ما المقصود بـ”DNA” وما هي استخداماته؟

ما هي المادة الوراثية DNA؟

تعتبر هذه المادة الوراثية من أكثر الجزيئات البيولوجية المشهورة في الجسم، فكل خلية في الجسم تحتوي على الـ DNA والتي تميزك عن غيرك من الكائنات الحية.

يحمل الـ DNA المعلومات والإرشادات الخاصة بالتطور والنمو والتكاثر والأمور الخاصة بالوظائف والعمل في الحياة.

التغيير الجيني في هذه المادة الوراثية يعد السبب وراء امتلاك أحد الأشخاص عيوناً زرقاء اللون بدلاً من البنية، والسبب من وراء إصابة البعض بأمراض معينة، وكل الأمور التي تؤدي إلى تكوينك أنت وتميزك عن الاخرين.

بالمختصر، يحتوي الـ DNA على الرموز الجينية المميزة لكل إنسان، والمعلومات اللازمة لبناء البروتينات المهمة لوظائف الجسم المختلفة.

يتم انتقال المعلومات الجينية من الوالدين إلى الأطفال، فتقريباً نصف هذه المعلومات يكون من الأب والنصف الثاني من الأم.

ما هو RNA

هو أحدُ الأحماضِ النووية، المكونةُ للكروموسومات المسؤولة عن نقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء، وعددها عند الإنسان ستة وأربعون كروموسوماً، مرتبةٌ على شكل أزواج متقاطعة، تحتوي على عشرات الألوف من الجينات، والتي تُعدُ حاملةً لصفة وراثية معينة، تُحدِد وظيفة، وطبيعة جهاز معين، في تركيبة الإنسان، حيث يبلغ عددها في الكروموسوم الواحد، ما يقارب المائة ألف جين.

ما هو الحمض النووي

الحمض النووي، أو الحمضُ الرِّيبِيّ النَّوَوي المنزوع الأكسجين أو الـDNA، هو المادة الوراثيَّة في البشر وجميع الكائنات الحيَّة الأخرى. تحتوي كلُّ خليَّة في جسم الإنسان على نفس الحمض النوويّ تقريبًا. يوجد معظم الحمض النوويّ في نواة الخليَّة (حيث يُطلق عليه الحمض النوويّ نسبة للنُّواة)، ولكن يمكن العثور على كميّة صغيرة من الحمض النووي في الميتوكوندريا (حيث يطلق عليه الحمض النووي للميتوكوندريا أو mTDN).

يتمُّ تخزين المعلومات في الحمض النوويّ على شكل رمز يتكون من أربع قواعد كيميائيَّة: الأدينين (A)، الغوانين (G)، السيتوسين (C)، والثايمين (T). يتكون الحمض النووي البشري من حوالي 3 مليارات قاعدة، وأكثر من 99 في المئة من هذه القواعد متماثلة في جميع البشر. يحدِّد ترتيب أو تسلسل هذه القواعد المعلومات المتاحة لبناء جسم الكائن الحي والمحافظة عليه، على غرار الطريقة التي تظهر بها حروف الأبجدية بترتيب معين لتشكيل الكلمات والجمل. قواعد الحمض النووي ترتبط مع بعضها البعض، A مع T و C مع G ، لتشكيل وحدات تسمى الأزواج القاعدية. ترتبط كل قاعدة أيضًا بجزيء سكر وجزيء الفوسفات. معًا، تسمى القاعدة والسكر والفوسفات بالنُوكْلِيُوتيد. يتمُّ ترتيب النيوكليوتيدات في سلسلتين طويلتين تشكلان لولبًا مزدوجًا. يشبه هيكلُ اللَّولب المزدوج السلَّم إلى حدٍّ ما، حيث تشكِّل الأزواج القاعدية درجات السلم وجزيئات السكر والفوسفات تشكل القطع الجانبية الرأسيَّة للسلم. من الخصائص المهمَّة للحمض النوويّ أنَّه قادر على نسخ نفسه. حيث يتمُّ عمل سلسلة مُكمِّلة باستخدام السلسلتين الأصليَّتين. هذا الأمر بالغ الأهميَّة عندما تنقسم الخلايا، لأنَّ كلّ خليَّة جديدة تحتاج إلى الحصول على نسخة دقيقة من الحمض النووي الموجود في الخليَّة القديمة. الحمض النووي عبارة هو عن لولب مزدوج يتكوَّن من أزواج قاعديَّة مُتَّصلة بشبكة من فوسفات السكر.

