16. يتكون جين DNA من 450 زوجًا أساسيًا. ما هو طول الجين ووزنه الجزيئي وكم عدد الأحماض الأمينية المشفرة فيه؟
17. ما عدد النيوكليوتيدات التي يحتويها جين الحمض النووي إذا كان يشفر 135 حمضًا أمينيًا؟ ما الوزن الجزيئي لهذا الجين وطوله؟
18. جزء من شريط DNA واحد له البنية التالية: GGT ACG ATG TCA AGA. تحديد البنية الأساسية للبروتين المشفر في هذه السلسلة، وعدد (%) الأنواع المختلفة من النيوكليوتيدات في سلسلتي القطعة وطولها.
19. ما الكتلة الجزيئية للجين وطوله إذا كان يشفر بروتينًا كتلته الجزيئية 1500 جم/مول؟
20. ما هي الكتلة الجزيئية للجين وطوله إذا كان يشفر بروتينًا كتلته الجزيئية 42000 جم / مول؟
21. يحتوي جزيء البروتين على 125 حمض أميني. تحديد عدد النيوكليوتيدات في جين mRNA وDNA، وكذلك عدد جزيئات tRNA التي شاركت في تركيب هذا البروتين.
22. يحتوي جزيء البروتين على 204 أحماض أمينية. تحديد عدد النيوكليوتيدات في جين mRNA وDNA، وكذلك عدد جزيئات tRNA التي شاركت في تركيب هذا البروتين.
23. شارك 145 جزيء tRNA في تركيب جزيء البروتين. تحديد عدد النيوكليوتيدات في mRNA وجين DNA وعدد الأحماض الأمينية في جزيء البروتين المركب.
24. شارك 128 جزيء tRNA في تركيب جزيء البروتين. تحديد عدد النيوكليوتيدات في mRNA وجين DNA وعدد الأحماض الأمينية في جزيء البروتين المركب.
25. يحتوي جزء سلسلة mRNA على التسلسل التالي: YYY UGG UAU CCC AAC UGU. تحديد تسلسل النيوكليوتيدات على الحمض النووي، ومضادات الحمض النووي الريبي (T-RNA)، وتسلسل الأحماض الأمينية المطابق لجزء جين الحمض النووي.
26. يحتوي جزء سلسلة mRNA على التسلسل التالي: GUU GAA CCG UAU GCU. تحديد تسلسل النيوكليوتيدات على الحمض النووي، ومضادات الحمض النووي الريبي (T-RNA)، وتسلسل الأحماض الأمينية المطابق لجزء جين الحمض النووي.
27. يحتوي جزيء mRNA على 13% أدينيل، 27% جوانيل و39% نيوكليوتيدات يوراسيل. تحديد نسبة جميع أنواع النيوكليوتيدات في الحمض النووي الذي تم نسخ هذا الرنا المرسال منه.
28. يحتوي جزيء mRNA على 21% سيتيديل، و17% جوانيل، و40% نيوكليوتيدات يوراسيل. تحديد نسبة جميع أنواع النيوكليوتيدات في الحمض النووي الذي تم نسخ هذا الرنا المرسال منه
29. يحتوي جزيء mRNA على 21% من نيوكليوتيدات الجوانيل، ما عدد نيوكليوتيدات سيتيديل الموجودة في الشريط المشفر لقسم الحمض النووي؟
30. إذا كانت سلسلة جزيء الحمض النووي التي تُنسَخ منها المعلومات الوراثية تحتوي على 11% من نيوكليوتيدات الأدينيل، فما عدد نيوكليوتيدات اليوراسيل التي ستحتوي عليها القطعة المقابلة من i-RNA؟

كتب مستخدمة.

1. بولجوفا الرابع.مجموعة مشاكل في علم الأحياء العام مع الحلول للمتقدمين للجامعات - م: دار أونيكس للنشر ذ.م.م: "دار النشر." العالم والتعليم، 2008.
2. فوروبييف أو.في.دروس علم الأحياء باستخدام تكنولوجيا المعلومات الصف العاشر. الدليل المنهجي مع التطبيق الإلكتروني – م: بلانيتا، 2012.
3. تشيريدنيتشينكو آي.بي.مادة الاحياء. مواد تعليمية تفاعلية الصفوف 6-11. الدليل المنهجي مع التطبيق التفاعلي الإلكتروني. – م: بلانيتا، 2012.
4. روابط الانترنت:

اعتمادًا على ما هو أحادي السكاريد الموجود في الوحدة الهيكلية للبولينوكليوتيد - الريبوزأو 2- ديوكسيريبوز، يميز

• الأحماض الريبونية(الرنا) و
• الأحماض النووية الريبية منقوص الأكسجين(الحمض النووي).

