الحمض النووي هو الدعامة الأساسية للكائنات الحية، حيث يمكنه استنساخ نفسه وعمل نسخة دقيقة منه، كما أنه يحتوي على الرموز الجينية اللازمة لتكوين أعضاء الإنسان أثناء الحمل، بالنسبة للبشر أو بالنسبة للكائنات الحية بشكل عام، كما أنه يعد أهم وسيلة لتخزين المعلومات الجينية لمدة طويلة.
ومصطلح DNA هو اختصار لحمض “deoxyribonucleic”، والذي يتم تعريفه على أنه المادة العضوية الموجودة في نواة الخلايا الحية. دعونا نتعرف على جميع التفاصيل الخاصة بالحمض النووي في السطور التالية.
– يتكون الحمض النووي في الأساس من النيوكليوتيدات، وهي عبارة عن بوليمرات طويلة، وتتكون النيوكليوتيدات من 3 مجموعات مميزة لها خصائص مختلفة.
– يكون الحمض في الخلية متجمع مع نوع معين من البروتينات يسمى “الهستونات” ويكونا الكرومانيت.
– يتشكل الحمض من أزواج من هذه الكروماتينات ليكوّن ما يسمى بالكروموسوم، والتي يتم توريثها من الآباء إلى الأطفال.
– ترتبط الكروموسومات بواسطة خيطين ملتويين مكملين، ويلتقي هذان الشريطان في منتصف النيوكليوتيدات؛ لإنتاج سلم يلتف ليشكل حلزونًا مزدوجًا أو زوج من الخيوط المتقابلة.
– يتكون هذا الحمض من سلسلة من نيوكليوتيدات كما ذكرنا، ويحتوي كل نوكليوتيد على قاعدة نيتروجينية مع مجموعة فوسفات وجزيء سكر خماسي الذرات يسمى “دي أوكسي ريبوز” بالحمض النووي DNA، ويطلق عليه سكر “الريبوز” فقط بالحمض النووي RNA.
وتنقسم أنواع القواعد النيتروجينية إلى خمسة أنواع وعائلتين (البيورينات، والبيرميدينات)، كالتالي:
– الأدينين: تتكون من ترابط حلقتين كيميائيتين، وتقع تحت عائلة البيورينات.
– السايتوسين: تتشكل من حلقة واحدة فقط، وتقع تحت عائلة البريميدينات، وهي تشبة البيورينات ولكن تختلف في عدد الحلقات.
– الثايمين: وهي تتشابه كثيرًا مع قاعدة السايتوسين، حيث أنها تتكون من حلقة واحدة، وتقع تحت عائلة البريميدينات.
– الجوانين: تشبه قاعدة الأدينين في عدد الحلقات، وفي عائلة البيورينات.
– اليوراسيل: وهي قاعدة توجد فقط في الحمض RNA ولا توجد في DNA
بالنسبة لمكان تواجد الحمض النووي؛ فهو يتواجد داخل نواة الخلية الحية، مع وجود كمية صغيرة منه في الميتوكوندريا في الخلية، ويطلق على DNA المتواجد في الميتوكوندريا (mtDNA).
والجدير بالذكر أن الميتوكوندريا هي أحد عضيات الخلية المسؤول عن إنتاج الطاقة للجسم، حيث يتم فيها تحويل الطاقة المكتسبة من الطعام إلى مركب يمكن للخلية استخدامه.
بعد أن علمنا أن الحمض النووي يتركب كيميائيًا من السكر الخماسي ومجموعة الفوسفات وقاعدة نيتروجينية (سايتوسين- جوانين- ثايمين- أدينين- يوراسيل)، سنتحدث في السطور التالية عن أنواع الحمض النووي، وهو نقسم إلى نوعين من الأحماض النووية كل نوع متخصص في وظيفة معينة:
1- الحمض النووي الدي أوكسي ريبوزي (Deoxyribonucleic Acid) (DNA).
2- الحمض النووي الريبوزي (RNA) (Ribo Nucleic Acid).
– RNA يحتوي على سكر خماسي نوعه الريبوز، بينما DNA يحتوي على سكر خماسي الدي أوكسي ريبوز.
– يتضمن RNA قاعدة نيتروجينية (اليوراسيل)، وهي لا توجد في الحمض DNA.
– لا يشتمل RNA على قاعدة الثايمين.
– DNA يتواجد في النواة بكثرة، ويوجد في الميتوكوندريا والسيتوبلازما بكميات أقل من النواة.
– يتواجد RNA في سيتوبلازما الخلية بكميات كبيرة، وفي النواة بكميات أقل.
– يتكون DNA من شريطين مزدوجين، بينما يتكون RNA من شريط واحد مفرد.
وهو عبارة عن شريط واحد ملتف يتكون من مجموعة من النيوكليوتيدات، وزنه يقع ما بين 10.000 وعدة آلاف الملايين دالتون، يحقق الإلتفاف في شريط الإتصال بين القواعد المركبة للحمض النووي RNA، ويدخل في تركيبه القواعد التاليه: أدينين، جوانين، سيتوسين، يوراسيل.
