گروه زیست شناسی دزفول

نكات فصل پنجم درس زيست شناسي– سوم تجربي – ماده ي ژنتيك

مقدمه

1)        عاملي كه باعث انتقال صفات و ويژگي ها از نسلي به نسل ديگر مي شود ، ماده‌ي ژنتيك نام دارد.

2)        در ماده‌ي ژنتيك اطلاعات و دستورالعمل هايي نهفته است كه بسياري از ويژگي هاي جاندار به آن بستگي دارد.

3)     براي آنكه مولكولي بتواند نقش ماده‌ي ژنتيك را داشته باشد بايد 1- بتواند اطلاعات ژنتيك را در خود ذخيره كند. 2- آنها را از نسلي به نسل ديگر منتقل كند. 3- نسبتاً پايدار باشد تا بتواند در سراسر زندگي فرد ، خود را حفظ كند.

در جستجوي ماده ي ژنتيك

4)        در سال 1928، فردريك گريفيت كه باكتري شناس بود ، سعي داشت تا واكسني عليه باكتري مولد ذات الريه بسازد.

5)        نام علمي باكتري مولد ذات الريه ، استرپتوكوكوس نومونيا مي باشد.

6)      گريفيت روي دو سويه از اين باكتري كار مي كرد كه يكي از آنها كپسولي پلي ساكاريدي دارد كه اطراف باكتري را احاطه كرده ولي ديگري بدون كپسول پلي ساكاريدي است.

7)       سويه‌ي كپسول دار باعث ايجاد بيماري مي شود ولي سويه‌ي بدون كپسول بيماري‌زا نيست.

8)        آزمايش هاي گريفيت به ترتيب زير است:

a.        او باكتري هاي كپسول دار را به موش ها تزريق كرد و ديد كه موش ها بيمار شدند ولي با تزريق باكتري هاي بدون كپسول موش‌ها بيمار نشدند.

b.     گريفيت براي اينكه بفهمد آيا كپسول باعث بيماري مي شود ، تعدادي باكتري كپسول دار را  با گرما كشت و به موش هاي سالم تزريق كرد و ديد كه اين بار موش ها بيمار نشدند. در نتيجه فهميد كه خود كپسول ، عامل بيماري نيست.

c.      او سپس باكتري هاي بدون كپسول زنده و باكتري هاي كپسول دار كشته شده را با هم مخلوط و به موش ها تزريق كرد و مشاهده كرد كه همه ي موش ها بيمار شده و مردند.

d.       او با كمال تعجب مشاهده كرد كه در خون اين موش ها ، بعضي از باكتري هاي بدون كپسول ، كپسول دار شده‌اند.

9)        تغيير شكل دادن باكتري هاي بدون كپسول و كپسول دار شدن آنها امروزه ترانسفورماسيون ناميده مي شود.

10)    باكتري هاي بدون كپسول با دريافت مواد ژنتيك از محيط خارج ، در خصوصيات ظاهري خود ، تغييراتي به وجود آوردند.

آزمايش ايوري

11)    آزمايش ايوري به شناسايي عامل ترانسفورماسيون انجاميد و ماهيت ماده ي ژنتيك را آشكار كرد.

12)   ايوري و همكارانش مي دانستند كه در سلول چهار نوع ماده ي شيميايي اصلي وجود دارد كه عبارتند از 1- كربوهيدرات ها 2- ليپيد ها 3- پروتئين ها 4- نوكلئيك اسيدها  بنابراين عامل ترانسفورماسيون هر چه باشد ، بايد يكي از اين چهار نوع باشد.

13)    در زمان ايوري ، آنزيم هاي تخريب كننده ي اين چهار نوع ماده ي شيميايي در دسترس بود.

14)    مراحل آزمايش به اين صورت بود كه :

a.        آنان ابتدا عصاره‌ي سلولي باكتري هاي كپسول دار كشته شده را استخراج كردند.

b.        آنان اين عصاره‌ي سلولي را چند قسمت كردند و به هر قسمت آنزيم تخريب كننده ي يكي از مواد شيميايي اصلي را اضافه كردند.

c.        آنها كوشيدند كه با هر قسمت به صورت جداگانه ، با وارد كردن باكتري هاي بدون كپسول زنده باعث ترانسفورماسيون بشوند.

15)   آنها مشاهده كردند كه فقط زماني ترانسفورماسيون رخ مي دهد كه نوكلئيك اسيد ( DNA ) تخريب نشده باشد. در نتيجه عامل ترانسفورماسيون DNA مي باشد.

16)   تا پيش از ايوري دانشمندان به دو دليل فكر مي كردند كه عامل ترانسفورماسيون نوعي پروتئين است 1- پروتئين ها بسيار متنوع هستند 2- پروتئين ها در سلول كارهاي مختلفي انجام مي دهند.

17)    ايوري دريافت كه اگر پروتئين ها را با آنزيم تخريب كننده از بين ببريم ، باز هم ترانسفورماسيون انجام مي شود. پس پروتئين نمي تواند عامل ترانسفورماسيون باشد.

18)   ايوري براي تحكيم ادعاي خود ، DNAي باكتري هاي كپسول دار را به صورت خالص تهيه كرد و آن را وارد محيط كشت باكتري هاي بدون كپسول كرد و مشاهده كرد كه ترانسفورماسيون رخ مي دهد. پس بدون ترديد عامل ترانسفورماسيون ، DNA مي باشد.

قسمت دوم – ساختار شيميايي نوكلئيك اسيد ها

19)    قبل از ايوري دانشمندان با ساختار شيميايي نوكلئيك اسيدها آشنايي داشتند اما از كار اين مولكول ها اطلاعي نداشتند.

20)    در سال 1870 ، فردريك ميشر از هسته ي سلول ، ماده اي استخراج كرد كه خاصيت اسيدي داشت و به همين خاطر آن را نوكلئيك اسيد (اسيد هسته‌ي) ناميد.

21)    نوكئيك اسيد هاي سلول دو نوع هستند. 1- ريبو نوكلئيك اسيد و 2- دئوكسي ريبونوكلئيك اسيد.

22)   ريبو نوكلئيك اسيد كه با اختصار RNA ناميده مي شود در ساختار خود داراي قند ريبوز است. ولي در DNA (دئوكسي ريبونوكلئيك اسيد) قند دئوكسي ريبوز به كار رفته است.

23)    نوكلئيك اسيد ها همانند قند ها نوعي پلي مر هستند.و واحد هاي مونومري آنها نوكلئوتيد نام دارد.

24)   هر نوكلئوتيد خود از سه بخش تشكيل شده است 1- يك قند 5 كربنه 2- يك تا سه گروه فسفات 3- يك باز آلي نيتروژن دار ( دوحلقه اي = پورين  و تك حلقه‌اي = پريميدين)

25)    قند 5 كربنه در DNA ، دئوكسي ريبوز و در RNA ، ريبوز است.

26)     بازهاي آلي نيتروژن دار در DNA چهار نوع هستند 1- آدنين ( A ) 2- تيمين ( T ) 3- سيتوزين ( C ) و 4- گوانين ( G )

27)    در RNA به جاي باز آلي تيمين ، باز الي ديگري به نام يوراسيل ( U ) به كار رفته است.

28)    تفاوت هاي RNA با DNA در
1- نوع قند ( ريبوز در RNA و دئوكسي ريبوز در DNA )
2- تعداد رشته ( RNA‌تك رشته اي و DNA‌دو رشته‌اي )
3- باز آلي نيتروژن دار ( در DNA تيمين و در RNA يوراسيل )
 4- محل قرار گرفتن ( DNA‌در هسته و RNA هم در هسته و هم در سيتوپلاسم) است.

29)    از اتصال نوكلئوتيد ها با يكديگر ، پليمري خطي به وجود مي آيد كه به آن يك رشته‌ي پلي نوكلئوتيدي گفته مي شود.

30)    اتصال نوكلئوتيدها با هم از طريق ايجاد پيوند كوالان بين قند از يك نوكلئوتيد با گروه فسفات از نوكلئوتيد ديگر ، صورت مي گيرد.

31)    نوكلئوتيد ها به حالت آزاد سه گروه فسفات دارند ولي هنگام برقراري پيوند دو گروه فسفات خود را از دست مي دهند.

32)    پيوند بين دو نوكلئوتيد را پيوند فسفو دي استر مي نامند.

33)   اگر به دو انتهاي رشته ي پلي نوكلئوتيدي نگاه كنيم ، خواهيم ديد كه دو انتها با هم متفاوت هستند به صورتي كه در يك انتها فسفات داريم و در انتهاي ديگر فسفات نداريم.

34)   چون دو انتهاي رشته‌ي پلي نوكلئوتيدي مثل هم نيست ، مي گويند كه رشته ي پلي نوكلئوتيدي داراي قطبيت است.

كشف ساختار DNA

35)    مشاهدات چارگف كه :

a.        در آغاز دهه‌ي 1950 ، مقدار باز هاي DNA‌را در جانداران مختلف اندازه گيري كرد

b.        او مشاهده كرد كه بين نسبت بازهاي DNA رابطه خاصي وجود دارد به اين صورت كه نسبت A به T  و نسبت C به G برابر عدد 1 است

c.        يعني اينكه مقدار A و T و همچنين مقدار C و G با هم برابر است.

36)     داده هاي حاصل از پراش پرتو X :

a.      در اين روش ، پرتو X مستقيماً به بلور جسمي كه مي خواهند به ساختار آن پي ببرند ، تابانده مي شود و پرتو ها پس از برخورد به جسم پراكنده مي شوند و روي صفحه ي حساس فيلم كه در پشت بلور قرار دارد ، ثبت مي شود.

b.        پژوهشگران با تجزيه و تحليل الگوهاي پيچيده‌اي كه روي فيلم ثبت مي شود ، مي توانند ساختار مولكول را تعيين كنند.

c.        اين كار براي بررسي ساختار  DNA‌انجام شد.

37)    موريس ويلكينز و روزالين فرانكلين :

38)   اين دو ، با روش  پراش اشعه‌ي X ، تصاويري از بلور DNA  تهيه كردند و با بررسي اين تصاوير روشن كردند كه مولكول DNA به صورت مارپيچي است كه دو يا سه زنجيره دارد.

39)    مدل واتسون و كريك :

a.      اين دو سرانجام در سال 1953 با كمك يافته هاي چارگف و داده هاي حاصل از روش پراش پرتوهاي X توسط ويلكينز و فرانكلين و نيز شناختي كه خود از پيوند هاي شيميايي داشتند ، مدلي براي DNA پيشنهاد دادند.

b.        مدل امروزي DNA ، همان مدل واتسون و كريك است.

c.        طبق مدل اين دو ، DNA :

                                                               i.      از دو رشته ي پلي نوكلئوتيدي تشكيل شده است كه حول يك محور فرضي ، به دور يكديگر پيچ خورده اند.(مدل مارپيچ دو رشته‌اي )

                                                             ii.      مارپيچ دو رشته اي شبيه نردباني است كه حول يك محور فرضي پيچ خورده است.

                                                           iii.      نرده هاي اين نردبان را گروه هاي قند – فسفات تشكيل ميدهند و پله هاي آن را باز هاي آلي كه به صورت جفت در مقابل هم هستند.

                                                            iv.      بين باز هاي آلي كه در مقابل هم هستند ، پيوند هيدروژني وجود داردكه همين پيوند هاي هيدروژني بين بازها دو رشته را در كنار هم نگه مي‌دارد.

                                                              v.      دو بازي كه در دو رشته در مقابل هم هستند و با هم پيوند هيدروژني دارند را جفت باز مي نامند.

                                                            vi.      جفت شدن باز ها از قوانين خاصي پيروي مي كندكه مربوط به ساختار بازها است به صورتي كه مكمل هم هستند.

                                                          vii.      هميشه آدنين از يك رشته در مقابل تيمين از رشته ي ديگر و سيتوزين از يك رشته در مقابل گوانين از رشته ي ديگر قرار مي گيرد.

40)    جفت بودن بازها در DNA ، اصل چارگف را را توجيه مي كند.

41)    بر اساس جفت بودن باز ها مي توان گفت كه هر رشته مكمل رشته‌ي مقابل است.

42)    ترتيب باز هاي يك رشته ، ترتيب بازهاي رشته ي مقابل را تعيين مي كند.

43)   تحقيقات نشان دهده است كه اطلاعات وراثتي را ترتيب و تعداد بازها ، تشكيل مي دهند.

44)    هيچ محدوديتي براي تعداد وترتيب بازها در يك رشته وجود ندارد.اما با مشخص شدن توالي بازهاي يك رشته ، رشته ي مقابل بايد مكمل آن باشد.

همانند سازي DNA

45)    واتسون و كريك بيان كردند كه وجود رابطه‌ي مكملي بين بازها در DNA مي تواند در فرآيند همانند سازي آن نقش اساسي داشته باشد.

46)     در همانند سازي DNA ، دو رشته ي آن به كمك آنزيم هليكاز ، مانند زيپ از يكديگر جدا مي شوند و سپس از روي هر رشته ، رشته ي جديدي ساخته مي شود.

47)    در همانند سازي ، با استفاده از نوكلئوتيد هاي آزاد در سيتوپلاسم ، در مقابل A باز T و در مقابل C باز G قرار مي گيرد.

48)    چون هر DNA‌دختر ، يك رشته ي قديمي و يك رشته ي جديد دارد ، مي گويند كه همانند سازي DNA به طريقه‌ي نيمه حفظ شده است.

49)    در همانند سازي دو ملكول DNA توليد مي شود كه هر يك داراي يك رشته ي DNA جديد و يك رشته ي DNA قديمي هستند.

50)    رديف نوكلئوتيد ها در هر يك از مولكول هاي DNA ي حاصل ، يكسان است.

51)    همانند سازي DNA به كمك آنزيم DNA پلي مراز صورت مي گيرد.

52)    آنزيم DNA پلي مراز در طول DNA حركت مي كند و نوكلئوتيد هاي آزاد  را در مقابل نوكلئوتيد مكمل خود در رشته‌ قرار مي دهد.

53)   آنزيم DNA پلي مراز داراي توانايي ويرايش هم مي باشد يعني در صورتي كه نوكلئوتيدي اشتباهي به DNA اضافه شود ( مكمل نباشد) آنزيم DNA پلي مراز بر مي گردد و آن را جدا كرده و نوكلئوتيد درست را به جاي آن قرار مي دهد.

54)    اگر DNA پلي مراز نتواند كار ويرايش را درست انجام دهد ، به اين اشتباه تصحيح نشده جهش مي گويند.

55)    اگر جهش مربوط به سلول هاي جنسي باشد ، مي تواند به نسل بعد نيز منتقل شود.

56)     در همانند سازي ، دوراهي همانند سازي ايجاد مي شود ، يعني در يك نقطه ي خاص دوراهي باز مي شود و همانند سازي پيش مي رود .

57)   در باكتري ها دو ، دو راهي همانندسازي  ايجاد مي شود كه همانند سازي در آن ها در دو جهت پيش مي رود تا سرانجام در نقطه‌اي مقابل نقطه ي شروع به همديگر برسند.

58)    در سلول هاي يوكاريوتي ، به خاطر طويل بودن DNA ، چندين دوراهي همانند سازي ايجاد مي شود تا كار همانند سازي سريعتر صورت گيرد.

59)   اگر همانند سازي انسان مانند باكتري با دو دوراهي همانند سازي انجام مي شد، همانند سازي هر كروموزوم 33 روز طول مي كشيد در حالي كه اين كار به خاطر وجود تعداد زياد دوراهي هاي همانند سازي 8 ساعت به طول مي انجامد.