دانلود مقاله ژنتیک

گوانین یک عامل اکسیدی و یک عامل آمینی دارد و به آن 6-اکسی 2-آمینوپورین گویند.

چون اوراسیل و تیمین در یک CH3 تفاوت دارد تیمن را 5-متیل اوراسیل نیز می‌گویند.

در مورد بنیان قند، قند (c5) دزوکسی ریبوز است شماره گذاری کربنهای قند را با نماد پرین نمایش می دهند تا کربن های قند از کربنهای باز قابل تفکیک باشند.

اگر در کربن گرفته شده باشد.

قند RNA ریبوز می شود.

بنیان اسیدی، اسید فسفریک است.

ترکیب قند با هریک از بازهای آلی منجر به تشکیل نوکلوئوزیدها می‌گردد.

قند را معمولاً با S نشان می دهند و اسید را با P نوکلوئوزید وقتی با بنیان اسید(p) ترکیب شوند.(با بازهای تری فسفات ترکیب می شود)منومرهای دارای انرژی تشکیل می دهند.

آدنوزین تری فسفات(ATP) و...

که منورمرهای اصلی وارد شده در رشته های پلی مر است.بدین صورت که وقتی وارد رشته های پلی مر می شوند ار سه بنیان دو بنیان را آزاد کرده به صورت (2P1) و تبدیل به منرمرهای موجود در رشته پلی‌مر AMP تکرار می شوند هر AMP زا دزوکسی آدنیلیک اسید- GMP(دزوکسی گوانیلیک) GMP اسید دزوکسی سیتیلیک را می گویند.

نحوه انتقال این سه جزء در هر یک از چهار منومر فوق به این صورت است که بنیان فسفات همیشه به کربن قند متصل می گردد(پیوند استری) این پیوند استر(اسید و الکل) خوانده می شود.

و محصول آن است و یک مولکول آب آزاد می شود.

نحوه الحاق باز به قند چنین است که همیشه کربن 1 قند با از دست دادن یک مولکول آب به ازت شماره 9 کربن پورین ها و شماره یک پریمیدین ها متصل می گردد.

پیوند بین باز آلی و قند نیز پیوند گلیکوزیدی گفته می شود.

در محل بار آلی عوامل شیمیایی دارای پتانسیل پیوند کووالانسی دیده نمی شود.

ولی از هر نوکلئوتید غیر از ناحیه فسفات ناحیه دیگری دیده می شود که می تواند پیوند کووالانسی ایجاد بکند و آن (OH) موجود در کربن قند است.

چنانچه خواهیم دید نحوه پلی مریزاسیون با مشارکت نوکلوئوتیدیتری فسفات و آن هم با استفاده از یک رشته الگوانجام پذیر است.

رشته نوکلئوتید را تعیین می کند.

ولی نحوه وارد شدن منومر در پلی مر همیشه از انتهای پلی مر ممکن است و علت آن این است که منومرهای فسفات انرژی خود را در محل بنیان ذخیره شده بایستی در محل مصرف آزاد گردد.

محل مصرف همان ناحیه از قند آخرین نوکلئوتید موجود در رشته پلی مری است به همین عل رشد یا توسعه رشته پلی مری همیشه از قاعده رشد پلی مراز انتهای هم برای همانندسازی و هم رونوشت برداری صادق است به همین خاطر جهت پلی مریزاسیون را از به در نظر می گیرند.

مسلم است که در رشته الگو به خواهد بود.

هرگاه دو رشته دزوکسی ریبونوکلئوتیدی مقابل هم در مولکول DNA تولید گردد در مولکول DNA از نحوه آرایش قندها و همچنین انتهای رشته ها می‌توان پی به وارونه بودن دو رشته برد(موضع گیری تنها اکسیژن به طرف پایین) (معکوس بودن) نحوه مکمل یابی:چنین است که بعد از پیدایش مارپیچ دو رشته ای فرم DNA به شکل ناودان تابیده شده(ناودان حلقوی) دیده می شود.

عتل تابیدن یا چرخش ناودان از انحرافی است که یک جفت نوکلئوتید از جفت نوکلئوتید دیگر دارد.

که با زاویه انحراف 36 درجه به همدیگر قرار گرفته اگر همین انحراف را در طول DNA تصور کنیم مولکول DNA به صورت مارپیچ دیده خواهد شد.

از نظر جهت چرخش و فشردگی نوکلئوتید نسبت به همدیگر سه نوع DNA شناسایی شده است که اصطلاحاً به نام های A-DNA، B-DNA، Z-DNA و فرم فعال فیزیولوژیکی(مدل واتسون و کریک) B-DNA است.

در این نوع طول در هر پیچش کامل 360 درجه که به طول A34 است.

10 جفت نوکلوئوتید قرار می گیرد.

جهت چرخش راست گردان(در جهت عقربه ساعت) می باشد و فرم A-DNA فرم دهید راز B-DNA است که به هنگان استخراج بسته به قند بکار رفته ایجاد می گردد.

فشردگی آن را بیشتر از B-DNA و راستگردان است.