يؤدي الحمض RNA دورًا أساسيًا في ترجمة الجينات في النواة إلى بروتينات، حيث تنسخ الجينات إلى RNA أولًا ثم تتحول إلى بروتين، وذلك عند نشاط الجينات.
يتكون حمض RNA من سلسلة واحدة مفردة من مجموعة من نيوكليوتيدات، مرتبطة ببعضها البعض وفقًا لنظام هندسي محدد، أما النيوكليدات فهي عبارة عن جزيئات تتشكل من سكر الريبوز الخماسي ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية تشكل الوحدة الأساسية للأحماض النووية بشكل عام.
– mRNA: ويسمى “الحمض النووي الريبوزي الرسول”، وظيفته نقل الشفرات الجينية من الكروموسومات إلى الريبوسومات في الخلية.
– tRNA: يطلق عليه اسم “الحمض النووي الريبوزي الناقل”، وظيفته المساعدة في عملية تحويل الجينات إلى بروتينات، حيث يعمل على نقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات.
– rRNA: معروف بـ “الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي”، وهو يقوم بإنتاج الريبوسومات في النوية الموجودة داخل نواة الخلية.
تم اكتشاف بعض العلاقات الهامة التي تربط العديد من الأمراض التي تصيب الإنسان بالحمض النووي الريبوزي، فمثلًا: تتمتع بعض الجزيئات الدقيقة من RNA بالقدرة على إدارة الجينات المسؤولة عن ظهور السرطان الوراثي، بالإضافة إلى ذلك، فقد ثبت أن خلل التنظيم في تدمير الحمض (RNA) له علاقة وثيقة بتعرض الإنسان للكثير من الأمراض العصبية مثل “الزهايمر”.
ومن الممكن معرفة المزيد من العلاقات بين RNA والأمراض التي تصيب الإنسان، حيث يتم دعم المعرفة المتزايدة بالحمض النووي ووظائفه من خلال مزيد من التطوير في التسلسل الجيني للحمض النووي الريبوزي والجهود المبذولة لمسح الحمض والبروتينات المرتبطة به في العمليات العلاجية.
وهو النوع الرئيسي من الأحماض النووية، والذي يتركب من سكر خماسي دي أوكسي ريبوز، مع مجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية، ويتكون من شريط مزدوج من النيوكليوتيدات ملتف حول نفسه.
يقوم الحمض DNA بعدة وظائف، منها:
– حمل الجينات الوراثية على هيئة معلومات مشفرة، تنتقل من جيل لآخر.
– يحتوي على تعليمات هامة وضرورية لنمو الكائن الحي وتكاثره، وهي مخزنة في سلسلة النيوكليتيدات الرئيسية.
– تقوم خلايا الكائن الحي بقراءة رموز الDNA التي تحتوي على 3 أزواج قاعدية؛ لإنشاء البروتينات اللازمة للنمو، وتشكل كل 3 قواعد حمض أميني محدد وهو أساس بناء جزئ البروتين.
على سبيل المثال ، يشكل الرمز (TGG) الحمض النووي لبروتين التربتوفان، ويشكل الرمز (GGC) الحمض النووي للجلاكين، مما يشير إلى وجود بعض مجموعات التكوين مثل (TAA) و (TAG) و (TGA) في نهاية سلسلة البروتين.
تحتاج الخلية في الكائن الحي إلى خطوتين لكي يستخدم البروتين المعلومات الوراثية الموجودة في الحمض النووي، وهما:
– تقرأ الإنزيمات المعلومات الواردة في جزئ الأحمض النووية، ثم تنسخها إلى جزيئات منفصلة تسمى الحمض النووي RNA، وتحديدًا النوع الرسول منه “mRNA”، ثم تترجمها إلى لغة تفهمها الأحماض الأمينية لتتحول إلى بروتين في النهاية.
– تطبق الخلية هذه التعليمات لربط الأحماض الأمينية معًا لإنتاج نوع معين من البروتين الخاص بالحمض النووي، حيث يوجد أكثر من 20 نوعًا من الأحماض الأمينية التي يتم ربطها بالحمض النووي بطرق مختلفة، مما يؤدي إلى تشكيل الحمض النووي لمجموعة متنوعة ومختلفة من البروتينات.
– intra nuclear: يوجد هذا النوع من الحمض داخل النواة نفسها.
– extra nuclear: يوجد خارج النواة في السيتوبلازم أو في الميتوكوندريا.
قد تحدث عادةً الطفرات الجينية بسبب تلف الحمض النووي، وذلك نتيجة لعدة أسباب؛ منها حدوث خطأ في تضاعف الحمض النووي، وتعرض الخلايا للأشعة فوق البنفسجية بشكل مباشر.
نسخة للطباعة