الحَمْض النووي جزيء معقد موجود في جميع الخلايا. هناك نوعان من الأحماض النووية هما الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (د. ن. أ) والحمض النووي الريبي (آر. إن. إيه). ويوجد حمض (د. ن.أ) بصورة رئيسية في نواة الخلية. ولكن (آر. إن. إيه) قد يوجد في جميع أنحاء الخلية. وحتى خلايا البكتيريا التي ليس بها نواة، تحتوي على (د. ن.أ) و (آر. إن. إيه). وهناك فيروسات معينة تحتوي على (آر. إن. إيه) فقط وفيروسات أخرى تحتوي على (د. ن. أ) فقط.
ويؤدي (د. ن. أ) دورًا حيويًا في الوراثة. فهو المادة الرئيسية في الصبغيات (الكروموزومات)، وهي أجسام الخلية التي تنظم عملية الوراثة في الحيوان أو النبات. وعندما تنقسم الخلية يجب أن تنقسم المورثات في نواتها إلى نسخ متطابقة تمامًا تنتقل إلى الخلايا الوليدة. ويقوم (د.ن. أ) الموجود في الصبغيات بإعطاء الخلايا الوليدة مجموعة كاملة من الرموز (الشفرات) من أجل نموها ونمو الخلايا المنحدرة منها.
ويحتوي (د. ن. أ) على الفوسفات، وعلى سكر يسمى الريبوز منقوص الأكسجين، ومركبات تدعى القواعد النيتروجينية. وتكون هذه منظمة في وحدات من فوسفات ـ سكَّر ـ قاعدة ـ فوسفات ـ سكر ـ قاعدة، مكررة مئات الآلاف من المرات لتكون سلسلة طويلة ملتفة. وهذا التركيب الكيميائي الأساسي هو الشائع لكل مركبات (د.ن. أ). ولكن هناك أربع قواعد مختلفة في (د. ن. أ) هي الأدنين والجوانين والثيمين والسيتوسين. والنسب الدقيقة لكل من القواعد، والترتيب الدقيق الذي تُرَتَّب به، تعتبر فريدة لكل نوع من الكائنات الحية. وهذا الترتيب الدقيق وتلك البنية، هما اللذان يجب نسخهما بدقة في كل مرة تنقسم فيها الخلية. وباستطاعة العلماء اصطناع بعض أنواع جزيئات (د. ن. أ) التي باستطاعتها نسخ نفسها.
أما (آر. إن. إيه)، فهو يتكون أيضًا من سلاسل طويلة متكررة من وحدات فوسفات ـ سكر ـ قاعدة. ومع ذلك، فإن السكر في (آر. إن. إيه) هو الريبوز وليس الريبوز منقوص الأكسجين كما هو الحال في (د. ن. أ). والقواعد هي الأدنين، والجوانين، والسيتوسين، واليوراسيل (وليس الثيمين كما هو في (د. ن. أ) ويؤدي (آر. إن. إيه)، دورًا هامًا في تكوين البروتينات.
وبعض جزيئات (آر. إن. إيه)، وتدعى آر. إن. إيه الرسول، تغادر النواة حاملة التعليمات لصنع البروتينات. وتذهب جزيئات (آر. إن. إيه الرسول) هذه إلى الرايبوزومات، وهي تركيبات الخلية التي تصنع فيها البروتينات.
أنواع الأحماض النووية
يوجد نوعان من الأحماض النووية هما:
- الحمض النووي الريبي منقوص الاكسجين (DNA).
- الحمض النووي الريبي (RNA).
التركيب الكيميائي للحامض النووي
يتركب الحامض النووي من ثلاث أجزاء رئيسية هما:
- مجموعة فوسفات - حمض الفوسفوريك -.
- قواعد نيتروجينية: (السايتوسين و الجوانين و الثايمين و الأدنين و ايضا اليوراسيل في RNA
رسم متحرك لبنية وصلة دنا رباعية (تعرف باسم وصلة هوليداي) مأخوذة من احداثيات: 467 في بنك معلومات البروتين الرسم يبين شرائط وتمثيلات عصوية للإحداثيات الذرية للبنية، و، للشفافية، السطح الجزيئي.
