قاعدة النوكليوتيد

القواعد النوكليوتيدية ^[1] (وتسمى أيضًا القواعد النوكليوتيدية ، والقواعد النيتروجينية ) هي مركبات بيولوجية تحتوي على النيتروجين تشكل نوكليوسيدات ، والتي بدورها هي مكونات النوكليوتيدات ، حيث تشكل كل هذه الجزيئات الأحادية اللبنات الأساسية للأحماض النووية . تؤدي قدرة القواعد النوكليوتيدية على تكوين أزواج قواعد وتكديسها فوق بعضها البعض مباشرة إلى هياكل حلزونية طويلة السلسلة مثل حمض الريبوز النووي (RNA) وحمض الديوكسي ريبوز النووي (DNA). تسمى خمس قواعد نوكليوتيدية - الأدينين (A) والسيتوزين (C) والجوانين (G) والثايمين (T) واليوراسيل (U) - أولية أو قانونية . تعمل كوحدات أساسية للرمز الوراثي ، حيث توجد القواعد A وG وC وT في DNA بينما توجد A وG وC وU في RNA. يتميز الثايمين واليوراسيل بوجود أو غياب مجموعة ميثيل على الكربون الخامس (C5) لهذه الحلقات غير المتجانسة المكونة من ستة أعضاء. ^[2]^{[ الصفحة المطلوبة ]} بالإضافة إلى ذلك، تحتوي بعض الفيروسات على أمينو أدينين (Z) بدلاً من الأدينين. ويختلف الأمر في وجود مجموعة أمين إضافية ، مما يخلق رابطة أكثر استقرارًا مع الثايمين. ^[3]

الأدينين والجوانين لهما هيكل حلقي مندمج مشتق من البيورين ، ومن ثم يطلق عليهما قواعد البيورين . ^[4] تتميز القواعد النيتروجينية البيورينية بمجموعتها الأمينية المفردة ( −NH ₂ )، عند ذرة الكربون C6 في الأدينين وC2 في الجوانين. ^[5] وبالمثل، فإن البنية الحلقية البسيطة للسيتوزين واليوراسيل والثايمين مشتقة من البيريميدين ، لذلك تسمى هذه القواعد الثلاث قواعد البيريميدين . ^[6]

يتألف كل زوج من القواعد في الحمض النووي الحلزوني المزدوج النموذجي من بيورين وبيريميدين: إما A مقترنًا بـ T أو C مقترنًا بـ G. تربط أزواج البيورين والبيريميدين هذه، والتي تسمى المكملات القاعدية ، بين سلسلتي الحلزون وغالبًا ما تتم مقارنتها بدرجات السلم. يضمن اقتران البيورين مع البيريميدين فقط عرضًا ثابتًا للحمض النووي. يعتمد اقتران A-T على رابطتين هيدروجينيتين ، بينما يعتمد اقتران C-G على ثلاث روابط. في كلتا الحالتين، تكون الروابط الهيدروجينية بين مجموعات الأمين والكربونيل على القواعد التكميلية.

ربما تكونت القواعد النووية مثل الأدينين، والجوانين، والزانثين ، والهيبوكسانثين ، والبيورين، و2,6-ديامينوبورين ، و6,8-ديامينوبورين في الفضاء الخارجي وكذلك على الأرض. ^[7]^[8]^[9]

يعكس أصل مصطلح القاعدة الخصائص الكيميائية لهذه المركبات في التفاعلات الحمضية-القاعدية ، ولكن هذه الخصائص ليست مهمة بشكل خاص لفهم معظم الوظائف البيولوجية للقواعد النووية.

