ما وظيفة dna ؟، إذ يعد الحمض النووي dna من أشهر المركبات الجزيئية البيولوجية في الجسم، حيث أنّ كل خلية في الجسم تحتوي على حمض نووي موجود داخل نواة الخلية، مما يميزها عن الكائنات الحية المختلفة، إذ تحتوي على البيانات والتعليمات الخاصة بـ تطور الجينات ونموها وتكاثرها، ومن الجدير بالذكر أنّ هذه البيانات الجينية تنتقل من الآباء لـ الأبناء، حيث ما يقرب من نصف هذه البيانات تأتي من الأب والنصف الثاني من الأم، ويعد التغيير الجيني لهذه المادة الجينية هو سبب أنّ شخص ما يمتلك عيون الزرقاء بدلاً من الأعين ذات اللون البني، وهي سبب لظهور بعض الأمراض، ويتحكم دورها في كافة الأشياء التي تؤدي لـ الإختلاف عن الآخرين.
ما هو الحمض النووي DNA
الحمض النووي أو كما يطلق عليه DNA يمثل المادة الوراثية في البشر وجميع الكائنات الحية المختلفة تقريبًا، لذا فإنّ كل خلية في جسم شخص واحد لها نفس الحمض النووي، ويوجد معظمه في نواة الخلية ، ولكنه صغير. يمكن أيضًا العثور على كمية هذا الحمض النووي في الميتوكوندريا، والذي يطلق عليه الحمض النووي للميتوكوندريا، والميتوكوندريا هي هياكل داخل الخلايا، وهذه الهياكل تحول الطاقة من الغذاء لـ شكل انتهاء يمكن للخلايا أن تستخدمه
بشكل عام يتم تخزين البيانات في الحمض النووي في شكل رموز، والتي تتكون من أربع قواعد كيميائية؛ مثل الأدينين، والجوانين، والسيتوزين، والثايمين، وجد العلماء أن الحمض النووي البشري يتكون من حوالي 3 مليارات قاعدة، وأكثر من 99٪ من هذه القواعد متشابهة في كافة الأشخاص، ويحدد ترتيب أو تسلسل هذه القواعد البيانات متوفرة. لبناء كائن حي والحفاظ عليه، حيث إنها الطريقة التي تظهر بها الحروف الأبجدية بترتيب معين لتشكيل الكلمات والجمل
ما وظيفة dna
ما وظيفة dnaواجه علماء الأحياء في الأربعينيات صعوبة واسعة في قبول الحمض النووي كمواد وراثية بسبب بساطة تركيبه الكيميائي، وكان من المعروف أن الحمض النووي عبارة عن بوليمر طويل يتكون من أربعة أنواع فقط من الوحدات الفرعية، وهذه الوحدات الفرعية متشابهة جدًا كيميائيًا، وفي في أوائل الخمسينيات من القرن الماضي تم فحص الحمض النووي للمرة الاولى عبر حيود الأشعة السينية، وتستخدم هذه التقنية لتحديد التركيب الذري ثلاثي الأبعاد للجزيء، وأشارت النتائج الأولى لانحراف الأشعة السينية لـ أن الحمض النووي يتكون من شريطين بوليمرين متكونين بشكل حلزوني، وكانت الملاحظة التي تفيد بأن الحمض النووي المزدوج تقطعت بهم السبل كانت حاسمة وقدمت أحد الأدلة الرئيسية التي أدت لـ بنية Watson-Crick DNA، والتي يتم استخدامها حاليًا، وعندما تم اقتراح هذه البنية أصبح من الهين فهم إمكانات تكرار الحمض النووي و ترميز البيانات بطريقة واضحة
حيث يتم نقل البيانات الجينية في التسلسل الخطي للنيوكليوتيدات في الحمض النووي، ويتكون كل جزيء DNA من سلسلتين متكاملتين من النيوكليوتيدات على شكل بوليمر حلزوني، وترتبط معًا بواسطة روابط هيدروجين بين الجوانين والسيتوزين، والأدينين والثيمين، وتكمن أهمية الحمض النووي في حقيقة خبر أن البيانات الجينية المخزنة في الحمض النووي للكائن الحي تحتوي على تعليمات لكافة البروتينات التي سينتجها الجسم، وخاصة في حقيقيات النوى، حيث يتم تخزين الحمض النووي في نواة الخلية
تابع أيضًا:
متى اكتشف التركيب الجزيئي للأحماض النووية في الجسم ؟
لاحظ عالم الكيمياء الحيوية السويسري فريدريش ميسشر للمرة الاولى الحمض النووي في انتهاء القرن التاسع عشر، ولكن لم يتم اكتشاف بنية الحمض النووي إلا بعد قرن من ملاحظات هذا العالم، لأنّ هذا الكيميائي اكتشف رسميًا الحمض النووي من الحمض النووي في أواخر الستينيات مادة وراء نقل البيانات الجينية من كائن حي لـ انتهاء، وقد اقترح البعض أن البروتينات متورطة. مسؤولة لأن تركيبها معقد لـ حد ما، وبعد ذلك قام الباحث الأمريكي جيمس واتسون وطالب الدراسات العليا فرانسيس كريك من جامعة كامبريدج في بريطانيا عام 1953 بأخذ أول صورة بالأشعة السينية للمادة الجينية، وأظهرت الصورة الشكل الأولي لبنيتها الجزيئية.
