ققنوس
قالب وبلاگ
لینک های ویژه
طراح قالب


 

                           بررسی همانندسازی و حفظ ماده ژنتیک

 

 

                                                           تقدیم به :

                         آنانکه خوبی ها را در وجودشان همانندسازی می کنند.

                                                     


 

چکیده مطالب :

مولکول DNA از رشته­ی پلی­نوکلئوتیدی تشکیل شده است که به دور یکدیگر می­پیچند و یک مارپیچ مضاعف را می­سازند. بخش­های قند – فسفات مولکول، ستون اصلی را می­سازند و بازهای آلی به سمت داخل به سمت روی یکدیگر تجمع می­یابند. 2 زنجیره پلی نوکلئوتیدی در راستاهای مخالف (موازی و ناهمسو) به هم می­پیوندند مارپیچ مضاعف راست گرد است و به ازای هر 10 باز یک دور می­پیچد مارپیچ یک شیار بزرگ اصلی دارد که به واسطه عملکرد متقابل با پروتئین­ها است. ساختارهای DNA ی تغییر یافته نیز شناخته شده­اند از جمله DNA مارپیچ چپ گرد.

باز شدن مکمل:

پیوندهای هیدروژنی بین بازهای آلی دو رشته DNA به مارپیچ دوتایی استحاکم می بخشد. فضای موجود بین رشته­ها عملرکد بازهای الی را محدود کرده است به این ترتیب یک پورین همیشه مقابل یک پیریمیدن قرار می گیرد. بنابراین A فقط با T، G و با C پیوند می شوند این فرایند جفت شدن بازهای مکمل نام دارد. محدودیت جفت شدن بازهای آلی به این معنی است که به ترتیب و قرار گیری بازهای دو رشته وابسته به یکدیگر است به این ترتیب که توالی یکی تعیین می شود و توالی دیگر را از پیش مشخص می کند. این روش اجازه می دهد که هنگام همانند سازی DNA و بیان ژنها اطلاعات ژنتیکی حفظ شود. گسستن پیوندهای هیدروژنی بین بازها به وسیله حرارت یا مواد شیمیایی و یا توسط آنزیم منجر به جدا شدن رشته های مارپیچ مضاعف می شود.

همانند سازی DNA:

در این فرایند یک سلول قبل از تقسیم شدن از DNA خود نسخه برداری می کند. DNA  در جهت پلیمراز با استفاده از یک رشته DNA به عنوان الگو کپی می شود. همانند سازی 2 روش نیمه حفاظتی است، در DNAAECOLI پلیمراز I , III دارای فعالیت اگزونوکلئازی که       َ 5  هستند که به آنها اجازه می دهد تا با تصحیح توالیها میزان اشتباه در همانندسازی را به حداقل برسانند.


 

پیشگفتار:

در تاریخ علم و جامعه شناسی شواهد بسیاری است که نشان می دهند در هر جامعه، روند پیشرفت علم و نوع مسائل علمی که مطرح می شوند و تفسیرهایی که از یافته های علمی به عمل می آید، با اوضاع اقتصادی، سیاسی و مبانی فلسفی آن جامعه بستگی انکارناپذیر داشته اند.

زیست شناسی به ویژه علم وراثت نه تنها از این نظر مستثنی نبوده، بلکه از بعضی لحاظ پیوند استوارتری با اوضاع اجتماعی زمان داشته است. علم زیست شناسی در سال های اخیر به پیشرفت های عظیمی نایل آمده است. پیشرفت زیست شناسی به ویژه در رشته­ی ژنتیک بیشتر بوده و کشف اصول جدید در این رشته ها و اختراع تکنولوژی نو، شناسایی مطالب زیست شناسی را آسان تر کرده است.

همانند سازی نیز یکی از شاخه های علم ژنتیک است که بحث جدیدی است در علم ژنتیک و ما سعی کرده ایم پله پله و گام به گام این موضوع را روشن کنیم. به طوری که ابتدا به بیان ساختمان DNA و RNA، ساختار و تاریخچه­ی ژن و بعد بحث همانندسازی به طور مختصر پرداخته ایم.

