Skip to main content
Global

3.11: חומצות גרעין - DNA ו- RNA

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    209956

    • Boundless
    • Boundless
    \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    מטרות למידה
    • תאר את מבנה חומצות הגרעין ואת סוגי המולקולות המכילות אותן

    סוגי חומצות גרעין

    שני הסוגים העיקריים של חומצות גרעין הם חומצה דאוקסיריבונוקלאית (DNA) וחומצה ריבונוקלאית (RNA). DNA הוא החומר הגנטי המצוי בכל האורגניזמים החיים, החל מחיידקים חד תאיים ועד יונקים רב תאיים. הוא נמצא בגרעין האוקריוטים ובכלורופלסטים ובמיטוכונדריה. בפרוקריוטים, ה-DNA אינו סגור במעטפת קרומית, אלא צף חופשי בתוך הציטופלזמה.

    כל התוכן הגנטי של התא ידוע כגנום שלו וחקר הגנום הוא גנומיקה. בתאים אוקריוטיים, אך לא בפרוקריוטים, ה- DNA יוצר קומפלקס עם חלבוני היסטון ליצירת כרומטין, חומר הכרומוזומים האוקריוטיים. כרומוזום עשוי להכיל עשרות אלפי גנים. גנים רבים מכילים את המידע לייצור מוצרי חלבון; גנים אחרים מקודדים למוצרי RNA. ה- DNA שולט בכל הפעילויות התאיות על ידי הפעלת הגנים או "כיבוי".

    הסוג השני של חומצת גרעין, RNA, מעורב בעיקר בסינתזת חלבונים. באאוקריוטים, מולקולות ה-DNA לעולם אינן עוזבות את הגרעין אלא משתמשות במתווך כדי לתקשר עם שאר התא. מתווך זה הוא RNA השליח (mRNA). סוגים אחרים של RNA - כמו rRNA, tRNA ומיקרו-RNA - מעורבים בסינתזת חלבון ובוויסות שלו.

    נוקלאוטידים

    DNA ו- RNA מורכבים ממונומרים המכונים נוקלאוטידים. הנוקלאוטידים משתלבים זה בזה ויוצרים פולינוקלאוטיד: DNA או RNA. כל נוקלאוטיד מורכב משלושה מרכיבים:

    1. בסיס חנקני
    2. סוכר פנטוז (חמישה פחמנים)
    3. קבוצת פוספט

    כל בסיס חנקני בנוקלאוטיד מחובר למולקולת סוכר, המחוברת לקבוצת פוספט אחת או יותר.

    דמות
    איור\(\PageIndex{1}\): DNA ו-RNA: נוקלאוטיד מורכב משלושה מרכיבים: בסיס חנקני, סוכר פנטוז וקבוצת פוספט אחת או יותר. שאריות פחמן בפנטוז ממוספרות 1 ′ עד 5 ′ (הפריים מבדיל את השאריות הללו מאלו שבבסיס, הממוספרות ללא שימוש בסימון ראשוני). הבסיס מחובר למיקום 1 ′ של הריבוז, והפוספט מחובר למצב 5′. כאשר נוצר פולינוקלאוטיד, הפוספט 5 ′ של הנוקלאוטיד הנכנס מתחבר לקבוצת ההידרוקסיל 3 ′ בסוף השרשרת הגדלה. שני סוגים של פנטוז נמצאים בנוקלאוטידים, דאוקסיריבוז (נמצא ב- DNA) וריבוז (נמצא ב- RNA). Deoxyribose דומה במבנה לריבוז, אך יש לו H במקום OH במיקום 2 ′. בסיסים ניתן לחלק לשתי קטגוריות: purines ו pyrimidines. לפורינים מבנה טבעת כפול, ולפירימידינים טבעת יחידה.

    בסיס חנקני

    הבסיסים החנקניים הם מולקולות אורגניות ונקראים כך מכיוון שהם מכילים פחמן וחנקן. הם בסיסים מכיוון שהם מכילים קבוצת אמינו שיש לה פוטנציאל לקשור מימן נוסף, ובכך להפחית את ריכוז יוני המימן בסביבתו, מה שהופך אותו לבסיסי יותר. כל נוקלאוטיד ב-DNA מכיל אחד מארבעה בסיסים חנקניים אפשריים: אדנין (A), גואנין (G) ציטוסין (C) ותימין (T).

    אדנין וגואנין מסווגים כפורינים. המבנה העיקרי של פורין מורכב משתי טבעות פחמן-חנקן. ציטוסין, תימין ואורציל מסווגים כפירמידינים בעלי טבעת פחמן-חנקן אחת כמבנה העיקרי שלהם. לכל אחת מטבעות הפחמן-חנקן הבסיסיות הללו יש קבוצות פונקציונליות שונות המחוברות אליה. בקיצור הביולוגיה המולקולרית, הבסיסים החנקניים ידועים בפשטות בסמלים שלהם A, T, G, C ו- U. DNA מכיל A, T, G ו- C ואילו RNA מכיל A, U, G ו- C.

    סוכר בעל חמישה פחמנים

    סוכר הפנטוז ב- DNA הוא דאוקסיריבוז וב- RNA הוא ריבוז. ההבדל בין הסוכרים הוא נוכחות קבוצת ההידרוקסיל על הפחמן השני של הריבוז והמימן על הפחמן השני של הדאוקסיריבוז. אטומי הפחמן של מולקולת הסוכר ממוספרים כ- 1 ′, 2′, 3 ′, 4′ ו- 5′ (1 ′ נקרא כ"פריים אחד ").

    קבוצת פוספט

    שאריות הפוספט מחוברות לקבוצת ההידרוקסיל של פחמן 5 ′ של סוכר אחד ולקבוצת ההידרוקסיל של הפחמן 3 ′ של הסוכר של הנוקלאוטיד הבא, היוצר קישור פוספודיסטר 5′3'. קישור הפוספודיסטר אינו נוצר על ידי תגובת התייבשות פשוטה כמו שאר הקשרים המחברים מונומרים במקרומולקולות: היווצרותו כרוכה בהסרת שתי קבוצות פוספט. לפולינוקלאוטיד עשויים להיות אלפי קישורי פוספודיסטר כאלה.

    נקודות מפתח

    • שני הסוגים העיקריים של חומצות גרעין הם DNA ו- RNA.
    • גם ה- DNA וגם ה- RNA עשויים מנוקלאוטידים, שכל אחד מהם מכיל עמוד שדרה של חמישה פחמנים של סוכר, קבוצת פוספט ובסיס חנקן.
    • ה-DNA מספק את הקוד לפעילות התא, בעוד ש-RNA ממיר את הקוד הזה לחלבונים לביצוע פונקציות סלולריות.
    • רצף בסיסי החנקן (A, T, C, G) ב-DNA הוא היוצר את התכונות של האורגניזם.
    • בסיסי החנקן A ו- T (או U ב- RNA) תמיד הולכים יחד ו- C ו- G תמיד הולכים יחד ויוצרים את קישור הפוספודיסטר 5′-3′ המצוי במולקולות חומצת הגרעין.

    מונחי מפתח

    • נוקלאוטיד: המונומר הכולל מולקולות DNA או RNA; מורכב מבסיס הטרוציקלי חנקני שיכול להיות פורין או פירמידין, סוכר פנטוז בעל חמישה פחמנים וקבוצת פוספט
    • גנום: המידע הגנטי המלא של התא ארוז כמולקולת DNA דו-גדילית
    • מונומר: מולקולה קטנה יחסית הניתנת לקשר קוולנטית למונומרים אחרים ליצירת פולימר.