آموزش گفتار 1 فصل 1 زیست دوازدهم به‌صورت تست‌بیس، همراه با تدریس ویدیویی «دکتر الهه بنام» را، در این پست از رپیتیچ ببینید.
در اولین گفتار از زیست 12، قرار است با نوکلئیک اسیدها و اجزای تشکیل‌دهنده آنها آشنا شویم. می‌توان گفت که نوکلئیک اسید، بیشترین نقش را در انتقال اطلاعات در بدن، بر عهده دارد.
برای دسترسی به کل مباحث فصل اول، روی لینک زیر کلیک کنید.
فیلم و جزوه فصل اول زیست دوازدهم
خب، اول از همه بریم که ویدیوی آموزشی این بخش رو ببینیم.
آموزش ویدیویی گفتار 1 فصل 1 زیست دوازدهم
در این قسمت، بخشی از «آموزش گفتار اول فصل اول زیست دوازدهم» را به‌صورت ویدیویی می‌توانید ببینید. مدرس این قسمت، خانم دکتر الهه بنام، رتبه 37 کنکور تجربی هستند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
پس از آشنایی با نوکلئیک اسید، دنا و مدل مولکولی آن را بررسی می‌کنیم. موضوعات بعدی درباره «رنا و انواع آن»، «ژن» و «نقش نوکلئوتیدها در سوخت و ساز» است.
نوکلئیک اسیدها؛ گفتار اول فصل اول زیست دوازدهم
تک تک یاخته‌های بدن، ویژگی‌هایی مانند شکل و اندازه دارند. این ویژگی‌ها تحت فرمان هسته هستند. دستورالعمل‌های هسته در حین تقسیم از یاخته‌ای به یاخته دیگر و در حین تولید مثل از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود.
فام‌تن‌ها در هسته قرار دارند و در ساختار آنها، دنا و پروتئین مشارکت می‌کنند. یکی از این دو ماده، ذخیره‌کننده اطلاعات وراثتی است. دنا، این ماده است که نقش ذخیره اطلاعات وراثتی را ایفا می‌کند.
آزمایش گریفیت
اطلاعات اولیه در مورد ماده وراثتی، حاصل آزمایش‌ها و فعالیت‌های بک باکتری‌شناس انگلیسی بود. گریفیت، سعی داشت واکسنی برای آنفولانزا تولید کند. آن موقع تصور میشد که عامل این بیماری، نوعی باکتری به نام استرپتوکوکوس نومونیا است. گریفیت با استفاده از دو نوع این باکتری، آزمایش‌هایی را روی موش‌ها انجام داد.
نوع بیماری‌زای آن که پوشینه‌دار (کپسول‌دار) است، در موش‌ها سبب سینه پهلو می‌شود؛ ولی نوع بدون پوشینه آن، موش‌ها را بیمار نمی‌کند.
تزریق باکتری‌های پوشینه‌دار به موش، باعث بروز علائم بیماری و مرگ آنها می‌شود. با این حال اگر به موش‌های مشابه باکتری‌های بدون پوشینه تزریق شود، دچار علائم بیماری نمی‌شوند. گریفیت در یک آزمایش دیگر، باکتری‌های پوشینه‌دار کشته‌شده با گرما را به موش‌ها تزریق کرد. او مشاهده کرد که آنها سالم ماندند. استنباط این بود که وجود پوشینه به تنهایی، عامل مرگ موش‌ها نیست.
در مرحله بعد، مخلوطی از باکتری‌های پوشینه‌دار کشته‌شده با گرما و زنده بدون پوشینه را به موش‌ها تزریق کرد. بر خلاف انتظار او، تمام موش‌ها مردند. گریفیت در بررسی خون و شش‌های موش‌های مرده، تعداد زیادی باکتری‌های پوشینه‌دار زنده را مشاهده کرد. مسلم است که باکتری‌های مرده، دوباره زنده نشده بودند. تنها فرض بر این بود که تعدادی از باکتری‌های بدون پوشینه، به نحوی تغییر کرده و پوشینه‌دار شده‌اند.
حاصل نتایج این آزمایش‌ها مشخص کرد که ماده وراثتی می‌تواند به یاخته دیگری منتقل شود؛ ولی ماهیت این ماده و چگونگی انتقال آن معلوم نشد.
