مقدمة
اعتقاد أن الحامض النووى DNA هو المادة الوراثية بدأ عام 1953 م عندما قام
العالمان واتسن وكريك J. Watson and F. Crick بوضع نموذج للتركيب الرائع لهذا
الحامض والذى يوضح مصادر صلاحية هذا الحامض لأن يكون المادة الوراثية .
وعندما أهتم هذان العالمان بدراسة الحامض النووى DNA كمادة الوراثة أوضحوا
لنا كثيرا من خصائصه الطبيعية والكيميائية ، كما أنهم اهتموا بتجميع
المعلومات المتكاملة عن هذا الحامض مع بعضها فى نموذج يوضح كيف يقوم هذا
الجزئ بحمل المعلومات الوراثية بالإضافة إلى قدرته على مضاعفة نفسه
Self-duplication بنفس تركيبه السابق .
تركيب الحامض النووى الديزوكس ريبوزى
The Structure of DNA
تركيب الحامض النووى DNA ذو طبيعة تسمح له
بحمل المعلومات الوراثية ، بالإضافة إلى أن طبيعة هذا التركيب تسمح له أيضا
بمضاعفة نفسه .
والنيوكليوتيدات
Nucleotides
يمكنها أن ترتبط بروابط تساهمية بأى نظام لتكوين عديد الوحدات طويل
Long polymer
. كما ذكرنا فكل بناء من قوالب الحامض النووى
DNA
عبارة عن نيوكليوتيد
Nucleotide
يتكون من سكر خماسى وهو الديزوكسى ريبوز
Deoxyribose
وفوسفات phosphate
وقاعدة نيتروجينية
Nitrogen base
والقواعد النيتروجينية تتضمن مجموعتان البيورين
Purines
وتتضمن الأدينيـــن ( A )
Adenine
والجوانين Guanine ( G )
أما المجموعة الثانية فهى البيرميدين
Pyrimidines
وتتضمن الثيمين Thymine ( T
)
والسيتوزين Cytosine ( C ).
والنيوكليوتيدات ترتبط ببعضها بواسطة روابط تساهمية لتكوين عمود فقرى من
تعاقب السكر والفوسفات
Sugar-Phosphate backbone
.
| [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] |
وكما هو واضح فى الشكل فالنيوكليوتيدات ترتبط ببعضها عن طريق الروابط
التساهمية التى تربط ذرة الكربون الثالثة فى جزئ سكر بالفوسفات المرتبطة بذرة
الكربون الخامسة فى جزئ السكر المجاور له ليكون
3,5 phosphodiester linkage
ولذا فمن الممكن تكوين عديد النيوكليوتيدات بأى طول كان . فنحن نعلم أن
جزيئات DNA
داخل الخلايا تتكون من ملايين القواعد فى الطول ، وأن
النيوكليوتيدات يمكنها أن ترتبط مع بعضها بأى طراز . والشكل يوضح أن سلسلة
عديد النيوكليوتيدات لها إتجاه . فمهما كان طول هذه السلسلة ( أى بأى طول
كانت ) فهى لها نهايتين .
النهاية الخامسة
The5`end
والتى لها ذرة الكربون الخامسة والنهاية الثالثة
The3`end
والتى لها ذرة الكربون الثالثة والتى لا ترتبط بنيوكليوتيد أخر .
الشكل يوضح أن الروابط
الفوسفاتية ثنائية الإستر
phosphodiester linkage
تربط جزيئين من السكر الخماسى
Deoxyribose
فى العمود الفقرى
Backbone
للحامضى النووى
DNA
.
| [ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] |
رأس الصفحة
معلومات عن
الحامض النووى DNA تم
التعرف على
معلومات هامة عن تركيب الحامض
النووى DNA
عن طريق حيود أشعة أكس
X-ray diffraction
( معنى حيود هو إنحراف أشعة
أكس إنحرافا ضئيلا عند مرورها بحواف ) قام بها العالم روسالند فرانكلين
Rosalind Franklin
فى معمل
M.H.F. Wilkins . فحيود أشعة أكس هى بمثابة طريقة فعالة لتقدير المسافات بين
الذرات الموجودة فى جزيئات متراصة بانتظام( تركيب متعاقب من البلورات ).