حمض ريبي نووي
Ribonucleic acid RNAالحمض الريبي النووي اختصارا (رنا) عبارة عن متماثر حمضي نووي مؤلف من ارتباط تكافؤي لمجموعة من النيكليوتيدات . تتميز نيوكليوتيدات الرنا عن نيكليوتيدات الدنا بأنها تحوي حلقة ريبوز كما تضم يوراسيل، في حين تحوي نيكليوتيدات الدنا: ريبوز منقوص الأكسجينdeoxyribose وثايمين .
ر ن أ، ويعرف أيضًا باسم الحمض النووي الريبي، جزيء معقد يؤدي دورًا رئيسيًا في جميع الخلايا الحية. وتساعد جزيئات ر ن أ في إنتاج مواد تسمىالبروتينات. والبروتينات سلاسل من الجزيئات العضوية الأصغر حجمًا، تعرف باسم الأحماض الأمينية. يستخدم الجسد البروتينات في تكوين الخلايا وتنفيذ أعمالها.
يتشابه ر ن أ من حيث التركيب مع د ن أ (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين)، وهو جزيء آخر مهم يوجد في الخلايا. تحتوي جميع جزيئات ر ن أ، مثلها في ذلك مثل د ن أ، على مئات من الوحدات الكيميائية الأصغر حجمًا، تسمى النويدات. ويجري ربط هذه النويدات كيميائيًا بعضها مع بعض، لتكوين جزيئات رفيعة على شكل سلسلة تسمى عديدة النويدات. وبخلاف ما هو عليه الحال في د ن أ، يتألف كل جزيء من جزيئات ر ن أ من سلسلة واحدة من عديدة النويدات، بينما يتألف جزيء د ن أ من سلسلتين. بالإضافة إلى ذلك، يوجد حمض ر ن أ في جميع أنحاء الخلية، بينما يوجد حمض د ن أ، بصورة رئيسية، في نواة الخلية.
تحتوي نويدات ر ن أ على مركب الفوسفات، وعلى سكر الريبوز، وعلى مركب يسمى القاعدة. وتتماثل الفوسفات والسكر في كل نويدات ر ن أ، ولكن القواعد تتفاوت. وهناك أربع قواعد في ر ن أ، هي: 1- الأدينين، 2- الجوانين، 3- السيتوزين، 4- اليوراسيل.
تؤدي الأنواع المختلفة من ر ن أ، وظائف مختلفة. فأحد الأنواع المعروف باسم ر ن أ المرسال، ينسخ الأوامر الكيميائية لصناعة البروتين من د ن أ. ثم يغادرر ن أ المرسال النواة، حاملاً الأوامر إلى تركيبات الخلية التي تصنع فيها البروتينات والمعروفة باسم الريبوزومات (الريباسات). وتوجه هذه التعليمات الخلية، فيما يتعلق بكيفية صف الأحماض الأمينية في الترتيب الصحيح، لصناعة نوع محدد من البروتين. وتعمل بعض جزيئات ر ن أ بوصفها أنزيمات لتسريع بعض التفاعلات الكيميائية.
وثمة نوع آخر من ر ن أ، يسمى ر ن أ الناقل، تجمع جزيئاته الأحماض الأمينية وتحضرها إلى الريبوزوم (الريباسة). وهناك نوع ثالث من ر ن أ يسمى ر ن أ الريبوزومي، وهو أحد المكونات الطبيعية المهمة للريبوزومات.
DNA Replication
تضاعف الدنا يعد من أهم العمليات الحيوية الخلوية، فلولا تضاعف الدنا لماتت معظم الخلايا، فهي وسيلة للتطور و التجديد و النمو.
تبدأ العملية عند قيام إنزيم دنا هيليكيز بحل سلسلتي الدنا ليفسح المجال لكل سلسلة من الدنا ببناء سلسلة متممة و مكملة لها، وتنتهي ببناء جزيئي دنا مطابقان لجزئ الدنا الرئيسي، ولها السبب يتم تسمية عملية تضاعف الدنا بعملية شبة محافظة
بعد قيام إنزيم الدنا هيليكيز بحل السلسلتين تنشأ نقاط بدأ للتضاعف في السلسلتين و تسمى هذه النقاط بشوكة التضاعف وشكلها يكون قريب من شكل الحرف Y. لبدء بناء السلسلتين الجديدتين يقوم إنزيم رنا برايميز بإضافة بعض النيوكلوتيدات المتممة لسلسلة الدنا و ليسهل عمل إنزيم دنا بوليميريز و ذلك عن طريق إضافة نيوكليوتايد جديد لمجموعة الهيدروكسيل (OH) الموجودة على ذرة الكربون رقم 3. يتم بناء السلسلتين الجديدتين باتجاه واحد من 5' إلى 3'.
