ما هو الحمض النووي وكيف يعمل؟
ربما يكون الحمض النووي هو الجزيء البيولوجي الأكثر شهرة. إنه موجود في جميع أشكال الحياة على الأرض. ولكن ما هو الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين؟ هنا ، نحن نغطي الأساسيات.
تقريبًا كل خلية في جسمك تحتوي على الحمض النووي أو الشفرة الجينية التي تجعلك أنت. يحمل الحمض النووي تعليمات التطور والنمو والتكاثر وعمل جميع أشكال الحياة.
الاختلافات في الشفرة الوراثية هي السبب في أن الشخص لديه عيون زرقاء وليست بنية اللون ، ولماذا يكون بعض الناس عرضة لأمراض معينة ، ولماذا للطيور جناحان فقط ، ولماذا تمتلك الزرافات أعناق طويلة.
بشكل مثير للدهشة ، إذا تم تفكيك كل الحمض النووي في جسم الإنسان ، فسيصل إلى الشمس ويعود أكثر من 300 مرة.
في هذه المقالة ، نقوم بتفصيل أساسيات الحمض النووي ، ومكوناته ، وكيفية عمله.
ما هو الحمض النووي؟
باختصار ، الحمض النووي هو جزيء طويل يحتوي على الشفرة الجينية الفريدة لكل شخص. إنه يحمل التعليمات لبناء البروتينات الضرورية لأجسامنا لتعمل.
تنتقل تعليمات الحمض النووي من الوالد إلى الطفل ، حيث ينشأ ما يقرب من نصف الحمض النووي للطفل من الأب والنصف الآخر من الأم.
بنية
الحمض النووي هو جزيء ثنائي الشريطة يبدو ملتويًا ، مما يمنحه شكلًا فريدًا يُشار إليه باسم الحلزون المزدوج.
كل من الخيطين عبارة عن سلسلة طويلة من النيوكليوتيدات أو الوحدات الفردية المكونة من:
- جزيء الفوسفات
- جزيء سكر يسمى deoxyribose ، يحتوي على خمسة ذرات كربون
- منطقة تحتوي على النيتروجين
هناك أربعة أنواع من المناطق المحتوية على النيتروجين تسمى القواعد:
- الأدينين (أ)
- السيتوزين (ج)
- جوانين (G)
- الثايمين (T)
يشكل ترتيب هذه القواعد الأربعة الكود الجيني ، وهو تعليماتنا للحياة.
يتم لصق قواعد خيطي الحمض النووي معًا لإنشاء شكل يشبه السلم. داخل السلم ، يتمسك A دائمًا بـ T ، ويلتزم G دائمًا بـ C لإنشاء "الدرجات". يتكون طول السلم من مجموعات السكر والفوسفات.
تغليف الحمض النووي: الكروماتين والكروموسومات
ائتمان الصورة: المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري
يعيش معظم الحمض النووي في نوى الخلايا ويوجد البعض الآخر في الميتوكوندريا ، وهي مراكز قوة الخلايا.
نظرًا لأن لدينا الكثير من الحمض النووي (مترين في كل خلية) ونواةنا صغيرة جدًا ، يجب تعبئة الحمض النووي بشكل لا يصدق.
يتم لف خيوط الحمض النووي وحلقات ملفوفة وملفوفة حول بروتينات تسمى الهستونات. في هذه الحالة الملفوفة ، يطلق عليه الكروماتين.
يتم تكثيف الكروماتين بشكل أكبر ، من خلال عملية تسمى supercoiling ، ثم يتم تعبئتها في هياكل تسمى الكروموسومات. تشكل هذه الكروموسومات الشكل "X" المألوف كما هو موضح في الصورة أعلاه.
يحتوي كل كروموسوم على جزيء DNA واحد. لدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات أو 46 كروموسومًا في المجموع. ومن المثير للاهتمام أن ذباب الفاكهة يحتوي على 8 كروموسومات ، والحمام يحتوي على 80 كروموسومات.
الكروموسوم 1 هو الأكبر ويحتوي على حوالي 8000 جين. الأصغر هو كروموسوم 21 مع حوالي 3000 جين.
ما هو الجين؟
يُطلق على كل طول من DNA يرمز لبروتين معين اسم الجين. على سبيل المثال ، يقوم أحد الجينات بترميز بروتين الأنسولين ، وهو الهرمون الذي يساعد على التحكم في مستويات السكر في الدم. يمتلك البشر حوالي 20.000 إلى 30.000 جين ، على الرغم من اختلاف التقديرات.
تمثل جيناتنا حوالي 3 في المائة فقط من حمضنا النووي ، والنسبة المتبقية البالغة 97 في المائة غير مفهومة جيدًا. يُعتقد أن الحمض النووي المتميز يشارك في تنظيم النسخ والترجمة.
كيف يصنع الحمض النووي البروتينات؟
لكي تقوم الجينات بتكوين البروتين ، هناك خطوتان رئيسيتان:
النسخ: يتم نسخ كود الحمض النووي لإنشاء مرسال الحمض النووي الريبي (مرنا). الحمض النووي الريبي هو نسخة من الحمض النووي ، لكنه عادة ما يكون أحادي الجديلة. الفرق الآخر هو أن الحمض النووي الريبي لا يحتوي على قاعدة الثايمين (T) ، والتي يتم استبدالها بـ uracil (U).
الترجمة: يتم ترجمة الرنا المرسال إلى الأحماض الأمينية عن طريق نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي).
تتم قراءة mRNA في أقسام من ثلاثة أحرف تسمى الكودونات. يرمز كل كودون لحمض أميني معين أو لبنة من البروتين. على سبيل المثال ، كودون GUG كودون للحمض الأميني فالين.
هناك 20 حمض أميني محتمل.
ما هو التيلومير؟
التيلوميرات هي مناطق من النيوكليوتيدات المتكررة في نهاية الكروموسومات.
إنها تحمي نهايات الكروموسوم من التلف أو الاندماج مع الكروموسومات الأخرى.
لقد تم تشبيههم بالنصائح البلاستيكية على أربطة الحذاء التي تمنعهم من التآكل.
مع تقدمنا في العمر ، تصبح هذه المنطقة الواقية أصغر بشكل مطرد. في كل مرة تنقسم الخلية ويتكرر الحمض النووي ، يصبح التيلومير أقصر.
شيء صغير
الكروموسومات هي خيوط ملفوفة بإحكام من الحمض النووي. الجينات عبارة عن أقسام من الحمض النووي تقوم بترميز البروتينات الفردية.
بعبارة أخرى ، الحمض النووي هو المخطط الرئيسي للحياة على الأرض ومصدر التنوع الرائع الذي نراه من حولنا.
