مكونات النيوكليوتيد وانواعها

ما هي النيوكليوتيدات

تمثل الجزء العضوي للبنة البناء في الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، كما يوجد لديها تمثيل غذائي وإشارات الخلية والتفاعلات للإنزيم، والنيوكليوتيد يتكون من 3 أجزاء وهي القاعدة النيتروجينية والسكر المكون من خمسة كربون ، ومجموعة الفوسفات، ويوجد بالحمض النووي قواعد 4 نيتروجينية .

يحتوي الحمض على السيتوزين والأدينين والثايمين والجوانين، وأما الحمض النووي الريبي فيحتوي على اليوراسيل بديلا عن الثايمين، وهي مادة تقوم بوظيفة RNA .

يتواجد النيوكليوتيد في السلسلة الوراثية لجميع الكائنات الحية، ويؤدي عدة وظائف بخلاف تخزين المعلومات الجينية، مثل توليد جزيئات الطاقة والرسل المتحركة .

تُعرف سلسلة الثلاثة نيوكليوتيدات داخل الحمض النووي باسم الكودون، وتكون البروتينات الموجودة داخل الخلية موجهة لربط البروتين المعين بالسلسلة المحددة عن طريق الجزء المتبقي من الحمض النووي .

الكودون المخصص للآلات يحدد بداية العملية والمكان الذي يتم فيه التوقف، وهناك ترجمة معروفة للحمض النووي تحول المعلومات في الحمض النووي إلى لغة البروتينات، وهذه تجيب عن وظيفة الحمض النووي .

يمكن لهذه السلسلة الخاصة بالحمض الأميني، بعد ذلك، أن تطوى في شكل صحيح، كما أنها توفر وظائف متعددة داخل الخلية .

أجزاء النيوكليوتيد

تعتبر بنية النيوكليوتيد بسيطة، على الرغم من تعقيد هيكله، حيث يتكون من خيطين ملتفين حول بعضهما البعض، ويتم تشكيل الروابط الهيدروجينية في الوسط مع دعم الهيكل، ويحتوي كل نيوكليوتيد على بنية محددة لهذا التشكيل، ويتم فصل الأجزاء مع مراعاة الفروق بين mRNA و tRNA و rRNA

• القاعدة النيتروجينية

تمثل هذه الأجزاء المعومات المركزية التي تحمل جزءًا من البنية الخاصة بالنيوكليوتيدات، ولهذه الأجزاء مجموعات وظيفية مختلفة ومكشوفة .

تتفاعل النيوكليوتيدات مع بعضها البعض وتحتوي على حد أقصى من الروابط الهيدروجينية التي يمكن تشكيلها بسبب البنية الخاصة بها .

يمكن لأي نيوكليوتيد أن يتفاعل مع غيره، حيث يرتبط الثايمين بالأدينين والجوانين بالسيتوزين في ترتيبٍ نموذجي وصحيح، ويجب أن يكون التكوين متساويًا لتجنب حدوث الانحراف بالهيكل، وتظهر السلاسة في هذا العمل عندما لا توجد أخطاء .

يمكن للبروتين إصلاح الحمض النووي التالف بطرق مختلفة، من خلال القدرة على الارتباط بالبقع غير المتساوية داخل الهيكل، والتي تتشكل عند عدم وجود ترابط هيدروجيني بين جزيئات النوكليوتيد المتعارضة .

يمكن للبروتين أن يقطع النوكليوتيد ويستبدله بآخر، وتكون الخيوط الجينية المسؤولة عن تصحيح الأخطاء دقيقة إلى حد كبير .

• سكر

النيوكليوتيد الثاني يحتوي على السكر RNA، ويوجد فرق في حمض النووي بين DNA وRNA، ويتميز الفرق بوجود الديوكسيريبوز المكون من خمسة كربون .

في الحمض النووي الريبي، السكر الذي يحتوي على 5 ذرات كربونية هو الريبوز، ويمكن أن يعطي الجزيئات الجينية أسماءً خاصة بها، والحمض النووي الريبي هو حمض الريبونوكليك والحمض النووي هو حمض الديوكسي ريبونوكلييك .

يمكن للسكر أن يرتبط بالأكسجين المكشوف ويمكن أيضًا أن يرتبط بالجزء التالي من مجموعة الفوسفات، وبذلك تتشكل رابطة تصبح العمود الفقري للفوسفات والسكر، ويتولى الهيكل إضفاء الصلابة على الهيكل .

روابط التساهم التي تشكلها البروتينات أقوى من الروابط الهيدروجينية الموجودة بين الشعيرات الوراثية أثناء نقل ومعالجة الحمض النووي.

يتم فصل الخيوط وقراءتها من جانب واحد لفهم المادة الجينية، وعند المرور في بعض الأحيان يمكن للخيوط العودة إلى المادة الجينية بسبب التدافع المتجاذب بين القواعد للنوكليوتيد المتعارض، وفي كل الأوقات يكون الفوسفات والسكر متصلين .

• مجموعة الفوسفات

يتكون النوكليوتيد من جزء الفوسفات، والذي يحتوي على الجزء الهام الآخر الأدينوزين ثلاثي الفوسفات، والذي يعد مصدرًا للطاقة التي تعتمد عليها معظم الحياة على الأرض في تخزين ونقل الطاقة في التفاعلات، كما يمكن تخزين مجموعات الفوسفات بسبب طاقتها الموجودة في الروابط .