وأشعة أكس لها طول موجة صغير جدا لدرجة أنها تتبعثر بواسطة الإلكترونات
المغلفة للذرة فى الجزئ . والذرات التى لها سحابة إلكترونية كثيفة ( مثل
الفسفور Phosphorus والأكسجين
Oxygen)
تجعل الإلكترونات تنحرف بقوة أكبر من تلك الذرات التى لها عدد ذرى أقل .
وعند تعريض التركيب البلورى لأشعة أكس المكثفة يحدث أن يسبب الترتيب المنتظم
للذرات فى البلورة إلى حيود أشعة أكس أو إلتوائها فى إتجاهات معينة . ونظام
حيود أشعة أكس هذا يمكن رؤيته فى فيلم ضوئى
( فيلم تصوير ) كنقاط معتمة . وعن طريق التحليلات الرياضية
Mathematical analysis
لترتيب النقاط المعتمة والمسافة بينهما يمكن أن يستخدم لتقدير المسافة بين
الذرات واتجاه هذه الذرات داخل الجزئ بالدقة الكاملة .
وعندما سعى العالمان واتسن وكريك لحل مشكلة تركيب الحامض النووى
DNA
. كان فرانكلين قد صور بالفعل عن طريق أشعة أكس
X-ray
فيلماً لنموذج الحامض النووى
DNA
. والصورة أظهرت بوضوح أن الحامض النووى
DNA عبارة عن تركيب حلزونى الشكل ،
وأن هناك ثلاثة أنواع هامة من نماذج منتظمة ومتعاقبة فى الجزئ والتى لها
أبعاد 0.34 نانومتر 3.4 نانومتر ، 2 نانومتر . ومن هذا النموذج السابق استدل
فرانكلين أن القواعد النيكلوتيدية Nucleotide
bases
( والتى هى عبارة عن جزيئات مسطحة ) هى عبارة عن رفوف
متراصة مثل درجات السلم المتراصة فى السلم . وباستخدام هذه المعلومة بدأ
العالمان واتسن وكريك بوضع عدة نماذج لمكونات الحامض النووى
DNA
مع محاولة توفيقهم مع بعض ليتفقوا مع البيانات المأخوذة من تجارب العالم
فرانكلين . وبعد عدة تجارب قام العالمان واتسن وكريك بوضع نموذج للحامض
النووى DNA
يتكون من سلسلتين من عديد النيوكليوتيد
Two nucleotide chains
ملتفين حول بعضهما فى صورة حلزون مزدوج . ونجد أيضا أن السكر والفوسفات
المكونين للعمود الفقرى للسلسلتين يكونوا الجدار الخارجى للحلزون . أما
القواعد المتصلة بكلا السلسلتين فتوجد فى الوسط .
