قاعدة الاقتران

يتكون الزوج الأساسي من قاعدتين نوويتين تقعان مقابل بعضهما البعض في الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) أو الحمض النووي الريبي (RNA) ، ويرتبطان ببعضهما البعض ويشكلان الشريط المزدوج بمساعدة الروابط الهيدروجينية. هذه هي المعلومات الجينومية للكائن الحي وتحتوي على الجينات. خطأ قاعدة الاقتران يمكن أن يؤدي إلى طفرات.

ما هو الاقتران الأساسي؟

يتكون الزوج الأساسي من قواعد نووية. إنه عنصر من عناصر DNA أو RNA. وتشكل هذه القواعد النووية ، بدورها ، مع حمض الفوسفوريك أو الفوسفات و deoxyribose ، السكر ، النيوكليوتيدات (القاعدة).

حمض الفوسفوريك و deoxyribose هما نفس الشيء لكل نوكليوتيد ؛ يشكلان العمود الفقري للحمض النووي. تُعرف القاعدة و deoxyribose باسم nucleosides. تعني بقايا الفوسفات أن الحمض النووي مشحون سلبًا وهو أيضًا ماء ؛ يتفاعل مع الماء.

تختلف النيوكليوتيدات في القاعدة فقط. يتم التمييز بين خمس قواعد ، اعتمادًا على ما إذا كانت مكونات DNA أو RNA. القواعد هي الأدينين (A) والجوانين (G) ، وهذه تنتمي إلى البيورينات. الثايمين (T) والسيتوزين (C) واليوراسيل (U) هي بيريميدين. البيورينات عبارة عن مركبات عضوية حلقية غير متجانسة ، بينما البيريميدينات عبارة عن مركبات عضوية حلقية غير متجانسة وعطرية.

يوجد في الحمض النووي الاقتران الأساسي بين الأدينين والثايمين (A-T) ، وكذلك الجوانين والسيتوزين (G-C). في حالة الحمض النووي الريبي ، من ناحية أخرى ، يحدث الاقتران الأساسي بين الأدينين واليوراسيل (A-U) وبين الجوانين والسيتوزين (G-C). يسمى هذا الاقتران الأساسي التكميلي.

يتم إنشاء الأزواج بواسطة روابط هيدروجينية. هذا هو التفاعل بين ذرة الهيدروجين وزوج وحيد من الإلكترونات على ذرة أخرى. ذرة الهيدروجين مرتبطة تساهميًا هنا. هذه رابطة كيميائية يوجد فيها تفاعل بين إلكترونات التكافؤ لذرة واحدة ونواة ذرة أخرى. تُستخدم الأزواج الأساسية أيضًا كمقياس لحجم الحمض النووي: 1bp يتوافق مع واحد و 1 كيلو بايت يتوافق مع 1000 زوج أساسي أو نيوكليوتيدات.

الوظيفة والمهمة

الاقتران الأساسي له وظائف أساسية لبنية الحمض النووي. يحدث الحمض النووي على شكل حلزون مزدوج. يُطلق على الترتيب المكاني للحلزون المزدوج اسم B-DNA ، وهو حلزون مزدوج تقطعت به السبل باليد اليمنى والذي ، على عكس الشكل A ، لديه ترتيب أكثر استرخاءً.

عندما يتم إقران الأدينين والثايمين ، يتم تكوين رابطتين هيدروجينيتين. في المقابل ، فإن الاقتران بين الجوانين والسيتوزين يخلق ثلاثة روابط هيدروجينية. بسبب الاقتران الأساسي بين البيورين والبيريميدين ، فإن المسافة الناتجة بين خيوط الحمض النووي هي نفسها دائمًا. يحتوي الحمض النووي على بنية منتظمة ، يبلغ قطر حلزون الحمض النووي 2 نانومتر. يحدث دوران كامل بمقدار 360 درجة داخل اللولب كل 10 أزواج قاعدية ويبلغ طوله 3.4 نانومتر.