بناء

على جانبي بنية الحمض النووي، تربط جزيئات الفوسفات بشكل متتابع حلقتي السكر في اثنين من مونومرات النوكليوتيدات المتجاورة، وبالتالي إنشاء جزيء حيوي طويل السلسلة . تشكل هذه الوصلات السلسلية للفوسفات مع السكريات ( الريبوز أو الديوكسي ريبوز ) خيوط "العمود الفقري" للجزيء الحيوي أحادي أو مزدوج الحلزون. في الحلزون المزدوج للحمض النووي، يتم توجيه السلسلتين كيميائيًا في اتجاهين متعاكسين، مما يسمح باقتران القواعد من خلال توفير التكامل بين القاعدتين، وهو أمر ضروري لتكرار أو نسخ المعلومات المشفرة الموجودة في الحمض النووي. ^{[ بحاجة لمصدر ]}

قواعد نووية معدلة

يحتوي الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) والحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA) أيضًا على قواعد أخرى (غير أولية) تم تعديلها بعد تكوين سلسلة الأحماض النووية. في الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، القاعدة المعدلة الأكثر شيوعًا هي 5-ميثيل سيتوزين (m5C ⁾ . في الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (RNA)، هناك العديد من القواعد المعدلة، بما في ذلك تلك الموجودة في النيوكليوسيدات السودويوريدين (Ψ)، والديهيدرويوريدين (D)، والإينوزين (I)، و7-ميثيل غوانوزين (m7G ⁾ . ^[10]^[11]

الهيبوكسانثين والزانثين هما اثنان من القواعد العديدة التي يتم إنشاؤها من خلال وجود مسببات الطفرات ، وكلاهما من خلال نزع الأمين (استبدال مجموعة الأمين بمجموعة كربونيل). يتم إنتاج الهيبوكسانثين من الأدينين، والزانثين من الجوانين، ^[12] وينتج اليوراسيل من نزع الأمين من السيتوزين .

قواعد نووية البيورين المعدلة

هذه أمثلة على الأدينوزين أو الغوانوزين المعدل.

قاعدة نواة	هيبوكسانثين	زانثين	7-ميثيل جوانين
نوكليوسيد	إينوزين 1	زانثوسين X	7-ميثيل غوانوزين م ⁷ جرام

قواعد نيتروجينية بيريميدينية معدلة

هذه أمثلة على السيتيدين المعدل أو الثيميدين أو اليوريدين.

قاعدة نواة	5,6-ديهيدرويوراسيل	5-ميثيل سيتوزين	5-هيدروكسي ميثيل سيتوزين
نوكليوسيد	ديهيدرويوريدين د	5-ميثيلسيتيدين م ⁵ ج	السودوريوريدين

قواعد نووية اصطناعية

يوجد عدد كبير من نظائر القواعد النووية. تُستخدم التطبيقات الأكثر شيوعًا كمجسات فلورية، إما بشكل مباشر أو غير مباشر، مثل نوكليوتيد أمينو أليل ، والذي يُستخدم لتمييز cRNA أو cDNA في المصفوفات الدقيقة . تعمل العديد من المجموعات على أزواج قواعد "إضافية" بديلة لتوسيع الشفرة الوراثية ، مثل الأيزوغوانين والأيزوسيتوسين أو 2-أمينو-6-(2-ثينيل)بورين الفلوري وبيرول-2-كاربالديهيد. ^[13]^[14]

في الطب، تُستخدم العديد من نظائر النوكليوسيد كعوامل مضادة للسرطان ومضادة للفيروسات. يدمج البوليميراز الفيروسي هذه المركبات مع قواعد غير تقليدية. يتم تنشيط هذه المركبات في الخلايا عن طريق تحويلها إلى نيوكليوتيدات؛ يتم إعطاؤها على شكل نيوكليوسيدات حيث لا يمكن للنيوكليوتيدات المشحونة عبور أغشية الخلايا بسهولة. ^{[ بحاجة لمصدر ]} تم الإعلان عن مجموعة واحدة على الأقل من أزواج القواعد الجديدة اعتبارًا من مايو 2014. ^[15]

