حمض نووي

الأحماض النووية هي التي تسبب الاختلاف بين البشر، من حيث: الشكل، واللون. وقد تمكن قديما العالمان جيمس واطسون وفرنسيس كريك في منتصف القرن الـ 20 من اكتشاف الشكل الأساسي للحمض النووي DNA، والذي أدى إلى التعرف على الكثير من المعلومات حول كيفية تخزين وحفظ المعلومات الوراثية، وكيفية نقلها من جيل لاخر.

مكونات الأحماض النووية

تتكون الكروموسومات في الخلايا الحية من مادتين أساسيتين:

• الحمض DNA، الذي يشكل المادة الوراثية، ومجموعة من البروتينات تعرف بالهوستونات، حيث يقوم شريط الـ DNA بالاتفاف حولها بشكل متكرر مشكلا النيوكليوسوم، فيؤدي إلى تكثيف المادة الوراثية مما يساعد على تخزينها في حيز صغير داخل أنوية الخلايا.

• الحمض RNA، الذي يوجد منه أنواع متعددة، ويلعب كل من هذه الأنواع دورا أساسيا في ترجمة المادة الوراثية في جزيء DNA إلى بروتينات عدة، تقوم بأداء كافة الوظائف اللازمة لحياة الكائنات الحية.

التركيب الكيميائي للحموض النووية

تتكون الأحماض النووية DNA و RNA من سلاسل من وحدات كيمائية تسمى بـ النيكلوتيدات، ويتكون كل نيوكلوتيد من ثلاث مكونات رئيسية:

• جزيء سكر خماسي (رايبوز، أو رايبوز منقوص الأكسجين).
• مجموعة من الفوسفات.
• قاعدة نيتروجينية. وتتكون القواعد النيتروجينية من:

أ- بيورينات(purines)، وتشمل قاعدتين هما: أدنين A، غوانين G، وتتألف كل منها من حلقتين.

ب- بيرمدينات(pyrmidines)، وتشتمل على ثلاث قواعد: ثايمين T، سايتوسين C، ويوراسيل U، ويتألف كل منها على حلقة واحدة.

و يختلف تركيب النيوكليوتيدات بعضها عن بعض بناء على نوع القاعدة النيتروجينية الموجودة فيها، وجزيء السكر.

الحمض النووي DNA

 مقالة مفصلة: DNA

DNA، هو اختصار لـ (الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين). ويتألف من سلسلتين من النيوكليوتيدات تلتفان حول بعضهما بشكل حلزوني، ويلاحظ أن القاعدة النيتروجينية أدنين A تكون في أحد السلاسل تكون متقابلة مع القاعدة النيتروجينية ثايمين(تيمين) T في السلسلة الثانية، وترتبط معها برابطتين من الروابطالهيدروجينية بينما تكون القاعدة النيتروجينية غوانين G متقابلة مع القاعدة النيتروجينية سايتوسين C وترتبط معها 3 روابط هيدروجينية.

و القاعدة النيتروجينية يوراسيل U، لا تدخل في تركيب DNA.

و تتكون سلسلة الحمض النووي DNA من ارتباط مجموعة من الفوسفات في كل نيوكليوتيد مع سكر الرايبوز منقوص الأكسجين في النيوكليوتيد. وتشكل سلسلة القواعد النيتروجينية في جزيء DNA مخزون المعلومات الوراثية، ويسمى ترتيبها بالشيفرة الوراثية التي تميز الكائنات الحية عن بعضها.

الحمض النووي RNA

 مقالة مفصلة: RNA

تعني RNA، الحمض النووي الرايبوزي، ويتألف من سلسلة واحد فقط من النيوكليوتيدات التي ترتبط بعضها مع بعض بنفس الطريقة التي يرتبط بها جزيء DNA، ولكنه يختلف عن جزيء DNA في احتوائه على القاعدة النيتروجينية يوراسيل U، بدلا من احتوائه على الثيامين T.

توجد ثلاث أنواع من الحمض النووي RNA داخل الخلايا وهي:

• mRNA أو RNA الرسول، ويقوم بنقل الشيفرة الوراثية من الجينات في النواة إلى الرايبوسومات، ليتم تصنيع البروتينات المختلفة داخل السيتوبلازم.
• tRNA أو RNA الناقل، ويقوم بنقل الأحماض الامينية في السيتوسول إلى الرايبوسومات لاستخدامها في عملية بناء البروتينات.
• rRNA أو الرايبوسومي، يستخدم في إنتاج الرايبوسومات في النوية داخل نواة الخلية.

الفرق بين DNA و RNA

الحمض النووي DNA	الحمض النووي RNA
يتكون من سكر رايبوزي منقوص الأكسجين	يتكون من سكر رايبوزي غير منقوص الأكسجين
يحتوي على القاعدة النيتروجينية الثايمين	يحتوي على القاعدة النيتروجينية اليوراسيل
يتكون من سلسلتين	يتكون من سلسلة واحدة فقط

آلية تضاعف الحمض النووي DNA

مقدرة الخلايا الحية في الحفاظ على درجة عالية من الدقة في الاستمرار في وظائفها من جيلا لآخر تعتمد على قدرتها على مضاعفة المعلومات الوراثية المخزونة في جزيء الـ DNA، المكون للكروموسوم، ويكون ذلك في الطور البيني قبيل عملية الانقسام وإنتاج خلايا جديدة.

شروط تضاعف جزيء DNA

جزيء DNA الذي تلتزم مضاعفته ليتم إنتاج جزيئات DNA جديدة تحمل نفس المعلومات الوراثية.

1. كميات كافية من النيوكليوتيدات الأربعة المختلفة التي تدخل في تركيبة (A, G, C, T).
2. إنزيم التضاعف (إنزيم بلمرة DNA)، إضافة إلى بعض الإنزيمات والبروتينات الأخرى اللازمة لإتمام العملية.

خطوات عملية التضاعف

تنفصل سلسلتا جزيء DNA بعضها عن بعض بشكل تدريجي، نتيجة تكسّر الروابط الهيدروجينية التي تربط القواعد النيتروجينية ببعضها، فتتحول إلى سلاسل أحادية بدءا من نقطة محددة، وينشطر بشكل طولي حتى نهاية السلسلة.

1. يرتبط إنزيم التضاعف بالسلسلة الأحادية، ويقوم بوضع النيوكليوتيدات - الموجودة في السائل النووي - الواحدة تلو الأخرى بشكل متمم حسب ترتيب القواعد النيتروجينية الموجودة في سلسلة جزيء DNA الذي يتم تضاعفه بحيث يتم وضع نيوكليوتيد T مقابل نيوكليوتيد A، ونيوكليوتيد G مقابل نيوكليوتيد C، وتستمر هذه العملية بتحرك إنزيم التضاعف من نقطة البدأ حتى نهاية السلسلة.
2. تتم عمليتي تضاعف سلسلتي جزيء DNA في وقت واحد وبنفس السرعة، فينج من هذه العملية جزيئان كاملان من DNA، يحتوي كل منهما على سلسلة قديمة وأخرى جديدة.
3. بعد الانتهاء من هذه العملية تقوم بروتينات الهستونات الأصلية والجديدة بالارتباط جميعها بجزيئي DNA، لتكوين الكروموسومات وتكثيفها داخل النواة.