يلعب الاقتران الأساسي أيضًا دورًا مهمًا في تكرار الحمض النووي. ينقسم تكرار الحمض النووي إلى مرحلة البدء ومرحلة الاستطالة ومرحلة الإنهاء. يحدث هذا أثناء انقسام الخلية. يتم التخلص من الحمض النووي بواسطة إنزيم يسمى DNA Helicase. يتم فصل الخيوط المزدوجة عن بعضها البعض ويربط بوليميراز الدنا نفسه بشريط DNA واحد ويبدأ في إنتاج خيط DNA مكمل على كل خيط مفرد.يؤدي هذا إلى إنشاء خيطين منفردتين جديدتين من الحمض النووي ، والتي تشكل حلزونًا مزدوجًا جديدًا للحمض النووي.

يتم ضمان بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي المركب حديثًا من خلال الاقتران الأساسي التكميلي. بالإضافة إلى ذلك ، يلعب الاقتران الأساسي دورًا أساسيًا في التخليق الحيوي للبروتين. ينقسم هذا إلى نسخ وترجمة. أثناء النسخ ، يكون اللولب المزدوج للحمض النووي غير مقيد ويتم فصل الخيوط التكميلية عن بعضها البعض. يتم ذلك أيضًا عن طريق إنزيم هيليكاز.

يرتبط بوليميراز الحمض النووي الريبي بشريط واحد من الحمض النووي ويشكل الحمض النووي الريبي المكمل له. في حالة الحمض النووي الريبي ، يستخدم اليوراسيل بدلاً من الثايمين ، وله ذيل يسمى بولي إيه مقارنة بالحمض النووي. ينتهي الحمض النووي الريبي دائمًا بسلسلة من الأدينين. يظل الحمض النووي الريبي أيضًا خيطًا واحدًا ويستخدم لتخليق البروتين أثناء الترجمة. يعتمد نوع البروتين على الجين المعين الذي تمت قراءته واستخدامه كنموذج لتخليق البروتين.

يمكنك العثور على أدويتك هنا

الامراض والاعتلالات

وجد إروين تشارجاف أن عدد قواعد الأدينين والثايمين بالإضافة إلى الجوانين والسيتوزين هو 1: 1. اكتشف جيمس دي واتسون وفرانسيس هاري كومبتون كريك أخيرًا أن هناك اقترانًا أساسيًا تكميليًا من الأدينين والثيمين بالإضافة إلى الجوانين والسيتوزين. يُعرف هذا بإقران Watson-Crick.

ومع ذلك ، يمكن أن تتسبب الاضطرابات المختلفة في الاقتران الأساسي غير المعتاد ، مثل الاقتران العكسي لـ Watson-Crick. شكل آخر خاطئ من الاقتران الأساسي هو الاقتران المتذبذب. هذه أزواج تتعارض مع اقتران Watson-Crick مثل G-U أو G-T أو A-C. يمكن أن تحدث هذه الأخطاء أثناء تكرار الحمض النووي ويجب بعد ذلك القضاء عليها عن طريق إصلاح الحمض النووي.

يمكن أن يؤدي الاقتران غير الصحيح للقاعدة إلى حدوث طفرات. لا يجب أن تكون هذه الطفرات ضارة. هناك ما يسمى بالتطعيمات الصامتة ، حيث يتم تبادل زوج قاعدي بزوج آخر ، ولكن لا ينتج عنه أي اضطرابات وظيفية أو هيكلية للبروتين المركب. ومع ذلك ، في حالة فقر الدم المنجلي ، فإن الطفرة هي السبب في تكوين خلايا الدم الحمراء غير العاملة. تؤثر الطفرة بشكل مباشر على الهيموجلوبين المسؤول عن نقل الأكسجين في الدم. تحدث اضطرابات الدورة الدموية وفقر الدم الخطيرة والمهددة للحياة.