ما هي وظيفة DNA

كتابة: Yasmin najib آخر تحديث: 05 يناير 2021 , 03:26

ما هو DNA

حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، أو DNA ، هو جزيء بيولوجي كبير يحمل المعلومات الوراثية في العديد من الكائنات الحية، الحمض النووي ضروري لإنتاج البروتين و التنظيم و التمثيل الغذائي و التكاثر، توجد جزيئات الحمض النووي الكبيرة و المضغوطة مع البروتينات المرتبطة بها ، و التي تسمى الكروماتين ، في الغالب في النواة، تحتوي بعض العضيات السيتوبلازمية مثل الميتوكوندريا أيضًا على جزيئات الحمض النووي.

الحمض النووي بشكل عام عبارة عن بوليمر مزدوج الشريطة من النيوكليوتيدات ، على الرغم من أن الحمض النووي أحادي السلسلة معروف أيضًا، النيوكليوتيدات الموجودة في الحمض النووي هي جزيئات مصنوعة من السكر ، و نزع الأكسجين ، و الفوسفات ، و قاعدة النيتروجين، تتكون القواعد النيتروجينية في الحمض النووي من أربعة أنواع : الأدينين ، والجوانين ، والثايمين ، والسيتوزين.

يشكل الفوسفات و عديد السكاريد الديوكسيريبوز بنية شبيهة بالعمود الفقري ، وظيفة RNA، مع قاعدة نيتروجينية تمتد مثل درجات السلم، يرتبط كل جزيء سكر بواسطة ذرات الكربون الثالثة و الخامسة بجزيء واحد من الفوسفات لكل منهما.[1]

ماهي وظائف DNA

تم عزل الحمض النووي و اكتشافه كيميائيًا قبل أن تتضح وظائفه، تم تحديد الحمض النووي و الجزيء المرتبط به ، RNA، في البداية ببساطة على أنهما جزيئات حمضية كانت موجودة في النواة، عندما أعيد اكتشاف تجارب مندل في علم الوراثة .

أصبح من الواضح أن الوراثة يمكن أن تنتقل من خلال جزيئات منفصلة ، وأن هناك أساس كيميائي حيوي للوراثة، كما أظهرت سلسلة من التجارب أن من بين الأنواع الأربعة للجزيئات الكبيرة داخل الخلية (الكربوهيدرات ، و الدهون ، و البروتينات ، و الأحماض النووية) ، كانت المواد الكيميائية الوحيدة التي تم نقلها باستمرار من جيل إلى جيل هي الأحماض النووية.

عندما أصبح واضحًا أن الحمض النووي هو المادة التي تم تناقلها من جيل إلى جيل ، بدأ التحقيق في وظائفها

النسخ المتماثل و الوراثة

  • لكل جزيء DNA تسلسل خاص به من النيوكليوتيدات، أي أن الترتيب الذي تظهر به القواعد النيتروجينية في الجزيء الكبير يحدد جزيء الحمض النووي.
  • على سبيل المثال ، عندما تم ترتيب تسلسل الجينوم البشري ، تم وضع النيوكليوتيدات التي تشكل كل زوج من 23 زوجًا من الكروموسومات ، مثل سلسلة من الكلمات على الصفحة.
  • توجد اختلافات فردية في تسلسل النيوكليوتيدات ، ولكن بشكل عام ، لكل كائن حي ، يتم الحفاظ على امتدادات كبيرة. من ناحية أخرى ، فإن العمود الفقري لفوسفات السكر شائع لجميع جزيئات الحمض النووي ، بين الأنواع ، سواء في البكتيريا أو النباتات أو اللافقاريات أو البشر.
  • عندما يحتاج جزيء DNA مزدوج الشريطة إلى التكرار ، فإن أول شيء يحدث هو أن الخيطين منفصلين في فترة قصيرة ، مما يخلق بنية تشبه الفقاعة، الفرق بين mRNA,tRNA,rRNA
  • في هذه المنطقة المؤقتة أحادية الجديلة ، يشكل عدد من الإنزيمات و البروتينات الأخرى ، بما في ذلك بوليميريز الحمض النووي ، الشريط التكميلي ، مع اختيار النوكليوتيدات الصحيحة عن طريق الرابطة الهيدروجينية.
  • تستمر هذه الإنزيمات على طول كل خط لتشكيل جزيء متعدد النوكليوتيد جديد حتى يتم تكرار الحمض النووي تمامًا.
  • تبدأ الحياة من خلية واحدة، بالنسبة للبشر ، هذه هي البيضة الملقحة التي تتكون من تخصيب البويضة بواسطة الحيوانات المنوية.
  • بعد ذلك ، يتم إنتاج مجموعة رائعة من أنواع الخلايا والأنسجة عن طريق الانقسام الخلوي.
  • حتى الحفاظ على الوظائف الطبيعية لدى البالغين يتطلب مشاركة مستمرة.
  • في كل مرة تنقسم فيها الخلية ، تتضاعف المادة الوراثية النووية.
  • هذا يعني أن حوالي 3 مليارات نيوكليوتيد تمت قراءتها و نسخها بدقة.
  • تضمن بوليمرات الحمض النووي عالية الدقة وعدد من آليات إصلاح الأخطاء وجود نيوكليوتيد ضعيف الارتباط لكل 10 مليارات زوج قاعدي.

