الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين (DNA)

1999 ثورة الهندسة الوراثية

وجدي عبد الفتاح سواحل

KFAS

DNA الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين البيولوجيا وعلوم الحياة

يعتبر الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين DNA من أهم الأحماض النووية (شكل 1) حيث أنه الجينات ذاتها، ويشكل المادة الرئيسة للصبغيات (الكروموسومات).

كما توجد مقادير صغيرة من DNA أيضا في الميتوكوندريا Mitochondria (أجسام موجودة في السيتوبلازم وتلعب دوراً هاماً في العمليات الحيوية في الخلية وخصوصاً عمليات التنفس)، وكذلك في البلاستيدات الخضراء (توجد في سيتوبلازم الخلايا النباتية وتحتوي على مادة الكلوروفيل – اليخضور – الذي يقوم بعمليات التمثيل الضوئي في النبات منتجاً المواد الكربوهيدراتية والسكرية).

ويتحكم DNA في كل العمليات الحيوية للخلية من خلال توجيه عمليات تخليق البروتين (شكل 2) باستثناء الفيروسات ذوات الحمض النووي الريبوزي RNA viruses (مادتها الوراثية RNA وليس DNA).

وتعتبر النيوكليوتيدة nucleotide وحدة بناء جزيء DNA. وتتركب النيوكليوتيدة الواحدة من سكر خماسي ديؤكسي ريبوز Deoxy ribos ومجموعة فوسفات مرتبطة بوساطة رابطة تساهمية بذرة الكربون الأولى. والقواعد النيتروجينية هي إما أدينين  (A) Adenine أو جوانين (G) Guanine وهما من مشتقات البيورين Purines ذي الحلقتين – أو ثيامين (T) Thymine أو سيتوزين (C) Cytosine، وهما من مشتقات البريميدين Pyrimidine ذي الحلقة الواحدة.

 

وترتبط النيوكليوتيدات ببعضها عن طريق مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم (5) بسكر أحد النيوكليوتيدات بوساطة رابطة تساهمية مع ذرة الكربون رقم (3) في سكر النيوكليوتيدة التالية، والشريط الذي يتبادل فيه السكر والفوسفات يسمى "هيكل سكر – فوسفات ".

تجد عند إحدى نهايتيه مجموعة فوسفات طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم (5) في السكر الخماسي، وفي النهاية الأخرى توجد مجموعة هيدروكسيل (OH) طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم (3). أما القواعد النيتروجينية فهي على جانب واحد من هيكل سكر – فوسفات.

وقد تدخل العلماء بوسائلهم الكيميائية والفيزيائية المعقدة لمعرفة السر العظيم الذي يورث المخلوقات صفاتها.

ويتكشف السر البديع في بداية الصف الثاني من القرن العشرين على يد عالمين هما واطسون (بيولوجي) وكريك (فيزيائي) فقدما النموذج الذي يمكن أن يكون عليه الشريط الوراثي واستحقا عليه جائزة نوبل.

 

ويتركب نموذج بناء DNA  الذي وصفه واطسون وكريك من شريطين من DNA مرتبطان كالسلم – جانباه يمثلهما هيكلا السكر والفوسفات ودرجاته تمثلها القواعد النيتروجينية. وتتكون الدرجة الواحدة من زوج من القواعد النيتروجينية، إما من A و T بينهما رابطتان هيدروجينيتان T = A وإما م C و G بينهما ثلاث روابط هيدروجينيـــــــــــــة C = G، وكل درجة يفصلها عن الأخرى مسافة 3,4 انسجتروم. وسمك الشريط لا يتجاوز اثنين من مليون جزء من الملليميتر (20 انجستروم).

ويتضاعف الشريط الوراثي DNA بالخلية الأم قبل الانقسام الخلوي – حتى تستطيع كل خلية جديدة استقبال نسخة طبق الأصل من المعلومات الوراثية – عن طريق التضاعف شبه المحافظ Semi – conservative  (وفيه يعمل كل شريط DNA كالقالب لبناء شريط جديد وتختص كل من الخليتين الناتجتين عن الانقسام بجزي هجين، يتكون من شريط قديم وآخر جديد).

إن سر الحياة يكمن في تنظيم تتابع القواعد النيتروجينية TCGA في الشريط الوراثي DNA وتلك هي شفرة الحياة التي نشأت منها جميع المخلوقات دون تفرقة بين إنسان وحيوان ونبات وميكروب.

 

ثم هي في الوقت ذاته تعطي من الصور الأشرطة الوراثية المجدولة وترجمت معلوماتها أعطت الصفات التي لا تتشابه بين مخلوق وآخر. فتكون كل مجموعة من تتابعات القواعد داخل الكروموسوم جيناً معيناً مسئولاً عن تكوين بروتين معين.

ويمكن تقسم البروتينات العديدة المختلفة – التي تتكون نتيجة نشاط الجينات-التي توجد في جميع الأنظمة الجينية إلى قسمين هما البروتينات التنظيمية Regulatory protteins، وهي بروتينات تنظم العديد من عمليات وأنشطة الكائن الحي مثل الأنزيمات (تنظم التفاعلات الكيميائية بالكائنات الحية) والهرمونات (تنسق بين وظائف الأعضاء المختلفة للجسم وتمكنه من الاستجابة للتغيير المستمر في البيئة الداخلية  والخارجية) والأجسام المضادة (تعطي الجسم مناعة ضد الأجسام الغريبة).

والبروتينات التركيبية Structural proteins، وهي بروتينات تدخل في تراكيب محددة في الكائن الحي مثل الأكتين والبوسين (يدخلان في تركيب العضلات وغيرها من أعضاء الحركة المختلفة) والكولاجين (يدخل في تركيب الأنسجة الضامة) والكيراتين (يكون الأغطية الواقية كالجلد والشعر) والهيموجلوبين (يدخل في تركيب خلايا الدم الحمراء).

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]