تفاصيل القواعد النيتروجينية في جسم الانسان

القاعدة النيتروجينية هي جزيء عضوي يحتوي على عنصر النيتروجين ويعمل كقاعدة في التفاعلات الكيميائية، والخاصية الأساسية مستمدة من زوج الإلكترون الوحيد على ذرة النيتروجين، وتسمى قواعد النيتروجين أيضا بقواعد النوكليوز لأنها تلعب دورا رئيسيا في بناء الأحماض النووية وحمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) وحمض الريبونوكليك (RNA)، وهناك نوعان رئيسيان من القواعد النيتروجينية، وهما البيورينات والبيريميدين، وتشبه كلتا الفئتين جزيء البيريدين وهما جزيئات مستوية غير قطبية، فكل بيريميدين هو حلقة عضوية غير متجانسة واحدة، وتتكون البيورينات من حلقة بيريميدين تندمج مع حلقة إيميدازول لتشكل بنية الحلقة المزدوجة .

قواعد النيتروجين الرئيسية

رغم وجود العديد من القواعد النيتروجينية، الأسس الخمسة الأكثر أهمية هي القواعد الموجودة في الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي، والتي تستخدم أيضا كحاملات طاقة في التفاعلات الكيميائية الحيوية. وهذه القواعد هي الأدينين، الجوانين، السيتوزين، الثيمين، والوراسيل، وتحتوي كل قاعدة على قاعدة تكميلية تربطها بشكل حصري لتشكيل الحمض النووي الريبي النووي والحمض النووي الريبي، وتشكل القواعد التكميلية الأساس للرمز الوراثي .

قواعد النيتروجين في الانسان

الأدينين

الأدينين والجوانيين هي بيورينات، وعادة ما يتم تمثيل الأدينين بالحرف الكبير A في الحمض النووي، وتكون قاعدته التكميلية هي الثايمين، وتتكون الصيغة الكيميائية للأدينين من C 5H5N5 في الحمض النووي الريبي، ويتشكل الأدينين روابط مع اليوراسيل، ويرتبط الأدينين والقواعد الأخرى بمجموعات الفوسفات وإما بالريبوز السكر، وتتشابه أسماء النيوكليوتيدات مع الأسماء الأساسية ولكن لها نهاية “-وسين” للبيورينات (على سبيل المثال، الأدينوسين تشكل الأدينوزين ثلاثي الفوسفات) و “-يدين” للبيريميدين (على سبيل المثال، السيتوزين يشكل السيتيدين ثلاثي الفوسفات) .

تعرف النيوكليوتيدات بعدد مجموعات الفوسفات المرتبطة بالجزيء، حيث تكون أحادية الفوسفات، ثنائية الفوسفات، أو ثلاثية الفوسفات. وتعمل هذه النيوكليوتيدات كبنات بناء الحمض النووي والحمض النووي الريبي، وتتشكل روابط الهيدروجين بين البيورين والبيريميدين التكميلية لتشكل شكل الحلزون المزدوج للحمض النووي، أو تكون محفزات في التفاعلات .

الجوانين Guanine

البيورين هو مركب كيميائي يرمز له بالحرف الكبير G وصيغته الكيميائية هي C5H5N5O، ويوجد في الحمض النووي والحمض النووي الريبي. يرتبط الجوانين بالسيتوزين، والنوكليوتيدات التي تشكل الجوانين هي الجانوسين. يوجد البيورين بكميات كبيرة في منتجات اللحوم، خاصة الأعضاء الداخلية مثل الكبد والأدمغة والكلى، ويوجد كمية أقل من البيورين في النباتات مثل البازلاء والفاصوليا والعدس .

الثايمين

الثيمين هو بيريميدين يتواجد في الحمض النووي ويرتبط بالجوانين، ورمزه الكيميائي هو T وصيغته الكيميائية C5H6N2O2، والنوكليوتيدات المقابلة له هي الثيميدين، وكما هو معروف فإن ثايمين 5 ميثيل يوراسيل هو نوع من الثايمين .

