ما هو ال DNA ؟
الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين أو الدنا (بالإنجليزية: DNA دي إن إيه، Deoxyribonucleic
acid) هو الحمض النووي الذي يحتوي على التعليمات الجينية التي تصف التطور البيولوجي للكائنات الحية
ومعظمالفيروسات كما انه يحوي التعليمات الجينية اللازمة لأداء الوظائف الحيوية لكل الكائنات الحية.
يعتبر وسيلة
التخزين الطويل الأجل للمعلومات الوراثية هو الوظيفة الأساسية لجزيئات الدنا بالإضافة الي انه يمكن من خلال
هذه الجزيئات الحصول علي المعلومات اللازمة لبناء البروتينات و جزيئات الرناRNA . وتسمي قطع الدنا التي
تحمل معلومات وراثية يمكن ترجمتها لبروتينات بالجينات Genes أو المورثات كما ان للبعض الآخر أغراض
تركيبية وتنظيمية .
*********
كيميائياً؛
يعتبر الدنا بوليمر (عديد جزيئات) يتكون من وحدات بناء تسمي النيوكليوتيدات وكل نيوكليوتيدة تتكون من
ثلاثة جزيئات هي :سكر خماسي دي اوكسي ريبوز (سكر ريبي منقوص الأكسجين)، مجموعة فوسفات و قاعدة
نيتروجينية (احدي قواعد البيورين او البيريميدين) ويتم اتصال جزيئات السكر والفوسفات بشكل متتابع لتكوين ما
يعرف بهيكل سكر الفوسفات بحيث تتصل مجموعة الفوسفات بذرة الكربون 5َ لسكر النيوكليوتيدة التي تتبع لهاعن
طريق رابطة تساهمية وبذرة الكربون3َ لسكر النيوكليوتيدة التالية عن طريق رابطة استيرية ويتم ارتباط القواعد
النيتروجينية علي هيكل سكر الفوسفات عن طريق ارتباطها بذرة الكربون 1َعلي جزئ السكر المقابل .
ويعطي تتابع
القواعد النيتروجينيةعلي طول هيكل سكر الفوسفات في جزئ الدنا اكواداً او شفرات يمكن من خلالها تحديد تتابع
الأحماض الأمينية للبروتين المقابل وتم ذلك كما يلي :
يتم نسخ جزئ رنا مقابل لجزئ الدنا المحتوي علي كود
البروتين في عملية تسمي بعملية النسخ transcription ويتم ترجمة الأكواد الي احماض امينية مقابلة خلال
عملية الترجمةtranslation لتعطي البروتين المقابل.وليس بالضرورة ان يتم ترجمة الشفرات الي بروتين اذ ان
بعض جزيئات الرنا تدخل في تركيبات مثل الريبوسومات ribosomes والاسبليسوسومات spliceosomes.
ينتظم الدنا داخل الخلية في تركيبات تسمي الكروموسومات (الأجسام الصبغية)
والكروموسومات في مجموعها
تكون ما يعرف بالجينوم Genome (المحتوي الجيني او الصبغي للخلية). قبل انقسام الخلية تتضاعف
الكروموسومات فيما يعرف بتضاعف الدنا Replication ويتم ذلك في كل من بدائيات النوى prokaryotes
وفي حقيقيات النواة eukaryotes .
**************
لمحة تاريخية
تعود أول ملاحظة للدنا في العلم الحديث للطبيب السويسري فريدريك ميسشر في عام 1869 عندما استطاع استخلاص
مادة مجهرية من القيح و أسمها نووين (نيوكلين) بسبب و جودها داخل النواة.
و في عام 1929 استطاع فيبي ليفني من اكتشاف مكونات الوحدة الأساسيةللدنا و هي النوويدات و بين أن الدنا ما هو إلا تكرار لهذه الوحدة.
الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين أو الدنا (بالإنجليزية: DNA دي إن إيه، Deoxyribonucleic
acid) هو الحمض النووي الذي يحتوي على التعليمات الجينية التي تصف التطور البيولوجي للكائنات الحية
ومعظمالفيروسات كما انه يحوي التعليمات الجينية اللازمة لأداء الوظائف الحيوية لكل الكائنات الحية.