لازم به ذکر است که چیدمان مطالب و ترتیب ارائه مطالب، درست مطابق با قواعد و اصول تحقیقی است و هیچ گونه عقیده و سلیقه شخصی در این موارد اعمال نشده است. با توجه به جدید بودن این بحث می توانیم ادعا کنیم که این مجموعه می تواند پاسخی باشد به نیاز تعدادی از علاقه مندان به علم ژنتیک و بحث همانندسازی.

طرح سوال:

1- DNA چیست؟

DNA  مولکولی است درهم غلاف شده که بر روی کروموزوم های داخل هسته­ی سلول جای دارد و DNA مسئولیت انتقال صفات وراثتی را بر عهده دارد. DNA  خود از واحدهای مونومتری نوکلئیک اسیدها به نام نوکلئوتید ساخته می شود. هر نوکلئوتید از سه بخش تشکیل شده است:

1- یک قند پنج کربنی که دئوکسی ریبوز است.

2- یک تا سه گروه فسفات

3- یک باز آلی نیتروژن دار

بازهایی که در ساختار DNA شرکت می کنند، عبارت اند از : آدنین (A)، تیمین (T)، سیتوزین (C)، گوانین (G).

2- RNA  چیست؟

ساختارRNA نیز همانند DNA است با این تفاوت که :

1. قند پنج کربنی در آن «ریبوز» است.

2. به جای تیمین، در RNA یوراسیل (U) وجود دارد.

3. همانند سازی به چه پدیده ای گفته می شود.

اهمیت و ضرورت تحقیق :

شاید این تحقیق برای کسانی که حدود سنی ما را دارند اهمیت زیادی نداشته باشد و ما درک زیادی از این موضوع و مخصوصاً اصل ماده­ی ژنتیک نداشته باشیم اما شاید این تحقیق به درد کسانی که واقعاً علاقه ی زیادی به علم ژنتیک داشته باشند بخورد.مخصوصاً اینکه در این مجموعه سعی شده است که با دقت کافی مطالب این کتاب را با مطالب کتابی دیگر ترکیب کرده و با یکدیگر وفق دهیم.

موضوع همانندسازی و حفظ ماده ی ژنتیک ممکن است که به صورت چند کتاب چند صفحه ای در کل جهان به چاپ رسیده و یا با طرح ها و توضیحات کمی در سایتهای مختلف اینترنتی اینترنشنال و با کمک چند دکتر و پژوهشگر و فیلسوف مورد بحث قرار گرفته باشد. اما به طور کل این موضوع یک موضوعی است که کمی مبهم است دانشمندان و پزشکان هنوز در حال تحقیق بر روی این مبحث هستند ولی به طور کل من نیز توانستم از این تحقیق نهایت استفاده را برای افزایش میزان اطلاعات خود کنم.

 

 

روش تحقیق :

تحقیق فرایندی است پویا که در آن مراحل مختلفی طی می شود تا به کشف حقایق یا حل مسأله می انجامد. تحقیق در لغت به معنی درست کردن، پژوهش، رسیدگی ، بررسی و یافتن حقیقت آمده اس. تحقیق مطالعه ی حقیقت و واقعیت است. چنان که در فرهنگ معین می خوانیم که : «تحقیق مطالعه ی حقیقت و واقعیت است. »

اما تحقیق در اصطلاح عبارتست از کوشش و تلاش و جست و جو برای کسب آگاهی های جدید و کشف حقایق با روش علمی. بنابراین می توان گفت که تحقیق، فعالیت پیگیر و تلاش فکری مداوم برای استخراج حقایق از لابه لای حق و باطل است. تفحص و تلاش برای آشکار کردن حقیقت، پرده برداری از حقیقت و کشف روابط علت و معلولی و خلاصه شناخت یک مسأله یا حل آن با روش منطقی وعلمی است. منظور از منطقی و علمی روش هایی اس که تاکنون وضع شده است و از این روش ها جهت حل مسأله با روش ساختن حقیقت استفاده شده است.