حيث ظهرت بأنها تتكون من سلسلتين من أزواج النيوكليوتيدات التي توجد بها البيانات، وقد نشروا هذا الاكتشاف مع الصورة في المجلة العلمية نيتشر في عدد أبريل 1953، وخلال نفس المدة كان شخصان آخران يدرسان نفس الموضوع ووصل كلٌ منهما لـ استنتاجات مماثلة، وهما روزاليند فرانكلين وموريس ويلكينز في كينجز كوليدج لندن، لكن ويلكنز شارك نتائج بحثه مع واتسون دون علم شريكته روزاليند؛ الأمر الذي جعل من الممكن لواتسون وكريك وويلكنز الحصول على جائزة نوبل في عام 1962، ولم تكن روزاليند تمتلكها معهم لأنها توفيت قبل ذلك التاريخ، وقبل ذلك أثبت العالم أوسولد إيفري عام 1943 أن حامض النووي يحمل معلومات وراثية، لكنه لم يكن يعرف كيف يعمل وما هي مكوناته، لذلك مهد الطريق لمن بعده
تابع أيضًا:
ما هي استخدامات الحمض النووي ؟
يستخدم تحليل الحمض النووي في عدة جوانب مهمة من الحياة، بما في ذلك:
- الطب الشرعي: تحليل الحمض النووي هو فحص أساسي في الكثير من التحقيقات الجنائية، حيث يمكن استخراج الحمض النووي للمجرمين من بقايا الشعر أو الجلد أو الدم في مسرح الجريمة، ويمكن أيضًا استعمال تحليل الحمض النووي لتبرئة شخص ما تم اتهامه بشيء، وهو أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
- دليل النسب: يفيد تحليل الحمض النووي في تحديد أو إنكار هوية الأم والأب للطفل، حيث يمكن استعمال هذا التحليل لإنكار وإثبات النسب.
- تتبع النسب: يمكن لأي شخص تتبع آبائهم وأجدادهم المباشرين، ولكن يمكنهم أيضًا عبر تحليل الحمض النووي تحديد المنطقة العرقية التي ينتمي إليها أسلافهم البعيدين، واكتشاف كافة البلدان أو المناطق التي شاركت في النسب الحمض النووي والنسبة المئوية لوجود كل بلد في الحمض النووي الخاص به، وهو أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
- الفحوصات الطبية: في بعض الحالات الطبية، قد تكون هناك حاجة لاختبار الحمض النووي لتشخيص بعض الحالات الوراثية أو غير الجينية مثل متلازمة داون، ويمكن للأطباء أيضًا حضور ما إذا كان الشخص مصابًا بمرض معين ونقله إليهم، وهو أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
- الهندسة الوراثية: يمكن للعلماء عزل جين وراثي في النباتات يكون مسؤولاً عن صفة سيئة في ذلك النباتات، ويمكن أيضًا تطبيق هذا الأمر على الحيوانات لتحسين الصفات الجيدة والقضاء على الصفات السلبية، وقد تم استنساخ الحيوانات أو تهجينها ونقل الجينات من حيوان لـ انتهاء.