التكثيف الحيوي للقواعد النووية مع الريبوز

من أجل فهم كيفية نشوء الحياة ، يلزم معرفة المسارات الكيميائية التي تسمح بتكوين اللبنات الأساسية للحياة في ظل ظروف ما قبل الحياة المعقولة . وفقًا لفرضية عالم الحمض النووي الريبي ، كانت النيوكليوتيدات العائمة الحرة موجودة في الحساء البدائي . كانت هذه هي الجزيئات الأساسية التي اتحدت في سلسلة لتكوين الحمض النووي الريبي . يجب أن تكون الجزيئات المعقدة مثل الحمض النووي الريبي قد نشأت من جزيئات صغيرة كانت تفاعليتها تحكمها عمليات فيزيائية كيميائية. يتكون الحمض النووي الريبي من نيوكليوتيدات البيورين والبيريميدين ، وكلاهما ضروري لنقل المعلومات بشكل موثوق، وبالتالي التطور الدارويني . أظهر نام وآخرون ^[16] التكثيف المباشر للقواعد النووية مع الريبوز لإعطاء النيوكليوتيدات الريبونوكليوزيدات في قطرات مائية دقيقة، وهي خطوة رئيسية تؤدي إلى تكوين الحمض النووي الريبي. حصل بيكر وآخرون على نتائج مماثلة ^[17]

انظر أيضا

النوكليوسيد – أي من عدة جليكوزيل أمينات تتألف من قاعدة نوكليوسيدية وجزيء سكر
النوكليوتيدات – الجزيئات البيولوجية التي تشكل الأحماض النووية
ترميز الأحماض النووية – الترميز العالمي باستخدام الأحرف الرومانية A وC وG وT لتسمية نيوكليوتيدات الحمض النووي الأربعة
تسلسل الأحماض النووية – تعاقب النيوكليوتيدات في الحمض النووي