من نیز سعی کرده ام در انجام تحقیق و جمع آوری مطالب از روش خاصی استفاده کن. روشی که من از آن استفاده کرده ام، روش «توصیفی» نامیده می شود. یعنی این که سعی کرده ام مطالب را به صورت توصیف واقعی، جزئی و دقیق بیان کنیم و مطالب را برای خودمان روشن نمائیم.

 

روش جمع آوری اطلاعات:

روش جمع آوری اطلاعات و مطالب مربوط به این تحقیق را از روش کتابخانه ای استفاده کرده ام. البته از سایت های مربوطه و ذکر شده نیز بهره ی کافی بردم.

تعریف اصطلاحات:

کروموزوم: در جانداران پیشرفته آنها بر روی یک سری مولکولهای بی نهایت طویل DNA به نام کروموزوم قرار گرفته اند.

DNA بین ژنی: آنها بسیار پراکنده هستند و توسط توالیهایی از هم جدا شده اند که به نظر نمی آید دارای اطلاعات قابل استفاده ای باشد. این توالیها را DNA  بین ژنی می گویند.

رشته الگو : یکی از دو رشته مارپیچ مضاعف حامل اطلاعات بیولوژیکی است که آن را رشته الگو می نامند.

رشته غیرالگو : این رشته برای تولید یک مولکول DNA با توالی مکمل استفاده می شود که خود سنتریکی پلی پپتید را هدایت می کند.

اپرانها: دسته های ژنی هستند که درباکتری ­ها یافت می شوند و دارای ژنهایی می باشند که به صورت هماهنگ منظم شده اند و پروتئین هایی با عملکرد بسیار نزدیک را رمز می کنند.

رونویسی : هنگام بیان ژن مولکولهای DNA سنتز یک مولکول RNA با توالی مکمل را هدایت کرده و به این ترتیب اطلاعات خود را کپی می کنند که به این فرایند رونویسی می گویند.

ترجمه: RNA  باعث سنتز پلی پپتید می شود و توالی اسیدهای آمینه آن توسط بازهای RNA تعیین می شود.

کدون: هر دسته سه تایی از بازها یک کدون نام دارد و اسید آمینه خاصی را مشخص می کند.

مترادف: کدونهایی که اسید آمینه یکسانی را رمز می کنند مترادف نامیده می شوند و باید مشابه هم باشند.

جایگاه وبل : تفاوت بین مترادفها توسط جایگاه سوم ایجاد می شود که به جایگاه وبل مصرف است.

کدون آغازین : کدون رمز کننده متیونین AU6 علامتی برای شروع پروتئین سازی است و به عنوان کدون آغازین شناخته شده است.

چارچوب خواند باز: دسته ای از کدونها که به دنبال هم می ایند و در ابتدا توسط کد آغازین و در انتها توسط کد پایانی بسته شده اند به عنوان یک چارچوب خواندن باز شناخته می شوند.

رونوشت: مولکول RNA سنتز شده یک رونوشت نام دارد و ممکن است بعداً جهت سنتز یک پروتئین مراحل توجهه را پشت سر بگذارد.

هولوآنزیم : RNA توسط یک آنزیم RNA پلیمراز منفرد که دارای چندین زیرواحد پلی پپتیدی است سنتز می شود RNA پلیمراز در E-Coli پنج زیر واحد دارد. دو آلفا – یک بتا – یک بتاپریم و یک زیر واحد سیگما.

