كم عدد السلاسل في الحمض النووي DNA

ما هو الحمض النووي dna

الـ DNA هو الاسم الكيميائي للجزيء الذي يحمل المعلومات الوراثية في جميع الكائنات الحية، ويتألف من خيطين يلتفان حول بعضهما البعض لتشكيل شكل يعرف باسم الحلزون المزدوج، والفرق بين الـ DNA والـ RNA هو أن كل خيط في الـ DNA يحتوي على عمود فقري مصنوع من مجموعات السكر المتناوبة من الـ ديوكسيريبوز والفوسفات

تتعلق كل سكر واحدة من أربع قواعد وهم الأدينين (A) والسيتوزين (C) والجوانين (G) والثايمين (T)، وتربط الخيوط معا بواسطة روابط بين القواعد وتكون روابط الأدينين مع الثايمين، وروابط السيتوزين مع الجوانين، ويعمل تسلسل القواعد على طول العمود الفقري كتعليمات لتجميع جزيئات البروتين والحمض النووي الريبي

كم عدد السلاسل في DNA

يتكون جزيء الحمض النووي dna من اثنين من سلاسل عديد النوكليوتيد طويلة مكونة من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات وتعرف كل من هذه السلاسل بسلسلة DNA أو خيط DNA.

الروابط الهيدروجينية تربط الأجزاء الأساسية للنيوكليوتيدات في السلاسل معا. تتكون النيوكليوتيدات من سكر خماسي الكربون يرتبط به مجموعة أو أكثر من مجموعات الفوسفات، وتحتوي على قاعدة تحتوي على النيتروجين. في حالة النيوكليوتيدات في الحمض النووي، يكون السكر هو الديوكسيريبوز المرتبط بمجموعة فوسفات واحدة، وهذا هو سبب تسميته بحمض الديوكسيريبونيوكليوتيك.

وكما ذكرنا قد تكون القاعدة إما الأدينين (A) أو السيتوزين (C) أو الجوانين ( G ) أو الثايمين (T)،  وترتبط النيوكليوتيدات تساهميًا معًا في سلسلة من خلال السكريات والفوسفات والتي تشكل بالتالي “العمود الفقري” للتناوب بين السكر والفوسفات، نظرًا لاختلاف القاعدة فقط في كل نوع من الأنواع الأربعة للوحدات الفرعية، فإن كل سلسلة من عديد النوكليوتيد في الحمض النووي تشبه عقدًا (العمود الفقري) ممزوجًا بأربعة أنواع من القواعد الأربعة A و C و G و T، هذه الرموز نفسها (A و C و G و T) تُستخدم أيضًا بشكل شائع للإشارة إلى النوكليوتيدات الأربعة المختلفة أي القواعد مع مجموعات السكر والفوسفات المرتبطة بها.

وحدة بناء الحمض النووي

وحدة بناء الحمض النووى هي النيوكليوتيدات، ويتكون كل نوكليوتيد بحد ذاته من ثلاثة مكونات أساسية:

• المنطقة التي تحتوي على النيتروجين تُعرف باسم القاعدة النيتروجينية.
• جزيء السكر المكون من الكربون المعروف باسم الديوكسيريبوز.
• المنطقة التي تحتوي على الفوسفور تعرف باسم مجموعة الفوسفات التي ترتبط بجزيء السكر.

يوجد أربعة نيوكليوتيدات مختلفة للحمض النووي، وكل منها يتميز بقاعدة نيتروجينية محددة، وهي: الأدينين والثايمين والجوانين والسيتوزين.

على الرغم من أن النيوكليوتيدات تحصل على أسمائهامن القواعد النيتروجينية التي تحتويها، إلا أنها تدين ببنيتها وقدراتها على الترابط لجزيء الديوكسيريبوز الخاص بها.

