ما وظيفة dna وما مكوناته واستخداماته وما الفرق بينه وبين RNA

كتابة علي - تاريخ الكتابة: 10 أبريل 2021 , 17:04
ما وظيفة dna وما مكوناته واستخداماته وما الفرق بينه وبين RNA

ما وظيفة dna ؟، إذ يعد الحمض النووي dna من أشهر المركبات الجزيئية البيولوجية في الجسم، حيث أنّ كل خلية في الجسم تحتوي على حمض نووي موجود داخل نواة الخلية، مما يميزها عن الكائنات الحية الأخرى، إذ تحتوي على المعلومات والتعليمات الخاصة بـ تطور الجينات ونموها وتكاثرها، ومن الجدير بالذكر أنّ هذه  المعلومات الجينية تنتقل من الآباء إلى الأبناء، حيث ما يقرب من نصف هذه المعلومات تأتي من الأب والنصف الثاني من الأم، ويعد التغيير الجيني لهذه المادة الجينية هو سبب أنّ شخص ما يمتلك عيون الزرقاء بدلاً من الأعين ذات اللون البني، وهي سبب لظهور بعض الأمراض، ويتحكم دورها في جميع  الأشياء التي تؤدي إلى الإختلاف عن الآخرين.

ما هو الحمض النووي DNA

الحمض النووي أو كما يطلق عليه DNA يمثل المادة الوراثية في البشر وجميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا، لذا فإنّ كل خلية في جسم شخص واحد لها نفس الحمض النووي، ويوجد معظمه في نواة الخلية ، ولكنه صغير. يمكن أيضًا العثور على كمية هذا الحمض النووي في الميتوكوندريا، والذي يطلق عليه  الحمض النووي للميتوكوندريا، والميتوكوندريا هي هياكل داخل الخلايا، وهذه الهياكل تحول الطاقة من الغذاء إلى شكل آخر يمكن للخلايا أن تستخدمه[1]

بشكل عام يتم تخزين المعلومات في الحمض النووي في شكل رموز، والتي تتكون من أربع قواعد كيميائية؛ مثل الأدينين، والجوانين، والسيتوزين، والثايمين، وجد العلماء أن الحمض النووي البشري يتكون من حوالي 3 مليارات قاعدة، وأكثر من 99٪ من هذه القواعد متشابهة في جميع الأشخاص، ويحدد ترتيب أو تسلسل هذه القواعد المعلومات متوفرة. لبناء كائن حي والحفاظ عليه، حيث إنها الطريقة التي تظهر بها الحروف الأبجدية بترتيب معين لتشكيل الكلمات والجمل[2]

ما وظيفة dna

ما وظيفة dnaواجه علماء الأحياء في الأربعينيات صعوبة كبيرة في قبول الحمض النووي كمواد وراثية بسبب بساطة تركيبه الكيميائي، وكان من المعروف أن الحمض النووي عبارة عن بوليمر طويل يتكون من أربعة أنواع فقط من الوحدات الفرعية، وهذه الوحدات الفرعية متشابهة جدًا كيميائيًا، وفي في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي تم فحص الحمض النووي لأول مرة عن طريق حيود الأشعة السينية، وتستخدم هذه التقنية لتحديد التركيب الذري ثلاثي الأبعاد للجزيء، وأشارت النتائج الأولى لانحراف الأشعة السينية إلى أن الحمض النووي يتكون من شريطين بوليمرين متكونين بشكل حلزوني، وكانت الملاحظة التي تفيد بأن الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل كانت حاسمة وقدمت أحد الأدلة الرئيسية التي أدت إلى بنية Watson-Crick DNA، والتي يتم استخدامها حاليًا، وعندما تم اقتراح هذه البنية أصبح من السهل فهم إمكانات تكرار الحمض النووي و ترميز المعلومات بطريقة واضحة[5][4]

حيث يتم نقل المعلومات الجينية في التسلسل الخطي للنيوكليوتيدات في الحمض النووي، ويتكون كل جزيء DNA من سلسلتين متكاملتين من النيوكليوتيدات على شكل بوليمر حلزوني، وترتبط معًا بواسطة روابط هيدروجين بين الجوانين والسيتوزين، والأدينين والثيمين، وتكمن أهمية الحمض النووي في حقيقة أن المعلومات الجينية المخزنة في الحمض النووي للكائن الحي تحتوي على تعليمات لجميع البروتينات التي سينتجها الجسم، وخاصة في حقيقيات النوى، حيث يتم تخزين الحمض النووي في نواة الخلية[5]