در هر چرخش کامل آن 11 جفت نوکلئوتید دیده می شود ولی مثل B-DNA راستگردان است.

فرم Z-DNA بر خلاف دو نوع قبلی چپ گردان است.

فشردگی آن بیشتر از دو نوع قبلی بوده و در هر چرخش 12 نوکلئوتید را بر می گیرد.

از نظر طرز تزئین ژنتیکی بنظر می رسد این DNA نقش فعالی را بازی نمی کند چون Z-DNA قابل رونوشت برداری نیست چراکه آنزیم های پلی مراز نمی توانند روی آن حرکت کنند.

از مثال های بارز Z-DNA می توان نواحی بین بازویی در کروموزوم پلی تن را مثال زد که قابل زد رونوشت برداری نیستند لازم است بدانیم Z-DNA ممکن است از نظر فضایی تغییر یافته و به فرم B-DNA تبدیل گردد.

شکل ظاهری این سه نوع DNA را می توان از فرو رفتگی هایی که در محل پیچش ایجاد می‌گردد از همدیگر تشخصی داد.

فرورفتگی بزرگ پشت ناودان (major grrove) و کوچک جلو ناودان (minor groove) است در فرم A-DNA تفاوت minor و major کمتر است و در نوع Z-DNA به سختی می توان این فرورفتگی ها را تشخیص داد.

همانند سازی DNA: 1-همانند سازی حفاظتی 2-نیمه حفاظتی 3-غیر حفاظتی 4-انتشاری مفاهیم این فرضیه ها در شکل زیر روشن است.

آزمایش های کامل(هم در گیاهان و هم در جانوران) انجام گرفته و ثابت شده که فرضیه نیمه حفاظتی صادق است.

در گیاه باقلا، تیلور در سال 1975 با استفاده از تیمیدین تریتیوم دار(ایزوتوپ هیدروژن) باکتری Ecoli تیمار کرد و در سال 1985 دو دانشمند به نامهای مزلسون و استال ماده نشاندار را از طریق تکنیک تعیین چگالی توسط شیب یا گرادیان یا غلظت کلرید آمونیوم ویا نمک های سنکین مثل کروسزیم توانستند DNA نشاندار و غیر نشاندار را از هم جدا کنند.

آزمایش تیلور: این دانشمند اجازه داد ریشه باقلا چرخه سلولی در حضور تیمیدین تریتیوم دار قرار بگیرد.

سپس از ریشه ها لامهای مربوط به متافازمیوزی را تهیه کرد و کشاندن صفحه فیلم عکاسی روی آنها اتورادیوتراپی انجام داده نتایج اتورادیوتراپی در شکل زیر نشان داده می شود سپس بخش دیگری از این ریشه ها را که جزء سلولی که نشاندار شده بودند اجازه داد تا یک چرخه سلولی دیگر در حضور نشاندار قرار گیرد.

مجدداً لام مربوط به پلاک متافازی این ریشه ها را نیز تهیه کرد که نتایج آنها در شکل دیده می‌شود.

تیلور ثابت کرد که مولکول DNA که دارای دو رشته لی مر است هنگام همانند سازی از هم باز می شود و هر رضته قدیمی به عنوان الکویی برای رشته جدید مورد استفاده قرار می گیرد.

به همین علت در مولکولهای DNA نسل جدید یک رشته قدیمی در رشته جدید وجود خواهد داشت و به خاطز وجود یک رشته جدید در مولکولهای DNA نسل جدید امکان مشارکت تریتیمی در هر دو رشته فراهم شده به همین علت در ولکول جدید سنتز شده در محیط نشاندار در اتورادیوگرافی ظاهر می شود.

اگر چنین کروموزومی که در هر کروماتید نشاندار هست تقسیم میتوز را تمام بکند هر کروماتید درون یک سلول قرار گرفته و اگر چنین سلولهایی را در محیط غیر نشاندار اجازه یک چرخه کامل سلولی دیگر را بدهیم مجدداً در مولکول های DNA هماند سازی شده در محیط غیر نشاندار می توانیم تک رشته نشاندار را ردیابی کنیم که همین تک رشته دقیقاُتوسط آزمایشتیلور قابل ردیابی بود.

منتهی در برخی موارد تبادل کروماتید خواهری نیز مشاهده می گردد که در اثر کراسینگ اوربین کروماتیدهای خواهری است.

این نوع کراسینگ اور متفاوت از کرسینگ اورمیوزی است و اصطلاحاً بنام کراسینگ اورسوماتیکی گفته می شود.

که با همین تکنیک این پدیده کشف گردیده است.

این تکنیک (انورادیوگرافی) اساس وپایه تکنیک تشخیص کراسینگ اورسوماتیکی را فراهم آورده که بنام sister chromatic exchange technic معروف است.

آزمایش های مزلسون و استال: این دانشمند از شیب غلظت برای جداسازی مولکولهای نشاندار غیر نشاندار استفاده کرد.

