عمومية
الحمض النووي ، أو حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، هو التراث الجيني للكائنات الحية المتعددة ، بما في ذلك البشر.
يتكون النوكليوتيد العام الذي يتكون من الحمض النووي من 3 عناصر: مجموعة فوسفات ، سكر ديوكسيريبوز وقاعدة نيتروجينية.
يتم استخدام الدنا في الكروموسومات لتوليد البروتينات التي تلعب دورًا أساسيًا في تنظيم جميع الآليات الخلوية للكائن الحي.
ما هو الحمض النووي؟
الحمض النووي هو جزيء حيوي حيوي يحتوي على جميع المعلومات اللازمة للتطوير السليم وأداء سليم لخلايا الكائن الحي.
هو عبارة عن حمض نووي
وبفضل صورة النيوكليوتيد العام ، يمكن للقارئ أن يلاحظ أن البنتوز يمثل العنصر الذي ترتبط به مجموعة الفوسفات (بواسطة رابطة فسفودية) والقاعدة النيتروجينية (من خلال رابطة N-glycosidic).
يعني الدنا المختلف حمض ديوكسي ريبونوكلييك أو حمض ديوكسيريبونوكلييك .
ينتمي حمض ديوكسي ريبونوكلييك إلى فئة الأحماض النووية ، وهي عبارة عن جزيئات جزيئية بيولوجية تتكون من سلاسل طويلة من النيوكليوتيدات .
النوكليوتيدات هي الوحدة الجزيئية لحمض نووي ، ناتجة عن اتحاد 3 عناصر:
- مجموعة فوسفات
- والبنتوز ، وهو السكر مع 5 ذرات الكربون ؛
- قاعدة نيتروجينية .
آخر حمض نووي مهم جدا: الحمض النووي الريبي
وهناك حمض نووي أساسي آخر من أجل الأداء السليم لخلايا العديد من الكائنات الحية هو RNA . يرمز اختصار RNA إلى حمض الريبونوكلييك .
يختلف حمض الريبونوكلي عن حمض ديوكسي ريبونوكلييك من الملف النوكليوتيدي.
لماذا هذا التراث الجيني؟
تعرف الكتب الجينية والبيولوجيا الجزيئية الحمض النووي بمصطلحات التراث الجيني .
لتبرير استخدام هذه الصياغة هو حقيقة أن الحمض النووي هو مقر الجينات . الجينات هي سلاسل النوكليوتيدات ، والتي تستمد منها البروتينات. البروتينات هي فئة أخرى من الجزيئات البيولوجية الضرورية للحياة.
في جينات كل واحد منا ، هناك جزء "مكتوب" من ما نحن وماذا سنصبح.
اكتشاف الحمض النووي
اكتشاف الحمض النووي هو نتيجة العديد من التجارب العلمية.
بدأ البحث الأقدم والأكثر أهمية في هذا الصدد في أواخر العشرينات من القرن العشرين ، وكان ينتمي إلى مسؤول طبي إنجليزي يدعى فريدريك غريفيث ( تجربة جريفيث للتحول ). حدد جريفيث ما نسميه الآن الحمض النووي بمصطلح " تحويل المبدأ " واعتقد أنه بروتين.
استمرت تجارب جريفيث مع عالم الأحياء الأمريكي أوزوالد أفيري ، مع شركائه ، بين عامي 1930 و 1940. أظهر أفيري أن "المبدأ التحويلي" لـ Griffith لم يكن بروتينًا ، بل نوع آخر من الجزيئات: حمض نووي .
بقيت البنية الدقيقة للحمض النووي مجهولة حتى عام 1953 ، عندما اقترح جيمس واتسون وفرانسيس كريك ما يسمى " نموذج الحلزون المزدوج " لشرح ترتيب النوكليوتيدات داخل حمض ديوكسيريبونوكلييك.
كان لدى واتسون وكريك حدسًا مذهلاً ، وكشوفًا للمجتمع العلمي بأكمله ، ما كان علماء البيولوجيا والوراثة يبحثون عنه منذ سنوات.
لقد أتاح اكتشاف البنية الدقيقة للحمض النووي (DNA) إمكانية دراسة وفهم العمليات البيولوجية التي ينطوي عليها حمض ديوكسيريبونوكلييك: عن طريق تكرارها وتشكيلها (حمض نووي آخر) وكيفية توليده للبروتينات.
