مجرة - Majarah
طريقك الى العالم

الأحماض النووية

تعد الأحماض النووية، والحمض النووي على وجه الخصوص، جزيئات كبيرة أساسية لاستمرارية الحياة، يحمل الحمض النووي المعلومات الوراثية التي تنتقل من الآباء إلى الأطفال، ويقدم إرشادات حول كيفية (ومتى) صنع العديد من البروتينات اللازمة لبناء خلايا وأنسجة وكائنات حية والحفاظ عليها،

كيف يحمل الحمض النووي هذه المعلومات؟ وكيف يتم تفعيلها من قبل الخلايا والكائنات الحية؟ هو أمر معقد ورائع ومذهل إلى حد ما، وسوف نستكشفها بمزيد من التفصيل في القسم الخاص بالبيولوجيا الجزيئية، هنا، سنلقي نظرة سريعة على الأحماض النووية من منظور الجزيء الكبير.

 

أدوار DNA و RNA في الخلايا

الأحماض النووية، الجزيئات الكبيرة المصنوعة من وحدات تسمى النيوكليوتيدات، تأتي في نوعين طبيعيين: حمض الديوكسي ريبونوكلييك (DNA) وحمض الريبونوكلييك (RNA)، الحمض النووي هو المادة الجينية الموجودة في الكائنات الحية، على طول الطريق من البكتيريا وحيدة الخلية إلى الثدييات متعددة الخلايا مثلك ومثلي، تستخدم بعض الفيروسات الحمض النووي الريبي (RNA)، وليس الحمض النووي (DNA)، كمادة وراثية، ولكنها لا تعتبر من الناحية الفنية على قيد الحياة (نظرًا لأنها لا تستطيع التكاثر دون مساعدة من المضيف).

 

الحمض النووي في الخلايا

الحمض النووي في الخلايا في حقيقيات النوى، مثل النباتات والحيوانات، يوجد الحمض النووي في النواة، وهو متخصص مرتبط بالغشاء في الخلية، وكذلك في أنواع أخرى معينة من العضيات (مثل الميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء للنباتات)، في بدائيات النوى، مثل البكتيريا، لا يكون الحمض النووي محاطًا بغلاف غشائي، على الرغم من أنه يقع في منطقة خلية متخصصة تسمى النواة النووية، في حقيقيات النوى، ينقسم الحمض النووي عادةً إلى عدد من القطع الخطية الطويلة جدًا التي تسمى الكروموسومات، بينما في بدائيات النوى مثل البكتيريا، تكون الكروموسومات أصغر كثيرًا وغالبًا ما تكون دائرية (على شكل حلقة)، قد يحتوي الكروموسوم على عشرات الآلاف من الجينات، كل منها يقدم إرشادات حول كيفية صنع منتج معين تحتاجه الخلية.

 

من DNA إلى RNA إلى البروتينات

تقوم العديد من الجينات بترميز منتجات البروتين، مما يعني أنها تحدد تسلسل الأحماض الأمينية المستخدمة في بناء بروتين معين، قبل أن يتم استخدام هذه المعلومات لتخليق البروتين، يجب أولاً عمل نسخة من الحمض النووي الريبي (نسخة) من الجين، يُطلق على هذا النوع من الحمض النووي الريبي اسم الرنا المرسال (mRNA)، حيث يعمل بمثابة رسول بين الـ DNA والرايبوسومات، وهي آلات جزيئية تقرأ تسلسل الرنا المرسال (mRNA) وتستخدمها لبناء البروتينات، هذا التقدم من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى البروتين يسمى "العقيدة المركزية" للبيولوجيا الجزيئية.

 

الأهم من ذلك، لا تقوم جميع الجينات بتشفير منتجات البروتين، على سبيل المثال، تحدد بعض الجينات RNAs الريبوسوم (rRNAs)، والتي تعمل كمكونات هيكلية للريبوسومات،أو تنقل tRNAs، جزيئات RNA التي تجلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم لتخليق البروتين، لا تزال جزيئات RNA أخرى، مثل microRNAs الصغيرة (miRNAs)، تعمل كمنظمين للجينات الأخرى، ويتم اكتشاف أنواع جديدة من RNAs غير المشفرة للبروتين طوال الوقت.

 

النيوكليوتيدات

الحمض النووي والحمض النووي الريبي عبارة عن بوليمرات (في حالة الحمض النووي، غالبًا ما تكون بوليمرات طويلة جدًا)،وتتكون من مونومرات تعرف بالنيوكليوتيدات، عندما تتحد هذه المونومرات، تسمى السلسلة الناتجة عديد النيوكليوتيد (بولي- = "كثير").

 

يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة أجزاء: هيكل حلقي يحتوي على النيتروجين يسمى القاعدة النيتروجينية، وسكر من خمسة كربون، ومجموعة فوسفات واحدة على الأقل، يحتل جزيء السكر موقعًا مركزيًا في النيوكليوتيدات، حيث ترتبط القاعدة بأحد ذرات الكربون وتعلق مجموعة (أو مجموعات) الفوسفات بآخر، دعونا نلقي نظرة على كل جزء من النيوكليوتيدات بدوره.