يحتوي الجزء المركزي من هذا الجزيء على خمس ذرات كربون مرتبة على شكل حلقة، ويشار إلى كل كربون في الحلقة برقم متبوع بالرمز الأولي (‘)، من بين هذه الكربون، تعتبر ذرة الكربون 5 ملحوظة بشكل خاص، لأنها الموقع الذي ترتبط فيه مجموعة الفوسفات بالنيوكليوتيدات بشكل مناسب تعرف المنطقة المحيطة بذرة الكربون هذه بالطرف الخامس للنيوكليوتيدات مقابل 5 ‘كربون، على الجانب الآخر من حلقة deoxyribose، يوجد 3’ كربون وهو غير مرتبط بمجموعة الفوسفات، يشار إلى هذا الجزء من النيوكليوتيدات عادة باسم 3، وعندما تتحد النيوكليوتيدات معا في سلسلة فإنها تشكل بنية تعرف باسم بولي نيوكليوتيد، وفي كل نقطة من التقاطع داخل بولي نيوكليوتيد، ترتبط نهاية 5 ‘من نيوكليوتيد واحد بالطرف 3’ من النيوكليوتيدات المجاورة من خلال اتصال يسمى رابطة فسفودايستر، هذا الترتيب المتناوب للسكر والفوسفات هو الذي يشكل `العمود الفقري` لجزيء DNA.

كيف يتم تنظيم خيوط الحمض النووي

على الرغم من أن الحمض النووي يتم عادة العثور عليه في شكل بولي نيوكليوتيد أحادي الخيط، إلا أنه يفترض استقراره الأكبر عند تقطعه بالشكل المزدوج.

يتكون الحمض النووي (DNA) من سلسلتين مزدوجتين من النيوكليوتيدات المرتبة، حيث تترابط قواعد النيتروجين داخل سلسلة النيوكليوتيد مع قواعد النيتروجين داخل سلسلة نيوكليوتيد أخرى عن طريق روابط كيميائية خاصة تسمى روابط الهيدروجين. هذا الترابط بين القواعد ليس عشوائيا، بل عادة ما يترابط الأدينين (A) في سلسلة واحدة مع الثايمين (T) في السلسلة الأخرى، ويترابط السيتوزين (C) دائما مع الجوانين (G). 

يرجى ملاحظة أنه نظرا لأن اثنين من النيوكليوتيدات التي تشكل الحمض النووي المزدوج اللولبي `مقلوبة` بالنسبة لبعضهما البعض، تكون طرفي فوسفات السكر الخاص بهما متناقضين أو مرتبطين باتجاهات معاكسة. وهذا يعني أن سلسلة فوسفات السكر في إحدى الخيوط تتحرك من الاتجاه 5 `إلى 3`، بينما تتحرك السلسلة الأخرى في الاتجاه من 3 إلى 5. من الأهم أيضا أن نفهم أن التسلسل الدقيق للنيوكليوتيدات A وT وC وG داخل الحمض النووي للكائن الحي يكون فريدا بالنسبة لكل فرد، وهذا التسلسل هو الذي يتحكم ليس فقط في العمليات داخل خلية محددة، ولكن أيضا داخل الكائن الحي مثل كائناتنا.

بعيدا عن الهيكل المشابه للسلم الذي وصف أعلاه، يوجد سمة رئيسية أخرى للحمض النووي المزدوج الشريطي وهي شكله الفريد ثلاثي الأبعاد. تم الحصول على أول دليل فوتوغرافي لهذا الشكل في عام 1952، عندما استخدمت العالمة روزاليند فرانكلين عملية تسمى حيود الأشعة السينية لالتقاط صور لجزيئات الحمض النووي. وعلى الرغم من أن الخطوط السوداء في هذه الصور تبدو متناثرة نسبيا، إلا أن الدكتور فرانكلين فسرها على أنها تمثل المسافات بين النيوكليوتيدات التي تم ترتيبها في شكل حلزوني يسمى الحلزون

كان الباحثان جيمس واتسون وفرانسيس كريك يعملان تقريبا في نفس الوقت على تطوير نموذج نهائي للبنية المستقرة للحمض النووي داخل نواة الخلية. استخدم واتسون وكريك في النهاية صورة فرانكلين، إلى جانب الأدلة الخاصة بهم على الطبيعة المزدوجة للحمض النووي، ليقولوا أن الحمض النووي في الواقع يتبع شكلا حلزونيا مزدوجا، وهو هيكل يشبه السلم الملتوي على طوله بالكامل (الشكل 6). نشر فرانكلين وواتسون وكريك جميع المقالات التي تصف نتائجهم ذات الصلة في نفس العدد من مجلة “Nature” في عام 1953