يعتبر وسيلة
التخزين الطويل الأجل للمعلومات الوراثية هو الوظيفة الأساسية لجزيئات الدنا بالإضافة الي انه يمكن من خلال
هذه الجزيئات الحصول علي المعلومات اللازمة لبناء البروتينات و جزيئات الرناRNA . وتسمي قطع الدنا التي
تحمل معلومات وراثية يمكن ترجمتها لبروتينات بالجينات Genes أو المورثات كما ان للبعض الآخر أغراض
تركيبية وتنظيمية .
*********
كيميائياً؛
يعتبر الدنا بوليمر (عديد جزيئات) يتكون من وحدات بناء تسمي النيوكليوتيدات وكل نيوكليوتيدة تتكون من
ثلاثة جزيئات هي :سكر خماسي دي اوكسي ريبوز (سكر ريبي منقوص الأكسجين)، مجموعة فوسفات و قاعدة
نيتروجينية (احدي قواعد البيورين او البيريميدين) ويتم اتصال جزيئات السكر والفوسفات بشكل متتابع لتكوين ما
يعرف بهيكل سكر الفوسفات بحيث تتصل مجموعة الفوسفات بذرة الكربون 5َ لسكر النيوكليوتيدة التي تتبع لهاعن
طريق رابطة تساهمية وبذرة الكربون3َ لسكر النيوكليوتيدة التالية عن طريق رابطة استيرية ويتم ارتباط القواعد
النيتروجينية علي هيكل سكر الفوسفات عن طريق ارتباطها بذرة الكربون 1َعلي جزئ السكر المقابل .
ويعطي تتابع
القواعد النيتروجينيةعلي طول هيكل سكر الفوسفات في جزئ الدنا اكواداً او شفرات يمكن من خلالها تحديد تتابع
الأحماض الأمينية للبروتين المقابل وتم ذلك كما يلي :
يتم نسخ جزئ رنا مقابل لجزئ الدنا المحتوي علي كود
البروتين في عملية تسمي بعملية النسخ transcription ويتم ترجمة الأكواد الي احماض امينية مقابلة خلال
عملية الترجمةtranslation لتعطي البروتين المقابل.وليس بالضرورة ان يتم ترجمة الشفرات الي بروتين اذ ان
بعض جزيئات الرنا تدخل في تركيبات مثل الريبوسومات ribosomes والاسبليسوسومات spliceosomes.
ينتظم الدنا داخل الخلية في تركيبات تسمي الكروموسومات (الأجسام الصبغية)
والكروموسومات في مجموعها
تكون ما يعرف بالجينوم Genome (المحتوي الجيني او الصبغي للخلية). قبل انقسام الخلية تتضاعف
الكروموسومات فيما يعرف بتضاعف الدنا Replication ويتم ذلك في كل من بدائيات النوى prokaryotes
وفي حقيقيات النواة eukaryotes .
**************
لمحة تاريخية
تعود أول ملاحظة للدنا في العلم الحديث للطبيب السويسري فريدريك ميسشر في عام 1869 عندما استطاع استخلاص
مادة مجهرية من القيح و أسمها نووين (نيوكلين) بسبب و جودها داخل النواة.
و في عام 1929 استطاع فيبي ليفني من اكتشاف مكونات الوحدة الأساسيةللدنا و هي النوويدات و بين أن الدنا ما هو إلا تكرار لهذه الوحدة.
في عام 1943 أجرى أوزوالد أفري تجربة بمزج بكتيريا نيموكوكس (الاسم العلمي: Pneumococcus )
ميتة و تحمل خاصية السطح الناعم مع بكتيريا حية من نفس النوع و لكن ذو سطح خشن.
نتائج التجربة كانت انتقال خاصية السطح الخشن إلى البكتيريا ذات السطح الناعم.
و سمى الدنا بالعامل الناقل.