من الأمور الأساسية لوصف نموذج واطسون وكريك ، بعض الدراسات التي أجراها روزالينج فرانكلين وموريس ويلكنز وإروين تشارجاف .
هيكل
وأظهر ما يسمى "النموذج المزدوج الحلزوني" من قبل واتسون وكريك أن الحمض النووي هو جزيء طويل جدا ، يتكون من اثنين من فروع النوكليوتيدات (خيوط polynucleotide). متحدة مع بعضها البعض ولكن موجهة في اتجاهين متعاكسين ، يتم التفاف هذه خيوط polynucleotide اثنين في بعضها البعض ، مثل دوامة.
وبما أن بنية الحمض النووي هي موضوع معقد إلى حد ما ، فسوف نحاول الإشارة إلى أهم النقاط دون تجاوز التفاصيل.
ما هو البنتا DNA؟
السكر 5 الكربون ، الذي يميز هيكل النيوكليوتيدات DNA ، هو ديوكسيريبوز .
من ذرات الكربون الخمسة من ديوكسي ريوز ، يستحق 3 ذكر خاص:
- ما يسمى " الكربون 1 " ، لأنه هو الذي ينضم إلى قاعدة النيتروجين ؛
- ما يطلق عليه " الكربون 2 " ، لأنه ما يعطي اسم deoxyribose إلى السكر (NB: deoxyribose يعني "خال من الأكسجين" ويشير إلى غياب ذرات الأكسجين المرتبطة بالكربون) ؛
- ما يسمى " الكربون 5 " ، لأنه هو الذي يرتبط بمجموعة الفوسفات .
مقارنة مع الحمض النووي الريبي
في جزيئات الحمض النووي الريبي ، البنتوز هو ريبوز . يختلف ريبوز عن ديوكسيريبوز فقط بوجود ، على "الكربون 2" ، لذرة الأكسجين.
يمكن للقارئ أن يقدر هذا الفرق من خلال النظر إلى الشكل أدناه.
أنواع النيوكليوتيدات والقواعد النتروجينية
الحمض النووي لديه 4 أنواع من النيوكليوتيدات المختلفة .
لتمييز هذه العناصر ليست سوى قاعدة النيتروجينية ، المرتبطة بفئة pentose skeleton-phosphate (التي تختلف عن القاعدة لا تختلف أبداً).
قواعد الحمض النووي هي ، لأسباب واضحة ، 4: الأدينين (A) ، الجوانين (G) ، السيتوزين (C) والثايمين (T).
الأدينين والجوانين تنتمي إلى فئة البيورينات ، والمركبات غير المتجانسة الحلقية المزدوجة.
من ناحية أخرى ، يقع السيتوسين والثايمين في فئة البيريميدينات ، وهي مركبات حلقية غير متجانسة أحادية الحلقة.
أتاح النموذج المزدوج الحلزون لـ Watson و Crick توضيح جانبين غير معروفين كليًا في ذلك الوقت:
- كل قاعدة نيتروجينية موجودة على حبلا DNA تنضم إلى قاعدة نيتروجينية موجودة على خيط DNA الآخر ، وتشكل في الواقع زوجًا ، وقارنة ، وقواعد.
- والاقتران بين القواعد النيتروجينية للفرعين هو محدد للغاية. في الواقع ، ينضم الأدينين فقط إلى الثايمين ، في حين أن السيتوزين يرتبط فقط بالغوانين.
بعد هذا الاكتشاف المثير الثاني ، قام علماء البيولوجيا الجزيئية وعلماء الوراثة بتعريف قواعد الأدينين والقاعدتين وقواعد السيتوزين والجوانين باعتبارها " مكملة لبعضها البعض ".
يمثل تحديد الاقتران التكميلي بين القواعد النيتروجينية حجر الزاوية لشرح الأبعاد الفيزيائية للحمض النووي والاستقرار الخاص للفرعين.
يحتوي جزيء الحمض النووي البشري العام على ما يقرب من 3.3 مليار زوج قاعدي نيتروجيني (حوالي 3.3 مليار نيوكليوتيد لكل خيط).
مقارنة مع الحمض النووي الريبي
في جزيئات الحمض النووي الريبي ، والقواعد النيتروجينية هي الأدينين ، الجوانين ، السيتوسين واليوراسيل . هذا الأخير هو بيريميدين ويستبدل الثايمين.