شاهد أيضًا: صف كيف تحدث عملية تضاعف dna

متى اكتشف التركيب الجزيئي للأحماض النووية في الجسم ؟

لاحظ عالم الكيمياء الحيوية السويسري فريدريش ميسشر لأول مرة الحمض النووي في نهاية القرن التاسع عشر، ولكن لم يتم اكتشاف بنية الحمض النووي إلا بعد قرن من ملاحظات هذا العالم، لأنّ هذا الكيميائي اكتشف رسميًا الحمض النووي من الحمض النووي في أواخر الستينيات مادة وراء نقل المعلومات الجينية من كائن حي إلى آخر، وقد اقترح البعض أن البروتينات متورطة. مسؤولة لأن تركيبها معقد إلى حد ما، وبعد ذلك قام الباحث الأمريكي جيمس واتسون وطالب الدراسات العليا فرانسيس كريك من جامعة كامبريدج في بريطانيا عام 1953 بأخذ أول صورة بالأشعة السينية للمادة الجينية، وأظهرت الصورة الشكل الأولي لبنيتها الجزيئية.

حيث ظهرت بأنها تتكون من سلسلتين من أزواج النيوكليوتيدات التي توجد بها المعلومات، وقد نشروا هذا الاكتشاف مع الصورة في المجلة العلمية نيتشر في عدد أبريل 1953، وخلال نفس الفترة كان شخصان آخران يدرسان نفس الموضوع ووصل كلٌ منهما إلى استنتاجات مماثلة، وهما روزاليند فرانكلين وموريس ويلكينز في كينجز كوليدج لندن، لكن ويلكنز شارك نتائج بحثه مع واتسون دون علم شريكته روزاليند؛ الأمر الذي جعل من الممكن لواتسون وكريك وويلكنز الحصول على جائزة نوبل في عام 1962، ولم تكن روزاليند تمتلكها معهم لأنها توفيت قبل ذلك التاريخ، وقبل ذلك أثبت العالم أوسولد إيفري عام 1943 أن حامض النووي يحمل معلومات وراثية، لكنه لم يكن يعرف كيف يعمل وما هي مكوناته، لذلك مهد الطريق لمن بعده[3][1]

شاهد أيضًا: ما القاعدة التي توجد في rna ولا توجد في dna ؟

ما هي استخدامات الحمض النووي ؟

يستخدم تحليل الحمض النووي في عدة جوانب مهمة من الحياة، بما في ذلك:[5]

  • الطب الشرعي: تحليل الحمض النووي هو فحص أساسي في العديد من التحقيقات الجنائية، حيث يمكن استخراج الحمض النووي للمجرمين من بقايا الشعر أو الجلد أو الدم في مسرح الجريمة، ويمكن أيضًا استخدام تحليل الحمض النووي لتبرئة شخص ما تم اتهامه بشيء، وهو  أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
  • دليل النسب: يفيد تحليل الحمض النووي في تحديد أو إنكار هوية الأم والأب للطفل، حيث يمكن استخدام هذا التحليل لإنكار وإثبات النسب.
  • تتبع النسب: يمكن لأي شخص تتبع آبائهم وأجدادهم المباشرين، ولكن يمكنهم أيضًا من خلال تحليل الحمض النووي تحديد المنطقة العرقية التي ينتمي إليها أسلافهم البعيدين، واكتشاف جميع البلدان أو المناطق التي شاركت في النسب الحمض النووي والنسبة المئوية لوجود كل بلد في الحمض النووي الخاص به، وهو  أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
  • الفحوصات الطبية: في بعض الحالات الطبية، قد تكون هناك حاجة لاختبار الحمض النووي لتشخيص بعض الحالات الوراثية أو غير الجينية مثل متلازمة داون، ويمكن للأطباء أيضًا معرفة ما إذا كان الشخص مصابًا بمرض معين ونقله إليهم، وهو  أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
  • الهندسة الوراثية: يمكن للعلماء عزل جين وراثي في ​​النباتات يكون مسؤولاً عن صفة سيئة في ذلك النباتات، ويمكن أيضًا تطبيق هذا الأمر على الحيوانات لتحسين الصفات الجيدة والقضاء على الصفات السلبية، وقد تم استنساخ الحيوانات أو تهجينها ونقل الجينات من حيوان إلى آخر.
  • تصنيع اللقاحات: اللقاحات مهمة جدًا في المساعدة على السيطرة على الأمراض ومنع انتشارها، وعادة ما يتم اختبار اللقاحات التي تحتوي على الأحماض النووية المعدلة على الحيوانات قبل أن يكتشف البشر خطرها المحتمل، وهو  أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
  • تصنيع الهرمونات: الهرمونات مواد أساسية للتواصل بين الخلايا في الجسم لأداء مهام معينة، وتتكون مجموعة من الهرمونات من خلال تحليل الحمض النووي، بما في ذلك هرمون النمو البشري، والذي له استخدامات طبية عديدة، وهرمون الأنسولين المستخدم لمرضى السكر الذين لا يستطيع جسمهم إنتاج هذا الهرمون، وهو  أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.