تتضمن السلسلة الرئيسية (فوسفات السكر) من الحمض النووي الريبي (RNA) بقايا الريبوز، وفي الحمض النووي 2- ديوكسيريبوز.
قد تحتوي على وحدات النيوكليوتيدات من جزيئات الحمض النووي الكبيرة الأدينين، الجوانين، السيتوزينو الثايمين. يختلف تكوين الحمض النووي الريبي (RNA) في ذلك بدلاً من تيميناحاضر اليوراسيل.

يصل الوزن الجزيئي للحمض النووي إلى عشرات الملايين من الآمو. هذه هي أطول الجزيئات الكبيرة المعروفة. الوزن الجزيئي للحمض النووي الريبي (RNA) أقل بكثير (من عدة مئات إلى عشرات الآلاف). يوجد الحمض النووي (DNA) بشكل رئيسي في نوى الخلايا، والحمض النووي الريبي (RNA) في الريبوسومات والبروتوبلازم في الخلايا.

عند وصف بنية الأحماض النووية، يتم أخذ مستويات مختلفة من تنظيم الجزيئات الكبيرة في الاعتبار: أساسيو ثانويبناء.

• الهيكل الأساسيالأحماض النووية هذا هو تكوين النوكليوتيدات وتسلسل معين من وحدات النوكليوتيدات في سلسلة البوليمر.

على سبيل المثال:

في تدوين مختصر من حرف واحد تتم كتابة هذا الهيكل كـ ...– أ – ز – ج – …

• تحت هيكل ثانويتفهم الأحماض النووية الأشكال المرتبة مكانيًا لسلاسل البولينوكليوتيدات.

البنية الثانوية للحمض النووييمثل سلسلتين متوازيتين من عديد النيوكليوتيدات غير المتفرعتين ملتويتين حول محور مشترك في حلزون مزدوج.

يتم تثبيت هذا الهيكل المكاني بواسطة العديد من الروابط الهيدروجينية التي تتكون من قواعد نيتروجينية موجهة إلى الحلزون. تحدث الروابط الهيدروجينية بين قاعدة البيورين لسلسلة واحدة وقاعدة البيريميدين لسلسلة أخرى. تشكل هذه القواعد أزواجًا متكاملة (من خطوط العرض. تكملة- إضافة). يرجع تكوين الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد التكميلية إلى مراسلاتها المكانية. قاعدة البيريميدين مكملة لقاعدة البيورين:

تمنع الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد الأخرى من الاندماج في البنية الحلزونية المزدوجة. هكذا،

• الثيمين (T) مكمل للأدينين (A)،
• السيتوسين (C) مكمل للجوانين (G).

يحدد التكامل الأساسي تكامل السلسلةفي جزيئات الحمض النووي.

يعمل تكامل سلاسل البولينوكليوتيدات بمثابة الأساس الكيميائي للوظيفة الرئيسية للحمض النووي - تخزين ونقل الخصائص الوراثية.
تتحدد قدرة الحمض النووي ليس فقط على تخزين المعلومات الجينية ولكن أيضًا على استخدامها من خلال خصائصه التالية:

جزيئات الحمض النووي قادرة على التكرار (المضاعفة)، أي. يمكن أن يجعل من الممكن تصنيع جزيئات DNA أخرى مماثلة للجزيئات الأصلية، حيث أن تسلسل القواعد في أحد خيوط الحلزون المزدوج يتحكم في موقعها في الشريط الآخر (انظر الشكل أو).

يمكن لجزيئات الحمض النووي أن توجه بطريقة دقيقة ومحددة للغاية تخليق البروتينات الخاصة بالكائنات الحية من نوع معين.

