درخت زندگی
درخت زندگی در زیست شناسی یک نمودار است که رابطهٔ تکاملی بین گروه های مختلف جانوران و گیاهان را نشان میدهد. این درخت با استفاده از شواهد ریخت شناسی، رفتارشناسی، جغرافیای تاریخی و ژنتیک ساخته میشود. هر شاخه از این درخت نشان دهندهٔ گروه خویشاوندان است که ژن های مشابه و نسب مشترک دارند.
پروتئین، RNA و DNA
پروتئین، RNA و DNA سه مولکول زیستی هستند که با هم ارتباط نزدیک دارند. DNA حاوی اطلاعات لازم برای کدگذاری پروتئین ها است، اما به طور مستقیم پروتئین تولید نمیکند. RNA اطلاعات را از DNA حمل میکند و آن اطلاعات را به پروتئین تبدیل میکند که بسیاری از عملکردهای سلولی را انجام میدهد.
DNA
DNA یک مولکول زیستی است که اطلاعات ژنتیکی را حمل میکند و به شکل یک مارپیچ دو رشته ای از نوکلئوتیدها ساخته شده است. این نوکلئوتیدها عبارتند از آدنین (A)، تیمین (T)، گوانین (G) و سیتوزین (C) که با پیوندهای هیدروژنی با هم جفت میشوند. ساختار مارپیچ DNA میتواند بسته به شرایط فیزیکی و شیمیایی و توالی نوکلئوتیدها تغییر کند. سه نوع از مهم ترین ساختارهای DNA عبارتند از:
- فرم B : این فرم رایج ترین و پایدارترین ساختار DNA است که در شرایط طبیعی دیده میشود. در این فرم، دو رشته DNA به صورت یک مارپیچ راست گرد حول یک محور مرکزی پیچیده میشوند. هر دوره از این مارپیچ شامل 10 نوکلئوتید است و قطر آن حدود 20 آنگستروم است. در این فرم، رشته های DNA ضد موازی هستند، یعنی جهات آنها برعکس هم است.
- فرم A: این فرم یک ساختار DNA است که در شرایط خشک و با کنسانتراسیون بالای نمک دیده میشود. در این فرم، دو رشته DNA به صورت یک مارپیچ راست گرد حول یک محور مرکزی پیچیده میشوند. هر دوره از این مارپیچ شامل 11 نوکلئوتید است و قطر آن حدود 26 آنگستروم است. در این فرم، رشته های DNA ضد موازی هستند.
- فرم Z: این فرم یک ساختار DNA است که در شرایط خاص و با توالی خاص دیده میشود. در این فرم، دو رشته DNA به صورت یک مارپیچ چپ گرد حول یک محور مرکزی پیچیده میشوند. هر دوره از این مارپیچ شامل 12 نوکلئوتید است و قطر آن حدود 18 آنگستروم است. در این فرم، رشته های DNA ضد موازی هستند.
ساختارهای مختلف DNA برای اهداف مختلف زیست شناسی، پزشکی، بیوتکنولوژی و نانوتکنولوژی استفاده میشوند. برخی از این کاربردها عبارتند از:
- تشخیص و درمان بیماری های ژنتیکی: با توجه به اینکه ساختار DNA حاوی اطلاعات ژنتیکی است، هرگونه تغییر یا اختلال در آن ممکن است منجر به بروز بیماری های ژنتیکی شود. با شناسایی و تحلیل ساختار DNA مربوط به ژن های خاص، میتوان علل و عوامل بروز بیماری های ژنتیکی را کشف کرد و راه های پیشگیری، تشخیص و درمان آنها را پیدا کرد. برای مثال، با استفاده از فرم Z DNA، میتوان نقطه شروع تکثیر و تعداد دوره های تکثیر DNA را کنترل کرد و این ممکن است در درمان سرطان مفید باشد.
- کلونینگ و تغییر ژن: با استفاده از فرم A DNA، میتوان DNA را در شرایط خشک و با کنسانتراسیون بالای نمک نگهداری کرد و این ممکن است در فرآیندهای کلونینگ و تغییر ژن کاربرد داشته باشد. برای مثال، با استفاده از فرم A DNA، میتوان DNA را به عنوان الگو برای سنتز cDNA استفاده کرد و این cDNA را به سلول های دارای پیش هسته (prokaryotic) یا هستهٔ حقیقی (eukaryotic) منتقل کرد.