- تصنيع اللقاحات: اللقاحات مهمة جدًا في المساعدة على السيطرة على الأمراض ومنع انتشارها، وعادة ما يتم اختبار اللقاحات التي تحتوي على الأحماض النووية المعدلة على الحيوانات قبل أن يكتشف البشر خطرها المحتمل، وهو أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
- تصنيع الهرمونات: الهرمونات مواد أساسية للتواصل بين الخلايا في الجسم لأداء مهام موحدة، وتتكون مجموعة من الهرمونات عبر تحليل الحمض النووي، بما في ذلك هرمون النمو البشري، والذي له استخدامات طبية عديدة، وهرمون الأنسولين المستخدم لمرضى السكر الذين لا يستطيع جسمهم إنتاج هذا الهرمون، وهو أحد الأشياء التي تزيل التساؤل حول ما وظيفة dna.
تابع أيضًا:
ما هي مكونات الحمض النووي الكيميائي ؟
يتكون الحمض النووي من جزيئات تسمى النيوكليوتيدات، وكل نوكليوتيد يحتوي على مجموعة فوسفات ومجموعة سكر، وقاعدة نيتروجين، وهناك أربعة أنواع من قواعد النيتروجين: الأدينين والثيمين والجوانين، والسيتوزين ومن المهم تذكر ذلك ترتيب هذه القواعد هو ما يحدد التعليمات الخاصة بالحمض النووي، أو الكود الجيني. في الخلية، ووفقًا لمكتبة الولايات المتحدة الوطنية للطب يحتوي الحمض النووي البشري على حوالي 3 مليارات قاعدة، وأكثر من 99٪ من هذه القواعد هي نفسها لكافة الأشخاص، ومثلما يتم استعمال الترتيب الأبجدي لتكوين كلمة، فإنّ ترتيب القواعد النيتروجينية هو يبني التسلسل الجينات الذي يخبر الخلية بكيفية إنتاج البروتينات.
تساعد الأنواع المختلفة من الحمض النووي في ترجمة البيانات الجينية من الحمض النووي لـ بروتينات، وترتبط النيوكليوتيدات معًا لتشكيل خيطين حلزونيين طويلين لإنشاء بنية تسمى الحلزون المزدوج، حيث توجد جزيئات الفوسفات والسكر على جانبين، بينما القواعد هي حلزون مزدوج للذكور على شكل درج، وترتبط أزواج الأدينين بالثيمين، بينما ترتبط أزواج الجوانين بالسيتوزين، وقد يعتقد البعض أن هذه الجزيئات طويلة جدًا وفي الحقيقة هذا صحيح لـ حد ما؛ بدون التغليف المناسب لا يمكن أن تتطابق مع حجم الخلايا، ولجعلها مناسبة يتم تغليف الحمض النووي بإحكام لتشكيل هياكل تسمى الكروموسومات. يحتوي كل كروموسوم على جزيء DNA، ولدى البشر 23 زوجًا من الكروموسومات، والتي يتم الاحتفاظ بها داخل نواة الخلية
ما هي أنواع الأحماض النووية ؟
هناك نوعان مختلفان من الأحماض النووية؛ هي الحمض النووي الريبي منزوع الأكسجين DNA والحمض النووي الريبي RNA، ومعظم الكائنات الحية تستخدم الحمض النووي في المقام الأول، ولكن بعض الفيروسات تحتوي على الحمض النووي الريبي كمادة وراثية، ويتم تشفير البيانات البيولوجية لكل كائن حي في تسلسل الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الخاص به، ويتم تنظيم المادة الوراثية بدائية النواة في بنية دائرية بسيطة موجودة في السيتوبلازم، وتكون المادة الوراثية حقيقية النواة أكثر تعقيدًا وتنقسم لـ وحدات متميزة تسمى الجينات، وتتكون المادة الوراثية البشرية من مكونين متميزين: الجينوم النووي والجينوم، و ينقسم الجينوم النووي لـ 24 جزئا خطيًا من الحمض النووي كل منها يحتوي على كروموسوم مختل ، وجينوم الميتوكوندريا عبارة عن جزيء دنا دائري منفصل عن الحمض النووي النووي، وعلى الرغم من أن جينوم الميتوكوندريا صغير جدًا، إلاّ أنه يرمز لبعض البروتينات المهمة جدًا
