Skip to main content
Global

14E: بنية ووظيفة الحمض النووي (تمارين)

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    196588

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

    14.1: الأساس التاريخي للتفاهم الحديث

    تطورت التفاهمات الحديثة للحمض النووي من اكتشاف الحمض النووي إلى تطوير نموذج الحلزون المزدوج. في ستينيات القرن التاسع عشر، كان فريدريش ميشر، الطبيب بحكم المهنة، أول شخص يعزل المواد الكيميائية الغنية بالفوسفات من خلايا الدم البيضاء أو كريات الدم البيضاء. أطلق على هذه المواد الكيميائية (التي ستعرف في النهاية باسم RNA و DNA) اسم nuclein لأنها كانت معزولة عن نوى الخلايا.

    مراجعة الأسئلة

    إذا تم تحليل الحمض النووي لنوع معين ووجد أنه يحتوي على 27 بالمائة من A، فماذا ستكون النسبة المئوية لـ C؟

    1. 27 بالمائة
    2. 30 بالمائة
    3. 23 بالمائة
    4. 54 بالمائة
    إجابة

    ج

    ساعدت التجارب التي أجراها هيرشي وتشيس في تأكيد أن الحمض النووي هو المادة الوراثية على أساس الاكتشاف الذي مفاده أن:

    1. تم العثور على عاثية مشعة في الحبيبات
    2. تم العثور على خلايا مشعة في المادة الطافية
    3. تم العثور على الكبريت المشع داخل الخلية
    4. تم العثور على الفوسفور المشع في الخلية
    إجابة

    د

    استجابة مجانية

    اشرح تجارب التحول التي أجراها جريفيث. ماذا استنتج منهم؟

    إجابة

    حصلت خلايا R الحية على معلومات وراثية من الخلايا S القاتلة بالحرارة والتي «حولت» خلايا R إلى خلايا S.

    لماذا تم استخدام الكبريت المشع والفوسفور لتسمية البكتيريا في تجارب هيرشي وتشيس؟

    إجابة

    الكبريت هو عنصر موجود في البروتينات والفوسفور هو أحد مكونات الأحماض النووية.

    14.2: بنية وتسلسل الحمض النووي

    اللبنات الأساسية للحمض النووي هي النيوكليوتيدات. المكونات المهمة للنيوكليوتيد هي القاعدة النيتروجينية وديوكسيريبوز (سكر 5 كربون) ومجموعة الفوسفات. يتم تسمية النوكليوتيد اعتمادًا على القاعدة النيتروجينية. يمكن أن تكون القاعدة النيتروجينية عبارة عن بيورين مثل الأدينين (A) والجوانين (G)، أو البيريميدين مثل السيتوزين (C) والثايمين (T).

    مراجعة الأسئلة

    لا يحتوي اللولب المزدوج للحمض النووي على أي مما يلي؟

    1. تكوين مضاد للالتوازي
    2. الاقتران الأساسي التكميلي
    3. الأخاديد الرئيسية والثانوية
    4. يوراسيل
    إجابة

    د

    في حقيقيات النوى، ما الذي يحيط بالحمض النووي؟

    1. بروتينات الربط أحادية الجديلة
    2. مشبك منزلق
    3. البلمرة
    4. الأحجار الكريمة
    إجابة

    د

    استجابة مجانية

    قدم ملخصًا موجزًا لطريقة تسلسل Sanger.

    إجابة

    يتم خلط خيط الحمض النووي النموذجي مع بوليميراز الحمض النووي، والبرايمر، والديوكسي نيوكليوتيدات الأربعة، وتركيز محدد قدره 4 ديديوكسي نيوكليوتيدات. يقوم بوليميراز الحمض النووي بتجميع خيط مكمل للقالب. يؤدي دمج DDNTps في مواقع مختلفة إلى أجزاء الحمض النووي التي تم إنهاؤها في كل قاعدة ممكنة في القالب. يتم فصل هذه الأجزاء عن طريق الرحلان الكهربائي الهلامي ويتم تصورها بواسطة كاشف ليزر لتحديد تسلسل القواعد.

    وصف الهيكل والاقتران الأساسي التكميلي للحمض النووي.