شاهد أيضًا: بم يبدأ بناء سلسلة dna الجديد

ما هي مكونات الحمض النووي الكيميائي ؟

يتكون الحمض النووي من جزيئات تسمى النيوكليوتيدات، وكل نوكليوتيد يحتوي على مجموعة فوسفات ومجموعة سكر، وقاعدة نيتروجين، وهناك أربعة أنواع من قواعد النيتروجين: الأدينين والثيمين والجوانين، والسيتوزين ومن المهم تذكر ذلك ترتيب هذه القواعد هو ما يحدد التعليمات الخاصة بالحمض النووي، أو الكود الجيني. في الخلية، ووفقًا لمكتبة الولايات المتحدة الوطنية للطب يحتوي الحمض النووي البشري على حوالي 3 مليارات قاعدة، وأكثر من 99٪ من هذه القواعد هي نفسها لجميع الأشخاص، ومثلما يتم استخدام الترتيب الأبجدي لتكوين كلمة، فإنّ ترتيب القواعد النيتروجينية هو يشكل التسلسل الجينات الذي يخبر الخلية بكيفية صنع البروتينات.

تساعد الأنواع الأخرى من الحمض النووي في ترجمة المعلومات الجينية من الحمض النووي إلى بروتينات، وترتبط النيوكليوتيدات معًا لتشكيل خيطين حلزونيين طويلين لإنشاء بنية تسمى الحلزون المزدوج، حيث توجد جزيئات الفوسفات والسكر على جانبين، بينما القواعد هي حلزون مزدوج للذكور على شكل درج، وترتبط أزواج الأدينين بالثيمين، بينما ترتبط أزواج الجوانين بالسيتوزين، وقد يعتقد البعض أن هذه الجزيئات طويلة جدًا وفي الحقيقة هذا صحيح إلى حد ما؛ بدون التغليف المناسب لا يمكن أن تتطابق مع حجم الخلايا، ولجعلها مناسبة يتم تغليف الحمض النووي بإحكام لتشكيل هياكل تسمى الكروموسومات. يحتوي كل كروموسوم على جزيء DNA، ولدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات، والتي يتم الاحتفاظ بها داخل نواة الخلية[3]

ما هي أنواع الأحماض النووية ؟

هناك نوعان مختلفان من الأحماض النووية؛ هي الحمض النووي الريبي منزوع الأكسجين DNA والحمض النووي الريبي RNA، ومعظم الكائنات الحية تستخدم الحمض النووي في المقام الأول، ولكن بعض الفيروسات تحتوي على الحمض النووي الريبي كمادة وراثية، ويتم تشفير المعلومات البيولوجية لكل كائن حي في تسلسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الخاص به، ويتم تنظيم المادة الوراثية بدائية النواة في بنية دائرية بسيطة موجودة في السيتوبلازم، وتكون المادة الوراثية حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وتنقسم إلى وحدات متميزة تسمى الجينات، وتتكون المادة الوراثية البشرية من مكونين متميزين: الجينوم النووي والجينوم، و ينقسم الجينوم النووي إلى 24 جزئا خطيًا من الحمض النووي كل منها يحتوي على كروموسوم مختل ، وجينوم الميتوكوندريا عبارة عن جزيء دنا دائري منفصل عن الحمض النووي النووي، وعلى الرغم من أن جينوم الميتوكوندريا صغير جدًا، إلاّ أنه يرمز لبعض البروتينات المهمة جدًا[3]