ساختمان شیمیایی DNA  و RNA

پس از پروتئین ها، اسیدهای نوکلئیک به عنوان مولکول های گوارشی مورد مطالعه قرار گرفتند. با وجودی که این مولکول ها در اغلب سلول ها به وضوح دیده می شوند، ولی عمل زیستی آنها مشخص نبود. در آغاز مطالعه شیمیایی اسیدهای نوکلئیک دشوار بود، چون آنها نیز مانند پروتئین ها مولکول های درشتی بودند. مصالح ساختمانی که در ساختمان اسیدهای نوکلئیک شر کت می کنند، چند نوع نوکلئوتید هستند. تا اواخر قرن نوزدهم DNA به عنوان جزء اصلی تشکیل دهنده ی کروموزوم محسوب می شوند. پس از آن نوع دیگری از اسیدهای نوکلئیک یعنی اسید ریبونوکلئیک در سلول یافت شد. از آنجا که تحقیقات وجود مقدار زیادی RNA در سلول های مخمر را نشان می داد. سالها به غلط تصور می شد که اسید نوکلئیک گیاهی RNA و اسید نوکلئیک جانوری DNA است. با ابداع روش های جدید جداسازی DNA و RNA از یک دیگر معلوم شد که کلیه سلول ها حتی باکتریها دارای هر دو نوع اسید نوکلئیک RNA  و DNA هستند.

مصالح ساختمانی DNA و RNA شامل چهار نوکلئوتید می باشند. هر نوکلئوتید شامل یک قند پنج کربنه، یک گروه فسفات و یک باز آلی پورین یا پیرمیدین است. بازهای فوق مولکول های آروماتیک مسطحی هستند. بازهای پورینی دو حلقه ای و بازهای پیرمیدینی یک حلقه ای می باشند. قند موجود در نوکلئوتیدهای DNA دزوکسی زیبوز و قند نوکلئوتیدهای RNA ریبوز است. بازهایی که در DNA  شرکت دارند شامل آدنین و گوانین ، تیمین و سیتوزین می باشند. بازهای RNA  نیز مانند DNA بوده با این تفاوت که به جای تیمین، در RNA یوراسیل وجود دارد. نوع پیوندی که سبب اتصال نوکلئوتیدها به یکدیگر می شود از نوع کووالانسی است و به نام پیوند فسفودی استر خوانده می شود. پیوند فسفودی استر بین گروه فسفات یک نوکلئوتید و گروه هیدروکسیل قند نوکلئوتید دیگر برقرار می شود.

با وجودی که حضور پیوندهای فسفودی استر در ساختمان اسیدهای نوکلئیک از مدتها پیش شناخته شده بود، با این وجود اتم های تشکیل دهنده ی آن تا مدت ها ناشناخته بودند. علاوه بر این طول رشته های DNA  و RNA نیز مشخص نشده بود. علت این امر آن بود که در اثر روش های جداسازی، اسیدهای نوکلئیک  فوق شکسته می شدند. در نیمه ی دهه 1930 با بکارگیری روش ها مناسب تر معلوم شد که DNA و RNA مولکول های درشتی هستند و شیمیدانانی چون سینگر، همرستن و کسپرسن، با استفاده از روش های آزمایشگاهی ملایم تری توانستند اسیدهای نوکلئیک را جدا و تلخیص نمایند. آنها نشان دادند که وزن  مولکولی DNA خالص بسیار بیشتر از پروتئین ها می باشد و بدین ترتیب معلوم شد که اسیدهای نوکلئیک مولکول های بسیار طویلی هستند. بعدها در اسل 1950 با ابداع میکروسکوپ الکترونی توانستند مولکول DNA را مستقیماً مشاهده نمایند و ملاحظه شد در حالی که طول بعضی از مولکول های DNA  به چندین هزار آنگستروم می رسد قطر آن بسیار کم یعنی بیست آنگستروم می باشد.

مقدار DNA کروموزوم ثابت است

اگرچه آزمایشات اولیه در مود عمل به وجود آورنده تغییرات توارثی روشن و دقیق بود، با این حال اطمینانی وجود نداشت که این امر در مورد کلیه جانوران دیگر صادق باشد.