اساس این کار بود که اگر محصول نمک را مثل کلروزسزیم سانتریفوژ بکنیم غلظت نمک بطور پیوسته از بالاترین سطح محلول تا ته لوله افزایش می یابد واگر ماده دیگری با .زن مولکولی نامشخص در شیب غلظت قرار داده و مجدداً سانتریفوژ بکنند آن مولکول مجهول جایی از شیب غلظت متوقف می گرد که جرم حجمی ناحیه توقف با جرم حجمی خود مولکول برابر باشد.

این مسئله امکان میدهد که بتوانیم دو جسم با وزنهای مولکولی متفاوت را به راحتی از طریق شیب غلظت همدیگر تفکیک کنیم.

سه نوع مولکول مورد استفاده در آزمایش مزلسون و استال عبارتند از: 1)مولکول های DNA که در هر دو رشته نشاندار بودند.

2)مولکولهای DNA که در یکی از رشته ها نشاندار بود و دیگری غیر نشاندار 3)مولکولهای DNA که در هر دو رشته غیر نشاندار هستند.

آزمایش مزلسون و استال و نتایج حاصل از آن در شکل زیر دیده می شود.

ابتدا کشتی از E.coli دادند و بعد اجازه دادند نسل ها در حضور کلرور آمونیوم نشادار رشد بکنند و کلرید آمونیوم حتی منبع تغذیه ازتی بود.

یعنی اگر ازت در ساختار DNA وارد شوند نشاندار خواهد بود.

به طوری که کل مولوکول DNA باکتری نشاندار شده بود.

بعد از ایجاد باکتری های نشاندار شده بود.

بعد از ایجاد باکتری های نشاندار آنها را در محیط غیر نشادار وارد نمودند.

از آنها نسل اول را گرفتند و وارد محیط غیر نشاندار کردند و بعد به نسل g2 اجازه دادند تا نسل سوم را ایجاد بکند.

(g3) و پس DNA آنها را استخارج کرده و سپس در شیب غلظت کلرور سدیم قرار دادند.

نتایج را با همانند سازی نیمه حفاظتی مقایسه کردند.

در همانند سازی نیمه حفاظتی طبق فرضیه نیمه حفاظتی دو رشته از هم باز می شود.

نکته:اگر حفاظتی بود در S دو تا باند تشکیل می شد و در غیر حفاظتی یک باند.

مکانیسم همانند سازی نیمه حفاظتی: اولین تحقیق در مکانیسم مولکولی همانند سازی مولکول DNA توسط کورنبرگ در باکتری ایکولای انجام گرفت.

او توانست از باکتری Ecoli آنزیمی استخراج کند که این آنزیم قادر بود با استفاده از یک رشته الگو نوکلئوتیدهای تری فسافت (GTP...TTP) در حضور نمک های کلسیم و منیزیم درون لوله آزمایش عمل پلی مریزاسیون DNA را انجام دهد.

وجود هر یک از این اجزاء برای پلی مریزاسیون ضروری بود با این حال در صورت عدم وجود DNA الگو باز هم DNA سنتز می‌شود ولی مقدار آن بسیار کم و سرعت سنتز بسیاربطئی بود.

کورنبرگ برای دفاع از دقت بکار گرفته شده در سنتز DNA نتوانستمدرکی ارائه دهد و تنها توانست ثابت کند که درصد چهار نوع نوکلئوتید در DNA سنتر شده می توانست مثل DNA اصلی فعالیت بیولوژیکی را ادراه بکند که دلالت بر دقت همانند سازیDNA می گردد.

این کار توسطمهران گوریان در فاژ اثبات گردید.

این فرد DNA فاژ را مصنوعاً سنتز کرده و در باکتری ها وارد کرد و شاهد فعالیت فاژی سنتز شده بود.

بعداً معلوم شد که غیر از آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ آنزیم های دیگری در پلی مریزاسیون DNA نقش دارند.

چرا که دانشمندان شاهد همانند سازی مولکول DNA در باکتری ها می شدند که نسبت به ژن آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ جهش یافته بود.

بویژه معلوم شد که این باکتری های جهش یافته نسبت به DNA پلمیراز کشفشده توسط کورنبرگ هنگامیکه تحتتأثیر اشععه UV قرار گرفتند چنین مشکلاتی را نداشتند.

بنابراین به نظر می رسیدکه آنزیم های غیر آنزیم کشف شده توسط کورنبرگممکن است غیر از همانند سازی وظایفدیگری حفاظت از ماده ژنتیکی را بر عهده داشته باشد.

نتیجه چنین مشاهداتی منجر به کشف سه نوع آنزیم DNA پلی مراز شد.

آنزیم کشف شده توسط کورنبرگ DNA پلمیر I ودونوع آنزیم دیگر DNA پلی مراز II و III نامیده شد که ئیژگی های بارز این آنزیم ها در جدول صفحه بعد خلاصه شده است.

علت اینکه کورنبرگ توانست به DNA پلمیر I دست پیدا کند به خاطر زیاد بودن این آنزیم بود.