و في عام 1953 و بالإعتماد على الصور السينية المأخوذة بواسطة روزاليند فرانكلين و المعلومات المتوفرة عن
القواعد و طريقة ارتباطها ببعضها، طرح كل من جيمس واتسون و فرانسيس كريك نموذجهما (اللولبي المزدوج)و
نشروا تجاربهم في مجلة الطبيعة. و في عام 1957 وضح كريك العقيدة الأساسية لعلم الأحياء الجزيئي و وضح
العلاقة ما بين الدنا و الرنا والبروتينات. وبين كريك لاحقا أن الكودونات تتكون من 3 قواعد مما ساعد علماء آخرون
بفك الشيفرة الوراثية و تحديد الكودونات المشفرة للأحماض الأمينية. و في عام 1958 أوضح العالمان ميليسون و
ستال طريقة تناسخ الدنا و وصفها بالشبه محافظة. حصل واتسون و كريك و موريس على جائزة نوبل في الطب لاكتشافاتهم في هذا الحقل في عام 1962.
*************
الخواص الفيزيائية والكيميائية
يعتبر الدنا عديد جزيئات (بوليمر) طويل مكون من وحدات متكررة تعرف بالنيوكليوتيدات Nucleotides حيث
يبلغ عرض سلسلة الدنا من 22 الي 26 انجستروم وطول النيوكليوتيدة الواحدة 3.3 انجستروم .
ولكن بالرغم من ان كل نيوكليوتيدة صغيرة جداً في الحجم إلا ان بوليمرات الدنا يمكنها تشكيل جزيئات ضخمة تحتوي علي ملايين النيوكليوتيدات فمثلاً :
يبلغ طول الكروموسوم رقم 1 (أكبر كروموسوم بشري) حوالي 220مليون قاعدة مزدوجة.
***********
مكونات الدنا
يتكون الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين من سلسلتين متوازيتين تنتظمان على هيئة سلم ملتف لولبيا
(Double Helix). يتكون جانبا السلم اللولبي من تعاقب السكر خماسي وقاعدة الفوسفات بينما تتصل القواعد
النيتروجينية من الداخل. تتكون الوحدة الأساسية لبناء جزيئة الدنا، والتي تسمى بالنيوكليوتيد من ثلاثة أجزاء، وهم:
|
ترتبط جزيئات السكر في الدنا برابطة فوسفاتية (Phosphodiester Bond) في كل من ذرات الكربون
الثالثة و الخامسة، بينما ترتبط القاعدة النيتروجينية بذرة الكربون الأولى للسكر الخماسي. ترتبط القواعد ببعضها
برابطة هيدروجينية (Hydrogen Bond). ترتبط القواعد مع بعضها بشكل منظم بحيث ترتبط القاعدة
أدينين مع القاعدة ثايمين في السلسلة المقابلة برابطة هيدروجينية ثنائية، بينما يرتبط الكوانين مع السايتوسين
برابطة هيدروجينية ثلاثية.
الثالثة و الخامسة، بينما ترتبط القاعدة النيتروجينية بذرة الكربون الأولى للسكر الخماسي. ترتبط القواعد ببعضها
برابطة هيدروجينية (Hydrogen Bond). ترتبط القواعد مع بعضها بشكل منظم بحيث ترتبط القاعدة
أدينين مع القاعدة ثايمين في السلسلة المقابلة برابطة هيدروجينية ثنائية، بينما يرتبط الكوانين مع السايتوسين
برابطة هيدروجينية ثلاثية.
تسمى أحد سلسلتي الدنا بالنهاية الخامسة (و يرمز لها ’5)وذلك لعدم ارتباط ذرة الكربون الخامسة بسكر خماسي
بينما السلسلة الأخرى تسمى بالنهاية الثالثة (’3) ولنفس السبب السابق. وتلتقي السلسلتين بشكل متوازي و
عكسي (Antiparallel)، بحيث أن ’5 يقابلها على السلسلة المتوازية ’3.
يلتف الدنا حول نفسه بشكل لولبي و هو ما يعرف باسم الالتفاف المفرط و قد يكون هذا الالتفاف بنفس اتجاه التفاف
سلسلتي الدنا مما يجعل القواعد قريبة من بعضها بشكل كبير و يسمى التفاف مفرط إيجابي. و قد يكون هذا الالتفاف
عكس اتجاه التفاف سلسلتي الدنا و يسمى التفاف مفرط سلبي و تكون القواعد متباعدة عن بعضها و معظم الخلايا
تظهر هذا النوع من الالتفاف المفرط
المصدر ويكيبديا