دنا، عامل اصلی انتقال صفات وراثتی
تا حدود 16 سال بعد از گریفیت، عامل موثر در انتقال صفات از یک باکتری به باکتری دیگر، ناشناخته بود. «ایوری» و همکارانش، طی تحقیقاتی توانستند این عامل را پیدا کنند. آنها در ابتدای امر، عصاره باکتری‌های کشته‌شده پوشینه‌دار را استخراج کردند. سپس، تمامی پروتئین‌های موجود در این عصاره را تخریب کردند. پس از این مرحله، باقی‌مانده محلول را به محیط کشت باکتری فاقد پوشینه اضافه کردند. مشاهدات نشان داد که انتقال صفت صورت می‌گیرد؛ بنابراین، پروتیئن‌ها ماده وراثتی نیستند.
در آزمایشی دیگر، عصاره استخراج‌شده از باکتری‌های کشته‌شده پوشینه‌دار، در یک گریزانه (سانتیریفیوژ) قرار گرفت. این گریزانه با سرعت بالای خود، مواد عصاره را به صورت لایه لایه در می‌آورد. ایوری و همکاران هر یک از لایه‌ها را به صورت جداگانه، به محیط کشت باکتری فاقد پوشینه اضافه کردند. مشاهده شد که انتقال صفت، تنها هنگامی انجام می‌شود که در لایه دنا وجود دارد.
آنها با این آزمایشات فهمیدند که عامل اصلی و موثر در انتقال صفات، دنا است. به عبارت دیگر، دنا همان ماده وراثتی است. از آنجا که دانشمندان بر این باور بودند که پروتئین ماده وراثتی هستند، عده‌ای از آنها نتایج این آزمایش را قبول نکردند.
این تیم در آزمایش‌های دیگری، عصاره باکتری‌های پوشینه‌دار را استخراج و آن را به چهار قسمت تقسیم کردند. به هر قسمت، آنزیم تخریب‌کننده یک گروه از مواد آلی (کربوهیدرات‌ها، پروتئین‌ها، لیپیدها، نوکلیئیک اسیدها) را اضافه کردند. پس از آن، هر کدام را به محیط کشت حاوی باکتری بدون پوشینه منتقل کردند. آنها فرصتی را برای انتقال صفت و رشد و تکثیر فراهم کردند. مشاهده شد که در همه ظروف انتقال صورت می‌گیرد؛ به جز ظرفی که حاوی آنزیم تخریب‌کننده دنا است.
ساختار نوکلئیک اسیدها
نوکلئیک اسیدها که شامل دئوکسی‌ریبونوکلئیک‌اسید (دنا) و ریبونوکلئیک‌اسید (رنا) هستند، همگی بسپار دارند. این بسپارها (پلیمرها) دارای واحدهای تکرار‌شونده به نام نوکلئوتید هستند.
هر نوکلئوتید دارای این سه بخش است:
- یک قند پنج کربنه
- یک باز آلی نیتروژن‌دار
- یک تا سه گروه فسفات
قند پنج کربنه در دنا، دئوکسی‌ریبوز و در زنا، ریبوز است. دئوکسی ریبوز، یک اکسیژن کمتر از ریبوز دارد.
باز آلی نیتروژن‌دار می‌تواند به دو صورت وجود داشته‌باشد. اگر پورین باشد، ساختاری دو حلقه‌ای شامل آدنین (A) و گوانین (G) دارد. اگر پیریمیدین باشد، ساختاری تک حلقه‌ای حاوی تیمین (T)، سیتوزین (C) و یوراسیل (U) دارد. در دنا، باز یوراسیل شرکت ندارد و به جای آن تیمین وجود دارد. در رنا به جای تیمین، باز یوراسیل وجود دارد.
برای تشکیل یک نوکلئوتید، باز آلی نیتروژن‌دار و گروه یا گروه‌های فسفات با پیوند اشتراکی (کووالانسی) به دو سمت قند متصل می‌شوند. نوکلئوتیدها از نظر نوع قند، نوع باز آلی و تعدا گروه‌های فسفات با یکدیگر تفاوت دارند.