چنانچه ملاحظه می گردد هیچ یک از سه نوع پلمیراز قادر به آغاز پلمریزاسیون نیست بایستی ابتدا قطعه ای شکل یابی شده و آنگاه از انتهای آن قطعه عمل پلی مریزاسیون انجام گیرد.

این قطعه به نام آغازگر یا پرایمر گفته می شود که طولیحدود 10 نوکلئوتید دارد ولی پلمیریزه شدن یا ساخته شدن توسط آنزیم پرایماز انجام می‌گیرد.

انتهای آنزیم پرایماز غیر توسعه یافته است.

ولی انتهای آن با استفاده از رشته الگو عملی پلی مریزاسیون را انجام میدهد.

جنس پرایمر عمدتاً RNA است وبایستی بعد از شروع فعالیت DNA پرایمرها حذف شده وبه جای آنها منومرهای DNA قرار بگیرند.

برای حذف پرایمرها بایستی از انتهای عمل کرد و این عمل تنها از عهده DNA پلی مراز I بر می آید.

وظیفه اصلی DNA پلی مراز I همین است.

با این حال می تواند عمل پلی مریزاسیون را نیز به خوبی انجام دهد.

کار اصلی DNA پلی مراز II حفاظت از ماده ژنتیکی یا ترمیم ماده ژنتیکی به هنگام صدمه دیدن است و نقش اصلی DNA پلی مراز III انجام پلی مریزاسیون است.

اگرچه در یوکاریوتهای مکانیسم تشابه بیشتری به پروکاریوتها دارد ولی تنوع آنزیمیبیشتر است.

بوطریکه تا کنون 4 نوع DNA پلی مراز به نام های و و شناسایی شده اند.

به هر حال نحوه همانند سازیدر این نوع موجودات تقریباً مشابه می باشد.

ارائه مدل برای همانندسازی DNA: همانند سازی در مولکول DNA از نواحی معینی که مشهور به ژنهای همانند سازی یارپلیکن است انجام می گیرد که طولی حدود 250 جفت باز دارد.

در پروکاریوتها یک مولکول حلقوی DNA دارای یک رپیلکن است در حالی که در هر مولکول DNA یوکاریوتها از صدها رپیلیکن وجود دارد.

نکته مهم اسن است که در یک چرخه سلولی ر مدت کوتاهی از مرحله S ماده ژننتیکی همانند سازی می کند.

باز شدن دو رشته نوکلئوتید از همدیگر را اصطلاحاً دناتوره شدن DNA می گویند و ناحیه شروع همانند سازی توالی های تکراری از قطعات 9 ئ 13 نوکلئوتیدی است که بطور یک در میان قرار گرفته اند.

برخی پروتئین ها دارای خاصیت چسبندگی به DNA بوده و عمل دناتوره شدن را در این ناحیه فراهم می کنند.این پروتئین ها سه نوع هستند و نظر به داشتن خاصیت آنزیمی در جدا شدن دو رشته DNA به آنها مجموعاً هلیکاز می گویند.

ولی نام اختصاری آنها پروتئین های دناتوره A، B، C هستند.

یک پیچش در DNA باعث می شود که در جوار آن دو رشته از همفاصله گیرند وقتی پیچش سست شد دو نوع پروتئین دیگر نیز وارد عمل می شوند.

کمپلکس ایندو پروتئین در حد فاصل باز شدگی دورشته قرار می گیرد و مانع از پیشروی پروتئین های اسلکت شده و طول تک رشته ها بیشتر می شود و امکان مکمل یابی مجدد آنها فراهم می شود که برای جلوگیری از این کار پروتئین های دیگری که قابلیت چسبیدن به DNA های تک رشته را دارند وارد عمل می شوند و DNA های تک رشته ای را حفاظت می کند.

این پروتئین ها را (single strain binding SSB.pro) می گویند.

بعد از ایجاد تک رشته ها در هر رپلیکن پرایمازها وارد عمل می شوند و بر روی هر رشته یک پرایمر تولید می کنند.

جهت پرایمرها در دور رشته مخالف هم بوده و پلی مریزاسیون در دو جهت از انتهای پرایمرها انجام خواهد گرفت(ولی هنوز تکلیف DNA تک رشته ای در سمت پرایمر از نظر همانندسازی معین نشده بایستی عمل همانند سازی از جهت مقداری پیشرفت کرده تا امکان تولید پرایمر جدیدی در تک رشته طرف پرایمر فراهم گردد).بعد از ایجد پرایمر پلی مریزاسیون از انتهای پرایمر شروع می شود و در جهت مخالف در رشته مقابل عملی پلی مریزاسیونتا رسیدن به انتهای پرایمر ایتدایی ادامه می یابد.

طول این قطعه تقریباً 1000 تا 2000 نوکلئوتید است و در این بخش از DNA همانندسازی به همین وضعیت ناپیوسته ادامه خواهد داشت.

این نوع همانند سازی را بنام همانند سازی ناپیوسته یا Discuontinus replication نامیده و در رشته مقابل عمل همانند سازی پیوسته را خواهیم داشت.

