 |
| بنية جزيئة ADN وعلاقتته بالصبغيات |
الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين
تتكون المادة الوراثية من ADN (حمض نووي ريبوزي ناقص أوكسجين). وتتشكل من حمض فوسفوري وسكر ريبوزي ناقص أكسجين وقواعد آزوتية (أدنين (A) و تيمين (T) و سيتوزين (C) وغوانين (G)). يمثل ترابط حمض فوسفوري وسكر ريبوزي ناقص أكسجين وقاعدة آزوتية نيكليوتيدا.
 |
| الصيغة الكيميائية لل DNA، بأسماء ملونة توضح القواعد الآزوتية الأربعة وكذلك الوظيفة الفوسفاتية والريبوز المنقوص الأكسجين (مكونات الوحدة الاساسية لل ADN) |
- تترابط النيكليوتيدات فيما بينها مشكلة سلسلة نيكليوتيدية. وحسب تكامل القواعد الآزوتية (A مع T و C مع G ) تترابط سلسلتين نيكليوتيديتين مشكلتين جزيئة ADN .
- بنية جزيئة ADN هي بنية فضائية على شكل لولب مضاعف، وتكون السلسلتان النيكليوتيديتان متضادة التوازي.
- تتضاعف جزيئة ADN وفق نموذج نصف محافظ حيث يستعمل كل لولب قديم كقالب لبناء لولب جديد حسب تكامل القواعد الآزوتية. تكون جزيئتا ADN البنتان متطابقتين ومطابقتين للجزيئة الأصلية.
مكنت التحاليل الكيميائية التي أجريت على جزيئة الـ ADN، من التعرف على مكوناتها. ساهمت كذلك أبحاث العالم Erwin Chargaff سنة 1950 في فتح الباب أمام تحديد بنية هذه الجزيئة.
التركيب الكيميائي لجزيئة الDNA
 |
| التركيب الكيميائي للADN |
المعلومات الممكن استخلاصها من أبحاث Chargaff بخصوص بنية الـ ADN
يُلاحظ من خلال أبحاث Chargaff، أنه على مستوى كل كائن حي، نسبة القواعد الآزوتية A تساوي نسبة القواعد الآزوتية T، و نسبة القواعد الآزوتية C تساوي نسبة القواعد الآزوتية G. هذه المعطيات تدعو للإفتراض أن هناك تكامل بين A و T من جهة و بين C و G من جهة أخرى. كما يمكن الإفتراض أن هذه القواعد الآزوتية مرتبطة فيما بينها (A مع T و C مع G).
بنية جزيئة ال ADN نموذج اللولب المضاعف
تعتبر أبحاث العالمين Crick و Watson سنة 1953، من أهم محطات تحديد بنية جزيئة الـ ADN بشكل دقيق، حيث اقترحا نموذج اللولب المضاعف.
 |
رسوم تخطيطية للنماذج الثلاثة المقترحة. |
- قام العالمان بتحضير بكتيريات عادية، ذات ADN خفيف بوضعها في وسط اقتياتي يدخل في تركيبه الآزوت الخفيف 14N، فحصلا على بكتيريات كلها ذات ADN خفيف (الشاهد 1).
- بعد ذلك، زرعا هذه البكتيريات في وسط مغذي، حيث المصدر الوحيد للآزوت هو الآزوت الثقيل 15N. بعد عدة أجيال، حصل العالمان على بكتيريات ذات ADN ثقيل (الشاهد 2) : الجيل G0.
- وضع العالمان عينة من بكتيريات الجيل G0 في وسط اقتياتي به آزوت خفيف 14N، و قاما بقياس كثافة ADN هذه البكتيريات بواسطة تقنية النبذ، بعد انقسام واحد G1، ثم بعد انقسام ثان G2، ثم بعد انقسام ثالث G3.
 |
| النتائج التجريبية المحصل عليها. |
من خلال ملاحظة النتائج المحصل عليها في تجربة Stahl و Meselson، يتبين أن النموذج نصف المحافظ هو الملائم لمضاعفة الـ ADN. جزيئات الـ ADN المحصل عليها خلال هذه التجربة، تتموضع كلها وسط الأنبوب بعد عملية النبذ، مما يُفسَّر بكونها ذات كثافة متوسطة، أي أن جزيئات الـ ADN تحتوي على شريط ذو آزوت ثقيل و آخر ذو آزوت خفيف (ADN هجين).