اغلب دانشمندان تصور می کردند که آزمایشات فوق تنها در مورد تعداد معدودی باکتری می تواند صحت داشته باشد و عمومیت نداشته باشد. به هر حال مشاهدات مهم دانشمندی به نام «آوری» به کندی مورد قبول قرار گرفت.

با انجام مطالعات شیمیایی کروموزوم، شواهد لازم در تأیید نظریه آوری فراهم شد. این مطالعاتت نشان داد که DNA  تقریباً به طور انحصاری در هسته یسلول یافت می شود و در قسمت هایی از سلول که کروموزوم وجود ندارد، DNA نیز یافت نمی شود. مطالعات سیتوشیمی، میرسکی و ریس از انسیتوراکلفرووندریلیس از فرانسه نشان داد که مقدار DNA  سلول های دیپلوئید در هر یک از سلول های یک جاندار ثابت و دو برابر مقدار آن در سلول­های پلوئیدی همان جانداران است. همان گونه که پیش تر گفته شد مولکول های DNA  به عنوان مولکول توارثی باید از پایداری قابل توجهی برخوردار باشد . در حالی که اغلب مولکول های سلول مرتباً ساخته و ترکیب می شوند. اتمهایی که وارد ساختمان DNA می شوند تا زمانی که سلول فعالیت طبیعی خود را ادامه می دهد، از آن جدا نمی شوند.

آزمایشات مختلف در گذشته نشان دهنده­ی آن بودند که اطلاعات وراثتی توسط DNA حمل می شود. متخصص ژنتیک مولکولی حتی پیش از آن که مراحل مختلف همانندسازی مشخص شود، مایل بودند بدانند که چگونه مولکول DNA توالی اسیدهای آمینه مربوط به بیوسنتز یک پروتئین خاص را دیکته می نمایند. از آن جا که DNA  به صورت مارپیچ مضاعف است، خصوصیات ژنتیکی باید در توالی نوکلئوتیدهای دو زنجیره ی آن نهفته باشد. با وجودی که کلیه مولکول های DNA تنها از جهار نوع نوکلئوتید (A,G, C , T ) ساخته شده اند، ولی باید توجه داشت به علت طویل بودن زیاد، می توانند تنوع بسیار عظیمی داشته باشند. به عنوان مثال چنانچه تعداد نوکلئوتیدهای تشکیل دهنده ی DNA  را N  در نظر بگیریم 4N نوع مولکول DNA  مختلف را می توان تصور نمود . بنابراین DNA می تواند حاصل اطلاعات وراثتی بسیار متنوع باشد بعدها خواهیم دید که هر ژن باکتری از حدود 1500 جفت باز تشکیل شده است و به این ترتیب می توان 41500 ژن مختلف را تصور نمود و این عدد بسیار بزرگتر از تمام ژنهایی است که از بدو حیات می توانسته به وجود بیاید.

اگر چه مولکول DNA دارای اطلاعات لازم جهت تعیین توالی اسیدهای آمینه است، با وجود این خود مستقیماً نمی تواند به عنوان اگر در بیوسنتز پروتئین شرکت نماید. آزمایشات متعددی نشان دادند که در جایگاه سنتز پروتئین DNA حضور ندارد. از آنجا که جایگاه سنتز پروتئین بطور فیزیکی از یکدیگر جدا هستند سپس مولکول دیگری باید اطلاعات لازم جهت بیوسنتز پروتئین را از هسته گرفته، به سیتوپلاسم آورد.

تحقیقات انجام شده نشان داد که مولکول فوق نوعی اسید نوکلئیک یعنی RNA می باشد. کاسپرسون سوئدی و براکت بلژیکی دریافتند که عمده RNA  سلول در سیتوپلاسم وجود دارد و یکی از رشته های DNA به عنوان الگو قرار گرفته و از روی آن RNA  ساخته می شود.