معمولاً همانند سازی پیوسته از نظر زمانی جلوتر از همانندسازی ناپیوسته شروع همانند سازی ناپیوسته را Lagging strand یا رشته تأخر می گویند.

قطعات مکملی که از lagging strand تولید می شوند به نام قطعات معروف است که بعد از حذف پرایمرها جایگزینی آنها با DNA لازم است ترمیم شکافهای موجود در رشته همانند سازی شده بوسیله آنزیم لیگاز(Ligas) انجام گیرد.

پیشاپیش نقطه باز شدگی دو رشته از همدیگر به شکل یک چنگال است و بهدوشاخه همانندسازی (Replication fork) معروف است.

فشار ناشی از باز شدن پیچش در هلیکس را ایجاد می کند که این فشار بایستیبه نحو مقتضی خنثی گردد.

آنزیم (gyrase) DNA که نوعی توپوایزومراز است این عمل را انجام می دهد وعمل این آنزیم تغییر در شکل توپولوژیکی DNA است.

بدین معنی که آنزیم DNA را دز برگرفته و هر چند گاهی که لازم باشد DNA را برش داده و بعد ار چرخش 360 که فشار ناشی از باز شدگی را خنثی خواهد کرد مجدداً DNA را به محل اولیه خود جوش می دهد.

محل فعالیت این آنزیم ها در مدلی که ذیلاً رسم شده است تعیین شده است.

در پروکاریوتها و یوکاریوتها همانند سازی ازانتها شروع نمی شود و از وسط شروع می شود.

ذخیره اطلاعت ژنتیکی و تظاهر آن ها: الف)کد ژنتیکی ب)رونوشت برداری ج)ترجمه فعالیت متابولیکی در سلولاها توسط آنزیم انجام می گیرد که ماهیت پروتئینی دارند و پروتئین ها که مشکل از توالی خطی هستند تحت هدایت مولکولهای mRNA صادر شده از هسته تولید می شوند بنابراین اساس ذخیره سازی اطلاعات بایستی در مولکول DNA و در درون هسته باشد.

نحوه ذخیره سازی اطلاعات بایستی در مولکول DNA ودر درون هسته باشد.

نحوه ذخیره سازی اطلاعات را مولکول DNA پاسخگو خواهد بود که متشکل از دورشته مکمل هم بوده و هر رشته از توالی نوکلئوتیدهای چهارگانه ایجاد شده است.

تعداد، نوع و ترتیب قرار گرفتن چهار نوع نوکلئوتید به عنوان اطلاعات منحصر بهفرد مطرح است که به خوبی در مولکول DNA حفاظت شده وبه هنگام نیاز صدور فرمانلازم انجام می گیرد.

آنچه مهم است ارتباط بین توالی بازها در DNA وتوالی اسیدهای آمینه در پروتئین ها یا پلی پیتید است.

و این زمانی مشکل به نظر می رسد که بدانیم انواع نوکلئوتیدها چهار نوع بوده ولی انواع اسیدهای آمینه 20 نوع است.

بنابراین تناظر یک به یک بین این دو مجموعه نمی تواند رابطه صحیحی باشد.

اگر ترتیبدوتایی نوکلئوتیدها را در نظر بگیریم، چهار نوع نوکلئوتید تنها 16 ترتیب ممکن خواهد داشت که باز هم 16 نوع ترتیب قادر به رمز در آوردن 30 نوع آمینو اسید نیست.

ناچار ترتیب سه نوکلئوتیدی بایستی مطرح گردد.

تا مسئولیت کافی برای 30 نوع آمینواسید ایجاد شود ترتیب سه تایی بازهای آلی 64 نوع خواهد بود به جزء 3 ترتیب که به نام کدون های بی معنی خاتمه دهنده گفته می شوند بقیه بطور اختصاصی مربوط به اسید آمینه است.

مجموعه مطالعات مربوط به رمز ژنتیکی به صورت موارد زیر خلاصه شده است.

1)رمز ژنتیکی ترتیب خطی وبدون فاصله بازهای آلی درm-RNA است که از روی رشته الگو در مولکول DNA رونوشت برداری شده است که به آن رشته الگو حساس یا رشته کد کننده می گویند.

2)هرگز به صورت یک ترکیب سه حرفی معنی دارد به همین خاطر کدون را اصطلاحاً Threeplet می گویند.

3)هر کدون تنها قادر است یک اسید آمینه را کد نماید.64=4*4*4=43 4)یک اسید آمینه می تواند دارای چندین کردن باشد غیر ار متیونین و تریپتوفان بقیه اسیدهای آمینه دارای دو تا چند کدون هستند.

5)در بین کدون های 64 گانه همیشه به AUG بوده که کدون مخصوص متیونین در یوکاریوتها وفرمیل متیونین در پروکاریوتها است.

و سه کدون UAG, UGA, UAA کدون های بی معنی یا خاتمه هستند و کار ترجمه با رسیدن ریبوزوم به این کردن هل خاتمه می یابد.

