تركيب
النيوكليوتيدات
منذ اوائل الخمسينات انشغل العديد من الباحثين في محاولة التعرف على تركيب جزيء الـ DNA. ووضع نموذج له. واي نموذج يوضع لتركيب جزيء الـ DNA لابد أن ياخذ في الاعتبار ما تراكم من معلومات سابقة. فمن المعلومات السابقة أن DNA يتكون من النيوكليوتيدات. وأن كل نيوكليوتيدة تتركب من ثلاثة مكوِّنات. هذه المكونات هي جزيء سكر خماسي، ديوكسي ريبوزي في حالة نيوكليوتيدات DNA. ومجموعة من الفوسفات مربوطة برابطة تساهمية بذرة الكربون الخامسة في السكر. وواحدة من النيكليوتيدات الأربع مربوطة بذرة الكربون رقم واحد في السكر الخماسي. القاعدة النياروجينة قد تكون احدى مشتقات البيريميدين ذي الحلقة الواحدة (ثايمين أو سيتوزين). او أحد مشتقات البيورين ذو الحلقتين (ادينين أو جوانين).
تركيب شريط DNA
عندما ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها في شريط DNA. فإن مجموعات الفوسفات ترتبط برابطة تساهمية بذرة الكربون رقم خمسة في جزيء السكر الخماسي في أحد النيوكليوتيدات. وترتبط أحد النيوكليوتيدات برابطة تساهمية مع ذرة الكربون رقم 3 بجزيء السكر في النيوكليوتيدة التالية (شكل 3). والشريط الذي يتبادل فيه السكر والفوسفات يطلق عليه هيكل سكر الفوسفات.، وهذا الهيكل غير متماثل. بمعنى أنه يوحد به مجموعة فوسفات طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم خمسة في السكر الخماسي عند إحدى نهاياتيه. ومجموعة هيدروكسيل طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم 3 في السكر الخماسي عند النهاية الأخرى. أما قواعد البيورين والبيريميدن فتبرز على جانب واحد من هيكل سكر الفوسفات. في جزيئات DNA يتساوى عدد النيوكليوتيدات المحتوية على الأدينين وعدد النيوكليوتيدات المحتوية الثايمين. وعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الجوانين والتي تحتوي على السيتوزين. A=T; G=C.
الأدلة المباشرة على تركيب DNA
ولقد جاءت الأدلة المباشرة على تركيب DNA
من
الدراسات التالية.
أولا: دراسات فرانكلين
عرضت فرانكلين بلورة DNA عالي النقاوة لأشعة (X). تشتت الأشعة وأعطت طراز
من توزيع نقط. قامت بنشر صور لها في عام 1952م. استنتجت منها ان:
جزئ DNA ملتف على شكل لولب أو حلزون بحيث
تكون القواعد متعامدة على طول الخيط.
هيكل
السكر فوسفات يوجد في الجهة الخارجية من اللولب. وتوجد القواعد النيتروجينية توجد جهة الداخل.
قطر
اللولب يدل على أنه يتكون من أكثر من شريط من DNA.
ثانياً:
نموذج واطسون وكريك لتركيب DNA
يتركب هذا النموذج من شريطين من DNA يرتبطان كالسلم حيث يمثل هيكلا السكر والفوسفات جانبي السلم. وتمثل القواعد النيتروجينية درجات السلم.
شريطي DNA يكون أحدهما معاكس للأخر.
بمعنى أن مجموعة الفوسفات الطرفية المتصلة بذرة الكربون رقم خمسة في السكر الخماسي
تكون عند الطرفين المعاكسين .
يلتف سلم DNA ككل بحيث يوجد عشر نيوكليوتيدات في كل لفة على الشريط الواحد ليتكون لولب أو حلزون DNA. وحيث أن اللولب (أو الحلزون) يتكون من شريطين يلتفا حول بعضهما البعض فإن جزيء DNA يطلق عليه اللولب المزدوج.