ربط بين النيوكليوتيدات
للحفاظ على النيوكليوتيدات من كل خيط وحيد من الحمض النووي معا هي روابط phosphodiesteric ، بين مجموعة الفوسفات من النيوكليوتيد وما يسمى بـ "الكربون 5" من النوكليوتيدات التالية مباشرة.
فالشُعَب لديها توجه معارض
لفروع الحمض النووي نهايتين ، تسمى 5 '(تقرأ "خمسة الأولى") و 3 "(تقرأ" ثلاثة الأولى "). وقد توصل علماء البيولوجيا وعلماء الوراثة إلى أن " الطرف الخامس " يمثل رأس خيط الدنا ، في حين أن النهاية "3" تمثل الذيل .
في اقتراحهم لنموذج "الحلزون المزدوج" ، ادعى واتسون وكريك أن الخيطين اللذين يشكلان الحمض النووي لهما الاتجاه المعاكس. وهذا يعني أن الرأس والذيل من الشعيرة يتفاعلان ، على التوالي ، مع الذيل ورأس الفتيل الأخرى.
دراسة قصيرة على نهاية 5 'و 3'
مجموعة الفوسفات المرتبطة بـ "الكربون 5" من النوكليوتيدات هي نهايته الـ5 ، في حين تمثل مجموعة الهيدروكسيل المرتبطة بـ "الكربون 3" (-OH في الشكل) نهايته "3".
يحافظ اتحاد العديد من النيوكليوتيدات على هذا الترتيب ولهذا السبب ، في كتب علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية ، توصف تسلسلات الدنا كما يلي: P-5 '→ 3'-OH
* يرجى ملاحظة: الحرف الكبير P يحدد ذرة الفوسفور لمجموعة الفوسفات.
مقعد في الخلية وكروم
الكائنات الحية حقيقية النواة (الكائن البشري بينها) تمتلك ، في نواة كل خلية من خلاياها ، جزيء DNA متساو (وشخصي) .
في النواة (دائمًا في كائن حقيقي النواة) ، يتم تنظيم الحمض النووي إلى كروموسومات مختلفة. كل كروموسوم يحتوي على امتداد دقيق للحمض النووي المرتبط ببروتينات محددة (هيستون ، كواكنس وتكثيف). تسمى العلاقة بين الحمض النووي والبروتينات الصبغية بالكروماتين .
الكروموسومات في الإنسان
الكائن الحي هو مضاعف عندما يتم تنظيم الحمض النووي ، داخل نواة الخلية ، إلى أزواج من الكروموسومات (تسمى الكروموسومات المتماثلة ).
الكائن البشري هو كائن ثنائي الصبغيات ، حيث يحتوي على 23 زوجًا من الكروموسومات المتجانسة (وبالتالي 46 كروموسوم في الكل) في الخلايا الجسدية.
كما هو الحال في العديد من الكائنات الحية الأخرى ، يشارك كل زوج من هؤلاء الأزواج في كروموسوم من أصل الأمهات و كروموسوم من أصل أبوي.
في هذه الصورة الموصوفة للتو ، تمثل الحالة في حد ذاتها الخلايا الجنسية (أو الأمشاج): هذه تحتوي على نصف الكروموسومات لخلية جسدية طبيعية (وبالتالي 23 ، في الكائن البشري) ويقال ، لهذا السبب ، أحادي الصيغة الصبغية .
تصل خلية الجنس البشري إلى المجموعة الطبيعية المكونة من 46 صبغية أثناء الإخصاب.
وظيفة
يستخدم الدنا لتوليد البروتينات ، الجزيئات الضخمة الضرورية لتنظيم الآليات الخلوية للكائن الحي.
الكروموسومات البشرية
العملية التي تؤدي إلى تكوين البروتينات معقدة للغاية وتشمل خطوة وسيطة أساسية: نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي .
جزيء الحمض النووي الريبوزي (RNA) يشبه القاموس ، لأنه يسمح بترجمة النيوكليوتيدات من الحمض النووي إلى الأحماض الأمينية للبروتينات .
للتعامل مع تخليق البروتينات - وهي العملية التي ، وليس من المستغرب ، تأخذ اسم الترجمة - هي بعض العضيات الخلوية الصغيرة المعروفة باسم ريبوسوم .
DNA → RNA → البروتينات هي ما يسميه الخبراء العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية.