6)هنگام ترجمه زبان اسید نوکلئیک به زبان پلی پییدهاهیچ کدونی فراموش نمی شود.

7)کدونهای ژنتیکی مجاور هم هستند و هرگز روی هم افتادگی ندارند.

به عبارت دیگر یک باز نمی تواند جزء دو کدون محسوب گردد.

8)کد ژنتیکی مفهوم جهانی دارد و در کلیه موجودات زنده به یک مفهوم است.

این موضوع دلیل اصلی این فرضیه است که حیات در کره زمین چه در گیاهان و چه در جانوران منشاء واحدی داشته است.

وبه خاظر همین وجه تشابه بسیار قوی است که می توانیم ژنهای انسان را در باکتری ها ویا ژن های باکتریایی را در گیاهان و بالعکس وادرا به فعالیت کنیم.

علی رغم جهانی بودن کد ژنتیکی برخی استثناهایی وجود دارد.

مثلا کد ژنتیکی موجود در DNA میتوکندری ها در انسان ویا مخمر وبعضی از موجودات دیگر که علت این مسئله هنوز به درستی روشن نشده ولی همین تفاوت وظیفه تکاملی دارد و این در مورد انسان دچار تحول عظیمی گشته است و به نظر می رسد بر خلاف وجود خاستگاه های به ظاهر متفاوت برای زندگی احساس خطرات گاه مشترکی برای انسان وجود داشته باشد.

این موضوع با مطالعه DNA موجود در میتوکندری میمونهای اجداد انسان میسر شده است.

بطوریکه ثابت کرده اند که چهار نوع انسان اولیه دارای ماده ژنتیکی مشترکی بودند.نظر به اینکه ماده سیتوپلاسمی ز ماده به ارث می رسد این موضوع قبلی مطرح گردیده است که انسان ها دارای یک جد ماده مشترک است این موضوع با مطالعه DNA موجود در میتوکندری میمونهای احداد انسان ماده به ارث می رسد این موضوع قبلی مطرح گردیده است که انسان ها دارای یک جد ماده مشترک است این موضوع با مطالعه DNA موجود در میتوکندری میمونهای اجداد انسان مطرح شده است .

پس از این کشف موضوع هوای میتوکندریای مطرح شد و دانشمندان عقیده دارند که عمری بیش از 20000000 سال از آن زمان گذشته است .

واکنون دنبال پدر مشترک هستند.

مثلا در میتوکندری انسانی و مخمر کد سه حرفی UGA تریتوفان راکد می کند در حالی که طبق کد جهانی ‌UGA کدون بی معنی یا خاتمه است.

مثال دیگر در میتوکندری انسان کدون AGG,AUG به عنوان کدون خاتمه عمل می کنند در حالی که طبق کدون جهانی رمز آرژنین است .جدای از این استثناعات برای 64 کدون 20 نوع اسید آمینه وجود داشته و Dictionary یکسانی برای تعیین معنی کدون ها و اسیدهای آمینه وجود دارد.

تظاهر اطلاعاتی ژنی: تولید رونوشت یا صدور زمان ترجمه فرمان از زبان اسیدنوکلئیک به زبان پلی پپتید.

رونوشت برداری (Transcription) توسط آنزیم RNA پلی مراز نحوه پلی مریزاسیون دقیقا مشابه همانند سازی است با این تفاوت که منومرهای ریبوکلئوتیدی مورد استفاده قرار میگیرد.

آنزیم RNA پلی مراز در باکتری ها از 5 پلی پپتید تشکیل شده که به چهار نوع مختلف به نامهای است .

فرمول عمومی این آنزیم است .

زیر واحد نقش تنظیم کنندگی دارد و زیر واحد نیز فعالیت اصلی پلی میزاسیون را انجام می دهند.

در یوکاریوت ها به جای یک نوع RNA پلی مراز سه نوع RNA پلی مراز وجود دارد که بطور اختصاصی عمل می کند.

در جدول زیر ویژگی های اختصاصی این RNA پلی مرازها آمده است.

نقش زیر واحد شناسایی ژن مورد نظر برای رونوشت برداری است.

یعنی این زیر واحد شناسایی توالی حاصل از dna اسید آمینه را در فراجناح انتهای 5 آن ژن می گیرد.

این ناحیه به نام پروموتور نامیده می شود که زیر واحد به آن می چسبد پس از چسبیدن زیر واحد به پروموتور بقیه اجزا پلی مراز آن محل اجتماع یافته و آنزیم rna پلی مراز را در آن ناحیه تشکیل می دهند.

کمپلکس آنزیمی حدود 60 جفت باز از dna را در آغوش می گیرد.

که حدود چهل جفت باقیمانده در نقطه آغاز رونویسی بوده و 20 جفت باز نیز از ناحیه قابل رونوشت برداری را شامل می گردد.

که در این ناحیه از dna زیر واحد قرار گرفته و فعالیت رونوشت برداری یا پلی مریزاسیون را انجام می دهند.

از نواحی مشهوری که مورد شناسایی قرار می گیرد می توان توالی tataat را نام برد که حدود 10 جفت باز به ناحیه آغاز رونوشت برداری فاصله دارد.

