معلومات عن الـ (DNA) وأهميته
- الـ DNA (Deoxy ribo nucleic acid) ديوكسي ريبو نيوكليك أسيد، هو الحمض النووي وسمي بذلك لأنه موجود في النواة وهي المادة التي تصنع منها الجينات.
- يعمل DNA على حمل وحفظ المعلومات الوراثية من جيل لآخر كل جين يتميز بتسلسل محدد من (الديوكسي نيوليو تيدات) القواعد النيتروجينية المتواجدة على DNA فإن جزيئات الـ DNA المتواجدة في الأنسجة للكائن الحي معين تحتوي على تركيب نيوكليو تيدي واحد متشابه يوجد DNA في الكروموسومات الموجودة في النواة.
ما هو تركيب الحمض النووي DNA؟
- عبارة عن نيوكليوتيدات وكل نيوكليوتيد مكون للـ DNA يتكون من سكر ديوكسي ريبوز ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية وهي: أدينين (A)، جوانين (G)، ثايمين (T)، ساتيوسين (C)، وهي تتبع البيورينات والبيرميدينات.
- جزيئات الـ DNA داخل الخلايا تتكون من ملايين من النيوكليوتيدات.
- يوجد بالأحماض النووية نوعان من السكر الخماسي (Pentose sugar) أحدهما هو رايبوز ويوجد في (RNA) والثاني ديوكس رايبوز ويوجد في (DNA) ومن الخصائص الهامة للسكر الخماسي هي قدرة المجموعات الهيدروكسيلية (OH) على تكوين استرات مع حمض الفسفوريك.
ما هي البيورينات والبيرميدينات (Purines, pyrimidine)؟
- هي قواعد نيتروجينية قواعد بيورينية هي أدينين Adenine وجوانين Guanine قواعد بيرميدينية هي سيتوسين Cytosine وثايمين Thymine وUracil في الحمض النووي RNA.
- والفرق بينهما أن البيورينات عبارة عن جزيئات حلقية مزدوجة أما البيرميدينات عبارة عن جزيئات حلقية مفردة.
- DNA يتكون من جزيئات منتظمة في ترتيبها أن سلسلتين أو أكثر تساهم في تركيب جزيء الـ DNA بحيث يلتف أحدهما مع الآخر على شكل حلزون منتظم.
- هناك ثلاث مكونات للنيوكليوتيدات المكون الأول هو السكر الخماسي الكربون والثاني مجموعة الفوسفات اللذان يرتبطان مع بعضهما برابط كيميائية قوية تساهمية يكون جانبي السلم الحلزوني المكون الثالث لنيوكليوتيدات هو احدى القواعد برابطة كيميائية ضعيفة لتكون درجات السلم ويتكون اللولب المزدوج لجزيء حمض DNA، فالأدينين يرتبط مع الثايمين والسيتوسين يرتبط مع الجوانين.
كيف يتضاعف الحمض النووي (DNA replication)؟
- أولًا انقسام الخلية يحدث تضاعف للحمض DNA وهذه العملية تضمن أن كل خلية جديدة سوف تحتوي على نسخة كاملة ومتماثلة ومتطابقة من جزيئات DNA.
- تبدأ علمية التضاعف بحل أو فك الالتفاف الحلزوني المزدوج وفصل شريط حمض DNA ويحدث هذا بواسطة إنزيم يمسى هيليكيز Helicase الذي يعمل على فصل اللولب المزدوج عند نقطة معينة وتنكسر الروابط الهيدروجينية التي تربط القواعد المتكاملة ويحدث انفصال للشريطان، وتبدأ الانزيمات والبروتينات في الارتباط على كل شريط فردي وتمنع إعادة التفاف وهذه النقطة التي يتم فصل اللولب المزدوج عندها تسمى شوكة التضاعف وتبدأ أنزيمات للمرة حمض DNA تعمل (DNA polymerase) حيث تعمل على إضافة نيوكليوتيدات للقواعد المكشوفة على طول كل شريطي حمض DNA بحسب نظام ازدواج القواعد فيتكون لولبان مزدوجان جديدان ثم تبدأ هذه الإنزيمات بالانفصال عن الشريطين.
- أنزيم بلمرة DNA (DNA polymerase) يعمل على التدقيق لأن أثناء علمية التضاعف يمكن أن تحدث أخطاء فقد يضاف نيوكليوتيد خطأ إلى الشريط الجديد فيزيل هذا الانزيم النيوليوتيد الخاطئ ويعيره بالنيوكليوتيد الصحيح.
- في جزيء حمض DNA الخطي عدة أشواك تضاعف حيث تبدأ في الوسط وتتحرك باتجاهين متعاكسين مما يحدث فقاعات تضاعف على طول جزيء الـ DNA.