شاهد أيضًا: الحمض النووي الذي يحمل الشفرة الوراثية من النواة الى الريبوسومات

ما هو RNA ومما يتكون ؟

يعرف RNA  بأنه مركب معقد ذو وزن جزيئي مرتفع يعمل في تخليق البروتينات الخلوية ويحل محل DNA كحامل للرموز الجينية في بعض الفيروسات، ويتكون RNA من نيوكليوتيدات ريبوز، أي القواعد النيتروجينية المرتبطة بسكر الريبوز، والتي ترتبط أيضًا بمجموعة الفوسفات لتشكيل خيوط ذات أطوال مختلفة، والقواعد النيتروجينية للحمض النووي الريبي هي الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل، والتي تحل محل الثايمين في الحمض النووي، وعادة ما يحدث الحمض النووي الريبي كبوليمر حيوي واحد البنية ثلاثية الأبعاد للـ RNA ضرورية لاستقرارها ووظيفته، ويسمح ذلك بتعديل قواعد سكر الريبوز والنيتروجين بعدة طرق مختلفة من خلال الإنزيمات الخلوية التي تربط المجموعات الكيميائية بالسلسلة، مثل مجموعات الميثيل، وتسمح هذه التعديلات للروابط الكيميائية بالتشكل بين المناطق البعيدة من الشريط. إلى التقلبات المعقدة في سلسلة RNA، مما يزيد من استقرار هيكلها[5]

بالإضافة إلى ذلك ، يمكن بسهولة تدمير الجزيئات ذات التعديلات الهيكلية السيئة؛ على سبيل المثال في RNA الناقل الذي يفتقر إلى مجموعة الميثيل، فإن التعديل في الموضع 58 من سلسلة RNA الناقل يجعل الجزيء غير مستقر، وبالتالي عندما لا يعمل يتم تدمير السلسلة غير الوظيفية بواسطة آليات مراقبة الجودة للناقل الخلوي، ومن بين الأنواع العديدة من الحمض النووي الريبي، فإن الأنواع الثلاثة الأكثر شهرة والأكثر شيوعًا هي mRNA و tRNA و rRNA، والتي توجد في جميع الكائنات الحية، وتقوم بتنفيذ هذه الأنواع، من بين أنواع أخرى، ويشبه الحمض النووي الريبي، وهو تفاعل كيميائي حيوي بشكل أساسي من حيث المبدأ الإنزيمات، ومع ذلك فإنّ بعضها له أيضًا وظائف تنظيمية معقدة في الخلايا، بالإضافة إلى كل ما سبق نظرًا لمشاركتهم في العديد من العمليات التنظيمية، ووفرة هذه الوظائف ووظائفها المختلفة تلعب أنواع الحمض النووي الريبي دورًا مهمًا في كل خلية طبيعية، وترتبط بها عدة أمراض[6]

شاهد أيضًا: متى تتضاعف الكروموسومات

ما هو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ؟

عند الحديث عن أنواع الحمض النووي من المهم ملاحظة أن حمض الديوكسي ريبونوكلييك هو اسم آخر للحمض النووي، ويرجع ذلك إلى الاختلاف بين سكر الريبوز وسكر الحمض النووي الريبي، في الحمض النووي الريبي يتكون هذا السكر من خمس ذرات كربون وواحدة الأكسجين، بينما لا يحتوي السكر في الحمض النووي على مجموعة الهيدروكسيل هذه، مما يجعل الحمض النووي الناقل المفضل للمعلومات الجينية في معظم الكائنات الحية؛ نظرًا لمجموعة الهيدروكسيل يكون الحمض النووي الريبي أكثر عرضة للتحلل، مما يجعل الحمض النووي أكثر استقرارًا خاصة في محاليل المخزون

على الرغم من أن الحمض النووي الريبي ليس مستقرًا في المحاليل الأساسية، إلاّ أنه أقل عرضة للتلف عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية، على عكس جزيئات الحمض النووي، وفوق كل ذلك يمنحه المظهر الحلزوني المزدوج، والذي يختلف عن الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة، حيث يساعد ذلك في حمل كل الشفرة الجينية، وبشكل عام يتم حفظ الحمض النووي في النواة، بينما يمكن ملاحظة الحمض النووي الريبي بحرية في النواة[7]

ما آلية نقل الحمض النووي للأجنة ؟

كما ذكرنا سابقًا يحمل الحمض النووي جميع المعلومات الجينية عن الحياة، ويشكل جزيء DNA طويل جدًا جميع الكروموسومات في الكائن الحي؛ يوجد 23 زوجًا منهم في البشر، وبما أن الوحدة الأساسية للحياة هي خلية، فإن الخلية تنتج خلايا متعددة من خلال التكرار المتسلسل لعملية تعرف باسم انقسام الخلية، وقبل كل عملية انقسام يجب عمل نسخ جديدة من كل منها من الجزيئات العديدة التي تتكون منها الخلية، بما في ذلك النسخ الجديدة من جميع جزيئات الحمض النووي، وبشكل عام يعرف مصطلح تكرار الحمض النووي بالاسم الذي يطلق على عملية التكرار هذه، والتي تسمح بنقل المعلومات الجينية إلى كائن حي، أي جيناته، إلى خليتين ابنتيتين تم إنشاؤهما عندما تنقسم الخلية عن طريق تعديل الجينات على الكروموسومات، غالبًا في معظم التفاعلات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتكاثر الحمض النووي[8]