این توالی توالی ناحیه منهای 10 و یا اصطلاحا به جعبه tata مشهور است.

پس از تشکیل کمپلکس آنزیمی rna پلیمراز ، پلی مریزاسیون در ناحیه حضور زیر و احد آغاز می گردد.

نوکلئوتیدهای پلی مریزه شونده نیاز به پرایمر نداشته ولی قاعده پلی مریزاسیون همان انتهای 3 است.

پس از آغاز رونوشت برداری ابتدا یک ناحیه دو رشته ای ناپایداری به صورت rna-dna ایجاد می گردد ولی پس از پیشروی آنزیم به طرف جلو اندک اندک rna از رشته مولکول dna دور می شود.

و به دنبال حرکت آنزیم که در جهت 3 به 5 رشته الگو است پلی مریزه می شود.

سرعت پلی مریزاسیون حدود 50 نوکلئوتید در ثانیه است و تا زمانی که آنزیم پلی مراز با فاکتور خاتمه یا فاکتور (p.rho) ملاقات نکرده است پلی مریزاسیون ادامه می یابد.

ولی پس از ملاقات با این فاکتور رونوشت برداری خاتمه یافته و بخش های مختلف آنزیم رونوشت بردار نیز DNA را رها می کند.

قابل ذکر است که بدانیم آنزیم پلی مریزه کننده RNA بعد از شناسایی محل فعالیت و با شروع حرکت به طرف جلو زیر واحد خود را همان محل جای می گذارد و خود آنزیم که به شکل هسته تو خالی DNA را فراگرفته است عمل پلی مریزاسیون را انجام می دهد.مولکولی که از یک واحد رونوشت برداری تولید می گردد.

بنام RNAها تولید شده ولی همیشه وارد سیتوپلاسم نمی شوند.

به مجموعه ای از RNA هایی که درون هسته قرار گرفته اند اصطلاحا RNA HH اطلاق می شود که از این ‌RNA هایی که به طور موفق عمل فرابری یا PROCESSING روی آن ها انجام گرفته وارد سیتوپلاسم خواهند شد و به آنها محصول MRNA رسیده می گویند که در ناحیه 5 دارای یک کلاهک متیل گوانوزین فسفات بوده و در انتهای 3 نیز دارای دنباله پلی آدنین دار است.

که این دو انتها باعث حفاظت MRNA در سیتوپلاسم می گردد.

ریبوزوم از ناحیه MRNA5 را شناسایی کرده و به آنجا متصل خواهد شد و هنگامیکه ریبوزوم به انتهای پلی آدنین دار رسیده باشد عمل ترجمه خاتمه پذیرفته است.

فرابری مولکول های RNA در پروکاریوت ها متفاوت از یوکاریوت هاست.

و این موضوع منتج از ساختار واحد رونوشت برداری درپروکاریوت ها است.

در پروکاریوت ها یک واحد رونوشت برداری شده ممکن است بعد از PROCEESSING تبدیل به چند MRNA تفکیک شده شود.

در حالیکه در یوکاریوت ها بجز موارد استثنایی واحد رونوشت برداری تبدیل به یک MRNA خواهد شد.

اگر هر ژن را بعنوان یک واحد سیسترونی (همان ژن) تعریف بکنیم رونوشت برداری در یوکاریوتها منوسیسترونیک بوده در حالیکه در پروکاریوتها رونوشت برداری به صورت پلی سیسترونیک است.

به عبارت دیگر برای چندژن ساختاری توالی های تنظیم گر مشترکی وجود داشته که ابتدا از چندین ژن ساختاری یک واحد رونوشت تهیه میگردد وسپس از این رونوشت در طول فرابری تبدیل به چندین MRNA می شود.

در پروکاریوتها تقریبا کلیه بخشهای رونوشت برداری را می توان در مولکولهای MRNA بالغ مشاهده کرد.

در حالیکه در یوکاریوتها در اکثر اوقات بخشهایی از رونوشت اولیه در طول RNA-PROCESSING بادقت هر چه تمام حذف شده وبخشهای مابقی به همدیگر ملحق می شوند.

بنابراین کلیه توالی های رونوشت اولیه را نمی توان در MRNA بالغی که در ریبوزوم ترجمه خواهد شد مشاهده کرد.

نواحی متناظر با توالی های حذف شده در DNA بنام نواحی اینترون و نواحی متناظر نواحی باقیمانده در MRNA بنام نواحی اگزون(EXON) گفته می شود.

وجود اینترون و اگزون دریک واحد رونوشت برداری در یوکاریوت ها یک امر طبیعی است به طوریکه مکانیسم بسیار دقیق برای حذف آنها پیش بینی شده است.

چرا که گاهی دیده می شود یک اینترون درون سه باز متناظر یک کدون قرار گرفته است.

عمل حذف اینترون چنان دقیق انجام می گیرد که همواره پس از حذف اینترون کدون بازسازی می شود.