أحد السلسلتين الجديدتين سيتم بناؤها بشكل مستمر و سريع وباتجاه حركة شوكة التناسخ، تسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتقدمة و تتخذ من سلسلة الدنا الأصلية ذات الإتجاه 5'-3' قالبا لها.
أما السلسلة المقابلة (التي يتم بناؤها بعكس اتجاه حركة شوكة التناسخ ) فيكون بناؤها بطيئ نسبيا مقارنة بالسلسلة المتقدمة، وتسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتأخرة و تتخذ من السلسلة الأصلية للدنا ذات الإتجاه 3'-5' قالبا لها. يتم تصنيع هذه السلسلة بشكل أكثر تعقيدا مقارنة بالسلسلة المتقدمة. تبدأ العملية أيضا بإضافة مجموعة من النيوكليوتيدات عن طريق إنزيم رنا برايميز ليأتي بعدهإنزيم دنا بوليميريز لإضافة نيوكليوتيدات متممة لسلسلة الدنا الأصلية. عندما يصل إنزيم دنا بوليميريز إلى سلسلة النيوكليتيدات التي تم إنشاها بواسطة إنزيم رنا برايميز يتم استبدال إنزيم دنا بوليميريز بنوع آخر من نفس الإنزيم (دنا بوليميريز) حتى يستبدل نيوكليوتيدات الرنابنيوكليوتيدات دنا. و يتم وصل هذه بالسلسلة التي تسبقها بواسطة إنزيم دنا الرابط و ذلك عن طريق إضافة مجموعةالفوسفات بين ذرتي الكربون الثالثة و الخامسة.
في السلسلة المتأخرة يتم بناء السلسلة الجديدة على شكل قطع غير متصلة، كل قطعة تحتوي مابين 100-1000 نيوكليوتايد، و تسمى هذه القطع بقطع أوكازاكي يتم وصل هذه القطع لاحقا - كما أُسلف - بواسطة إنزيم رابط الدنا
تتختلف عملية تناسخ الدنا اختلافات بسيطة بين الكائنات حقيقية النوى و الكائنات بدائية النوى مثل اختلاف أنواع إنزيمات دنا بوليميريزالمستخدمة.
مراجع
- Voet and Voet. Biochemistry, Third Edition (2004). ISBN 0-471-19350-X. Wiley International Edition.
- Watson, Baker, Bell, Gann, Levine, Losick. Molecular Biology of the Gene, Fifth Edition (2003).ISBN 0-8053-4635-X. Pearson/Benjamin Cummings Publishing.
- Weem, Minka Peeters. International Baccalaureate, Biology, Second Edition (2001). IBID Press, Box 9, Camberwell, 3124, Australia.
- Russell, P. J. 2002. iGenetics. Benjamin Cummings, San Francisco.
- Snyder and Champness. Molecular Genetics of Bacteria, Second Edition (2003). ISBN 1-55581-204-X. ASM Press.
- Bell and Dutta. 2002. Annu. Rev. Biochem 71:333–74.
- Barry, E. R., & Bell, S. D. (2006). DNA replication in the archaea. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR, 70(4), 876-887.
- Kelman, L. M., & Kelman, Z. (2003). Archaea: An archetype for replication initiation studies? Molecular microbiology, 48(3), 605-615.
وصلات خارجية
- تناسخ الدنا (أنيمي)
- DNA Workshop
- WEHI-TV - DNA Replication video- Detailed DNA replication animation from different angles with description below.