مراجع

^ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - القواعد النوكليوتيدية (N04254)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.N04254.
^ Soukup, Garrett A. (2003). "الأحماض النووية: الخصائص العامة". eLS . الجمعية الأمريكية للسرطان. doi :10.1038/npg.els.0001335. ISBN 9780470015902.
^ "بعض الفيروسات تحبط دفاعات البكتيريا بأبجدية وراثية فريدة". 5 مايو 2021.
^ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - قواعد البيورين (P04953)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.p04953.
^ Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. "Section 25.2, Purine Bases Can Be Synthesized de Novo or Recycled by Salvage Pathways". الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة . تم الاسترجاع في 11 ديسمبر 2019 .
^ الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - قواعد البيريميدين (P04958)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.p04958.
^ Callahan MP, Smith KE, Cleaves HJ, Ruzicka J, Stern JC, Glavin DP, House CH, Dworkin JP (أغسطس 2011). "تحتوي النيازك الكربونية على مجموعة واسعة من القواعد النووية خارج الأرض". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 108 (34). PNAS : 13995–8. Bibcode :2011PNAS..10813995C. doi : 10.1073/pnas.1106493108 . PMC 3161613. PMID 21836052 .
^ Steigerwald, John (8 August 2011). "باحثون في وكالة ناسا: يمكن صنع كتل بناء الحمض النووي في الفضاء". ناسا . تم الاسترجاع في 10 أغسطس 2011 .
^ طاقم موقع ScienceDaily (9 أغسطس 2011). "يمكن صنع كتل بناء الحمض النووي في الفضاء، وفقًا لأدلة وكالة ناسا". موقع ScienceDaily . تم استرجاعه في 9 أغسطس 2011 .
^ Stavely, Brian E. "BIOL2060: Translation". www.mun.ca . تم الاسترجاع في 17 أغسطس 2020 .
^ "دور هياكل الغطاء لـ 5'mRNA و 5'U snRNA في تنظيم التعبير الجيني" - بحث - تم استرجاعه في 13 ديسمبر 2010.
^ Nguyen T, Brunson D, Crespi CL, Penman BW, Wishnok JS, Tannenbaum SR (أبريل 1992). "تلف الحمض النووي والطفرة في الخلايا البشرية المعرضة لأكسيد النيتريك في المختبر". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 89 (7): 3030-4. Bibcode :1992PNAS...89.3030N. doi : 10.1073/pnas.89.7.3030 . PMC 48797. PMID 1557408 .
^ جونسون إس سي، شيريل سي بي، مارشال دي جيه، موسر إم جيه، برودينت جيه آر (2004). "زوج قاعدي ثالث لتفاعل البوليميراز المتسلسل: إدخال isoC وisoG". أبحاث الأحماض النووية . 32 (6): 1937-41. doi :10.1093/nar/gkh522. PMC 390373. PMID 15051811 .
^ Kimoto M، Mitsui T، Harada Y، Sato A، Yokoyama S، Hirao I (2007). "الفحص الفلوري لجزيئات الحمض النووي الريبي بواسطة نظام أزواج القواعد غير الطبيعي". Nucleic Acids Research . 35 (16): 5360–69. doi :10.1093/nar/gkm508. PMC 2018647. PMID 17693436 .
^ Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, Corrêa IR, Romesberg FE (مايو 2014). "كائن حي شبه اصطناعي بأبجدية جينية موسعة". Nature . 509 (7500): 385–8. Bibcode :2014Natur.509..385M. doi : 10.1038/nature13314. PMC 4058825. PMID 24805238.
^ نام، إينهو؛ نام، هونغ جيل؛ زاري، ريتشارد ن. (2018). "التوليف غير الحيوي للريبونوكليوسيدات البيورين والبيريميدين في القطرات الدقيقة المائية". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 115 (1): 36-40. رمز Bibcode : 2018PNAS..115...36N. doi : 10.1073/pnas.1718559115 . PMC 5776833. PMID 29255025.
^ بيكر، سيدني؛ فيلدمان، جوناس؛ فيدمان، ستيفان؛ أوكامورا، هيدينوري؛ شنايدر، كريستينا؛ إيفان، كاترينا؛ كريسب، أنتوني؛ روسا، مارتن؛ أماتوف، تينتشتيك؛ كاريل، توماس (2019). "التوليف الموحد المعقول قبل الحيوي للريبونوكليوتيدات الحمض النووي الريبي للبيريميدين والبورين" (PDF) . العلوم . 366 (6461): 76-82. رمز Bibcode :2019Sci...366...76B. doi :10.1126/science.aax2747. PMID 31604305. S2CID 203719976.

روابط خارجية

اقتران القواعد في اللولب المزدوج للحمض النووي (يظهر روابط هيدروجينية محددة)

Original text

Rate this translation

Your feedback will be used to help improve Google Translate

[1] الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - القواعد النوكليوتيدية (N04254)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.N04254.

[2] Soukup, Garrett A. (2003). "الأحماض النووية: الخصائص العامة". eLS . الجمعية الأمريكية للسرطان. doi :10.1038/npg.els.0001335. ISBN 9780470015902.

[3] "بعض الفيروسات تحبط دفاعات البكتيريا بأبجدية وراثية فريدة". 5 مايو 2021.

[4] الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - قواعد البيورين (P04953)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.p04953.

[NIH.gov-5] Berg JM, Tymoczko JL, Stryer L. "Section 25.2, Purine Bases Can Be Synthesized de Novo or Recycled by Salvage Pathways". الكيمياء الحيوية. الطبعة الخامسة . تم الاسترجاع في 11 ديسمبر 2019 .

[6] الاتحاد الدولي للكيمياء البحتة والتطبيقية (IUPAC). "IUPAC - قواعد البيريميدين (P04958)". goldbook.iupac.org . doi :10.1351/goldbook.p04958.

[Callahan-7] Callahan MP, Smith KE, Cleaves HJ, Ruzicka J, Stern JC, Glavin DP, House CH, Dworkin JP (أغسطس 2011). "تحتوي النيازك الكربونية على مجموعة واسعة من القواعد النووية خارج الأرض". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 108 (34). PNAS : 13995–8. Bibcode :2011PNAS..10813995C. doi : 10.1073/pnas.1106493108 . PMC 3161613. PMID 21836052 .

