المرجع الالكتروني للمعلوماتية
المرجع الألكتروني للمعلوماتية

علم الكيمياء
عدد المواضيع في هذا القسم 11123 موضوعاً
علم الكيمياء
الكيمياء التحليلية
الكيمياء الحياتية
الكيمياء العضوية
الكيمياء الفيزيائية
الكيمياء اللاعضوية
مواضيع اخرى في الكيمياء
الكيمياء الصناعية

Untitled Document
أبحث عن شيء أخر المرجع الالكتروني للمعلوماتية
مناخ المرتفعات Height Climate
2024-11-28
التربة المناسبة لزراعة البطاطس Solanum tuberosum
2024-11-28
مدى الرؤية Visibility
2024-11-28
Stratification
2024-11-28
استخدامات الطاقة الشمسية Uses of Solar Radiation
2024-11-28
Integration of phonology and morphology
2024-11-28

حالة فرض الجنسية بسبب تبدل السيادة في الإقليم
30-11-2021
الموجات وعدم اليقين الكمي
2023-02-06
ما يستحب من اللباس‌
17-11-2016
نون التوكيد
21-10-2014
الصابئة
2023-06-01
المكان
27-9-2016

DNA  
  
1709   01:39 صباحاً   date: 25-12-2019
Author : ..................
Book or Source : LibreTexts Project
Page and Part : .................

DNA

DNA is a polymer, consisting of monomers call deoxynucleotides. The monomer contains a simple sugar (deoxyribose, shown in black below), a phosphate group (in red), and a cyclic organic R group (in blue) that is analogous to the side chain of an amino acid.

Only four bases are used in DNA (in contrast to the 20 different side chains in proteins) which we will abbreviate, for simplicity, as A, G, C and T. They are bases since they contain amine groups that can accept protons. The polymer consists of a sugar - phosphate - sugar - phosphate backbone, with one base attached to each sugar molecule. As with proteins, the DNA backbone is polar but also charged. It is a polyanion. The bases, analogous to the side chains of amino acids, are predominately polar. Given the charged nature of the backbone, you might expect that DNA does not fold to a compact globular (spherical) shape, even if positively charged cations like Mg bind to and stabilize the charge on the polymer. Instead, DNA exists usually as a double-stranded (ds) structure with the sugar-phosphate backbones of the two different strands running in opposite directions (5'-3' and the other 3'-5'). The strands are held together by hydrogen bonds between bases on complementary strands. Hence like proteins, DNA has secondary structure but in this case, the hydrogen bonds are not within the backbone but between the "side chain" bases on opposing strands. It is actually a misnomer to call dsDNA a molecule, since it really consists of two different, complementary strands held together by hydrogen bonds. A structure of ds-DNA showing the opposite polarity of the strands is shown below.

In double stranded DNA, the guanine (G) base on one strand can form three H-bonds with a cytosine (C) base on another strand (this is called a GC base pair). The thymine (T) base on one strand can form two H-bonds with an adenine (A) base on the other strand (this is called an AT base pair). Double-stranded DNA has a regular geometric structure with a fixed distance between the two backbones. This requires the bases pairs to consists of one base with a two-ring (bicyclic) structure (these bases are called purines) and one with a single ring structure (these bases are called pyrimidines). Hence a G and A or a T and C are not possible base pair partners.

Double stranded DNA varies in length (number of sugar-phosphate units connected), base composition (how many of each set of bases) and sequence (the order of the bases in the backbone). The following links provide interactive Jmol models of dsDNA made by Angel Herráez, Univ. de Alcalá (Spain) and Eric Martz.