- Breakfast of Champions Does Replication- creative primer on the process from the Science Creative Quarterly
- Basic Polymerase Chain Reaction Protocol
- Animated Biology
- DNA makes DNA (Flash Animation)
- DNA replication info pageby George Kakaris, Biologist MSc in Applied Genetics and Biotechnology
- Reference website on eukaryotic DNA replication
حمض ريبي نووي
الحمض الريبي النووي اختصارا (رنا) عبارة عن متماثر حمضي نووي مؤلف من ارتباط تكافؤي لمجموعة من النيكليوتيدات . تتميز نيوكليوتيدات الرنا عن نيكليوتيدات الدنا بأنها تحوي حلقة ريبوز كما تضم يوراسيل، في حين تحوي نيكليوتيدات الدنا: ريبوز منقوص الأكسجينdeoxyribose وثايمين .
ر ن أ، ويعرف أيضًا باسم الحمض النووي الريبي، جزيء معقد يؤدي دورًا رئيسيًا في جميع الخلايا الحية. وتساعد جزيئات ر ن أ في إنتاج مواد تسمىالبروتينات. والبروتينات سلاسل من الجزيئات العضوية الأصغر حجمًا، تعرف باسم الأحماض الأمينية. يستخدم الجسد البروتينات في تكوين الخلايا وتنفيذ أعمالها.
يتشابه ر ن أ من حيث التركيب مع د ن أ (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين)، وهو جزيء آخر مهم يوجد في الخلايا. تحتوي جميع جزيئات ر ن أ، مثلها في ذلك مثل د ن أ، على مئات من الوحدات الكيميائية الأصغر حجمًا، تسمى النويدات. ويجري ربط هذه النويدات كيميائيًا بعضها مع بعض، لتكوين جزيئات رفيعة على شكل سلسلة تسمى عديدة النويدات. وبخلاف ما هو عليه الحال في د ن أ، يتألف كل جزيء من جزيئات ر ن أ من سلسلة واحدة من عديدة النويدات، بينما يتألف جزيء د ن أ من سلسلتين. بالإضافة إلى ذلك، يوجد حمض ر ن أ في جميع أنحاء الخلية، بينما يوجد حمض د ن أ، بصورة رئيسية، في نواة الخلية.
تحتوي نويدات ر ن أ على مركب الفوسفات، وعلى سكر الريبوز، وعلى مركب يسمى القاعدة. وتتماثل الفوسفات والسكر في كل نويدات ر ن أ، ولكن القواعد تتفاوت. وهناك أربع قواعد في ر ن أ، هي: 1- الأدينين، 2- الجوانين، 3- السيتوزين، 4- اليوراسيل.
تؤدي الأنواع المختلفة من ر ن أ، وظائف مختلفة. فأحد الأنواع المعروف باسم ر ن أ المرسال، ينسخ الأوامر الكيميائية لصناعة البروتين من د ن أ. ثم يغادرر ن أ المرسال النواة، حاملاً الأوامر إلى تركيبات الخلية التي تصنع فيها البروتينات والمعروفة باسم الريبوزومات (الريباسات). وتوجه هذه التعليمات الخلية، فيما يتعلق بكيفية صف الأحماض الأمينية في الترتيب الصحيح، لصناعة نوع محدد من البروتين. وتعمل بعض جزيئات ر ن أ بوصفها أنزيمات لتسريع بعض التفاعلات الكيميائية.
وثمة نوع آخر من ر ن أ، يسمى ر ن أ الناقل، تجمع جزيئاته الأحماض الأمينية وتحضرها إلى الريبوزوم (الريباسة). وهناك نوع ثالث من ر ن أ يسمى ر ن أ الريبوزومي، وهو أحد المكونات الطبيعية المهمة للريبوزومات.
تضاعف الدنا يعد من أهم العمليات الحيوية الخلوية، فلولا تضاعف الدنا لماتت معظم الخلايا، فهي وسيلة للتطور و التجديد و النمو.
تبدأ العملية عند قيام إنزيم دنا هيليكيز بحل سلسلتي الدنا ليفسح المجال لكل سلسلة من الدنا ببناء سلسلة متممة و مكملة لها، وتنتهي ببناء جزيئي دنا مطابقان لجزئ الدنا الرئيسي، ولها السبب يتم تسمية عملية تضاعف الدنا بعملية شبة محافظة
بعد قيام إنزيم الدنا هيليكيز بحل السلسلتين تنشأ نقاط بدأ للتضاعف في السلسلتين و تسمى هذه النقاط بشوكة التضاعف وشكلها يكون قريب من شكل الحرف Y. لبدء بناء السلسلتين الجديدتين يقوم إنزيم رنا برايميز بإضافة بعض النيوكلوتيدات المتممة لسلسلة الدنا و ليسهل عمل إنزيم دنا بوليميريز و ذلك عن طريق إضافة نيوكليوتايد جديد لمجموعة الهيدروكسيل (OH) الموجودة على ذرة الكربون رقم 3. يتم بناء السلسلتين الجديدتين باتجاه واحد من 5' إلى 3'.