    إجابة

    يحتوي الحمض النووي على شريطين في الاتجاه المضاد للمواز. تشكل الروابط بين السكر والفوسفات العمود الفقري من الخارج، ويتم ربط القواعد من الداخل: A مع T، و G مع C، مثل الدرجات على سلم حلزوني.

    14.3: أساسيات تكرار الحمض النووي

    قدم توضيح بنية اللولب المزدوج تلميحًا عن كيفية تقسيم الحمض النووي وعمل نسخ منه. يشير هذا النموذج إلى فصل شريطي اللولب المزدوج أثناء النسخ المتماثل، ويعمل كل خيط كقالب يتم نسخ الشريط التكميلي الجديد منه. ما لم يكن واضحًا هو كيفية حدوث النسخ المتماثل. تم اقتراح ثلاثة نماذج: المحافظة وشبه المحافظة والتشتت.

    مراجعة الأسئلة

    أثبتت تجارب ميسيلسون وستال أن الحمض النووي يتكاثر بأي وضع؟

    1. محافظ
    2. شبه محافظ
    3. مشتتة
    4. لا شيء مما سبق
    إجابة

    ب

    إذا كان تسلسل الحبل 5'-3' هو AATGCTAC، فإن التسلسل التكميلي يحتوي على التسلسل التالي:

    1. 3'-ATGCTAC-5'
    2. 3' -كاكتا-5'
    3. 3'-TATCAGG-5'
    4. 3'-GTAGCAT-5'
    إجابة

    ج

    استجابة مجانية

    كيف تعلم المجتمع العلمي أن تكرار الحمض النووي يحدث بطريقة شبه محافظة؟

    إجابة

    وقد استنتجت تجارب ميسيلسون مع الإشريكية القولونية التي نمت في 15 نيوتن هذه النتيجة.

    14.4: تكرار الحمض النووي في بدائيات النواة

    تمت دراسة تكرار الحمض النووي بشكل جيد للغاية في بدائيات النواة ويرجع ذلك أساسًا إلى صغر حجم الجينوم والطفرات المتوفرة. يحتوي E. coli على 4.6 مليون زوج أساسي في كروموسوم دائري واحد ويتم تكراره جميعًا في حوالي 42 دقيقة، بدءًا من أصل واحد للتكرار والمضي قدمًا حول الدائرة في كلا الاتجاهين. هذا يعني أنه يتم إضافة ما يقرب من 1000 نيوكليوتيدات في الثانية. هذه العملية سريعة جدًا وتحدث دون الكثير من الأخطاء

    مراجعة الأسئلة

    أي من المكونات التالية لا تدخل في عملية تكوين شوكة النسخ المتماثل؟

    1. بروتينات ربط أحادية الخيط
    2. هيليكوز
    3. أصل النسخ المتماثل
    4. الليغاز
    إجابة

    د

    أي مما يلي يقوم بتوليفه إنزيم بريماز؟

    1. الحمض النووي التمهيدي
    2. RNA التمهيدي
    3. شظايا أوكازاكي
    4. ربط الفسفوديستر
    إجابة

    ب

    في أي اتجاه يحدث تكرار الحمض النووي؟

    1. 5'-3'
    2. 3'-5'
    3. 5'
    4. 3'
    إجابة

    أ

    استجابة مجانية

    تكرار الحمض النووي ثنائي الاتجاه وغير مستمر؛ اشرح فهمك لهذه المفاهيم.

    إجابة

    في أصل النسخ المتماثل، يتم تشكيل شوكتين للنسخ المتماثل يتم تمديدهما في اتجاهين. على الشريط المتخلف، تتشكل شظايا Okazaki بطريقة متقطعة.

    ما هي شظايا أوكازاكي وكيف يتم تشكيلها؟

    إجابة

    تتشكل شظايا الحمض النووي القصيرة على الخيط المتخلف الذي يتم تصنيعه في اتجاه بعيد عن شوكة النسخ المتماثل. يتم تصنيعها بواسطة بول الحمض النووي.