- الجينات عبارة عن مقاطع من حمض DNA مكونة من تتابع من النيوكليوتيدات (القواعد النيتروجينية) وهذا التتابع يمثل شفرة تصنيع البروتينات في الخلية.
- ولتصنيع البروتين يجب أن يعمل DNA (الحمض النووي الريبوزي منقوص الاكسجين)، هو يتكون من شريط مفرد من النيوكليوتيدات فهناك ثلاث أنواع من حمض RNA هي: mRNAالرسول، tRNA الناقل، rRNA الرايبوسومي.
- يعمل mRNA على نقل المعلومات الوراثية من حمض DNA المتواجد داخل النواة إلى السيتوبلازم لبداية تصنيع البروتين.
كيف يتكون البروتين؟
- يبدأ تكون البروتينات على مرحلتين الأولى تسمى النسخ (Transcription) حيث يتم نسخ المعلومات الوراثية من أحد شريطي حمض DNA على صورة شريط من حمض mRNA.
- وفي علمية النسخ يتم التحام إنزيم بلمرة حمض RNA (RNA polymerase) مع حمض DNA وهو الانزيم الذي يضيف بنوكليوتيدات للقواعد المكشوفة لشريط حمض DNA وذلك لإنتاج شريط حمض mRNA حسب نظام ازدواج القواعد فهي بذلك تشبيه عملية التضاعف لشريط DNA لكن بإختلاف أن يحل Uracil مكان الثايمين ويرتبط بالأدينين.
- وبعد اكتمال عملية النسخ ينفصل الأنزيم عن شريط حمض DNA ويبدأ جزيء حمض mRNA في الانطلاق إلى السيتوبلازم ويبدأ شريط DNA في الارتباط مجددًا ويعيد تكوين اللولب الحلزوني المزدوج الأصلي.
- ويبدأ mRNA في الخروج من النواة ويتجه نحو الرايبوسومات وتبدأ عملية الترجمة Translation وهي المرحلة الثانية لصتنيع البروتينات حيث يشكل تتابع النيوكليوتيدات (القواعد النيتروجينية) في mRNA معلومات تبين طريقة اتصال الأحماض الأمينية ببعضها لإنتاج سلسلة عديدة الببتيد وهي العملية تسمى بالترجمة وهي تحدث في الريبوسومات.
- ويتكون الريبوسوم من وحدتين وحدة كبيرة وأخرى صغيرة يتم ارتباطهما ببعض أثناء عملية الترجمة حيث يرتبط بمواقع الارتباط tRNA يحمل حمضًا أمينيًا خاصًا به حيث تشكل فتظهر أهمية البروتينات فهي بدايات معظم ما تقوم به الخلية من وظائف، فالجينات تحتوي على تعليمات تصنيع البروتينات، فالعديد من البروتينات عبارة عن أنزيمات تحفز التفاعلات الكيميائية وتنظنها فمثلًا جين يحمل شفرة أنزيم يحفز تصنيع بروتينات خاصة بمعدل نمو الكائن الحي أو طول أو شكل الكائن الحي وتحديد جنسه مثلًا أو شكل ولون أزهار النبات.
ما هي الطرفة الوراثية؟
هي حدوث خطأ في ترتيب أو تتابع القواعد النيتروجينية في جزيء DNA فتتغير المعلومات الوراثية فتحدث الطفرة فإذا حدث هذا التغير في الخلايا الجسدية يؤدي إلى خلل للفرد الذي حدث له التغيير أما إذا حدث هذا التغير في الخلايا الجنسية فسوف تنتقل هذه الطفرة إلى جيل آخر ويحدث ظهور الأمراض الوراثية.
ما هي العوامل المؤثرة إلى حدوث الطفرات الوراثية؟
عوامل داخلية
في وقت عملية التضاعف التي تحدث في DNA يقوم أنزيم التضاعف بوضع النيوكليوتيدات في غير وضعها ولا يستطيع تصحيح ذلك الخطأ وتنتج بذلك الطفرة الوراثية.
عوامل خارجية:
- مثل التعرض للإشعاعات المختلفة أو التعرض للمواد الكيميائية.
- الإصابة ببعض الفيروسات فتحدث بتغير في تركيب وتتابع القواعد النيتروجينية لجزيء DNA.
- وتكون الخطورة في هذه الطفرات عندما تحدث في الجينات الموجودة على الكروموسومات فيؤدي ذلك التأثير على عملها أو يحدث التوقف التام لعملها فيحدث الخلل في وظائف تلك الجينات وتبدأ ظهور الأمراض الوراثية.