الهيكل الثانوي للحمض النووي الريبي. على عكس الحمض النووي، تتكون جزيئات الحمض النووي الريبي (RNA) من سلسلة بولي نيوكليوتيد واحدة وليس لها شكل مكاني محدد بدقة (يعتمد الهيكل الثانوي للحمض النووي الريبي (RNA) على وظائفها البيولوجية).
الدور الرئيسي للحمض النووي الريبي (RNA) هو المشاركة المباشرة في التخليق الحيوي للبروتين. هناك ثلاثة أنواع معروفة من الحمض النووي الريبي (RNA) الخلوي، والتي تختلف في موقعها في الخلية، وتركيبها، وحجمها، وخصائصها التي تحدد دورها المحدد في تكوين جزيئات البروتين الكبيرة:

• تنقل الرناوات الرسولية معلومات حول بنية البروتين المشفر في الحمض النووي من نواة الخلية إلى الريبوسومات، حيث يحدث تخليق البروتين؛
• تجمع RNAs الناقلة الأحماض الأمينية في السيتوبلازم في الخلية وتنقلها إلى الريبوسوم؛ "تتعلم" جزيئات الحمض النووي الريبوزي من هذا النوع من الأقسام المقابلة لسلسلة الحمض النووي الريبي المرسال أي الأحماض الأمينية يجب أن تشارك في تخليق البروتين؛
• تضمن RNAs الريبوسومية تخليق بروتين ذي بنية معينة عن طريق قراءة المعلومات من messenger RNA.

المشكلة 1
الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي للكروموسومات الستة عشر لخلية جسدية واحدة هي 4 · 10 · 9 مجم (2C). حدد كتلة جميع الكروموسومات في الخلية البنتية الواحدة والخليتين البنتين المتكونتين بعد الانقسام الميتوزي؟
حل:

المشكلة 2
الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي في الكروموسومات الـ 46 لخلية جسدية واحدة هي 6 · 10 · 9 مجم (4C). حدد كتلة جميع الكروموسومات في الخلية البنتية الواحدة والخليتين البنتين المتكونتين بعد الانقسام الميتوزي؟ حل:

وبالتالي، فإن الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي في الخلية الوليدة هي 3109 مجم (2C)، وفي الخليتين الوليدتين تكون 6109 مجم (2C).

المشكلة 3
الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي للكروموسومات الـ 22 لخلية جسدية واحدة هي 2 · 10 · 9 مجم (4C). حدد كتلة جميع الكروموسومات في الخلية البنتية الواحدة وفي الخليتين البنتين المتكونتين بعد الانقسام الفتيلي؟
حل:

وبالتالي، فإن الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي في الخلية الوليدة هي 1109 مجم (2C)، وفي الخليتين الوليدتين تكون 2109 مجم (2C).

المشكلة 4
الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي للكروموسومات الـ 22 لخلية جسدية واحدة هي 3 · 10 · 9 مجم (2C). حدد كتلة جميع الكروموسومات في الخلية البنتية الواحدة والخليتين البنتين المتكونتين بعد الانقسام الاختزالي؟
حل:

المشكلة 5
الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي في الكروموسومات الـ 46 لخلية جسدية واحدة هي 6 · 10 · 9 مجم (4C). حدد كتلة جميع الكروموسومات في الخلية البنتية الواحدة وفي الخليتين البنتين المتكونتين بعد الانقسام الاختزالي؟
حل:

وبالتالي، فإن الكتلة الإجمالية لجميع جزيئات الحمض النووي في الخلية الوليدة هي 1.5 · 10 9 مجم (1C)، وفي الخليتين الوليدتين تكون 3 · 10 · 9 مجم (1C)، وفي أربع خلايا وليدة تكون 6 · 10 9 مجم (1C). .

المشكلة 6
الكتلة الإجمالية لجميع الكروموسومات الـ 46 لخلية جسدية واحدة هي 6 · 10 · 9 مجم (4ج). ما عدد الكروموسومات والكروماتيدات والحمض النووي الذي سيحتوي عليه الحيوان المنوي؟ ارسم مخططًا لتكوين الحيوانات المنوية، ووصف مراحل الخلايا وأسماءها في كل مرحلة من مراحل التكوين.
حل:

وهكذا، أثناء تكوين الحيوانات المنوية عند البشر، يتم تشكيل الحيوانات المنوية التي تحتوي على 23 كروموسوم، 23 كروماتيدات، DNA 1.5 10 9 ملغ (1C).

المشكلة 7
تحتوي الخلايا الجسدية للشمبانزي على 48 كروموسومًا وكتلة الحمض النووي لجميع الخلايا هي 8 × 10 × 9 ملجم (4 درجة مئوية). تحديد عدد الكروموسومات والكروماتيدات والحمض النووي في بويضة الأنثى. ارسم مخططًا لتكوين البويضات، ووصف مراحل وأسماء الخلايا في كل مرحلة من مراحل التكوين.
حل:

وبذلك يكون عدد الكروموسومات والكروماتيدات والحمض النووي في بويضة الأنثى 22 ساعة، 22 ساعة، 2109 ملجم (1C).