أحد السلسلتين الجديدتين سيتم بناؤها بشكل مستمر و سريع وباتجاه حركة شوكة التناسخ، تسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتقدمة و تتخذ من سلسلة الدنا الأصلية ذات الإتجاه 5'-3' قالبا لها.
أما السلسلة المقابلة (التي يتم بناؤها بعكس اتجاه حركة شوكة التناسخ ) فيكون بناؤها بطيئ نسبيا مقارنة بالسلسلة المتقدمة، وتسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتأخرة و تتخذ من السلسلة الأصلية للدنا ذات الإتجاه 3'-5' قالبا لها. يتم تصنيع هذه السلسلة بشكل أكثر تعقيدا مقارنة بالسلسلة المتقدمة. تبدأ العملية أيضا بإضافة مجموعة من النيوكليوتيدات عن طريق إنزيم رنا برايميز ليأتي بعدهإنزيم دنا بوليميريز لإضافة نيوكليوتيدات متممة لسلسلة الدنا الأصلية. عندما يصل إنزيم دنا بوليميريز إلى سلسلة النيوكليتيدات التي تم إنشاها بواسطة إنزيم رنا برايميز يتم استبدال إنزيم دنا بوليميريز بنوع آخر من نفس الإنزيم (دنا بوليميريز) حتى يستبدل نيوكليوتيدات الرنابنيوكليوتيدات دنا. و يتم وصل هذه بالسلسلة التي تسبقها بواسطة إنزيم دنا الرابط و ذلك عن طريق إضافة مجموعةالفوسفات بين ذرتي الكربون الثالثة و الخامسة.
في السلسلة المتأخرة يتم بناء السلسلة الجديدة على شكل قطع غير متصلة، كل قطعة تحتوي مابين 100-1000 نيوكليوتايد، و تسمى هذه القطع بقطع أوكازاكي يتم وصل هذه القطع لاحقا - كما أُسلف - بواسطة إنزيم رابط الدنا
تتختلف عملية تناسخ الدنا اختلافات بسيطة بين الكائنات حقيقية النوى و الكائنات بدائية النوى مثل اختلاف أنواع إنزيمات دنا بوليميريزالمستخدمة.
مراجع
- Voet and Voet. Biochemistry, Third Edition (2004). ISBN 0-471-19350-X. Wiley International Edition.
- Watson, Baker, Bell, Gann, Levine, Losick. Molecular Biology of the Gene, Fifth Edition (2003).ISBN 0-8053-4635-X. Pearson/Benjamin Cummings Publishing.
- Weem, Minka Peeters. International Baccalaureate, Biology, Second Edition (2001). IBID Press, Box 9, Camberwell, 3124, Australia.
- Russell, P. J. 2002. iGenetics. Benjamin Cummings, San Francisco.
- Snyder and Champness. Molecular Genetics of Bacteria, Second Edition (2003). ISBN 1-55581-204-X. ASM Press.
- Bell and Dutta. 2002. Annu. Rev. Biochem 71:333–74.
- Barry, E. R., & Bell, S. D. (2006). DNA replication in the archaea. Microbiology and molecular biology reviews : MMBR, 70(4), 876-887.
- Kelman, L. M., & Kelman, Z. (2003). Archaea: An archetype for replication initiation studies? Molecular microbiology, 48(3), 605-615.
وصلات خارجية
- تناسخ الدنا (أنيمي)
- DNA Workshop
- WEHI-TV - DNA Replication video- Detailed DNA replication animation from different angles with description below.
- Breakfast of Champions Does Replication- creative primer on the process from the Science Creative Quarterly
- Basic Polymerase Chain Reaction Protocol
- Animated Biology
- DNA makes DNA (Flash Animation)
- DNA replication info pageby George Kakaris, Biologist MSc in Applied Genetics and Biotechnology
- Reference website on eukaryotic DNA replication