رشته پلی نوکلئوتیدی
نوکلئوتیدها با نوعی پیوند اشتراکی به نام فسفودی‌استر به هم متصل می‌شوند و رشته پلی نوکلئوتیدی را می‌سازند. در تشکیل پیوند فسفودی‌استر، فسفات یک نوکلئوتید به گروه هیدورسیل (OH) از قند مربوط به نوکلئوتید دیگر متصل می‌شود. رشته‌های پلی نوکلئوتیدی ممکن است به تنهایی، نوکلئیک اسید را بسازند. این رشته‌ها در مواقعی مانند رنا، به صورت دوتایی مقابل هم قرار می‌گیرند و نوکلئیک اسیدهایی مثل دنا را می‌سازند.
طبق توضیحات، مولکول‌های دنا از دو رشته پلی نوکلئوتید و مولکول‌های رنا از یک رشته پلی نوکلئوتید تشکیل می‌شوند.
نوکلئیک اسید حلقوی و خطی
دو انتهای رشته‌های پلی نوکلئوتید می‌توانند با پیوند فسفودی‌استر به هم متصل شوند و نوکلئیک اسید حلقوی را ایجاد کنند. به عنوان مثال، دنا در باکتری‌ها به صورت حلقوی است.
در نوکلئیک اسیدهای خطی گروه فسفات در یک انتها و گروه هیدروکسیل در انتهای دیگر آزاد است. با این حساب، هر رشته دنا و رنای خطی، همیشه دو سر متفاوت دارد.
تلاش برای کشف ساختار مولکولی دنا
در ابتدا تصور بر این بود که چهار نوع نوکلئوتید موجود در دنا به نسبت مساوی، در سراسر مولکول توزیع می‌شوند. انتظار بر این بود که مقدار 4 نوع باز آلی، در تمامی مولکول‌های دنا از هر جانداری که به دست آمده‌باشد، با یکدیگر برابر باشد.
چارگاف تحقیقاتی انجام داد که این تصور را بر هم زد. مشاهدات او نشان داد که مقدار آدنین در دنا با مقدار تیمین برابر است و مقدار گوانین در آن با سیتوزین برابری می‌کند. تحقیقات بعدی دانشمندان، دلیل این برابری نوکلئوتیدها را مشخص کرد.
استفاده از پرتو ایکس برای تهیه تصویر دنا
ویلکینز و فرانکلین، با استفاده از پرتو ایکس از مولکول‌های دنا تصاویری تهیه کردند.
با بررسی این تصاویر در مورد ساختار دنا، توانستند نتایجی را به دست بیاورند. یکی از این نتایج این بود که دنا، حالت مارپیچی و بیش از یک رشته دارد. البته با استفاده از این روش، ابعاد مولکول‌ها را هم تشخیص دادند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
مدل مولکولی دنا؛ گفتار 1 فصل 1 زیست دوازدهم
واتسون و کریک در تحقیقات خود، از نتایج آزمایشات چارگاف، ویلکینز و فرانکلین استفاده کردند. آنها با استفاده از این داده‌ها، مدل مولکولی نردبان مارپیچ را ساختند که باعث شد در سال 1962، جایزه نوبل را دریافت کنند. نتایج تحقیقات واتسون و کریک، حتی با پژوهش‌های امروزی هم به اثبات رسیده‌است.
نکات کلیدی مدل واتسون و کریک
هر مولکول دنا در حقیقت، از دو رشته پلی نوکلئوتیدی ساخته‌می‌شود. این رشته‌ها به دور محوری فرضی پیچیده‌شده و ساختار مارپیچ دو رشته‌ای را ایجاد می‌کند. این مارپیچ اغلب با یک نردبان پیچ‌خورده مقاسیه می‌شود. ستون‌های این نردبان را قند و فسفات و پله‌ها را بازهای آلی تشکیل می‌دهند. بین قند یک نوکلئوتید و قند نوکلئوتید مجاور پیوند فسفودی‌استر، و بین بازهای روبروی هم پیوند هیدروژنی برقرار است.
بازهای مکمل
پیوندهای هیدروژنی بین بازها، دو رشته دنا را در مقابل هم نگه می‌دارد. این پیوندها بین جفت‌بازها به صورت اختصاصی تشکیل می‌شوند. آدنین (A) با تیمین (T) روبروی هم قرار می‌گیرند و گوانین (G) با سیتوزین (C) جفت می‌شوند. به این جفت‌بازها، بازهای مکمل می‌گویند. بین C و G نسبت به A و T پیوند هیدروژنی بیشتری تشکیل می‌شود.