عوامل لازم برای ترجمه (TRANSLATION): عبارتند از: -ریبوزوم ها -MRNA TRNA- ریبوزوم ها از دو زیر واحد بزرگ و کوچک تشکیل شده اند که اجتماعی از پروتئین ها و مولکولهای RNA می باشد.

انواع RN ها در پروکاریوتها سه نوع بوده که 23S و RNA 5S در زیر واحد کوچک قرار رفته اند.

زیر وا حد بزرگ شامل 31 پروتئین وکوچک 21 پروتین می باشد در یوکاریوت ها زیر واحد بزرگ دارای سه نوع RNAاست که عبارتند از: 5/8S , 5S,28Sکه همراه با پروتئین دیده می شوند.

در زیر واحد کوچک نیز 8S/RRN به همراه 32 پروتیئن دیده می شود.وزن ریبوزوم یوکاریوتها 80S و پروکاریوتها 70S است.

هنگامی که فعالیت ترجمه انجام نمی گیرد زیر واحدها جدا از هم هستتدولی به محض شروع رونوشت برداری کمپلکس ترجمه تشکیل می شود و با این عمل زیرواحدهایی ریبوزومی TRNA, MRNA باهم بطور مشترک وارد عمل خواهند شد.

نکته : مهمترین مثال استثنا برای فعالیت رونوشت برداری پلی سیسترونیک در یوکاریوتها تولید RRNA است.

بطوریکه قطعات 18S,5/8S, 28S از یک و احد رونوشت برداری ایجاد می شوند و قطعه 5S خود به تنهایی تولید می گردد .

لازم به ذکر است که S ضریب واحد ته نشینی در سانتروفوکاسیون است.

نکته: پروکاریوتها اینترون ندارند.

‌‌TRNA : بخاطر کوچکی (نوکلئوتید 90-75 ) و ثبات زیاد در سیتوپلاسم بیشتر از سایرین مورد مطاله قرار گرفته است (در مدل برگ شبدری TRNA چانچه دیده می شود برخی ازنواحی دو رشته ای بوده و نواحی تک رشته ای ایجاد لوپ ها را میکند که حلقه میانی TRNA همان حلقه آنتی کدونی است) حلقه دیگری که بنام حلقه متغیر خوانده میشود وجود دارد که تفاوت انواع TRNA را میتوان در حلقه متغیر جستجو کرد.

وجه مشترک همه TRNA هادر انتهای 3 یعنی محل اتصال آمینواسید می باشد که به صورت توالی CCAاست و در انتهای 5 نیز همواره گوانین دیده میشود.

در ساختمان TRNA بازهای تغییر یافته ای نیز وجود دارد که بعد از رونوشت برداری TRNA ایجاد شده اند.

برخی از این بازهای غیرمعمول یا نادر عبارتند از :‌اینوزنیک اسید (RIBOTIMIDLIKE ACID ) (iNOSINIC ACID) و یا (PSEUDO URIDIN) است.

در حلقه آنتی کدون سه باز مکمل کدون وجود دارد که اولین باز این سه باز آنتی کدونی ممکن است باز تغییر شکل یافتهای باشد.

بازهای تغییر شکل یافته گاهی قادرند با هر یک از بازهای چهارگانه مکمل یابی شوند.

بنابراین یکنوع TRNA که دارای یک باز تغییر شکل یافته در حلقه آنتی کدونی باشد قادر خواهد بود با چهارنوع کدون مکمل یابی شود و این موضوع جواب معمای 61 کدون در برابر حدود 20 نوع TRNA ای است که برای سرویس دهی بیست نوع آمینواسید فعالیت دارند که در بحث بارگیری TRNA مجددا مورد بحث قرار میدهیم.

مدل جدیدی که برای TRNA ارائه شده مدل سه بعدی است که به صورت L در نظر گرفته می شود و در یک انتها از L حلقه آنتی کدونی قرار گرفته و در انتهای دیگر 3 محل اتصال آمینواسیداست و حد واسط این دو انتها محل چسبیدن آنزیم AMINO ACID SYNTHETASE TRNA است.

از این آنزیم حداقل 20 نوع و جود دارد که به طور اختصاصی برای اسیدآمینه های بیست گانه عمل می کند .

مکانیسم دقیقی برای شناسایی انواع TRNA ها توسط این آنزیم وجود دارد.

بطوریکه هیچ آنزیمی عمل بارگیری TRNA را که همان اتصال آمینواسید به آن می باشد اشتباهی انجام نمی دهند.

به عقیده بعضی از دانشمندان نحوه شناسایی TRNA توسط این آنزیم حتی به عنوان دومین کد ژنتیکی محسوب می شود.

بارگیری TRNA: یعنی الحاق آمینواسید به TRNA مربوطه برای این فرآیند آمینواسیدبا برقراری پیوند با یک مولکول ATPغنی از انرژی می شود.

این عمل توسط آنزیم آمینواسید سنتتاز انجام می گیرد محصول واکنش آمینواسیدآدنیلیک اسید بعلاوه دو بنیان فسفات معدنی است.