تابع أيضًا:
ما هو RNA ومما يتكون ؟
يعرف RNA بأنه مركب معقد ذو وزن جزيئي مرتفع يعمل في تخليق البروتينات الخلوية ويحل محل DNA كحامل للرموز الجينية في بعض الفيروسات، ويتكون RNA من نيوكليوتيدات ريبوز، أي القواعد النيتروجينية المرتبطة بسكر الريبوز، والتي ترتبط أيضًا بمجموعة الفوسفات لتشكيل خيوط ذات أطوال متعددة، والقواعد النيتروجينية للحمض النووي الريبي هي الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل، والتي تحل محل الثايمين في الحمض النووي، وعادة ما يحدث الحمض النووي الريبي كبوليمر حيوي واحد البنية ثلاثية الأبعاد للـ RNA ضرورية لاستقرارها ووظيفته، ويسمح ذلك بتعديل قواعد سكر الريبوز والنيتروجين بعدة طرق متعددة عبر الإنزيمات الخلوية التي تربط المجموعات الكيميائية بالسلسلة، مثل مجموعات الميثيل، وتسمح هذه التعديلات للروابط الكيميائية بالتشكل بين المناطق البعيدة من الشريط. لـ التقلبات المعقدة في سلسلة RNA، مما يزيد من استقرار هيكلها
بالإضافة لـ ذلك ، يمكن بسهولة تدمير الجزيئات ذات التعديلات الهيكلية السيئة؛ على سبيل المثال في RNA الناقل الذي يفتقر لـ مجموعة الميثيل، فإن التعديل في الموضع 58 من سلسلة RNA الناقل يجعل الجزيء غير مستقر، وبالتالي عندما لا يعمل يتم تدمير السلسلة غير الوظيفية بواسطة آليات مراقبة الجودة للناقل الخلوي، ومن بين الأنواع العديدة من الحمض النووي الريبي، فإن الأنواع الثلاثة الأكثر شهرة والأكثر شيوعًا هي mRNA و tRNA و rRNA، والتي توجد في كافة الكائنات الحية، وتقوم بتنفيذ هذه الأنواع، من بين أنواع أخرى، ويشبه الحمض النووي الريبي، وهو تشارك كيميائي حيوي بشكل أساسي من حيث المبدأ الإنزيمات، ومع ذلك فإنّ بعضها له أيضًا وظائف تنظيمية معقدة في الخلايا، بالإضافة لـ كل ما سبق نظرًا لمشاركتهم في الكثير من العمليات التنظيمية، ووفرة هذه الوظائف ووظائفها المختلفة تلعب أنواع الحمض النووي الريبي دورًا مهمًا في كل خلية طبيعية، وترتبط بها عدة أمراض
تابع أيضًا:
ما هو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ؟
عند الحديث عن أنواع الحمض النووي من المهم ملاحظة أن حمض الديوكسي ريبونوكلييك هو اسم انتهاء للحمض النووي، ويرجع ذلك لـ الاختلاف بين سكر الريبوز وسكر الحمض النووي الريبي، في الحمض النووي الريبي يتكون هذا السكر من خمس ذرات كربون وواحدة الأكسجين، بينما لا يحتوي السكر في الحمض النووي على مجموعة الهيدروكسيل هذه، مما يجعل الحمض النووي الناقل المفضل للمعلومات الجينية في معظم الكائنات الحية؛ نظرًا لمجموعة الهيدروكسيل يكون الحمض النووي الريبي أكثر عرضة للتحلل، مما يجعل الحمض النووي أكثر استقرارًا خاصة في محاليل المخزون
بالرغم من أن الحمض النووي الريبي ليس مستقرًا في المحاليل الأساسية، إلاّ أنه أقل عرضة للتلف عند تعرضه للأشعة فوق البنفسجية، على عكس جزيئات الحمض النووي، وفوق كل ذلك يمنحه المظهر الحلزوني المزدوج، والذي يختلف عن الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة، حيث يساعد ذلك في حمل كل الشفرة الجينية، وبشكل عام يتم حفظ الحمض النووي في النواة، بينما يمكن ملاحظة الحمض النووي الريبي بحرية في النواة
ما آلية نقل الحمض النووي للأجنة ؟
