الأحياءعلوم

ما هو الحمض النووي (DNA) وكيف يعمل؟

ما هو الحمض النووي؟

باختصار ، الحمض النووي هو جزيء طويل يحتوي على الشفرة الجينية الفريدة لكل شخص. إنه يحمل التعليمات لبناء البروتينات الضرورية لأجسامنا لتعمل.

تنتقل تعليمات الحمض النووي من الوالد إلى الطفل ، حيث ينشأ ما يقرب من نصف الحمض النووي للطفل من الأب والنصف الآخر من الأم.

الحمض النووي هو جزيء ثنائي الشريطة يبدو ملتويًا ، مما يمنحه شكلًا فريدًا يُشار إليه باسم الحلزون المزدوج.

كل من الخيطين عبارة عن سلسلة طويلة من النيوكليوتيدات أو الوحدات الفردية المكونة من:

• جزيء الفوسفات

• جزيء سكر يسمى deoxyribose ، يحتوي على خمسة ذرات كربون

• منطقة تحتوي على النيتروجين

هناك أربعة أنواع من المناطق المحتوية على النيتروجين تسمى القواعد:

• الأدينين

• السيتوزين

• جوانين

• الثايمين

ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض لتشكيل خيطين طويلين يتدرجان لإنشاء بنية تسمى الحلزون المزدوج. إذا كنت تفكر في بنية الحلزون المزدوج كسلم ، فستكون جزيئات الفوسفات والسكر هي الجوانب ، بينما ستكون أزواج القاعدة هي الدرجات. القواعد الموجودة على زوج واحد من الخيوط مع القواعد الموجودة على حبلا آخر: أزواج الأدينين مع الثايمين (A-T) ، وأزواج الجوانين مع السيتوزين (G-C).

يتكون الحمض النووي البشري من حوالي 3 مليارات زوج قاعدي ، وأكثر من 99٪ من هذه القواعد هي نفسها في جميع الأشخاص.

على غرار الطريقة التي يمكن بها استخدام ترتيب الحروف في الأبجدية لتكوين الكلمات ، فإن ترتيب قواعد النيتروجين في تسلسل الحمض النووي يشكل الجينات ، التي تخبر الخلايا ، بلغة الخلية ، بكيفية صنع البروتينات. اختصار هذه العملية هو أن الجينات “ترمز” البروتينات. لكن الحمض النووي ليس النموذج المباشر لإنتاج البروتين. لصنع بروتين ، تقوم الخلية بعمل نسخة من الجين ، ليس باستخدام الحمض النووي ، ولكن باستخدام الحمض النووي الريبي ، أو الحمض النووي الريبي. نسخة RNA هذه ، التي تسمى messenger RNA ، تخبر آلية صنع البروتين بالخلية التي تترابط فيها الأحماض الأمينية معًا في بروتين ، وفقًا لـ “الكيمياء الحيوية” (دبليو إتش فريمان وشركاه ، 2002).

جزيئات الحمض النووي طويلة – طويلة جدًا ، في الواقع ، لا يمكن وضعها في الخلايا بدون التغليف الصحيح. لتناسب الخلايا داخل الخلايا ، يتم لف الحمض النووي بإحكام لتشكيل هياكل تسمى الكروموسومات. يحتوي كل كروموسوم على جزيء DNA واحد. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، توجد داخل نواة كل خلية.

من اكتشف الحمض النووي؟

لوحظ الحمض النووي لأول مرة من قبل عالم الكيمياء الحيوية السويسري فريدريش ميشر في عام 1869 ، وفقًا لورقة نُشرت في عام 2005 في مجلة Developmental Biology. استخدم Miescher طرقًا كيميائية حيوية لعزل الحمض النووي – الذي أسماه nuclein – من خلايا الدم البيضاء والحيوانات المنوية ، وقرر أنه مختلف تمامًا عن البروتين. (مصطلح “حمض نووي” مشتق من “نوكلين”). لكن لسنوات عديدة ، لم يدرك الباحثون أهمية هذا الجزيء.

في عام 1952 ، استخدمت الكيميائي روزاليند فرانكلين Rosalind Franklin ، التي كانت تعمل في مختبر الفيزيائي الحيوي موريس ويلكينز ، حيود الأشعة السينية – وهي طريقة لتحديد بنية الجزيء بالطريقة التي ترتد بها الأشعة السينية – لتعلم أن الحمض النووي له عنصر حلزوني. بنية. وثق فرانكلين هذا الهيكل فيما أصبح يعرف بالصورة 51.