شاهد شرح مرئي لتركيب DNA في الفيديو المرفق.
تضـاعف DNA
قبل أن
تبدأ الخلية فى الانقسام تتضاعف جزيئات DNA. وذلك حتى
تستقبل كل خلية جديدة نسخة طبق الأصل من المعلومات الوراثية الخاصة بالخلية الأم.
أوضح واطسون وكريك أن شريطي DNA يحتويان على قواعد نيتروجينية
متكاملة. أي أن كل تتابع للنيوكليوتيدات في كل شريط يوفر
المعلومات اللازمة لبناء شريط مقابل له ومتكامل معه. أي أن كل شريط DNA قديم يعمل كقالب لبناء شريط DNA جديد يتكامل معه.
فمثـالا إذا كان تتابع النيوكليوتيدات في جزء من
الشريط الأول (القالب الاصلي) كما يلي
:
(5… A – A – T – C – C ... 3--)
فإن الشريط
المكمل (القالب المعاكس) لهذا الجزء يكون كما يلي:
(3... T – T - A – G – G …
5--)
إذا تم
فصل شريطي DNA عن بعضهما البعض فإن أياً منهما يمكن أن يعمل كقالب
لإنتاج الشريط الذي يتكامل معه.
أسئلة
- السؤال الأول: لماذ يكون عرض درجات السلم متساوي على امتداد الجزيء. ويكون شريطي DNA على نفس المسافة من بعضهما.
التعليل:
لأن كل درج يتكون من قاعدة ذات حلقة واحدة (البريميدين)
وأخرى ذات حلقتين (البيورين).
- السؤال الثاني: لماذا شريطي DNA أحدهما فى وضع معاكس للآخر حيث يكون أحد الشريطين اتجاهه 3- ß 5- بينما الشريط المقابل اتجاهه 5- ß 3-، بمعنى أن مجموعة الفوسفات الطرفية المتصلة بذرة الكربون رقم (5) فى السكر الخماسي في احد شريطي DNA تكون في وضع معاكس لمجموعة الفوسفات في الشريط الأخر....
التعليل:
وذلك حتى تكون الروابط الهيدروجينية بين زوجي القواعد
النيتروجينية بشكل سليم.
- السؤال
الثالث:
يلتف سلم DNA ككل بحيث
تتكون كل لفة على الشريط الواحد من 10 نيوكليوتيدات.
التعليل:
ليتكون
لولب أو حلزون DNA.
ويتكون
اللولب من شريطين يلتفان حول بعضهما البعض لذا يسمى جزئ DNA (باللولب المزدوج).
وتتكون
اللفة الواحدة من DNA من 20
نيوكليوتيدة.
- السؤال الرابع: اذا كان لديك جزئ DNA يتكون من 100 لفه اوجد عدد النيوكليوتيدات على الجزئ
الحل:
عدد النيوكليوتيدات على الشريطين =
100 * 20 = 2000 نيوكليوتيدة
عدد النيوكليوتيدات على الشريط =
2000 / 2 = 1000 نيوكليوتيدة
- السؤال الخامس: اذا كان لديك جزئ DNA يتكون من 100 لفة اوجد عدد ازواج النيوكليوتيدات على الجزئ
الحل:
عدد ازواج
النيوكليوتيدات علي الشريطين = 100 * 10 = 1000 زوج نيوكليوتيدات .
عدد ازواج
النيوكليوتيدات على الشريط = 1000 زوج / 2 = 500 زوج نيوكليوتيدة.
- السؤال السادس: اذا كان لديك جزئ DNA يتكون من 1000 نيوكليوتيدة اوجد عدد اللفات.
الحل: عدد
اللفات = 1000 / 20 = 50 لفة.
- السؤال السابع: اذا كان لديك جزئ DNA يتكون من 1000 زوج نيوكليوتيدات اوجد عدد اللفات.
الحل: عدد اللفات = 1000 / 10 = 100 لفة. أو = 1000 * 2 /20 = 100 لفة.
تعليقات