2.3 الوزن الجزيئي والمحتوى وتوطين الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) في الخلية؛ أنواع الحمض النووي والحمض النووي الريبي

يتم تحديد الكتلة الجزيئية للحمض النووي بشكل رئيسي عن طريق الطرق الهيدروديناميكية والمجهرية الإلكترونية، على الرغم من أنه يمكن القيام بذلك عن طريق قياس تشتت الضوء في محاليل الحمض النووي وبعض الطرق الأخرى.

تعتمد الطريقة الهيدروديناميكية على الاعتماد الخطي لثابت ترسيب الحمض النووي، الذي يحدده الطرد المركزي الفائق لمحاليل الحمض النووي، على وزنه الجزيئي، والذي يمكن تحديده باستخدام منحنى المعايرة أو حسابه باستخدام الصيغة: 0.445lgM=1.819+lg(s20? w-2.7)، حيث s20?w هو ثابت الترسيب، مستقراءًا للتخفيف اللانهائي (التخفيفات)، ودرجة الحرارة القياسية (20 درجة مئوية) ولزوجة الماء (w).

تعتمد الطريقة المجهرية الإلكترونية لتحديد الوزن الجزيئي للحمض النووي على قياس طول جزيئات الحمض النووي الممدودة. ومن المعروف أنه لكل 0.1 نانومتر من طول جزيئه هناك كتلة تساوي 197 دا. وبضرب هذه القيمة في الطول الذي تم العثور عليه تجريبيًا، يتم العثور على قيمة الكتلة الجزيئية. الوزن الجزيئي للحمض النووي حقيقيات النواة أعلى من الوزن الجزيئي للحمض النووي بدائيات النواة (على سبيل المثال، في أحد كروموسومات ذبابة الفاكهة ذبابة الفاكهة يصل إلى 7.9 × 10 10). بالإضافة إلى ذلك، تحتوي الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء على جزيئات DNA دائرية ذات وزن جزيئي 106-107. ويسمى الحمض النووي لهذه العضيات السيتوبلازمي. يشكل ما يقرب من 0.1٪ من جميع الحمض النووي الخلوي.

اعتمادًا على موقع الحمض النووي في الخلية، يتم التمييز بين الحمض النووي، والميتوكوندريا، والبلاستيدات الخضراء، والمركز المركزي، والحمض النووي العرضي. يسود الحمض النووي النووي في حقيقيات النوى بشكل حاد على الحمض النووي للهياكل التحت خلوية الأخرى. وهكذا، من 0.5 * 10 6 إلى 5 * 10 16 غرام من الحمض النووي تم العثور عليه في الميتوكوندريا، في البلاستيدات الخضراء - من 10؟ 16 إلى 150*10؟ 16، وفي المريكزات - 2 * 10 16 جم، وهي عدة بالمائة من الحمض النووي النووي. تم العثور على نفس النسبة في محتوى الحمض النووي في الكروموسوم البكتيري والإبيزومات - خارج الصبغي، والتي تتكرر بشكل مستقل محددات الوراثة في الكائنات الحية الدقيقة التي تضمن نقل المعلومات الوراثية، على سبيل المثال، حول مقاومة المضادات الحيوية (وإلا فإنها تسمى عوامل R، أي. عوامل المقاومة). تمت مناقشة مسألة وجود الحمض النووي خارج الصبغي، والحمض النووي المنقول أو الاتصالي، والحمض النووي الغشائي السيتوبلازمي، والحمض النووي فائق الالتفاف المشتت بدقة. بناءً على غرضها الوظيفي، يتم تقسيمها إلى DNA الريبوسوم (rDNA) والحمض النووي الساتلي (stDNA).

بالإضافة إلى الحمض النووي داخل الخلايا، هناك أيضًا الحمض النووي الذي يعد جزءًا من الفيروسات والعاثيات. وكميته في الفيروسات أقل بكثير منها في الخلايا البكتيرية (جزء من ألف بيكوجرام).