 

القواعد النيتروجينية

القواعد النيتروجينية للنيوكليوتيدات هي جزيئات عضوية (قائمة على الكربون) تتكون من هياكل حلقية تحتوي على النيتروجين، [لماذا تسمى القاعدة؟]

 

يحتوي كل نيوكليوتيد في الحمض النووي على واحدة من أربع قواعد نيتروجينية محتملة: الأدينين (A) والجوانين (G) السيتوزين (C) والثايمين (T)، يعد الأدينين والجوانين من البيورينات، مما يعني أن بنيتهما تحتوي على حلقتين من النيتروجين الكربوني المنصهر، وعلى النقيض من ذلك، فإن السيتوزين والثايمين هما بيريميدين ولهما حلقة كربون-نيتروجين واحدة، قد تحمل نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي أيضًا قواعد الأدينين والجوانين والسيتوزين، ولكن بدلاً من الثايمين لديهم قاعدة بيريميدين أخرى تسمى uracil) U)، كل قاعدة لها هيكل فريد، مع مجموعتها الخاصة من المجموعات الوظيفية المرتبطة بهيكل الحلقة،

 

في اختصار البيولوجيا الجزيئية، غالبًا ما يُشار إلى القواعد النيتروجينية فقط برموزها المكونة من حرف واحد، A و T و G و C و U، يحتوي DNA على A و T و G و C بينما يحتوي RNA على A و U و G، و C (أي، يتم تبديل U لـ T).

 

السكريات

بالإضافة إلى وجود مجموعات مختلفة قليلاً من القواعد، تحتوي نيوكليوتيدات الحمض النووي والحمض النووي الريبي أيضًا على سكريات مختلفة قليلاً، يسمى السكر المكون من خمسة كربون في الحمض النووي deoxyribose، بينما في RNA، يكون السكر ريبوز، هذان النوعان متشابهان للغاية في الهيكل، مع اختلاف واحد فقط: الكربون الثاني من الريبوز يحمل مجموعة الهيدروكسيل، بينما الكربون المكافئ من الديوكسيريبوز يحتوي على الهيدروجين بدلاً من ذلك، يتم ترقيم ذرات الكربون في جزيء السكر للنيوكليوتيدات على أنها 1 و 2 و 3 و 4 ′ و 5 (1 ′ تقرأ على أنها "رئيس واحد")، يحتل السكر موقعًا مركزيًا، مع إرفاق القاعدة بـ 1 كربون ومجموعة (أو مجموعات) الفوسفات مرتبطة بكربون 5.

 

الفوسفات

قد تحتوي النيوكليوتيدات على مجموعة فوسفات واحدة، أو سلسلة تصل إلى ثلاث مجموعات فوسفاتية، مرتبطة بكربون 5 بوصة من السكر، تستخدم بعض مصادر الكيمياء مصطلح "نوكليوتيد" فقط لحالة الفوسفات الأحادي، ولكن في البيولوجيا الجزيئية، التعريف الأوسع مقبول بشكل عام.

 

في الخلية، فإن النيوكليوتيد الذي يوشك أن يضاف إلى نهاية سلسلة عديد النوكليوتيد سوف يحمل سلسلة من ثلاث مجموعات فوسفاتية، عندما ينضم النيوكليوتيد إلى سلسلة DNA أو RNA المتزايدة، فإنه يفقد مجموعتين من الفوسفات، لذلك، في سلسلة من DNA أو RNA، كل نوكليوتيد لديه مجموعة فوسفات واحدة فقط.

 

سلاسل Polynucleotide

نتيجة لبنية النيوكليوتيدات هي أن سلسلة عديد النوكليوتيدات لها اتجاهية - أي لها طرفان مختلفان عن بعضهما البعض، في نهاية 5 أو بداية السلسلة، تبرز مجموعة 5 فوسفات من أول نيوكليوتيد في السلسلة، في الطرف الآخر، الذي يسمى الطرف 3، ينكشف هيدروكسيل 3 من النيوكليوتيدات الأخيرة المضافة إلى السلسلة، عادةً ما يتم كتابة تسلسل الحمض النووي في اتجاه 5 'إلى 3'، مما يعني أن النيوكليوتيد في الطرف 5 يأتي أولاً والنيوكليوتيد في النهاية 3 يأتي أخيرًا.

 

مع إضافة نيوكليوتيدات جديدة إلى خيط من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي، ينمو الخيط عند نهايته 3، مع ارتباط 5-فوسفات من نيوكليوتيد وارد بمجموعة الهيدروكسيل في نهاية السلسلة 3، هذا يجعل سلسلة مع كل سكر ينضم إلى جيرانه بواسطة مجموعة من الروابط تسمى رابط phosphodiester.

لما لا تترك تعليق