الحمض النووي، المعروف اختصارًا بـ DNA، هو اختصار للحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين، ويُسمى أيضًا حمض الديوكسي ريبونيوكليك.
تتكون سلسلة الحمض النووي DNA من ارتباط مجموعة فوسفات مع سكر الريبوز المنقوص الأكسجين في كل نيوكليوتيدة. كما تشكل سلسلة القواعد النيتروجينية في جزيء DNA مخزون المعلومات الوراثية.
عندما تترتب هذه السلسلة، تُعرف بالشيفرة الوراثية، وهي التي تميز الكائنات الحية عن بعضها.
ما هو الحمض النووي DNA؟
- الحمض النووي هو جزيء طويل يمتلك الشيفرة الوراثية، التي بدورها تحدد الصفات الوراثية لكل فرد.
- يُعتبر المادة الوراثية والأساسية في البشر وجميع الكائنات الحية الأخرى.
- يتكون الحمض النووي لدى البشر من نحو 3 مليارات قاعدة، ويتشابه أكثر من 99% من هذه القواعد بين جميع البشر.
- يستمد الابن مادته الوراثية من والديه، حيث يأخذ نصفها من الأب ونصفها الآخر من الأم.
تركيب جزئ الحمض النووي DNA
- يتكون الحمض النووي من وحدات صغيرة تُعرف بالنيوكليوتيدات.
- تشمل النيوكليوتيدة مجموعة فوسفات، وسكر، وقاعدة نيتروجين.
- تُخزن المعلومات في الحمض النووي في شكل رمز يتكون من أربع قواعد، وهي الأدنين، الجوانين، الثيامين، والسيتوسين، وعادة ما يتم اختصار أسمائها بالحرف الأول منها.
- يتخذ الحمض النووي شكل الهيكل اللولبي المزدوج، وهو يتكون من شرائط طويلة من السكريات التي تتبادل مع مجموعات الفوسفات مع وجود القواعد النيتروجينية.
وظائف الحمض النووي في الجسم
- يستخدم الحمض النووي لإعطاء التعليمات للخلايا للقيام بوظائفها المطلوبة.
استخدامات أخرى للحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين
- للحمض النووي تطبيقات عديدة في مجالات التكنولوجيا، مثل الهندسة الوراثية حيث يمكن تحسين إنتاجية النباتات والحيوانات وزيادة مقاومتها للأمراض.
- في علم الأدلة الجنائية، يمكن استخدام الحمض النووي لتحديد هوية الجاني عن طريق استخراجه من مسارح الجرائم وإدانة المشتبه بهم باستخدام بصمات الحمض النووي.
- تُستخدم اختبارات الأبوة من خلال تحليل الحمض النووي لتحديد الوالد البيولوجي للطفل.
- في البيانات الرقمية، يمكن للحمض النووي نظريًا تخزين حوالي 455 مليون تيرابايت في كل غرام من الحمض منفرد السلسلة.
- في تقنية الحمض النووي النانوية، يمكن إنشاء هياكل بأبعاد نانوية لها تطبيقات محتملة واسعة في البيولوجيا الفيزيائية.
- كما يُستخدم في علم البلورات لتحديد أشكال الجزيئات المعقدة، وفي طب النانو لتوصيل الأدوية بدقة ومواجهة الخلايا السرطانية.
حقائق رئيسية عن الحمض النووي DNA
- تتشابه حوالي 99.9% من شفرات الحمض النووي لكل شخص على هذا الكوكب، بينما تمثل الـ 0.1% الفارق الذي يجعل كل فرد فريدًا.
- إذا تم تفكيك جميع جزئيات الحمض النووي الموجودة في جسم الإنسان ومدها بشكل مستقيم، فإنها ستمتد إلى الشمس وتعود عدة مرات، ما يبرز عددها الهائل.
- في عام 1953، اكتشف جيمس واتسون وفرانسيس كريك التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي DNA.
- يتواجد الحمض النووي منظمًا في هياكل تُعرف باسم الكروموسومات داخل الخلايا.
- تم عزل الحمض النووي لأول مرة في عام 1869 بواسطة عالم الأحياء السويسري فريدريك ميسشر.
ما هي المعلومات الوراثية؟
- المعلومات الوراثية تنتقل عبر الصبغيات الموجودة في نواة الخلية، والتي تحتوي على الحامل الأساسي للمورثات.
ما هي الوحدات التي تحمل المعلومات الوراثية في الكائنات الحية؟
- الصبغيات هي المسؤولة عن حمل المعلومات الوراثية، وتسمى وحدات التحكم بالصفات الجينات.
- تتكون الصبغيات بشكل أساسي من البروتين والحمض النووي DNA.
- كان يُعتقد في السابق أن البروتين هو حامل المعلومات الوراثية، نظرًا لتنوع الجزيئات التي تتكون منها.
- ولكن في الواقع، يتكون الحمض النووي من أربعة نيوكليوتيدات فقط.
الحمض النووي هو المادة الوراثية
- في أربعينيات القرن الماضي، تم اكتشاف أن الحمض النووي هو الذي يحمل المعلومات الوراثية، وليس البروتين.
الأدلة على أن الحمض النووي هو المادة الوراثية
- قام العالم جريفث بدراسة تأثير سلالات البكتيريا المسببة للالتهاب الرئوي على الفئران في تجربة تُعرف باسم التحول البكتيري.
- قام بتصنيف السلالات إلى نوعين: سلالة S القاتلة وسلالة R غير القاتلة.
- حقن الفئران بسلالة S المميتة، مما أدى الى إصابتها بالالتهاب الرئوي ووفاتها.
- بينما حقن الفئران بسلالة R غير القاتلة، فتعرّضت للإصابة لكنها نجت.
- عندما تم حقن فئران أخرى بمزيج من السلالتين، توفي بعض الفئران فقط.
- كشف تحليل الخلايا البكتيرية التي عُزلت من دم الفئران المتوفاة عن وجود خلايا من سلالة S، مما يدل على أن السلالة R قد اكتسبت مادة من السلالة المميتة.
- قام إضافياً العالم إفري بعزل وتحليل مادة التحول البكتيري، واكتشف أنها الحمض النووي.
- تجربة حاسمة أظهرت أن إنزيم دي أكس ريبونيوكليز، الذي يحلل الحمض النووي، لم يؤثر على البروتينات أو RNA، مما أثبت أن الحمض النووي هو المادة الوراثية.
خصائص الحمض النووي تجعله المادة الوراثية
- يمتاز بقدرته على تخزين المعلومات الوراثية وترجمتها لصنع البروتين.
- يمتلك القدرة على التضاعف الذاتي، مما يضمن ثبات كمية المادة الوراثية الخلوية بعد الانقسام.
ما هي الجينات وما وظيفتها؟
- تعتبر الجينات هي الوحدة الأساسية في تحديد الصفات الموروثة بين الأجيال.
- تحتوي الجينات على المادة الوراثية، أي الحمض النووي.
- تتحكم الجينات في الصفات المتوارثة مثل لون الشعر والعينين، وتملك المعلومات اللازمة لصنع البروتينات.
كيفية انتقال الحمض النووي DNA إلى الأجنة
- يحمل الحمض النووي جميع المعلومات الوراثية على مدار الحياة، ويشكل الكروموسومات في الكائن الحي.
- يوجد 23 زوجًا من الكروموسومات، بحيث ينقل كل زوج صفة معينة للجنين.
- تنتج الخلايا من خلال عملية الانقسام، حيث يجب إنشاء نسخ جديدة من الجزيئات بما فيها الحمض النووي.
- تُعرف عملية نسخ الحمض النووي بعملية التكرار.