    إذا كان معدل التكرار في بدائيات كاريوتية معينة هو 900 نيوكليوتيدات في الثانية، فما المدة التي سيستغرقها 1.2 مليون جينوم أساسي لتكوين نسختين؟

    إجابة

    133 ثانية أو 22.2 دقيقة.

    اشرح الأحداث التي تحدث في شوكة النسخ المتماثل. في حالة تحور جين الهليكوز، ما هو الجزء من النسخ المتماثل الذي سيتأثر؟

    إجابة

    في شوكة النسخ المتماثل، تتمثل الأحداث التي تحدث في عمل الهيليكاس، وربط البروتينات الرابطة أحادية الخيط، والتوليف التمهيدي، وتركيب خيوط جديدة. إذا كان هناك جين هيليكوز متحور، فلن يتم تمديد شوكة النسخ المتماثل.

    ما هو دور البرايمر في تكرار الحمض النووي؟ ماذا سيحدث إذا نسيت إضافة برايمر في أنبوب يحتوي على مزيج التفاعل لتفاعل تسلسل الحمض النووي؟

    إجابة

    يوفر Primer مجموعة 3'-OH لتجمع الحمض النووي لبدء إضافة النيوكليوتيدات. لن يكون هناك أي تفاعل في الأنبوب بدون برايمر، ولن تظهر أي أشرطة على الرحلان الكهربائي.

    14.5: تكرار الحمض النووي في حقيقيات النوى

    تعتبر الجينومات حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وأكبر حجمًا من الجينومات بدائية النواة. يحتوي الجينوم البشري على ثلاثة مليارات زوج أساسي لكل مجموعة أحادية الصبغيات من الكروموسومات، ويتم تكرار 6 مليارات زوج أساسي خلال المرحلة S من دورة الخلية. هناك أصول متعددة للتكرار على الكروموسوم حقيقي النواة؛ يمكن أن يكون لدى البشر ما يصل إلى 100000 أصل من النسخ المتماثل

    مراجعة الأسئلة

    يتم الحفاظ على نهايات الكروموسومات الخطية من خلال

    1. هيليكوز
    2. زهرة الربيع
    3. تجمع الحمض النووي
    4. تيلوميراز
    إجابة

    د

    استجابة مجانية

    كيف تضمن الكروموسومات الخطية في حقيقيات النوى تكرار نهاياتها بالكامل؟

    إجابة

    يحتوي التيلوميراز على قالب RNA مدمج يمتد إلى الطرف الثالث، لذلك يتم تصنيع البرايمر وتوسيعه. وبالتالي، فإن النهايات محمية.

    14.6: إصلاح الحمض النووي

    يعد تكرار الحمض النووي عملية دقيقة للغاية، ولكن يمكن أن تحدث أخطاء في بعض الأحيان، مثل إدخال بوليميراز الحمض النووي لقاعدة خاطئة. قد تؤدي الأخطاء غير المصححة أحيانًا إلى عواقب وخيمة، مثل السرطان. تقوم آليات الإصلاح بتصحيح الأخطاء. في حالات نادرة، لا يتم تصحيح الأخطاء، مما يؤدي إلى حدوث طفرات؛ وفي حالات أخرى، تكون إنزيمات الإصلاح نفسها متحولة أو معيبة.

    مراجعة الأسئلة

    أثناء التدقيق اللغوي، أي من الإنزيمات التالية يقرأ الحمض النووي؟

    1. زهرة الربيع
    2. توبويزوميراز
    3. تجمع الحمض النووي
    4. هيليكوز
    إجابة

    ج

    الآلية الأولية لإصلاح أخطاء النوكليوتيدات في الحمض النووي هي ________.

    1. إصلاح عدم التطابق
    2. تدقيق بوليميراز الحمض النووي
    3. إصلاح استئصال النوكليوتيدات
    4. مخففات الثايمين
    إجابة

    ب

    استجابة مجانية

    ما هي نتيجة تحور إنزيم إصلاح عدم التطابق؟ كيف سيؤثر ذلك على وظيفة الجين؟

    إجابة

    لا يتم إصلاح الطفرات، كما هو الحال في جفاف الجلد الصباغي. قد تتأثر وظيفة الجينات أو قد لا يتم التعبير عنها.