تعمل آلية إعادة التركيب أيضًا على إصلاح الضرر الذي يمكن أن يحدث بشكل متوقع لجزيئات الحمض النووي الطويلة لأنها تتكاثر في الخلايا، وقد حدد العلماء الكائنات الحية التي تحمل طفرة جينية – تلك التي أظهرت عيوبًا في عملية تكرار الحمض النووي، وقد تم ذلك بعد الاستخدام. التقنيات الجينية لتحديد المجموعات. جينات معينة مطلوبة للتكرار[8]

شاهد أيضًا: تنتقل الشفرة الخاصة بصنع البروتين إلى الرايبوسومات بواسطة

أين يوجد الحمض النووي في جسم الإنسان؟

يوجد داخل النواة في جميع خلايا الجسم باستثناء خلايا الدم الحمراء الناضجة وخلايا الجلد الميتة أو المتقرنة وخلايا الشعر، حيث لا تحتوي هذه الخلايا على نواة، كما توجد كميات صغيرة من الحمض النووي في الميتوكوندريا العضيات الجزء المسؤول عن إنتاج الطاقة داخل الخلية.[9]

ما هو تحليل الحمض النووي؟

إن تحليل DNA والمعروفة أيضًا باسم اختبار الهوية؛ هو طريقة لعزل وتحديد العناصر المتغيرة في تسلسل زوج أساسي من الحمض النووي، وقد تمّ تطوير هذه التقنية في عام 1984 من قبل عالم الوراثة البريطاني أليك جيفري، بعد ملاحظة أن بعض سلاسل الحمض النووي شديدة التباين، والتي لا تساهم في الغالب في وظيفة الجينات، والاستثناء الوحيد لهذه القاعدة هو أنه إذا تم إنتاج عدة أفراد من زيجوت واحد، كما هو الحال مع التوائم المتطابقة، وبالنسبة لأولئك المهتمين باختبار الحمض النووي تذكر أن اختبار السلالة الجينية، أو علم الأنساب الجيني، هو طريقة للمهتمين بتاريخ العائلة للعثور على معلومات تتجاوز ما قد يكشفه الأقارب أو الوثائق التاريخية لهم؛ يمكن أن يوفر اختبار السلالة الجينية أدلة حول المكان الذي جاء منه أسلاف الشخص، بالإضافة إلى معلومات حول العلاقات بين العائلات المختلفة وغالبًا ما يتم مشاركة أنماط معينة من الاختلافات الجينية بين أناس من حضارات معينة ازداد الارتباط وأنماط اختلاف الحمض النووي التي يتشاركونها بشكل عام[6]

شاهد أيضًا: معظم المعلومات الوراثيه للخليه الحيوانيه

وختامًا، تمّ في المقال الإجابة حول التساؤل المطروح، ما وظيفة dna ؟ وتمّ التطرق كذلك إلى الحديث حول استخدامات الحمص النووي DNA، وتمّ بيان استخدامته، والتعريف بالمض النووي RNA، وتمّ كذلك الإجابة حول العديد من الأسئلة المتعلقة بالأحماض النووية.

المراجع

  1. ^ nature.com , Discovery of DNA Structure and Function: Watson and Crick , 4/10/2021
  2. ^ genome.gov , Deoxyribonucleic Acid (DNA) Fact Sheet , 4/10/2021
  3. ^ pbs.org , The Discovery of DNA's Structure , 4/10/2021
  4. ^ medlineplus.gov , What is DNA? , 4/10/2021
  5. ^ ncbi.nlm.nih.gov , The Structure and Function of DNA , 4/10/2021
  6. ^ livescience.com , What is DNA? , 4/10/2021
  7. ^ ncbi.nlm.nih.gov , The Nature of DNA , 4/10/2021
  8. ^ britannica.com , RNA , 4/10/2021
  9. ^ researchgate.net , Difference Between DNA and RNA , 4/10/2021
604 مشاهدة