أنواع DNA

أثبت الخبراء أن الحمض النووي هو المادة الوراثية في العديد من بدائيات النوى وحقيقيات النوى، وذلك من خلال تعريض الخلايا من نمط جيني واحد، والتي يطلق عليها اسم المتلقي، إلى DNA المستخرج من خلايا أخرى، تعرف بالمتبرع، وفي بعض الأحيان، تتكامل قطعة من DNA للمتبرع مع جينوم المتلقي، مما قد يغير بعض جوانب النمط الظاهري للمتلقي.

وتوضح هذه النتيجة أن DNA هو بالفعل المادة التي تحدد النمط الجيني والصفات الوراثية، وحتى قبل توضيح بنية الحمض النووي، أشارت الدراسات الوراثية بوضوح إلى أن العديد من الخصائص تظهر بناءً على المواد الوراثية، والدليل على ذلك أن كل خلية من خلايا الكائن الحي لها نفس التركيب الجيني.

مما يعني أن تضاعف الحمض النووي يتم بدقة عالية في كل انقسام للخلايا، سواء أكان انقسامًا متساوي أم انقسام اختزالي، إلى جانب أن أنواعًا من الحمض النووي تعد مسؤولةً بشكل كامل عن ترميز وإنتاج البروتينات في جسم الإنسان، وعلى الرغم من أن المعلومات الوراثية تعد مستقرةً نسبيًا، إلا أنها في بعض الأحيان قد تسمح بحدوث بعض التغييرات، والتي تعرف باسم الطفرات، وتمثل الاختلاف الجيني، أو المادة الخام التي تقوم عليها معظم نظريات التطور.

شكل جزيء الـ DNA

على الرغم من أن الحمض النووي يكون شكله مثل السلاسل الطويلة الرقيقة جداً، أثناء النظر إليه تحت المِجهر (المِجهر = الميكروسكوب)، و لكن تبين أن الحمض النووي له شكل مُحدَّد. وهذا الشكل يُسمى (الحلزون المزدوج). و في خارج الحلزون المزدوج يوجد (العمود الفقري) الذي يربط الحمض النووي مع بعضه.

توجد مجموعتين من (العمود الفقرى) الملتويان معاً. و يوجد بين العمود الفقرى (النوكليوتيدات) و يُرمَز إليها بـ الحروف التالية A، T، C، G.

(النوكليوتيدات) المختلفة ترتبط بـ كل عمود فقري ثم ترتبط بـ (نوكليوتيدات) آخرى في المنتصف.

مجموعات معينة فقط من (النوكليوتيدات) يُمكن أن تتناسب مع بعضها. فهي مثل لعبة (تركيب المكعبات): حيث يرتبط A فقط مع T و يرتبط G فقط مع C.

وظيفة الحمض النووي DNA

ما هو الدور الذي يقوم به الحمض النووي في جسم الإنسان؟ واجه علماء الأحياء في أربعينيات القرن الماضي صعوبةً كبيرةً في قبول الحمض النووي كمادة جينية بسبب بساطة تركيبها الكيميائي، وكان من المعروف أن الحمض النووي هو بوليمر طويل يتكون من أربعة أنواع فقط من الوحدات الفرعية، وكيميائيًا تتشابه هذه الوحدات الفرعية للغاية، وفي وقت مبكر من الخمسينيات، تم فحص الحمض النووي لأول مرة عن طريق تحليل حيود الأشعة السينية.

وتستخدم هذه التقنية لتحديد التركيب الذري ثلاثي الأبعاد للجزيء، وقد أشارت نتائج حيود الأشعة السينية المبكرة إلى أن الحمض النووي يتكون من خيطين البوليمر والتي تتشكل بشكل حلزوني، كانت ملاحظة أن الحمض النووي مزدوج الجدائل ذات أهمية حاسمة، كما قدمت واحدة من القرائن الرئيسية التي أدت إلى بنية واتسون-كريك للحمض النووي، والتي يتم استعمالها حاليًا، وحين تم اقتراح هذه البنية، أصبح من السهل فهم إمكانية الحمض النووي للنسخ المتماثل وترميز المعلومات بشكل واضح.

حيث يتم نقل المعلومات الجينية في التسلسل الخطي للنيوكليوتيدات في الحمض النووي، وكل جزيء من الحمض النووي يتكون من خيطين متكاملين من النيوكليوتيدات على شكل بوليمر حلزوني، ويتم ربطهما معًا بواسطة روابط هيدروجينية بين الغوانين والسيتوزين، وكذلك الأمر بالنسبة للأدينين والثايمين، وتكمن أهمية الحمض النووي في أنه تحتوي المعلومات الوراثية المخزنة في الحمض النووي للكائن الحي على التعليمات الخاصة بجميع البروتينات التي سيقوم الكائن بإنتاجها، وبشكل خاص في حقيقيات النوى؛ حيث يتم حفظ الحمض النووي في نواة الخلية.