رأس الصفحة
الروابط الهيدروجينية المتكونة فى الخيط المزدوج لحامض
DNA
النووى
فى عام 1950 قام العالم إدون تشارجاف ومساعدوه بجامعة كولومبيا بدراسة نسب
القواعد الآزوتية فى الحامض النووى
DNAبالنسبة لبعضها البعض
ووجدوا الآتى : أنه بصرف النظر عن مصدر الحامض النووى
DNA
( أى نوع الخلية التى أخذ منها أو نوع الكائن الحى المأخوذ منه ) وجد أن
نسبة الأدنين
( A
) إلى الثيمين ( T )
وأيضا نسبة الجوانين ( G )
إلى الستيوزين
( c )
جميعها لا تبتعد عن الواحد الصحيح كما وجد أيضا أن نسبة البيورين إلى
البيرميدين أيضا تساوى واحد صحيح. أو بمعنى أخر وجد أن الأدنين
A
يساوى الثيمين
Tوأن
الستيوزين
Cيساوى
الجوانين
G (G=C)
A=T) and
)
والدراسات على حيود أشعة أكس
X=ray diffraction
دونت أن الحلزون المزدوج (DNA)
له اتساع منتظم ودقيق والذى إستدل عليه من حيود مقداره أثنين نانومتر وهذه
النتيجة تتفق مع النتائج السابقة من أن قواعد البيرميدين وهما السيتوزين
( C )
والثيمين ( T )
تحتوى فقط على حلقة واحدة من الذرات وهما أصغر من قواعد البيورين وهما
الجوانين ( G )
والأدنين
( A ) واللذان يحتويان
على حلقتين فى تركيبهما . ولذا فالدراسات التى أجراها واتسن وكريك
على نماذج الحامض النووى DNA
أكدت أنه لو كان عند نقط إتصال خيطى الجزئ ترتبط قاعدة
من البيورين مع قاعدة من البيرميدين فيكون اتساع الحلزون عند هذه النقطة
يساوى أثنين نانومتر
2 Nanometers
. أما لو اتحدت قاعدتين من البيورين ( كل واحدة منها إتساعها 1.2 متر
نانومتر ) فسوف يكون نقط الاتصال اتساع أوسع من اثنين نانومتر ، أما لو
اتحدت قاعدتين من البيرميدين فسوف يكون إتساعها أقل من اثنين نانومتر .
وبالتالى فلابد أن يكون الإرتباط ما بين قاعدة من البيورين مع قاعدة من
البيرميدين . ثم أثبتت الدراسات بعد ذلك أن الأدينين
( A )
يرتبط بالثيمين ( T )
وأن السيتوزين
( C )
يرتبط بالجوانين( G )
والسبب فى أن الثيمين( T )
يرتبط فقط بالأدتين
( A )
هو أنهم يرتبطوا ببعض بزوج (
أثنين ) من الروابط الهيدروجينية
Two Hydrogen Bonds
أما السيتوزين
(C)
والذى لا يرتبط إلا بالجوانين
( G )
فهم يرتبطوا ببعض بعدد ثلاث روابط هيدروجينية . و بالتالى فكل أدنين
( A )
فى أحد خيطى السلسلة لابد أن يقابل ثيمين
( T )
فى الخيط المقابل وأيضا كل سيتوزين
( C )
فى أحد خيطى السلسلة لابد أن يقابله جوانين
( G )
فى الخيط المقابل . ولذلك
فتعاقب القواعد فى السلستين تكون متممة Complementary
لبعضهما وبديهى أيضا أنها لا يمكن أن تكون متطابقة مع بعضها . أو بمعنى آخر
أننا لو علمنا تتابع القواعد فى أحد السلسلتين فيمكننا معرفة القواعد فى
السلسلة الأخرى ومثالا لذلك لو كان ترتيب القواعد فى أحد الخيطين هو
.
<table border="0" width="100%"> <tr> <td>
3_____AGTC ACTG_____5
فيكون ترتيب القواعد فى الخيط المقابل هو
5_____TCAGTGAC_____3
ونموذج الحلزون المزدوج للحامض النووى
DNAيؤكد الاعتقاد السائد بأن تعاقب
القواعد فى الحمض النووى
DNA يمكن أن يسمح بتخزين المعلومات الوراثية . ولأن جزئ
DNA
داخل الخلية يمكن أن يتكون من ملايين القواعد فى الطول ، لذا فهو يسمح بتخزين
كمية كبيرة جدا من المعلومات الوراثية .
</td> <td width="250">
</td> </tr> </table>
|
الشكل يوضح أن الخيطين المكونين للحلزون المزدوج فى الحامض النووى
DNA
يرتبطوا ببعض بواسطة روابط هيدروجينية والتى تربط القواعد الأزوتية مع بعضها
فنجد أن الأدينين ( A )
Adenineويرتبط
مع الثيمين Thymine ( C ) والسيتوزين
Cytosine ( C )
يرتبط مع الجوانين
Guanine ( G ) .
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذه الصورة] 
