نفسر ما هي بنية الحمض النووي ، وما هي الأنواع الموجودة وكيف تم اكتشافها. أيضا ، هيكل الحمض النووي الريبي.
ما هي بنية الحمض النووي مثل؟
التركيب الجزيئي لـ الحمض النووي (أو ببساطة بنية الحمض النووي) هي الطريقة التي يتم بها تكوينها كيميائيًا ، أي أنها الشكل المحدد لتنظيم بروتين ص الجزيئات الحيوية التي تشكل جزيء الحمض النووي.
للبدء ، دعونا نتذكر أن DNA هو اختصار لـ DeoxyriboNucleic Acid. الحمض النووي عبارة عن بوليمر حيوي نيوكليوتيد ، أي بنية جزيئية طويلة تتكون من شرائح (نيوكليوتيدات) تتكون بدورها من سكر (ريبوز) وقاعدة نيتروجين.
يمكن أن تتكون القواعد النيتروجينية للحمض النووي من أربعة أنواع: الأدينين (A) ، السيتوزين (C) ، الثايمين (T) أو الجوانين (G) ، جنبًا إلى جنب مع مجموعة الفوسفات. في تسلسل هذا المركب ، جميع المعلومات الجينية لـ a كائن حي، ضروري لتخليق البروتين والوراثة التناسلية ، أي أنه بدون الحمض النووي لن يكون هناك انتقال للصفات وراثي.
في الكائنات الحية بدائيات النوى، عادة ما يكون الحمض النووي خطيًا ودائريًا. ولكن في حقيقيات النواة، فإن بنية الحمض النووي على شكل حلزون مزدوج. في كلتا الحالتين ، يكون جزيءًا حيويًا مزدوج الشريطة ، ويتكون من سلسلتين طويلتين مرتبتين بطريقة عكسية (تشير في اتجاهين متعاكسين): قواعدهما النيتروجينية تواجه بعضها البعض.
يوجد بين هاتين السلسلتين روابط هيدروجينية تجمعهما معًا وفي شكل حلزون مزدوج. تقليديا ، هناك ثلاثة مستويات من هذا الهيكل:
- الهيكل الأساسي. وهو يتألف من تسلسل النيوكليوتيدات المتسلسلة ، والتي يشفر تسلسلها المحدد والدقيق المعلومات الجينية لكل فرد موجود.
- الهيكل الثانوي. الحلزون المزدوج المذكور أعلاه من السلاسل التكميلية ، حيث يتم ربط القواعد النيتروجينية باتباع ترتيب صارم: الأدينين مع الثايمين ، والسيتوزين مع الجوانين. يختلف هذا الهيكل باختلاف نوع الحمض النووي.
- الهيكل الثالث. يشير إلى الطريقة التي يتم بها تخزين الحمض النووي داخل الهياكل المسماة الكروموسومات، داخل خلية - زنزانة. يجب أن يتم طي هذه الجزيئات وترتيبها في مساحة محدودة ، لذلك في حالة الكائنات بدائية النواة ، فإنها تفعل ذلك عادةً في شكل حلزوني فائق ، بينما في حالة حقيقيات النوى ، يتم إجراء ضغط أكثر تعقيدًا ، بالنظر إلى الحجم الأكبر من DNA الذي يتطلب تدخل بروتينات أخرى.
- هيكل رباعي. يشير إلى الكروماتين الموجود في نواة الخلايا حقيقية النواة ، حيث تتشكل الكروموسومات أثناء انقسام الخلية.
يمكن أن تخدمك:علم الاحياء المجهري
اكتشاف بنية الحمض النووي
جيمس واتسون (يسار) وفرانسيس كريك (يمين)
تم اكتشاف الشكل الجزيئي المحدد للحمض النووي في عام 1950 ، على الرغم من حقيقة أن وجود هذا النوع من المركبات البيولوجية كان معروفًا بالفعل منذ عام 1869. ويعزى اكتشافه بشكل أساسي إلى العلماء جيمس واتسون ، من الولايات المتحدة ، وفرانسيس كريك ، من البريطانيون ، الذين اقترحوا نموذج الحلزون المزدوج لهيكل الحمض النووي.
ومع ذلك ، لم يكونوا وحدهم من يحقق في هذا الموضوع. في الواقع ، استند عمله إلى المعلومات التي حصل عليها سابقًا البريطانية روزاليند فرانكلين ، الخبيرة في علم البلورات بالأشعة السينية لتحديد هيكل الجزيئات.
بفضل الصورة الحادة بشكل خاص التي حصل عليها فرانكلين باستخدام هذا تقنية (الصورة 51 الشهيرة) ، تمكن واطسون وكريك من استنتاج وصياغة نموذج ثلاثي الأبعاد للحمض النووي.
أنواع الحمض النووي
من خلال دراسة هيكلها ، أي شكلها المحدد ثلاثي الأبعاد ، من الممكن تحديد ثلاثة أنواع من الحمض النووي التي لوحظت في الكائنات الحية ، وهي:
- DNA- ب. هذا هو النوع الأكثر وفرة من الحمض النووي في كائنات حية والوحيدة التي تتبع نموذج الحلزون المزدوج الذي اقترحه واطسون وكريك. هيكلها منتظم ، لأن كل زوج من القواعد له نفس الحجم ، على الرغم من ترك الأخاديد (أكبر وأصغر على التوالي) مع اختلاف 35 درجة بالنسبة للسابق ، للسماح بالوصول إلى القواعد النيتروجينية من الخارج.
- DNA- أ. يظهر هذا النوع من الحمض النووي في ظروف نادرة رطوبة و اقل درجة الحرارة، مثل تلك الموجودة في العديد من المختبرات. إنه يقدم ، مثل B ، أخاديد متكررة على الرغم من أن النسب مختلفة (أوسع وأقل عمقًا للأخدود الصغير) ، بالإضافة إلى هيكل أكثر انفتاحًا ، مع القواعد النيتروجينية بعيدًا عن محور اللولب المزدوج ، وأكثر ميلًا فيما يتعلق أفقيًا وأكثر تناسقًا في الوسط.
- Z-DNA. وهي تختلف عن سابقاتها في أنها حلزون مزدوج مع انعطاف يسار (يسار) في هيكل عظمي متعرج ، ومن الشائع في تسلسل الحمض النووي أن تتبادل البيورينات والبيريميدينات (GCGCGC) ، لذا فهي تتطلب تركيزًا من الكاتيونات أكبر من B-DNA. إنه حلزون مزدوج أضيق وأطول من سابقيه.
هيكل الحمض النووي الريبي
على عكس الحمض النووي ، لا يظهر الحمض النووي الريبي (Ribonucleic Acid) عادة على شكل حلزون مزدوج. بدلاً من ذلك ، فإن بنية الحمض النووي الريبي (RNA) عبارة عن تسلسل مفرد وحيد الخيط من النيوكليوتيدات. قواعده النيتروجينية متطابقة مع تلك الموجودة في الحمض النووي ، باستثناء حالة الثايمين (T) ، الذي تم استبداله في RNA بواسطة uracil (U).
ترتبط هذه النيوكليوتيدات معًا بواسطة الروابط الفوسفوديستر. في بعض الأحيان يمكن أن تولد طيات في سلسلة الحمض النووي الريبي عندما تجذب بعضها البعض ، وبالتالي تشكل أنواعًا معينة من الحلقات أو الحلزونات أو دبابيس الشعر خلال مناطق قصيرة.