قرارگیری جفت‌بازها به این شکل باعث می‌شود که قطر مولکول دنا در سراسر آن یکسان باشد. این از آن جهت است که یک باز تک حلقه‌ای در مقابل یک باز دو حلقه‌ای قرار می‌گیرد و باعث پایداری مولکول دنا می‌شود. اگرچه دو رشته یک مولکول دنا یکسان نیستند، ولی شناسایی ترتیب نوکلئوتیدهای هر کدام، می‌تواند ترتیب نوکلئوتیدهای رشته دیگر را مشخص کند. به عنوان مثال اگر ترتیب نوکلئوتیدها در یک رشته ATGC باشد، ترتیب نوکلئوتیدها در رشته مکمل آن باید TACG باشد.
هر پیوند هیدروژنی به تنهایی، انرژی پیوند کمی دارد. وجود هزاران یا میلیون‌ها نوکلئوتید و برقراری پیوند هیدروژنی بین آنها، به مولکلول دنا حالت پایدارتری می‌دهد. در عین حال، دو رشته دنا در موقع نیاز می‌توانند در بعضی نقاط از هم جدا شوند، بدون این‌که پایداری آنها به هم بخورد.
رنا و انواع آن
نوع دیگری از نوکلئیک اسیدها، رنا است. مولکول رنا تک‌رشته‌ای است و از روی بخشی از یکی از رشته‌های دنا ساخته‌می‌شود. رناها نقش‌های متعددی دارند که به بعضی از آنها در ادامه اشاره می‌کنیم.
رنای پیک (mRNA) اطلاعات را از دنا به رناتن‌ها می‌رساند. رناتن با استفاده از اطلاعات رنای پیک، پروتئین‌سازی می‌کند.
tRNA یا رنای ناقل، آمینواسیدها را برای استفاده در پروتئین‌سازی، به سمت رناتن‌ها می‌برد.
در ساختار رناتن‌ها علاوه بر پروتئین، رنای رناتنی (rRNA) هم شرکت دارد.
علاوه بر این نقش‌ها، رناها نقش آنزیمی و دخالت در تنظیم بیان ژن نیز دارند.
ژن چیست؟
در طی گفتار 1 فصل 1 زیست دوازدهم، با ساختار دنا آشنا شدیم. ایوری و همکارانش به این نتیجه رسیدند که اطلاعات وراثتی در دنا قرار دارد و از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شوند. این اطلاعات، در واحدهایی به نام ژن سازماندهی شده‌اند. ژن، بخشی از مولکول دنا است که بیان آن می‌تواند به تولید رنا یا پلی‌پپتید منجر شود.
دخالت نوکلئوتیدها در واکنش‌های سوخت و سازی
نوکلئوتیدها علاوه بر شرکت در ساختار دنا و رنا، نقش‌های اساسی دیگری نیز در یاخته بر عهده دارند.
نوکلئوتید آدنین‌دار ATP (آدنوزین تری فسفات) به عنوان منبع رایج انرژی در یاخته شناخته می‌شود. یاخته در انجام فعالیت‌های مختلف، از ATP استفاده می‌کند.
علاوه بر این، نوکلئوتیدها می‌توانند در ساختار مولکلول‌های خاصی وارد شوند. این مولکول‌ها در فرایندهای فتوسنتز و تنفس یاخته‌ای، نقش حامل الکترون را بر عهده دارند.
فرم دریافت آموزش های ویدئویی زیست:
اگه تو هم میخوای کل زیستت رو تو کمترین زمان و با تدریس انیمیشنی مفهومی تستی رتبه 37 کنکور، خانم دکتر الهه بنام جمع کنی؛ کافیه این فرم رو پر کنی و منتظر تماسمون باشی:
روی نمره 20 و درصد بالای 70 زیست شناسیت (مثل رتبه های برتر هر سالمون) حساب کن!
برای دسترسی به دیگر گفتارهای فصل 1 زیست 12، روی لینک های زیر کلیک کنید: