نوكلياز

نوكلياز هي إنزيمات تعمل على تكسير الحمض النووي والحمض النووي الريبي دون تفكيكهما تمامًا. تتكون مجموعة نوكليازات من إنزيمات مختلفة ، كل منها يعمل بطريقة ركيزة وعمل محدد.

ما هو نوكلياز داخلي؟

نوكليازات داخلية هي إنزيمات مختلفة لا توجد فقط في البشر ، ولكنها توجد في جميع الكائنات الحية. ينتمون إلى المجموعة الفائقة من نوكليازات. تعمل نوكليازات داخلية على تحلل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي دون قطعهما تمامًا.

الحمض النووي أو حمض الديوكسي ريبونوكلييك هو بنية معقدة من جزيئات السكر (الديوكسيريبوز) والأحماض النووية. من أجل معالجة الحمض النووي ، تكسر نوكليازات رابطة الفوسفوديستر بين وحدات البناء الفردية. تربط رابطة الفوسفوديستر الحمض النووي والحمض النووي الريبي معًا على العمود الفقري. تحتوي نيوكليوتيدات DNA و RNA على بقايا حمض الفوسفوريك. يقع على السكر ، ويشكل الهيكل الأساسي له حلقة.

تحتوي هذه الحلقة على خمس ذرات كربون. من بين أشياء أخرى ، هناك مجموعة OH على ذرة الكربون C5 ، أي مزيج من الأكسجين وذرة الهيدروجين. تشكل ذرة الكربون C5 ومجموعة OH إستر حمض الفوسفوريك. يتلقى بقايا حمض الفوسفوريك رابطة إستر ثانية ، والتي تتكون من ذرة الكربون C3 ومجموعة OH المرتبطة بها. الرابطة الناتجة هي رابطة 3'-5'-phosphodiester.

الوظيفة والتأثير والمهام

تساهم نوكليازات داخلية في معالجة DNA و RNA. تشكل الأحماض النووية الأدينين والثيمين والجوانين والسيتوزين الشفرة الجينية ، والتي لا تنقل المعلومات إلى الجيل التالي فقط عندما يتم توريثها ، ولكنها تتحكم أيضًا في عملية التمثيل الغذائي للخلايا.

تسلسل الأحماض النووية المختلفة في رموز الحمض النووي هو الترتيب الذي تقوم به الإنزيمات الأخرى - ما يسمى الريبوسومات - بربط الأحماض الأمينية معًا. تتكون جميع البروتينات من هذه السلاسل. يعتمد تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين على تسلسل الأحماض النووية في الحمض النووي - والذي بدوره يحدد شكل ووظيفة البروتين.

يشير علم الأحياء إلى ترجمة الشفرة الوراثية إلى سلاسل الأحماض الأمينية كترجمة. تتم الترجمة في خلايا جسم الإنسان خارج نواة الخلية - يقع الحمض النووي داخل نواة الخلية فقط. لذلك يجب على الخلية عمل نسخة من الحمض النووي. لا تستخدم النسخة الديوكسيريبوز كجزيء سكر ، ولكنها تستخدم الريبوز. لذلك فهو RNA. يسمى إنتاج الحمض النووي الريبي أيضًا النسخ في علم الأحياء ويتطلب نوكليازات داخلية.

أثناء الترجمة ، يجب على الإنزيمات المختلفة إطالة سلسلة النيوكليوتيدات. كما يجعل الانقسام الجزئي بواسطة نوكليازات هذا الأمر ممكنًا. للنويدات الداخلية أيضًا نفس الوظيفة في التكرار عندما تكون نسخة من الحمض النووي مطلوبة أثناء انقسام الخلية.

التعليم والوقوع والخصائص والقيم المثلى

مثل جميع الإنزيمات ، فإن نوكليازات هي بروتينات تتكون من سلاسل من الأحماض الأمينية. تحتوي جميع الأحماض الأمينية على نفس البنية الأساسية: فهي تتكون من ذرة كربون مركزية ترتبط بها مجموعة أمينية ومجموعة كربوكسيل وذرة هيدروجين واحدة وذرة كربون ألفا ومجموعة متبقية. الباقي هو سمة لكل حمض أميني ويحدد التفاعلات التي يمكن أن تدخل فيها مع الأحماض الأمينية الأخرى والمواد الأخرى.

يصف علم الأحياء أيضًا التركيب أحادي البعد للأنزيمات في شكل سلسلة الأحماض الأمينية الخاصة بهم كهيكل أساسي. توجد طيات داخل السلسلة ؛ إنزيمات أخرى تحفز هذه العملية. يتم تثبيت الترتيب المكاني بواسطة جسور الهيدروجين التي تتشكل بين وحدات البناء الفردية. يمكن أن تظهر هذه البنية الثانوية على شكل حلزون α وكورقة β. يستمر الهيكل الثانوي للبروتين في الانثناء ويأخذ أشكالًا أكثر تعقيدًا. تلعب التفاعلات بين مخلفات الأحماض الأمينية المختلفة دورًا مهمًا هنا.

بناءً على الخصائص البيوكيميائية للمخلفات المعنية ، يتم إنشاء البنية الثلاثية في النهاية. في هذا الشكل فقط يكون للبروتين خصائصه النهائية ، والتي تعتمد إلى حد كبير على الشكل المكاني. في حالة الإنزيم ، يتضمن هذا الشكل المركز النشط حيث يحدث تفاعل الإنزيم الفعلي. في حالة نوكليازات داخلية ، يتفاعل الموقع النشط مع DNA أو RNA كركيزة.

الأمراض والاضطرابات

تلعب نوكليازات داخلية دورًا مهمًا في إصلاح الحمض النووي لأنها تكسر سلاسله. الإصلاح ضروري في حالة تلف الحمض النووي بسبب الإشعاع أو المواد الكيميائية ، على سبيل المثال. يمكن أن يكون لضوء الأشعة فوق البنفسجية هذا التأثير بالفعل.

تؤدي جرعة متزايدة من الأشعة فوق البنفسجية - باء إلى تراكم ثايمين الثايمين في خيط الحمض النووي. إنها تشوه الحمض النووي وتؤدي لاحقًا إلى اضطرابات في مضاعفة الحمض النووي: إن الإنزيم الذي يقرأ الحمض النووي أثناء النسخ المتماثل لا يمكنه تجنب التشوه الناجم عن ثايمين الثايمين وبالتالي لا يمكنه مواصلة عمله.

تمتلك الخلايا البشرية آليات إصلاح مختلفة تحت تصرفها. تستخدم نوكليازات داخلية لإصلاح الختان. نوكلياز داخلي متخصص قادر على التعرف على ثايمين الثايمين والأضرار الأخرى. يقطع شريط الحمض النووي المصاب مرتين ، قبل الخلل وبعده. تتم إزالة dimer ، لكنه يخلق فجوة في الكود. إنزيم آخر ، DNA polymerase ، يجب أن يملأ الفجوة. على سبيل المقارنة ، تستخدم خيط الحمض النووي التكميلي وتضيف أزواج القواعد المقابلة حتى يتم ملء الفجوة واستعادة خيط الحمض النووي التالف.

هذا الإصلاح ليس نادرًا ، ولكنه يحدث عدة مرات في اليوم في الجسم. يمكن أن تؤدي الاضطرابات في عملية الإصلاح إلى اضطرابات مختلفة ، على سبيل المثال مرض الجلد جفاف الجلد المصطبغ. مع هذا المرض ، يعاني المصابون من حساسية مفرطة لأشعة الشمس لأن الخلايا لا يمكنها إصلاح الضرر الناتج عن الأشعة فوق البنفسجية.