يتم تحديد الأوزان الجزيئية للحمض النووي الريبي (RNA) بنفس طرق تحديد الحمض النووي (DNA)، ولكن بالإضافة إلى ذلك، يتم استخدام الرحلان الكهربائي في هلام بولي أكريلاميد، نظرًا لأن نطاق الحمض النووي الريبي (RNA) في الجل يتناسب عكسيًا مع أوزانها الجزيئية. أما بالنسبة لمحتوى الحمض النووي الريبي (RNA) وتوطينه في الخلايا، فهو ليس منتظمًا ولا مستقرًا: في الخلايا التي يحدث فيها التخليق الحيوي للبروتين المكثف، يكون محتوى الحمض النووي الريبي (RNA) أعلى بعدة مرات من محتوى الحمض النووي (على سبيل المثال، في كبد الفئران هناك 4 مرات أكثر من الحمض النووي الريبي (DNA) ، ولكن عندما يكون تخليق البروتين منخفضًا، يمكن عكس نسبة الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (على سبيل المثال، في رئتي الفئران، يكون الحمض النووي الريبي (RNA) أقل مرتين من الحمض النووي (DNA).

بناءً على أهميتها الوظيفية ووزنها الجزيئي، فضلاً عن توطينها في المحتويات الخلوية، ينقسم الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الأنواع التالية.

1. تتميز الـ RNA الناقلة (tRNAs) بأوزان جزيئية منخفضة نسبياً (25-30 ألف دالتون). تشكل الـ tRNAs 10% من جميع الـ RNAs. يتم تحديد RNAs هذه في الهيالوبلازم الخلوي، والنسغ النووي، والجزء غير الهيكلي من البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا وتكتسب تكوينًا محددًا على شكل ورقة البرسيم. يقومون بتشفير الأحماض الأمينية ونقلها إلى الجهاز الريباسي للخلية أثناء عملية التخليق الحيوي للبروتين.

2. يتميز الريبوسوم RNA (rRNA) بشكل أساسي بأوزان جزيئية كبيرة (1-1.5 مليون دالتون)، وجزيئاته كبيرة، وتحتوي على ما يصل إلى 5000 نيوكليوتيدات. وهي موضعية في الريبوسومات، كونها أساسها الهيكلي وتؤدي وظائف مختلفة فيها (تشكيل المركز النشط للريبوسوم؛ وضمان تفاعل الرنا الريباسي (rRNA) والحمض الريبي النووي النقال (tRNA).

3. المعلومات، أو المصفوفة، RNA (mRNA) لها أوزان جزيئية تختلف بشكل كبير (من 300000 إلى 4*10 6). يتم تصنيع mRNAs في النواة أثناء عملية النسخ في قسم معين من جزيء DNA (الجين). وظيفة mRNA هي نقل المعلومات الوراثية حول بنية البروتين من الحمض النووي إلى موقع تخليق البروتين، إلى الريبوسومات.

4. تتميز الـ RNA الفيروسية بأوزان جزيئية متنوعة وعالية، معظمها في حدود عدة ملايين دالتون. وهي مكونات من البروتينات النووية الفيروسية والعاثية وتحمل جميع المعلومات اللازمة لتكاثر الفيروس في الخلايا المضيفة.

في الأدبيات الحديثة، تمت مناقشة مسألة مدى استصواب فصل عدة أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى فئات منفصلة: النووية، والكروموسومية، والميتوكوندريا، والتنظيمية ذات الوزن الجزيئي المنخفض، والمضادة.

النيتروجين ومركباته

الجزء الأكبر من النيتروجين الموجود على الأرض في حالة غازية ويشكل أكثر من 3/4 الغلاف الجوي (78.09% من حيث الحجم، أو 75.6% من حيث الكتلة). تقريبا على كوكبنا مخزون النيتروجين لا ينضب - 3.8*10^15 طن.النيتروجين عنصر خامل إلى حد ما...

قلويدات المواد النباتية

السناجب

البروتينات هي مركبات ذات وزن جزيئي مرتفع. هذه بوليمرات تتكون من مئات وآلاف من بقايا الأحماض الأمينية - المونومرات. وبناء على ذلك، فإن الوزن الجزيئي للبروتينات يتراوح بين 10000-1000000. لذلك، كجزء من الريبونوكلياز (الإنزيم...

البزموت ومركباته في الطبيعة

البزموت هو مهاجر إلى المياه المستقرة ويبلغ تركيزه في المياه الجوفية حوالي 20 ميكروغرام / ديسم مكعب، وفي مياه البحر - 0.02 ميكروغرام / ديسم3. في مثل هذه التركيزات، البزموت ليس له تأثير سلبي على نوعية المياه...

فحم الكوك من الفحم الصلب

تتكون الكتلة العضوية للفحم من مركبات تعتمد على الكربون والهيدروجين والأكسجين والكبريت والنيتروجين. الكربون هو العنصر الرئيسي في الفحم الأحفوري ...