تتكون النيوكليوتيدات من روابط جزئ السكر والفوسفات، وعند تكرار الحمض النووي، يقوم إنزيم بوليميراز الحمض النووي بتجميع القواعد النوكليوتيدية الصحيحة وتنظيمها .

وظيفة النيوكليوتيد

يظهر عمله من خلال التالي:

• الـ DNA والـ RNA هما مواد أساسية لوحدات الأحماض النووية، ورغم اختلافهما في وحدة الفوسفات الواحدة، إلا أنهما مادتان خام لتركيبهما، وذلك من خلال مركباتهما الثلاثية للفوسفات .
• يتكونالنيوكليوتيد الحلقي من مواد كيميائية تنظيمية، وبعضها يعمل عن طريق الإجراءات الهرمونية ويقوم الكودوديولين بالاستجابة لهذه المواد .
• يقوم النوكليوتيد بإنتاج فيتامينات مركبة مثل الأنزيمات FMN، NADPA، NAD، والتي تساعد على حدوث العديد من التفاعلات الحيوية، منها تخفيض الأكسدة مثل الإنزيمات المساعدة FAD .
• يعمل نيوكليوتيد ATP كناقل للطاقة عندما يكون أعلى من GTP وTTP و UTP في خلايا الجسم، حيث يقوم بنقل الطاقة من هذه المركبات إلى الجزيئات الأخرى في الخلية .
• يشارك النيوكليوتيد الأعلى في تخليق السكريات، مثل ADP glucose و phospholipids و UDP glucose، ويتم بلمرة هذه المركبات لتشكيلسلاسل طويلة من النيوكليوتيدات .
• وقد تجمع الرابطة بالفوسفوديستر بين حمض الفوسفوريك وسكر البنتو ز، وقد يتم تحديدها عند الإضافة لكلمة بولي وذلك لكل وحدة تكون متكررة مثل حمض بولي ثيميديليك وحمض بولي أدينليك ، بولي سي أو حمض بوليستيديليك ، وهناك وحدات متكررة كليوتيدات وهي تكون نفس البولينيوكليوتيدات، بولي يو حمض بولي يوريديليك .

أنواع النيوكليوتيد

يوجد خمسة أنواع من النوكليوتيدات، وتستخدم هذه الأنواع بشكل واسع في علم الوراثة والكيمياء الحيوية، ويتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة أجزاء: جزء الفوسفات، والريبوز أو السكر المكوّن من 5 كربون، والقاعدة النيتروجينية .

يتألف الحمض النووي من خمس قواعد وهي الجوانين والأدينين واليوراسيل والثايمين والسيتوزين، وتستخدم أسماء هذه القواعد عمومًا لتسمية النيوكليوتيدات، ومن الجدير بالذكر أن هذا غير صحيح من الناحية الفنية .

عندما يتحد السكريات والقواعد، يتم إنتاج مركبات مثل الأدينوزين والنيوكليوتيدات واليوريدين والثيميدين والجوانوزين، ويتم تسميتها بناءً على الفوسفات المتبقية فيها.

مثال على ذلك هو النيوكليوتيدات التي تحتوي على قاعدة الأدينين وثلاث فوسفات، وتعرف هذه النيوكليوتيدات باسم بقايا فوسفات الأدينوسين الثلاثي الفوسفات، ويحتوي النيوكليوتيد على فوسفاتين أو فوسفات واحد .

يعرف معظم الناس أنواع النيوكليوتيدات، ولكن هناك أنواع أخرى مثل النيوكليوتيدات الحلقية التي تشكل ميثيلة القواعد الجزيئية المختلفة .

يمكن لأجزاء النيوكليوتيدات التواصل مع بعضها البعض باستخدام أربع قواعد، ولكن هذه القواعد تختلف. يستخدم الحمض النووي الدنا الثايمين والأدينين والسيتوزين والجوانين، بينما يستخدم الحمض النووي الريبي هذه القواعد بالإضافة إلى اليوراسيل، ولا يحتوي على الثايمين .

عندما تكون هناك تشكيلات من القواعد المكملة بالروابط الهيدروجينية بينها، يتشكل حلزون من الجزيئات، فتترابط الثايمين مع الأدينين في الحمض النووي AT، ويتكامل اليوراسيل مع السيتوزين في الحمض النووي الريبي، ويترابط الجوانين مع بعضه .

وحتى تتكون النيوكليوتيد فتتصل قاعدة الكربون الأولى بالديوكسيريبوز أو الريبوز ، والكربون رقم 5 قد يتصل بالسكر في مجموعة الفوسفات وذلك بجزيئات الحمض النووي الريبي والحمض النووي ، والفوسفات بأحد النيوكليوتيدات قد يشكل رابطة بالفوسفوديستر بالكربون رقم 3 بسكر النوكليوتيدات، والقواعد هي :

• قاعدة الثايمين
• قاعدة الأدينيتن
• قاعدة السيتوزين
• قاعدة يوراسيل
• قاعدة الجوانين