الحمض النووي (DNA) | DNA

ما هو الحمض النووي (DNA)

الأحماض النووية

الأحماض النووية هي من فصيلة الجزيئات كبيرة الحجم، وسميت بذلك لوجودها داخل أنوية خلايا الجسم، ولكن اكتشف بعد ذلك وجودها أيضا خارج الأنوية. وتنقسم الأحماض النووية إلى نوعين رئيسيين من الأحماض هما:

الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) (بالإنجليزية: Deoxyribonucleic acid): والذي يحتوي على المعلومات الوراثية داخل خلايا جسم الإنسان.

الحمض النووي الريبوزي (RNA) (بالإنجليزية: Ribonucleic acid): وهو مسئول عن توصيل التعليمات المشفرة في المعلومات الوراثية إلى أماكن تصنيع البروتين في الخلية.

وفي هذا النص سنتحدث بالتفصيل عن النوع الأول، وهو الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين واختصارا: (DNA).

اكتشاف الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)

تمت ملاحظة الأحماض النووية لأول مرة عام 1869م، على يد العالم فريدريك مِيسشر أثناء تطويره طرق عزل النواة كاملة من الخلية، والتحليل الكيميائي لمحتوياتها؛ إذ لاحظ وجود مادة غنية بِعنصري الفوسفور، والنيتروجين، وتنبأ بأهميتها المستقبلية. وبالفعل اتضح فيما بعد أنها الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA)، وذلك في عام 1944م باعتبار هذا الحمض هو المادة الوراثية.

وفي عام 1962م حصل كل من وَاتسون، وَويلكينز، وكريك على جائزة نوبل في الطب لاكتشافاتهم المتعلقة بالتركيب الجزيئي للأحماض النووية، وأهميتها في نقل المعلومات الوراثية. 

اقرأ أيضا: مصادر البروتين وأهميته للجسم

ما هو الحمض النووي DNA؟

يعرف الحمض النووي (DNA) بالحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA) وهو عبارة عن سلسلة من المركبات الكيميائية التي تتضافر مع بعضها بطريقة معينة، وهذه الطريقة تخبر خلاياك كيف تصنع نسخا من بعضها البعض. وتعرف المجموعة الكاملة من هذه المركبات باسم الجينوم (بالإنجليزية: Genome)، والذي يتطابق بنسبة 100% في حالات التوائم المتماثلة.

ويحتوي الحمض النووي (DNA) على المعلومات الوراثية، والتعليمات اللازمة للنمو، والتطور، والتكاثر بالإضافة إلى أنه يحمل تعليمات بناء البروتينات الضرورية لنمو الجسم، والعضلات، والإختلاف في المادة الوراثية هو ما يخلق الإختلافات بين الأشخاص في الصفات البيولوجية مثل: لون العين، والشعر، وغيرها.

وتنتقل الصفات الوراثية من الآباء، والأجداد إلى الأبناء؛ إذ يحصل الطفل على نصف الحمض النووي للأم، والنصف الآخر للأب. وبالتالي فإنه يُمكن تحديد نسب الطفل عن طريق إجراء تحليل (DNA) له من خلال أخذ عينة من الدم أو الشعر أو الأظافر، وغيرها.

شكل وتكوين الحمض النووي (DNA)

ويتميز الحمض النووي (DNA) بأنه على شكل سلم لولبي مزدوج، ويتكون من شريطين من مجموعات السكر، والفوسفات بالتبادل بالإضافة إلى النيوكليوتيدات (بالإنجليزية: Nucleotides) التي تمثل درجات السلم، والمرتبطة مع بعضها بروابط هيدروجينية ضعيفة.

وتتكون كل نيوكليوتيدة من مجموعة سكر، ومجموعة فوسفات، وقاعدة نيتروجينية؛ ويتكون العمود الفقري للحمض النووي (DNA) من السكر، والفوسفات. والسكر من النوع الريبوزي منقوص الأكسجين. وداخل النيوكليوتيدة ترتبط كل مجموعة سكر بقاعدة نيتروجينية، ويحتوي الحمض النووي (DNA) على أربعة أنواع مختلفة من القواعد النيتروجينية، وتشمل:

الأدينين (بالإنجليزية: Adenine ): ويرمز له بالرمز A.

الثايمين (بالإنجليزية: Thymine): ويرمز له بالرمز T.

السايتوسين (بالإنجليزية: Cytosine): ويرمز له بالرمز C.

الجوانين (بالإنجليزية: Guanine): ويرمز له بالرمز G.