النسخ

  • الوظيفة الثانية المهمة للمادة الجينية هي توجيه الأنشطة الفسيولوجية للخلية.
  • يتم تنفيذ معظم الأدوار التحفيزية و الوظيفية في الجسم عن طريق الببتيدات و البروتينات و الحمض النووي الريبي.
  • يتم تحديد بنية و وظيفة هذه الجزيئات من خلال تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي.
  • عندما يلزم إنتاج بروتين أو جزيء RNA ، فإن الخطوة الأولى هي النسخ.
  • مثل تكاثر الحمض النووي ، يبدأ بالتشكيل المؤقت لمنطقة أحادية الجديلة.
  • بعد ذلك ، تعمل المنطقة المنفردة التي تقطعت بها السبل كنموذج لبلمرة جزيء متعدد النوكليوتيد RNA التكميلي.
  • يشارك واحد فقط من خيطي الحمض النووي في النسخ.
  • هذا يسمى ذراع النموذج و الذراع الآخر يسمى ذراع الترميز.
  • نظرًا لأن النسخ يعتمد أيضًا على مطابقة القاعدة التكميلية ، فإن تسلسل الحمض النووي الريبي هو تقريبًا نفس شريط التشفير.

الطفرة والتطور

  • الفرق بين DNA و RNA واضح فالتكاثر و الوراثة من الوظائف الرئيسية لأي مادة وراثية.
  • من أجل خلق جيل جديد ، يجب تكرار المعلومات الجينية بدقة ثم نقلها.
  • تضمن بنية الحمض النووي أن المعلومات المشفرة في كل خط بولي نيوكليوتيد يتم نسخها بدقة مذهلة.
  • على الرغم من أهمية تكرار الحمض النووي بدرجة عالية جدًا من الدقة ، فإن العملية الشاملة للتطور تتطلب وجود التنوع الجيني في كل نوع.
  • إحدى طرق حدوث ذلك هي من خلال الطفرات في جزيئات الحمض النووي.
  • تسمح التغييرات في تسلسل النوكليوتيدات للمادة الوراثية بتكوين أليل جديد.
  • الأليلات أنواع مختلفة ، والأكثر فاعلية ، لكل جين.
  • على سبيل المثال ، يمتلك الأشخاص ذوو فصيلة الدم B جين محدد ينتج بروتين سطحي معين على خلايا الدم الحمراء.
  • يختلف هذا البروتين عن المستضدات السطحية في أولئك الذين لديهم فصيلة الدم A.
  • و بالمثل ، فإن الأشخاص المصابين بفقر الدم المنجلي لديهم أليل خضاب مختلف عن أولئك الذين لا يعانون من المرض.
  • يسمح وجود هذا التباين لبعض السكان على الأقل بالبقاء على قيد الحياة عندما يكون هناك تغيير مفاجئ و جذري في البيئة
  • على سبيل المثال ، الأفراد الذين يحملون أليل هيموجلوبين متحور معرضون لخطر الإصابة بفقر الدم المنجلي.
  • و مع ذلك ، فإن لديهم أيضًا فرصة أكبر للبقاء في المناطق التي تتوطن فيها الملاريا.
  • تسمح هذه الطفرات و وجود التباين للسكان بالتطور و التكيف مع الظروف المتغيرة.

الهندسة الوراثية

  • على مستوى آخر ، فإن دور الحمض النووي كمادة وراثية و فهم كيمياءه يسمح لنا بمعالجته و استخدامه لتحسين نوعية الحياة.
  • على سبيل المثال ، تم إنتاج المحاصيل المحورة جينيا التي تتحمل الآفات أو الجفاف من أصناف الأنواع البرية عن طريق الهندسة الوراثية.
  • تعتمد الكثير من البيولوجيا الجزيئية على عزل الحمض النووي و معالجته من أجل دراسة العمليات الحية.[3]
الوسوم

اترك تعليقاً

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

زر الذهاب إلى الأعلى
إغلاق