تحديد محتوى الحديد +2 في عينات السيراميك

الطين هو مادة بلاستيكية غروانية ذات أصل ثانوي، تتشكل نتيجة تحلل وتحلل أنواع معينة من الصخور الأولية...

حساب عمود التقطير الدفعي المعبأ لفصل خليط ثنائي من كحول الميثيل - البنزين

يتم حساب كتلة الجهاز بالصيغة (6.38) حيث كتلة الجسم كجم؛ - كتلة الفوهة، كجم؛ - الكتلة السفلية، كجم؛ - وزن الغطاء كجم؛ - كتلة الحمل الأقصى على الدعامات، كجم. دعونا نحسب مكونات المبلغ. كتلة الجسم (6...

خصائص الهيكل وقوة التشوه لمطاط الأيزوبرين

يتم دراسة بنية مطاط الأيزوبرين على مستويين: الجزيئي وفوق الجزيئي. ويتميز المستوى الجزيئي ببنية الوحدات المتكررة، وبنية سلسلة البوليمر...

محتوى الكمية، كجم/ساعة، كمول/ساعة، الكتلة. الكسور الخلد أسهم 105 26283 250.3 0.169732 0.034593 3.63 18 123477 6859.8 0.797400 0.948062 17.07 34 4067.8 119.6 0.026269 0.016529 0.56 2 44,548.2 2 .25 0.003540 0.000311 0.08 139 467.6 3.36 0.003020 0.000464 0.06 16 1.8 0.113 0...

الحساب التكنولوجي لامتصاص تنقية غاز الهيدروكربون من كبريتيد الهيدروجين بمحلول مائي متجدد من ثنائي إيثانول أمين

ميجا باسكال، ك، ميجا باسكال، ك 0.75 4.605 190.55 0.0104 3.4538 142.91 0.00780 0.1 4.875 305.43 0.0986 0.4875 30.54 0.00986 0.08 4.248 369.82 0. 1524 0.3398 29.59 0.01219 0.06 3.795 425.16 0.2010 0.2277 25.51 0.01206 0.01 9.000 373.6 0.1000 0.0900 3.74 0.00100 يو 1.00 4.6 232.29 0. ..

الحساب التكنولوجي لامتصاص تنقية غاز الهيدروكربون من كبريتيد الهيدروجين بمحلول مائي متجدد من ثنائي إيثانول أمين

المعاملات في صيغة حساب المحتوى الحراري للغاز المثالي المحتوى الحراري، كيلو جول/كجم A B C D 0.5372 154.15 15.12 0.0519 56.62 650.3 349.3 0.1343 58.65 23.63 0.4139 56.15 445.7 59.9 0.1576 33.65 26.31 0.5380 35.58 390.9 61.6 0.1558 34.72 26.08 0.5455 39.22 393.4 61, 3 0.0152 87 ...

الحساب التكنولوجي لامتصاص تنقية غاز الهيدروكربون من كبريتيد الهيدروجين بمحلول مائي متجدد من ثنائي إيثانول أمين

المعاملات في صيغة حساب المحتوى الحراري للغاز المثالي المحتوى الحراري، كيلو جول/كجم A B C D 0.5459 154.15 15.12 0.0519 56.62 650.3 355 0.1365 58.65 23.63 0.4139 56, 15 445.7 60.84 0.1604 33.65 26.31 0.5380 35.58 390.9 62.7 0.1581 34.72 26.08 0.5455 39.22 393.4 62.2 0. ..

الآثار السامة للثاليوم

الكتلة الذرية للثاليوم هي 204...

خصائص عملية الامتزاز

إن متساوي حرارة الامتزاز للمواد المذابة من المحلول يشبه في المظهر متساوي حرارة الامتزاز للغازات. بالنسبة للحلول المخففة، يتم وصف هذه الأيسوثرومات بشكل جيد من خلال معادلات فروندليتش أو لانجموير...

الروابط الكيميائية وبنية المادة

يتم التعبير عن أنصاف أقطار الذرات والجزيئات بكميات صغيرة جدًا، وهي جزء من مائة مليون من السنتيمتر وتقاس عادة بالأنغستروم، 1A يساوي 10-8 سم، ونصف قطر جزيء ثاني أكسيد الكربون يساوي 1.66 10-8 سم ، وهو ما يساوي 1.66 A. قطر جزيء N2 هو 3.1 10-8 سم، وهو ما يساوي 3.1 A...