חומצת גרעין

מתוך ויקיפדיה, האנציקלופדיה החופשית
קפיצה אל: ניווט, חיפוש
תפקידן של חומצות הגרעין בייצורים החיים. תהליך בסיסי זה מכונה "הדוֹגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית"

חומצות גרעין הן תרכובות אורגניות המצויות בכל התאים המהוות את החומר התורשתי של כל יצור חי בטבע. חומצות הגרעין מאפשרות העברת מידע על תכונות מיצור בדור נתון לצאצאיו בדור הבא (ראה תורשה), כלומר, חומצות הגרעין כוללות הוראות לבניין התא והיצור (האורגניזם).

החומצות הן פולימר (מולקולה גדולה שמורכבת מכמה מולקולות קטנות יותר) המורכב ממספר עצום של מונומרים הקרואים נוקלאוטידים. כל נוקלאוטיד בנוי מבסיס חנקני (המבדיל בין נוקלאוטידים שונים), חד סוכר (ריבוז או דאוקסיריבוז, עבור רנ"א או דנ"א, בהתאמה (ראה להלן)), וקבוצת זרחה שהיא החלק החומצי בחומצות הגרעין.

הבדלים קטנים בהרכב הכימי של הנוקלאוטידים מבדילים בין חומצות הגרעין השונות. שרשרת נוקלאוטידים מכונה גדיל; חלק מחומצות הגרעין הינן חד-גדיליות, ואילו חלקן מורכב משני גדילים המלופפים זה סביב זה, תוך יצירת סליל מרחבי. חומצות הגרעין החשובות ביותר הן DNA ו-RNA. הראשונה נמצאת במצב קבוע למדי בכל תא, והיא מכילה את המידע הבסיסי לייצור חלבונים. RNA, לעומת זאת, מהווה את שלב הביניים בין ה-DNA והחלבון; ה-RNA מסונתז לפי תבנית ה-DNA וממנו מיוצר החלבון באופן ישיר. תכולת ה-RNA בתא משתנה באופן קיצוני בהתאם לסוג התא ולגירויים מהסביבה; מולקולות ה-RNA הספציפיות מתקיימות למשך זמן קצר, עד לסינתזת החלבון או מספר חלבונים, ואז מפורקות. תהליך המעבר מ-DNA ל-RNA מכונה שעתוק. תהליך ייצור החלבונים מ-RNA מכונה תרגום.

המולקולה הדו-גדילית של DNA

התהליך הדו-שלבי מה-DNA ועד להרכבתו של חלבון נתון מאפשר בקרה יעילה ביותר על ייצור החלבונים ומהווה את הבסיס להבדלים בין התאים השונים בייצור רב-תאי (אשר כל תאיו מכילים DNA זהה). תהליך המעבר מ-DNA ל-RNA ומ-RNA לחלבון קרוי הדוֹגמה המרכזית של הביולוגיה המולקולרית. ה-DNA הוא חומצת הגרעין הראשונה שהתגלתה, ב-1871, בטיבינגן גרמניה, על ידי הביולוג השווייצרי פרידריך מישר.

מגוון חומצות הגרעין[עריכת קוד מקור | עריכה]

מולקולות ה-DNA גדולות מאוד, ואורכן נע בין כמה מאות אלפי נוקלאוטידים בייצורים הפשוטים ביותר (חיידקים) ובין מיליארדי נוקלאוטידים באדם. לצד ה-DNA וה-RNA קיימות בתא חומצות גרעין נוספות בעלות תפקידי בקרה, בעיקר, וכן קיימות מספר חומצות גרעין מלאכותיות, אשר מיוצרות במעבדה בשיטות שונות של ביולוגיה מולקולרית ואשר משמשות לצרכים שונים במחקר. רוב חומצות הגרעין קצרות בהרבה מה-DNA, וחלקן מורכב מגדילים בני נוקלאוטידים בודדים. הטבלה שלהלן מונה את סוגי חומצות הגרעין:

חומצת גרעין שם מלא באנגלית שם מלא בעברית תיאור
חומצות הגרעין העיקריות
DNA Deoxyribonucleic acid חומצה דאוקסיריבונוקלאית החומר התורשתי הבסיסי והקבוע בכל תא
gDNA Genomic DNA DNA גנומי ציון זה בא להבדיל בין DNA טבעי ובין cDNA (ראו בהמשך)
dsDNA Double-stranded DNA DNA דו-גדילי הצורה בה מופיע DNA בכל התאים
ssDNA Single-stranded DNA DNA חד-גדילי צורה מיוחדת של DNA המופיעה במספר נגיפים
ncDNA Non-coding DNA DNA לא-מקודד שם כולל לכל מקטעי ה-DNA שאינם מקודדים לחלבון
RNA Ribonucleic acid חומצה ריבונוקלאית שלב המעבר מ-DNA לחלבון; כולל סוגים רבים
mRNA Messenger RNA RNA שליח מסונתז לפי תבנית ה-DNA ומכיל את הקוד הישיר לייצור חלבונים
pre-mRNA Precursor mRNA קדם RNA שליח mRNA טרם תהליכי שחבור ועיבוד (בעיקר באיקריוטים)
hnRNA Heterogeneous nuclear RNA RNA גרעיני הטרוגני שם נוסף ל-pre-mRNA
ssRNA Single-stranded RNA RNA חד-גדילי הצורה בה מופיע RNA בכל התאים
dsRNA Double-stranded RNA RNA דו-גדילי צורה מיוחדת של RNA המופיעה במספר נגיפים
mtDNA Mitochondrial DNA DNA מיטוכונדריאלי DNA המצוי במיטוכונדריה של תאים איקריוטיים
ctDNA Chloroplast DNA DNA כלורופלסטי DNA המצוי בכלורופלסטים בתאי צמח
RNA לא-מקודד (ncRNA ,Non-coding RNA) או RNA קטן (sRNA ,Small RNA)
rRNA Ribosomal RNA RNA ריבוזומלי מהווה את המרכיב העיקרי של הריבוזומים, המבנים בהם מיוצרים החלבונים
pre-rRNA Ribosomal RNA קדם RNA ריבוזומלי rRNA מיד לאחר שעתוקו, לפני חיתוכו ועיבודו
tRNA Transfer RNA RNA מעביר,
RNA מוביל
צד חומצות אמינו בתא ומעבירן אל הריבוזום לשם ייצור חלבונים
siRNA Short interfering RNA RNA קצר מפריע גדילי RNA קצרים (כ-20 נוקלאוטידים) הנצמדים ל-mRNA ומונעים סינתזת חלבון
miRNA MicroRNA מיקרו RNA גדילי RNA קצרים (כ-20 נוקלאוטידים) הנצמדים ל-mRNA ומונעים סינתזת חלבון
lncRNA long non-coding RNA RNA ארוך שאינו מקודד גדילי RNA ארוכים (מעל 200 נוקלאוטידים) המבקרים תהליכים רבים בתא כשעתוק ותרגום
snRNA Small nuclear RNA RNA גרעיני קטן גדילי RNA קצרים המצויים בגרעין התא ומשתתפים בתהליכי עיבוד RNA
snoRNA Small nucleolar RNA RNA גרעינוני קטן גדילי RNA קצרים המצויים בגרעינון ומשתתפים בתהליכי עיבוד RNA
gRNA Guide RNA RNA מדריך גדילי RNA קצרים הממשתתפים בתהליכי עיבוד RNA במספר יצורים
sgRNA Small guide RNA RNA מדריך קטן שם נוסף ל-gRNA
piRNA Piwi-interacting RNA RNA -
חומצות גרעין טבעיות נוספות
T-DNA Transfer DNA DNA מעביר מקטע DNA המועבר מחיידקי Agrobacterium tumefaciens לתאי צמחים
rDNA Ribosomal DNA DNA ריבוזומלי אזור ב-DNA המקודד ל-rRNA
חומצות גרעין מלאכותיות
amiRNA Artificial MicroRNA מיקרו RNA מלאכותי מיקרו RNA המיוצר במעבדה ומשמש למניעת סינתזת חלבונים
cDNA Complementary DNA DNA משלים DNA המיוצר מתבנית של mRNA; מצוי גם באופן טבעי במספר נגיפים
PNA Peptide nucleic acid חומצת גרעין פפטידית מורכב משלד פפטידי (נגזרות של גליצין) הקשורות לבסיסים חנקניים הזהים לאלו שב-DNA