كما ذكرنا سابقًا يحمل الحمض النووي كافة البيانات الجينية عن الحياة، ويشكل جزيء DNA طويل جدًا كافة الكروموسومات في الكائن الحي؛ يوجد 23 زوجًا منهم في البشر، وبما أن الوحدة الأساسية للحياة هي خلية، فإن الخلية تنتج خلايا متعددة عبر التكرار المتسلسل لعملية تعرف باسم انقسام الخلية، وقبل كل عملية انقسام يجب عمل نسخ حديثة من كل منها من الجزيئات العديدة التي تتكون منها الخلية، بما في ذلك النسخ الحديثة من كافة جزيئات الحمض النووي، وبشكل عام يعرف مصطلح تكرار الحمض النووي بالاسم الذي يطلق على عملية التكرار هذه، والتي تسمح بنقل البيانات الجينية لـ كائن حي، أي جيناته، لـ خليتين ابنتيتين تم إنشاؤهما عندما تنقسم الخلية عبر تعديل الجينات على الكروموسومات، غالبًا في معظم التفاعلات المرتبطة ارتباطًا وثيقًا بتكاثر الحمض النووي
تعمل آلية إعادة التركيب أيضًا على إصلاح الضرر الذي يمكن أن يحدث بشكل متوقع لجزيئات الحمض النووي الطويلة لأنها تتكاثر في الخلايا، وقد حدد العلماء الكائنات الحية التي تحمل طفرة جينية – هذه التي أظهرت عيوبًا في عملية تكرار الحمض النووي، وقد تم ذلك عقب الاستخدام. التقنيات الجينية لتحديد المجموعات. جينات موحدة مطلوبة للتكرار
تابع أيضًا:
أين يوجد الحمض النووي في جسم الإنسان؟
يوجد داخل النواة في كافة خلايا الجسم باستثناء خلايا الدم الحمراء الناضجة وخلايا الجلد الميتة أو المتقرنة وخلايا الشعر، حيث لا تحتوي هذه الخلايا على نواة، كما توجد كميات صغيرة من الحمض النووي في الميتوكوندريا العضيات الجزء المسؤول عن إنتاج الطاقة داخل الخلية.
ما هو تحليل الحمض النووي؟
إن تحليل DNA والمعروفة أيضًا باسم اختبار الهوية؛ هو طريقة لعزل وتحديد العناصر المتغيرة في تسلسل زوج أساسي من الحمض النووي، وقد تمّ تحديث هذه التقنية في عام 1984 من قبل عالم الوراثة البريطاني أليك جيفري، بعد ملاحظة أن بعض سلاسل الحمض النووي شديدة التباين، والتي لا تساهم في الغالب في وظيفة الجينات، والاستثناء الوحيد لهذه القاعدة هو أنه إذا تم إنتاج عدة أفراد من زيجوت واحد، كما هو الحال مع التوائم المتطابقة، وبالنسبة لأولئك المهتمين باختبار الحمض النووي تذكر أن اختبار السلالة الجينية، أو علم الأنساب الجيني، هو طريقة للمهتمين بتاريخ العائلة للعثور على معلومات تتجاوز ما قد يكشفه الأقارب أو الوثائق التاريخية لهم؛ يمكن أن يوفر اختبار السلالة الجينية أدلة حول المكان الذي جاء منه أسلاف الشخص، بالإضافة لـ معلومات حول العلاقات بين العائلات المختلفة وغالبًا ما يتم مشاركة أنماط موحدة من الاختلافات الجينية بين أناس من حضارات موحدة ازداد الارتباط وأنماط اختلاف الحمض النووي التي يتشاركونها بشكل عام
تابع أيضًا:
وختامًا، تمّ في المقال الإجابة حول التساؤل المطروح، ما وظيفة dna ؟ وتمّ التطرق كذلك لـ الحديث حول استخدامات الحمص النووي DNA، وتمّ بيان استخدامته، والتعريف بالمض النووي RNA، وتمّ كذلك الإجابة حول الكثير من الأسئلة المتعلقة بالأحماض النووية.
المراجع
nature.com , , 4/10/2021
genome.gov , , 4/10/2021
pbs.org , , 4/10/2021
medlineplus.gov , , 4/10/2021
ncbi.nlm.nih.gov , , 4/10/2021
livescience.com , , 4/10/2021
ncbi.nlm.nih.gov , , 4/10/2021
britannica.com , , 4/10/2021
researchgate.net , , 4/10/2021
