الحمض النووي و الشفرة الوراثية من الألف إلى الياء

السلام عليكم و رحمة الله تعالى و بركاته

من أهم ما يتداول في مجال العلوم و الطب حاليا الـ ADN لذا حبذت أن تكون لدينا ثقافة كاملة حول هذا الموضوع العلمي الشيق و نقلت لكم هذه الصفحات من موقع المدرسة العربية و آمل أن تستفيدوا .




الحمض النووي والشيفرة الوراثية :

المعلومات اللازمة لتشكيل جسم بشري أو عنكبوت أو نبتة هندباء بريّة أو أي كائن حي آخر تقريباً تكون موجودة في جزيئات من الحمض النووي (Deoxyribonucleic Acid) على شكل شريط ثنائي لولبي في كروموسومات تخزن المعلومات على هذه الأشرطة فيما يعرف بالشيفرة الوراثية .

الجين هو جزء طولي من الحمض النووي ويتكون من جزء صغير من الشيفرة الوراثية وهناك جزيء حمض نووي واحد (DNA) لكل كروموسوم وهذا قد يضم أكثر من 4000 جين ، وكل الكروموسومات معاً في خلايا جسم الإنسان تضم أكثر من 100.000 نوع من الجينات . وعبر دراسة تركيب الحمض النووي سنعرف ما هذه المعلومات وكيف لها أن تشكل الشيفرة الوراثية المستخدمة لبناء جسم كائن حي بدءاً من خلية واحدة (بيضة واحدة مُخصّبة) .






تركيب الحمض النووي :
يتكون جزيء الحمض النووي (DNA) من خيطين مجدولين مع بعضهما بواسطة قطع صغيرة موصولة ببعضها ، للحمض النووي شكل لولبي يعرف باسم الحلزون الثنائي (Double Helix) .

الدرجات في سلم الحمض النووي هي وحدات كيميائية تسمى قواعد نيتروجينية ، وكل درجة من السلم تتكون من قاعدتين نيتروجينيتين موصولتين في المنتصف .

هناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية ، في الشكل التوضيحي التالي تظهر الأحرف (A,G,C,T) وهي مفصلة أكثر في الشكل التوضيحي أيضاً.
يوجد الملايين من الدرجات في جزيء الحمض النووي الواحد ولكن كل قاعدة نيتروجينية A ترتبط بقاعدة نيتروجينية T ، وكل قاعدة نيتروجينيةC ترتبط بقاعدة نيتروجينية G .
القاعدة النيتروجينية أدينين
القاعدة النيتروجينية ثايمين
القاعدة النيتروجينية سايتوسين
القاعدة النيتروجينية غوانين



كيفية نسخ الحمض النووي قبل انقسام الخلية :

قبل انقسام الخلية يجب أن تصنع جميع جزيئات الحمض النووي نُسخ مطابقة لنفسها لتحصل الخلية الجديدة على نسخة مطابقة من المعلومات المشفرة ، ولأجل ذلك ينقسم جزيء الحمض النووي ويصبح خيطاً واحداً ( بدل كونه خيطان متصلان ) كما لو أنه ينفك من منتصفه .
يعيد كل خيط بناء نفسه ليصبح حلزوناً ثنائياً كما كان سابقاً ويستخدم لذلك قواعد نيتروجينية جديدة تزودها به الخلية ، وترتبط القواعد (A) مع (T) دائماً و (G) مع (C) دائماً .

وفي بعض الحالات النادرة يحصل خطأ ما خلال نسخ جزيء الحمض النووي يؤدي إلى تغيرات وراثية ، إن التغيرات الوراثية من هذا النوع هي واحدة من الطرق التي تحدث ما يُسمى بالطفرة (طفرة وراثية) .

نحن نتاج المعلومات التي تحملها جيناتنا(مورثاتنا) :

تسيطر الجينات على الصفات المتوارثة مثل لون الشعر والعيون ، وتستطيع الجينات أن تسيطر على هذه الصفات لأنها تملك المعلومات (الشيفرة الوراثية) لصنع البروتينات من الأحماض الأمينية ، والبروتينات – وبشكل خاص الأنزيمات – تتحكم بكل العمليات والتفاعلات الكيميائية في الحياة وبتركيب ووظائف الخلايا ، ولذلك عند التحكم بالبروتينات التي تنتجها الخلية فإن الجينات تتحكم بالتطور والتركيب والوظائف في جسم الكائن الحي بالكامل . تمتلك المورثات الشيفرة الوراثية أي المعلومات اللازمة لكل نشاط حيوي خلوي كصنع البروتينات والتفاعلات الكيميائية الحيوية ، إضافة إلى الصفات الوراثية عموماً كلون العيون والشعر ووراثة بعض الأمراض .






كيف تصنع الجينات البروتينات ؟

البروتين هو مجموعة من الأحماض الأمينية المربوطة معاً ، إن تتابع القواعد النيتروجينية (A) و (T) ، و (C) و (G) على طول جزيء الحمض النووي (DNA) يحدد للخلية أنواع الأحماض الأمينية التي يجب أن تستخدم ، وترتيبها وترابطها لتكوين بروتين معين . يمتلك الجين الواحد تتابعاً من القواعد النيتروجينية لجزيء بروتين واحد .



قراءة الشيفرة الوراثية :






شرح الخطوة الأولى :
يبتعد خيطا الحمض النووي عن بعضهما ، حيث أن جزء منه يفتح ويكشف عن الجين المسؤول عن بروتين معين .
شرح الخطوة الثانية :
تتابع القواعد النيتروجينية (الشيفرة التي تحمل المعلومات لتكوين البروتين) في الجين يتم نسخها ، ولكن الخيط الجديد الذي يمثل نسخة طبق الأصل عن الحمض النووي (DNA) مصنوع من مادة كيميائية تشبه الحمض النووي وتسمى الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) .






قراءة الشيفرة الوراثية :
شرح الخطوة الثالثة :
يحمل الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) شيفرة تكوين البروتين إلى الرايبوزوم ، حيث يتحرك الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) خارج نواة الخلية حاملاً نسخة عن الجين ينقله إلى عضيّ آخر في سيتوبلازم الخلية يسمى الرايبوزوم .
تتابع الأحماض الأمينية ونوع البروتين تعتمد على تتابع القواعد النيتروجينية التي نسخها الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) من الجين.