RNA
RNA بسته به نوع آن، عملکردهای مختلفی دارد. برخی از انواع RNA عبارتند از:
- mRNA (RNA پیام رسان): این نوع RNA الگو برای ساخت پروتئین ها است. mRNA کدهای ژنتیک را از DNA به رببوزوم، محل ساخت پروتئین ها، منتقل میکند.
- tRNA (RNA حامل): این نوع RNA وظیفه حمل آمینواسیدها، سازنده های پروتئینها، را دارد. tRNA آمینواسیدها را از سیتوپلاسم به ریبوزوم میبرد و با mRNA همسان میشود.
- rRNA (RNA ریبوزومی): این نوع RNA بخشی از ساختار ریبوزوم است. rRNA در فرآیند ترجمه mRNA به پروتئین نقش دارد و به تشکیل پیوندهای پپتیدی بین آمینواسیدها کمک میکند.
تفاوت های مهمی بین مولکول های DNA و RNA وجود دارد که به شرح زیر است:
- ساختار DNA: یک مولکول دو رشته ای است که به شکل یک مارپیچ دوگانه پیچیده است. RNA یک مولکول تک رشته ای است که به شکل های مختلف پیچیده میشود. هر دو از زیر واحدهایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده اند که شامل یک قند، یک فسفات و یک باز نیتروژنی هستند.
- قند: قند موجود در DNA دئوکسی ریبوز است که یک اتم اکسیژن کمتر از قند ریبوز RNA دارد. این تفاوت باعث میشود که DNA پایدارتر از RNA باشد و برای ذخیره اطلاعات ژنتیکی مناسبتر باشد.
- باز: بازهای موجود در DNA عبارتند از آدنین A))، تیمین T))، گوانین G) ) و سیتوزین (C). بازهای موجود در RNA عبارتند از آدنین (A)، اوراسیل (U)، گوانین (G) و سیتوزین (C). تفاوت بین تیمین و اوراسیل در حضور گروه متیل در تیمین است.
- جفت باز: در DNA، بازها با پیوندهای هیدروژنی به هم جفت میشوند. جفت بازها در DNA عبارتند از : A-T و G-C . در RNA، نیز بازها با پیوندهای هیدروژنی به هم جفت میشوند ولی جفت بازها در RNA عبارتند از: A-U و G-C.
• عملکرد: DNA عملکرد اصلی ذخیره و انتقال اطلاعات ژنتیکی را دارد. DNA در هسته سلول قرار دارد و به عنوان الگو برای ساخت RNA و سپس پروتئین است.
پروتئین ها
پروتئین ها مولکول های زیستی بزرگی هستند که از یک یا چند زنجیره آمینواسید تشکیل شده اند و عملکردهای اساسی را در بدن بر عهده دارند. پروتئین ها دارای چهار سطح ساختاری هستند که به شرح زیر است:
- ساختار اولیه: این سطح به توالی خطی اسیدهای آمینه در زنجیره پلی پپتیدی اشاره دارد. این اسیدهای آمینه با پیوندهای پپتیدی به یکدیگر متصل میشوند و کد ژنتیکی پروتئین را تعیین میکنند.
- ساختار دوم: این سطح به آرایش منظم و مکرر فضایی اسیدهای آمینه در یک زنجیره پلی پپتیدی اشاره دارد. این ساختار بر اثر پیوندهای هیدروژنی بین گروه های کربونیل و آمید در بدنه پروتئین ایجاد میشود. دو نوع رایج از ساختار دوم، شامل مارپیچ های آلفا و صفحات بتا هستند.
- ساختار سوم: این سطح به شکل سه بعدی کامل پروتئین اشاره دارد که در نتیجه تاخوردگی و جابجایی ساختار دوم به وجود می آید. این شکل به چگونگی برقراری پیوندهای ضعیف (مانند هیدروفوب، الکترواستاتیک و واندروالس) بین زنجیره های جانبی اسیدهای آمینه وابسته است.
- ساختار چهارم: این سطح به نحوه قرارگیری چند زیر واحد (پروتئین های تک رشته) در فضا کنار یکدیگر اشاره دارد. این زیر واحدها با پیوندهای ضعیف (مانند هیدروژن، دی سولفید، الکترواستاتیک) به هم متصل میشوند و گاها با عوامل نگهدارنده prosthetic group) همراه هستند.
کلام آخر
در این مقاله مفاهیم درخت زندگی (پروتئین، RNA و DNA) برای درک بهتر تکنیک هایی از جمله استخراج توضیح داده شد. جهت خرید انواع دستگاه ترمال سایکلر PCR با مجموعه ماناتک تماس حاصل فرمایید.
چه عکسای فوق العاده ای…
سپاس از نگاه شما