 

نتیجه گیری

تحقیق ما موضوعی داشت بسیار جالب درباره ی همانندسازی DNA و حفظ ماده ی ژنتیک و مواد آن. ما از این تحقیق چیزهای زیادی یاد گرفتیم و فهمیدیم که در همانندسازی اندامها و بخش های مختلفی مثل RNA، DNA، ژن ها و آنزیم های پلیمراز تأثیر دارند. ما با بخش های مختلف و موثر در همانندسازی آشنا شدیم و بعضی از آنها را با وظایفشان شناختیم مثلاً فهمیدیم که DNA  مولکولی است در هم غلاف شده که بر روی کروموزوم هایی داخل هسته­ی سلول ها جای دارد. DNA  شامل زنجیره یا از مونومرهای نوکلئوتیدی می باشد و هر نوکلئوتید دارای یک قند، یک باز و یک گروه فسفات است و هر مولکول DNA  از دو رشته ی پلی نوکلئوتیدی تشکیل شده است که به دور یکدیگر می پیچند و یک مارپیچ مضاعف را می سازند. بخش های قند و فسفات مولکول ستون اصلی را می سازند و بازهای آلی به سمت داخل روی یکدیگر تجمع می یابند.

DNA مسئولیت انتقال صفات وراثتی را بر عهده دارد و آن هم از طریق همانندسازی ما در این تحقیق سعی کردیم که سطح پیچیده و وسیع همانندسازی به طور قابل درک و محدودتری به رشته تحریر برسانیم از کل این مطالب معنی واقعی همانندسازی را فهمیدیم و نتیجه گرفتیم که همانندسازی فرایندی است که در آن سلول ها از DNA ی خود نسخه برداری می کنند. به وسیله­ی همانندسازی است که اطلاعات ژنتیکی موجود در سلول ها می توانند به سلول های حاصل از تقسیم سلولی منتقل شوند. به همین دلیل همانندسازی و حفظ ماده ی ژنتیک آن برای دانشمندان و پژوهشگران علم زیست شناسی بسیار مهم و اساسی است و آنها می خواهند این موضوع را در سطح خیلی وسیعی بیان کنند.


 

منابع و مآخذ:

1- آساد، محمد تقی – مبانی ژنتیک – انتشارات چهر- چاپ پنجم 1381.

2- استانسفیلد – ویلیام د – اصول و مسائل ژنتیک – انتشارات فاطمی – چاپ اول 1984.

3- آلفراک ، جرج – DNA و همانندسازی آن- نشر نوشین – چاپ اول 1378.

4- عباسی – محمد تقی – ژنتیک سلولی و مولکولی – انتشارات فاطمی – چاپ اول 1379.

5- نلسون ، دیوید- سلولی و مولکولی – انتشارات فریمان – چاپ دوم 1379.

6- نوروزی ، آذین- بیوشیمی – نشر نزهت – چاپ اول 1381.

7- والستون ، جیمز – ژنتیک مولکولی – انتشارات دانشگاه تهران – چاپ سوم 1377.

8- وینتر، پی سی – هیکی ، جی . آی – فلچر، اچ .ال – درسنامه ژنتیک – انتشارات برای فردا – چاپ اول 1383.

9- یلمه، محمد هاشم – همانندسازی DNA – انتشارات قدیانی – چاپ اول 1381.

10- http: // www.hugo-international.org

11- http: // www.yahoo.com

12- http://www.google.com

13- http://www.biolojic-arizona-edu/

14-http://www.kumc.edu/Gec/

15- http://www.bbc

 مریم آرام

۱۶ ساله

[ سه شنبه بیستم اسفند 1387 ] [ 16:37 ] [ ربيعي،مسئول مركز ]
درباره وبلاگ

با کليدی اگر مي‌آيى
تا به دست ِ خود
از آهن ِ تفته
قفلي بسازم
گر باز مي‌گذاری در را،
تا به همت ِ خويش
از سنگ‌پاره‌سنگ
ديواری برآرم.
باری
دل
در اين برهوت
ديگرگونه چشم‌اندازی مي‌طلبد.