في عام 1953 ، عرض ويلكنز الصورة على علماء الأحياء جيمس واتسون وفرانسيس كريك – دون علم فرانكلين. مسلحًا بالمعلومات التي تفيد بأن الحمض النووي كان حلزونًا مزدوجًا والتقارير السابقة التي تفيد بأن قاعدتي الأدينين والثايمين حدثت بكميات متساوية داخل الحمض النووي ، كما فعل الجوانين والسيتوزين ، نشر واتسون وكريك ورقة بارزة عام 1953 في مجلة نيتشر. في تلك الورقة ، اقترحوا نموذجًا للحمض النووي كما نعرفه الآن: سلم حلزوني مزدوج بجوانب ودرجات من فوسفات السكر مكونة من أزواج قاعدية A-T و G-C. واقترحوا أيضًا ، بناءً على هيكلهم المقترح ، نسخ الحمض النووي – وبالتالي نقله.

مُنح واطسون وكريك وويلكنز جائزة نوبل في الطب عام 1962 “لاكتشافاتهم المتعلقة بالتركيب الجزيئي للأحماض النووية وأهميتها في نقل المعلومات في المواد الحية”. لم يتم تضمين فرانكلين في الجائزة ، على الرغم من أن عملها كان جزءًا لا يتجزأ من البحث.

كيف يعمل الحمض النووي؟

تقوم الجينات بترميز البروتينات التي تؤدي جميع أنواع الوظائف للبشر (والكائنات الحية الأخرى). يحتوي الجين البشري HBA1 ، على سبيل المثال ، على تعليمات لبناء بروتين ألفا غلوبين ، وهو أحد مكونات الهيموغلوبين ، وهو البروتين الذي يحمل الأكسجين في خلايا الدم الحمراء ، وفقًا لـ NLM. لنأخذ مثالًا آخر ، فإن الجين OR6A2 يشفر مستقبلات شمية ، وهو بروتين يكتشف الروائح في الأنف ، حسبما أفاد العلماء في عام 2021 في مجلة جين. بناءً على إصدار OR6A2 لديك ، قد تحب الكزبرة أو تعتقد أن مذاقها مثل الصابون ، وفقًا لدراسة نُشرت في عام 2012 في مجلة Flavor.

كيف يتم تسلسل الحمض النووي؟

يتضمن تسلسل الحمض النووي تقنية تسمح للباحثين بتحديد ترتيب القواعد في تسلسل الحمض النووي. يمكن استخدام هذه التقنية لتحديد ترتيب القواعد في الجينات أو الكروموسومات أو الجينوم بأكمله. في عام 2000 ، أكمل الباحثون “مسودة عمل” لتسلسل الجينوم البشري ، وفقًا للمعهد القومي لأبحاث الجينوم البشري ، وأنهىوا المشروع في عام 2003.

اختبار الحمض النووي

يحتوي الحمض النووي للشخص على معلومات حول تراثه ، ويمكن أن يكشف في بعض الأحيان عما إذا كانوا معرضين لخطر الإصابة بأمراض معينة. تُستخدم اختبارات الحمض النووي ، أو الاختبارات الجينية ، لمجموعة متنوعة من الأسباب ، بما في ذلك تشخيص الاضطرابات الجينية ، لتحديد ما إذا كان الشخص حاملًا لطفرة جينية يمكن أن ينقلها إلى أطفاله ، وفحص ما إذا كان الشخص في خطر لمرض وراثي. على سبيل المثال ، من المعروف أن بعض الطفرات في جينات BRCA1 و BRCA2 تزيد من خطر الإصابة بسرطان الثدي والمبيض ، ويمكن أن يكشف تحليل هذه الجينات في اختبار جيني ما إذا كان الشخص مصابًا بهذه الطفرات.

يمكن أن يكون لنتائج الاختبارات الجينية آثار على صحة الشخص ، وغالبًا ما يتم تقديم الاختبارات جنبًا إلى جنب مع الاستشارة الوراثية لمساعدة الأفراد على فهم النتائج والعواقب.

يستخدم الأشخاص أيضًا نتائج الاختبارات الجينية للعثور على الأقارب والتعرف على أشجار عائلاتهم.

كيف يصنع الحمض النووي البروتينات؟

لكي تقوم الجينات بتكوين البروتين ، هناك خطوتان رئيسيتان:

النسخ: يتم نسخ كود الحمض النووي لإنشاء مرسال الحمض النووي الريبي (مرنا). الحمض النووي الريبي هو نسخة من الحمض النووي ، لكنه عادة ما يكون أحادي الجديلة. الفرق الآخر هو أن الحمض النووي الريبي لا يحتوي على قاعدة الثايمين (T) ، والتي يتم استبدالها بـ uracil (U).

الترجمة: يتم ترجمة mRNA إلى أحماض أمينية عن طريق نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي).

المراجع …

www.medicalnewstoday.com ( What is DNA and how does it work?)

www.livescience.com ( What is DNA?)

اترك تعليقاً

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *

زر الذهاب إلى الأعلى