  • Jmol model of ds-DNA with base pairs and H-bonds
  • Jmol model of DNA strands and helical backbone
  • Jmol model of DNA ends and parallelisms

Chromosomes consist of one dsDNA with many different bound proteins. The human genome has about 3 billion base pairs of DNA. Therefore, on average, each single chromosome of a pair has about 150 million base pairs and lots of proteins bound to it. dsDNA is a highly charged molecule, and can be viewed, to a first approximation, as a long rod-like molecule with a large negative charge. It is a polyanion. This very large molecule must somehow be packed into a small nucleus of a tiny cell. In complex (eukaryotic) cells, this packing problem is solved by coiling DNA around a core complex of four different pairs (eight proteins total) of histone proteins (H2A, H2B, H3, and H4) which have net positive charges. The histone core complex with dsDNA wound around approximately 2.5 times is called the nucleosome.

Jmol model of the nucleosome

DNA can adopt two other types of double-helical forms. The one discovered by Watson and Crick and found in most textbooks is called B-DNA. Depending on the actual DNA sequence and the hydration state of the DNA, it can be coaxed to form two other types of double-stranded helices, Z and A DNA. The A form is much more open then the B form.

The 3.2 billion base pairs of DNA in humans contains about 24,000 short stretches (genes) that encode different proteins. These genes are interspersed among DNA that helps determining if the gene is decoded into RNA molecules (see below) and ultimately into proteins. For a particular gene to be activated (or "turned on"), specific proteins must bind to the region of a particular gene. How can binding proteins find specific binding targets among the vast number of base pairs that to a first approximation have a repetitive sugar-phosphate-base repeat? The Jmol below shows how specificity can be achieved. When DNA winds into a double helix through base-pairs between AT and GC, hydrogen bond donors (amide Hs) and acceptors (Os) on the bases that are not used in intrastrand base pairing,are still available in the major and minor grove of the ds-DNA helix (see Jmol below). Unique base pair sequences will display unique patterns of H bond donors and acceptors in the major grove. These donors/acceptors can be recognized by specific DNA binding proteins which on binding can lead to gene activation.




هي أحد فروع علم الكيمياء. ويدرس بنية وخواص وتفاعلات المركبات والمواد العضوية، أي المواد التي تحتوي على عناصر الكربون والهيدروجين والاوكسجين والنتروجين واحيانا الكبريت (كل ما يحتويه تركيب جسم الكائن الحي مثلا البروتين يحوي تلك العناصر). وكذلك دراسة البنية تتضمن استخدام المطيافية (مثل رنين مغناطيسي نووي) ومطيافية الكتلة والطرق الفيزيائية والكيميائية الأخرى لتحديد التركيب الكيميائي والصيغة الكيميائية للمركبات العضوية. إلى عناصر أخرى و تشمل:- كيمياء عضوية فلزية و كيمياء عضوية لا فلزية.


إن هذا العلم متشعب و متفرع و له علاقة بعلوم أخرى كثيرة ويعرف بكيمياء الكائنات الحية على اختلاف أنواعها عن طريق دراسة المكونات الخلوية لهذه الكائنات من حيث التراكيب الكيميائية لهذه المكونات ومناطق تواجدها ووظائفها الحيوية فضلا عن دراسة التفاعلات الحيوية المختلفة التي تحدث داخل هذه الخلايا الحية من حيث البناء والتخليق، أو من حيث الهدم وإنتاج الطاقة .


علم يقوم على دراسة خواص وبناء مختلف المواد والجسيمات التي تتكون منها هذه المواد وذلك تبعا لتركيبها وبنائها الكيميائيين وللظروف التي توجد فيها وعلى دراسة التفاعلات الكيميائية والاشكال الأخرى من التأثير المتبادل بين المواد تبعا لتركيبها الكيميائي وبنائها ، وللظروف الفيزيائية التي تحدث فيها هذه التفاعلات. يعود نشوء الكيمياء الفيزيائية إلى منتصف القرن الثامن عشر . فقد أدت المعلومات التي تجمعت حتى تلك الفترة في فرعي الفيزياء والكيمياء إلى فصل الكيمياء الفيزيائية كمادة علمية مستقلة ، كما ساعدت على تطورها فيما بعد .