[Steigerwald-8] Steigerwald, John (8 August 2011). "باحثون في وكالة ناسا: يمكن صنع كتل بناء الحمض النووي في الفضاء". ناسا . تم الاسترجاع في 10 أغسطس 2011 .

[DNA-9] طاقم موقع ScienceDaily (9 أغسطس 2011). "يمكن صنع كتل بناء الحمض النووي في الفضاء، وفقًا لأدلة وكالة ناسا". موقع ScienceDaily . تم استرجاعه في 9 أغسطس 2011 .

[10] Stavely, Brian E. "BIOL2060: Translation". www.mun.ca . تم الاسترجاع في 17 أغسطس 2020 .

[11] "دور هياكل الغطاء لـ 5'mRNA و 5'U snRNA في تنظيم التعبير الجيني" - بحث - تم استرجاعه في 13 ديسمبر 2010.

[pmid1557408-12] Nguyen T, Brunson D, Crespi CL, Penman BW, Wishnok JS, Tannenbaum SR (أبريل 1992). "تلف الحمض النووي والطفرة في الخلايا البشرية المعرضة لأكسيد النيتريك في المختبر". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم في الولايات المتحدة الأمريكية . 89 (7): 3030-4. Bibcode :1992PNAS...89.3030N. doi : 10.1073/pnas.89.7.3030 . PMC 48797. PMID 1557408 .

[pmid15051811-13] جونسون إس سي، شيريل سي بي، مارشال دي جيه، موسر إم جيه، برودينت جيه آر (2004). "زوج قاعدي ثالث لتفاعل البوليميراز المتسلسل: إدخال isoC وisoG". أبحاث الأحماض النووية . 32 (6): 1937-41. doi :10.1093/nar/gkh522. PMC 390373. PMID 15051811 .

[14] Kimoto M، Mitsui T، Harada Y، Sato A، Yokoyama S، Hirao I (2007). "الفحص الفلوري لجزيئات الحمض النووي الريبي بواسطة نظام أزواج القواعد غير الطبيعي". Nucleic Acids Research . 35 (16): 5360–69. doi :10.1093/nar/gkm508. PMC 2018647. PMID 17693436 .

[15] Malyshev DA, Dhami K, Lavergne T, Chen T, Dai N, Foster JM, Corrêa IR, Romesberg FE (مايو 2014). "كائن حي شبه اصطناعي بأبجدية جينية موسعة". Nature . 509 (7500): 385–8. Bibcode :2014Natur.509..385M. doi : 10.1038/nature13314. PMC 4058825. PMID 24805238.

[16] نام، إينهو؛ نام، هونغ جيل؛ زاري، ريتشارد ن. (2018). "التوليف غير الحيوي للريبونوكليوسيدات البيورين والبيريميدين في القطرات الدقيقة المائية". وقائع الأكاديمية الوطنية للعلوم . 115 (1): 36-40. رمز Bibcode : 2018PNAS..115...36N. doi : 10.1073/pnas.1718559115 . PMC 5776833. PMID 29255025.

[17] بيكر، سيدني؛ فيلدمان، جوناس؛ فيدمان، ستيفان؛ أوكامورا، هيدينوري؛ شنايدر، كريستينا؛ إيفان، كاترينا؛ كريسب، أنتوني؛ روسا، مارتن؛ أماتوف، تينتشتيك؛ كاريل، توماس (2019). "التوليف الموحد المعقول قبل الحيوي للريبونوكليوتيدات الحمض النووي الريبي للبيريميدين والبورين" (PDF) . العلوم . 366 (6461): 76-82. رمز Bibcode :2019Sci...366...76B. doi :10.1126/science.aax2747. PMID 31604305. S2CID 203719976.