ترتبط القواعد النيتروجينية ببعضها على شكل أزواج؛ إذ يرتبط الأدينين مع الثايمين (A-T)، ويرتبط الجوانين مع السايتوسين (G-C)، ويتم ضغط الحمض النووي (DNA) على شكل هياكل تسمى الكروماتين (بالإنجليزية: Chromatin) بحيث يمكنها أن تتسع داخل النواة، ويتكون الكروماتين من الحمض النووي الملتف حول بروتينات صغيرة تعرف باسم الهستونات (بالإنجليزية: Histones)، والتي تساعد على تنظيم الحمض النووي (DNA) في تراكيب يطلق عليها اسم النيوكليوسومات (بالإنجليزية: Nucleosomes)، والتي تشكل ألياف الكروماتين، التي تلتف، وتتركز لتكون الكروموسومات.

وتتواجد الكروموسومات في شكل أزواج، وتحتوي كل خلية من خلايا الجسم على 23 زوج من الكروموسومات. وهناك نوعين من الكروموسومات وهي:

كروموسومات مسئولة عن تحديد جنس الفرد هما: كروموسوم (X)، وكروموسوم (Y)؛ إذ تحتوي خلايا جسم المرأة على 2 كروموسوم من النوع (X) بينما تحتوي خلايا جسد الرجل على 2 كروموسوم واحدا من النوع (X)، وآخر من النوع (Y).

كروموسومات جسدية: وعددها 22 زوجا من الكروموسومات.

للمزيد اقرأ: الكروموسوم Y

وظيفة الحمض النووي (DNA)

يحتوي الحمض النووي (DNA) على التعليمات الضرورية للنمو، والتطور، والتكاثر؛ ويلعب الحمض النووي (DNA) دورا هاما في بناء، وتكوين البروتين في الخلية، ويتم تصنيع البروتينات من تركيبات مختلفة من الأحماض الأمينية من خلال ترتيبها بطريقة معينة، ويتميز كل نوع من البروتينات بتركيب خاص، ووظيفة خاصة في الجسم. ويتكون البروتين من اتحاد 3 قواعد معا بترتيب معين، فمثلا الكود T-G-G يختص بتكوين بروتين التريبتوفان (بالإنجليزية: Tryptophan) بينما الشفرة G-G-C مسئولة عن تكوين بروتين الجلايسين (بالإنجليزية: Glycine).

ويقوم الحمض النووي (DNA) بتصنيع البروتين من خلال عمليتين رئيسيتين هما:

عملية النسخ (بالإنجليزية: Transcription): ويتم فيها نسخ كود الحمض النووي (DNA) لإنشاء الحمض النووي الريبوزي الرسول (بالإنجليزية: Messenger RNA)، واختصارا (mRNA)، الذي ينتقل خارج النواة، ويعمل كرسول إلى المصانع المسئولة عن تكوين البروتين في الخلية.

عملية الترجمة (بالإنجليزية: Translation): وفيها يتم ترجمة الحمض النووي الريبوزي الرسول إلى أحماض أمينية.

تلف الحمض النووي (DNA) والطفرات الجينية

يحدث العديد من التلف في الحمض النووي (DNA) حيث تتعرض جميع خلايا الجسم لتلف الحمض النووي (DNA) بشكل طبيعي، ويقدر ذلك بحوالي عشرات الآلاف في اليوم الواحد، ويتسبب في هذا التلف عدة أشياء منها:

• حدوث أخطاء أثناء تضاعف الحمض النووي.
• وجود الشقائق الحرة.
• التعرض للأشعة فوق البنفسجية (بالإنجليزية: Ultraviolet Radiation).

وتمتلك خلايا الجسم نوعا خاصا من البروتينات المسئولة عن تحديد الجزء التالف، وإعادة إصلاحه بواسطة مسارات الإصلاح المختلفة، بينما تعرف الطفرة على أنها تغير في تتابع الحمض النووي، وغالبا ما تكون سيئة نتيجة لتغير شفرات الحمض النووي، وبالتالي التأثير على طريقة تصنيع البروتينات؛ ويتسبب ذلك في حدوث بعض الأمراض مثل: التليف الكيسي (بالإنجليزية: Cystic Fibrosis)، وفقر الدم المنجلي (بالإنجليزية: Sickle Cell Anemia).

اقرأ أيضا: فقر الدم المنجلي

علاج جديد لمرض التليف الكيسي

وتتسبب الطفرات الجينية أيضا في تطور الأمراض السرطانية، وذلك في حالة حدوث طفرة جينية في شفرات الحمض النووي (DNA)، والتي تقوم بتصنيع البروتينات المسئولة عن نمو الخلايا، وفي هذه الحالة لا يتمكن الحمض النووي من التحكم في نمو، وانقسام الخلايا. وبعض هذه الطفرات أسبابها وراثية، والبعض الآخر مكتسبة نتيجة التعرض لمسببات السرطان مثل: التعرض للأشعة فوق البنفسجية، والمواد الكيميائية الضارة بالإضافة إلى تدخين السجائر.

وقد تحدث أيضا بعض التغييرات متعددة الأشكال (بالإنجليزية: Polymorphisms) ولكن بنسبة ضئيلة تعادل 1% من الناس مثل: التغير في لون الشعر، ولون العين.