نشير إلى أن النموذج التبددي بدوره غير ملائم لمضاعفة الـ ADN، لكونه يعطي أنابيب تحتوي على عدة أشرطة نظرا لاختلاف كل شريط ADN ناتج، عن الآخر.
كيف تندمج مختلف مكونات جزيئة الـ ADN.
تتشكل كل جزيئة ADN من شريطين ملولبين، حيت يتكون كل شريط من تسلسل دقيق من النيكليوتيدات مرتبطة ببعضها البعض بواسطة الحمض الفوسفوري المحمول على الكربون ‘5 لأحد النيكلوتيدات، مع الكربون ‘3 للنيكليوتيد الموالي. هذا الارتباط يجعل كل شريط يتميز بقطبية معينة (‘5-‘3).
كل شريط يرتبط بالشريط الآخر بواسطة روابط هيدروجينية على مستوى النيكليوتيدات بشكل متكامل بين A و T من جهة، و بين C و G من جهة أخرى (مما يفسر نتائج أبحاث Chargaff).
هذان الشريطان المرتبطان يكونان متعاكسا التوازي، أي أن لهما قطبية متضادة، فمثلا إذا كان لأحد الشريطين قطبية ‘5-‘3، سيكون للشريط الآخر قطبية ‘3-‘5.
ساهمت أبحاث العالمة Rosalind Elsie Franklin بشكل كبير في اكتشاف بنية جزيئة الـ ADN. اعتمدت هذه العالمة في أبحاثها على تقنية حيود أشعة X مما مكنها من تصوير جزيئة الـ ADN بشكل أفضل من الصور المحصلة من طرف Watson.
استغل العلماء Wilkins و Watson و Crick، أبحاث Franklin لاقتراح نموذج اللولب المضاعف، لكن دون الإشارة في مراجعهم إلى مساهمتها في هذا الاكتشاف، مما حرمها من الحصول على جائزة نوبل، و التي حصل عليها العلماء السالف ذكرهم.
العلاقة البنيوية بين الصبغيات والADN
الصبغيات ما هي إلا جزيئة ADN متجمعة ومتكدسة بفعل تواجد بروتينات تسمى الهيستونات، لتشكل خييطات نووية، تتجمع بدورها مُشكلة الصبغيات
خلاصة
يتمركز الخبر الوراثي على مستوى جزيئة الـ ADN، هذه الجزيئة عبارة عن شريطين متعاكسا التوازي (لولب مضاعف)، حيث يتشكل كل شريط من متتالية نيكليوتيدات مرتبطة فيما بينها و مرتبطة مع الشريط الآخر بواسطة روابط هيدروجينية.الحمض النووي الريبوزي ARN
من المعروف أنه يوجد نوعان من الأحماض النووية: الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين "دي إن إيه" (DNA)، الذي يوجد في نواة الخلايا الحية، والحمض النووي المسمى الحمض النووي الريبوزي "آر إن إيه" (RNA) ويوجد تقريبا لدى كل الكائنات الحية والفيروسات.
ويوجد "آر إن إيه" في معظم الحالات على شكل سلسلة مفردة قصيرة يراوح طولها بين عدد من النيوكليوتيدات إلى آلاف منها، ويؤدي بعض الوظائف الخلوية، ويضطلع بدور مهم في عملية الترجمة، وله أدوار متعددة في نقل وتشفير وفك تشفير وتنظيم التعبير عن المعلومات الوراثية وتحفيز كثير من التفاعلات الكيميائية.
ولا توجد بنية مستقرة دائمة يتخذها "آر إن إيه"، بل يمكن للتسلسل نفسه اتخاذ عدد من البنى حسب نوع الروابط والظروف الفسيولوجية الكيميائية الخلوية، ولوحظ أن لديه ما يزيد على 150 نوعا من الترابط.
وتحتوي جينومات كثير من الفيروسات على "آر إن إيه" فقط بصفته حاملا للمعلومات الوراثية، وتوجد دراسات لاستخدام جزيئات "آر إن إيه" في العلاج وإنتاج اللقاحات؛ عبر استهداف الجينات الفيروسية لإسكاتها ومحاربة العدوى والأمراض.