السيتوزين

يتم تمثيل السيتوزين بالحروف الكبيرة C في الحمض النووي والحمض النووي الريبي (RNA) ، ويرتبط مع الجوانين، وتتشكل ثلاث روابط هيدروجينية بين السيتوزين والجوانين في قاعدة واتسون كريك لتكوين الحمض النووي، والصيغة الكيميائية للسيتوزين هي C4H4N2O2، والنيوكليوتيدات التي تشكلها السيتوزين هو السيتدين .

اليوراسيل

يمكن اعتبار الأوراسيل ثيمين ميثيل، ويمثل بالحرف الكبير U في الصيغة الكيميائية C4H4N2O2 في الأحماض النووية، ويتم العثور عليه في الحمض النووي الريبي المرتبط بالأدينين، ويشكل الأوراسيل نيوكليوتيد اليوريدين .

وهناك العديد من القواعد النيتروجينية الأخرى الموجودة في الطبيعة، بالإضافة إلى ذلك يمكن العثور على الجزيئات المدمجة في المركبات الأخرى، فعلى سبيل المثال توجد حلقات البيريميدين في الثيامين (فيتامين ب 1) والبربوات وكذلك في النيوكليوتيدات، وتوجد البريميدين أيضا في بعض النيازك، وعلى الرغم من أن أصلها لا يزال مجهولا، وتشمل البيورينات الأخرى الموجودة في الطبيعة الزانثين، والثيوبرومين، والكافيين .

القواعد النيتروجينية

توجد القواعد النيتروجينية في الجزء الداخلي من حلزون الدنا المزدوج، حيث تشكل السكريات وأجزاء الفوسفات في كل نكليوتيد العمود الفقري للجزيء، وعندما تنفصل حلزون الدنا مثل نسخ الدنا، فإن القواعد التكميلية تعلق على كل نصف مكشوف بحيث يمكن تكوين نسخ متطابقة، وعندما يعمل الحمض النووي الريبي كقالب لصنع الحمض النووي للترجمة يتم استخدام قواعد تكميلية لصنع جزيء الحمض النووي باستخدام التسلسل الأساسي، ولأنها تكمل بعضها البعض تتطلب الخلايا كميات متساوية تقريبا من البيورين والبيريميدين، ومن أجل الحفاظ على التوازن في الخلية يكون إنتاج كل من البيورينات والبيريميدات مثبطا للذات، وعندما يتم تشكيل واحد فإنه يمنع إنتاج أكثر من نفسه وينشط إنتاج نظيره .

اكتشاف الحمض النووي

تم رصد الحمض النووي لأول مرة من قبل العالم الألماني فريدريك ميشر في عام 1869، ولكن لعدة سنوات لم يدرك الباحثون أهمية هذا الجزيء، ولم يكن حتى عام 1953 حين اكتشف جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكينز وروزاليند فرانكلين هيكل الحمض النووي والحلزون المزدوج الذي أدركوا أنه يمكن أن يحمل معلومات بيولوجية، وحصل واتسون وكريك وويلكينز على جائزة نوبل في الطب عام 1962 “لاكتشافاتهم المتعلقة بالتركيب الجزيئي للأحماض النووية وأهميتها في نقل المعلومات في المواد الحية”، ولم تمنح فرانكلين جائزة نوبل على الرغم من أن عملها كان جزءا لا يتجزأ من البحث .

تسلسل الحمض النووي

تسلسل الحمض النووي هي تقنية تسمح للباحثين بتحديد ترتيب القواعد في تسلسل الحمض النووي، ويمكن استخدام هذه التقنية لتحديد ترتيب القواعد في الجينات أو الكروموسومات أو الجينوم بأكمله، وفي عام 2000 أكمل الباحثون أول تسلسل كامل للجينوم البشري وفقا لتقرير صادر عن المعهد القومي لبحوث الجينوم البشري .