ســـم الله الرحمن الرحيـــــم

تلقى الأحماض النووية عظيم الاهتمام في الدراسات و البحوث في الحقبة الحالية , لما أحدثته من ثورة في العلوم البيولوجية ، فرصدت لأبحاثها ملايين الدولارات و أنشئت من أجلها العديد من المعامل البحثية و المنح الدراسية و صدرت لدراساتها المجلات العلمية المتخصصة ، و قد أدت الأبحاث فيها إلى تقنيات فريدة جمع بعضها تحت اسم الهندسة الوراثية Genetic Engineering ، كما أدت إلى أن أصبحت البيولوجية الجزيئية Molecular Biology علما قائما بذاته تناول آفاقا غير مسبوقة في أساليب البحث و تقنياته وأهدافه، وارتبط ذلك ببعض جوانب ما يسمى التكنولوجيا الحيوية Biotechnology . وكان لذلك آثارا تطبيقية ذات مردود اقتصادي في مجالات مختلفة منها الانتاج الزراعي و الحيواني سواء من ناحية الكم أو النوع ، كما دفعت هذه الدراسات بالفكر البشرى إلى منحنى جديد . و لا شك أن هذه الثورة العلمية التي نعيشها الآن في مجال دراسات الأحماض النووية سيكون لها أبلغ الأثر على حياة الانسان في القرن الحادي و العشرين .

وقد تلاحقت أبحاث العلماء عن طبيعة الأحماض النووية من ناحية تكوينها الكيميائي و طبيعة وظائفها واتضح من تجاربهم أن الاحماض النووية تقع في طرازين هما :

1. حمض الدنا Deoxyribonucleic Acid (DNA) 2. حمض الرنا Ribonuleic acid (RNA)

** حمض الدنا ( Deoxyribonucleic Acid (DNA

في عام 1954 ، في جامعة كمبردج بانجلترا ، قدم البيولوجيان واطسون (الأمريكي)James Watson و كريك (البريطاني ) Francis Crick بالتعاون مع عالم الفيزياء الحيوية ولكنز Maurice Wilkins (نيوزلندي) نموذجا يوضح التركيب الجزيئي لحمض دنا (DNA). ومن اجل هذا الإنجار العلمي الكبير منحت لهم جائزة نوبل في الطب و علم وظائف الأعضاء عام 1962.

و حسب هذا النموذج تترتب النيوكليوتيدات على صورة شريطين Two Strands متكاملين Complementary يلتفا حول بعضهما فيكونان حلزونا مزدوجا Helix Double طويلا سمكه 2 نانومتر ، و طول اللفة الكاملة gyre منه 3.4 نانومتر و يتكون جزئ الحمض من عدة آلاف من هذه اللفات . و يمكن تشبيه الجزيء بالسلم ، حيث يتكون كل من جانبية Banisters من سلسلة من جزيئات السكر و الفوسفات المتبادلة بينما تتكون الدرجات Rungs or Steps فيه (والتي تربط بين الجانبين) من القواعد النيتروجينية ، و المسافة بين الجانبين ثابتة و تسمح بالضبط بوجود قاعدة نيتروجينية أحادية الحلقة مرتبطة مع قاعدة أخرى ثنائية الحلقة ، و القواعد النيتروجينية كما سبق القول على طرازين : أحدهما هو البيورينات Purines ، هى مركبات عضوية ثنائية الحلقات و هى الأدنين Adenine و الجوانينGuanine ، أما الطراز الثانى فهو البيريميدينات Pyrimidines وهى مركبات عضوية أحادية الحلقة وهى الثايمين Thymine و السيتوسين Cytosine و ينتظم الجزىء بحيث يرتبط الجوانين مع السيتوسين و يرتبط الأدنين مع الثايمين . و يلاحظ أن الأدنين و الثايمين يرتبطان برابطتين هيدروجينيتين بينما الجوانين و ، السيتوسين يرتبطان بثلاث من هذه الروابط . وعلى ذلك فالطاقة اللازمة لكسر الجوانين عن السيتوسين أكثر من تلك اللازمة لكسر الأدنين عن الثايمين . و يلاحظ أن هذا الشكل السلمي يتحلزن على نفسه ليكون ما يسمى بالحلزون المزدوج Double Helix.

و تمثل النيوكليوتيداتNucleotides الوحدات البنائية لجزئ الحمض النووي . و يتركب كل نيوكليوتيد من جزئ سكر خماسي يرتبط من ناحية ذرة الكربون رقم بمجموعة الفوسفات . ومن ناحية ذرة الكربون رقم بقاعدة نيتروجينية و يتكون جزئ حمض دنا (DNA) من آلاف من هذه النيوكليوتيدات .

و من المعروف أن ذرات الكربون فى جزىء السكر الخماسى يعطى لكل منها رقما معينا يحدد موقعها ، و يلاحظ أن القواعد النيتروجينية تتصل بذرة الكربون رقم فى السكر الخماسى و أن الروابط . الكميائية بين السكر و القواعد النيتروجينية و بين السكر و مجموعات الفوسفات هى روابط تساهمية Covalent Bonds كما يلاحظ أن مجموعة الفوسفات تتصل بذرة الكربون رقم لجزىء السكر من طرف بينما تتصل من الطرف الاخر بذرة الكربون رقم فى جزىء السكر التالي ، كما أن مجموعتى الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم فى السكر الخماسى فى كل نيوكليوتيدين متقابلتين فى شريط دنا (DNA) تكونا عند الطرفين المعاكسين . ومن الجدير بالذكر أن حمض الفوسفوريك يستخدم مجموعتين من مجموعاته الحمضيه الثلاث فى روابط الداى استر و تعزى الخواص الحمضية لحمض دنا (DNA) من الاتحاد بالهستونات كما تعزى اليها قابلية حمض دنا للاصباغ القاعدية .

ومما تقدم ندرك انه اذا كان تتابع القواعد النيتروجينية فى جزىء من احد الشريطين ، فإن قطعة الشريط الآخر التى تتكامل معها يكون ترتيب قواعدها النيتروجينية . و يتضح من ذلك أن شريطي جزىء DNA متوازيان عكسيا antibarallel حيث أن الطرف لأحد الشريطين والطرف للشريط الاخر يكونان فى الناحية نفسها .

و يلاحظ انه اذا نزعت مجموعة الفوسفات من النيوكليوتيد أطلق على المركب الباقى اسم نيوكليوسيد nucleoside ، وعلى ذلك فالنيوكليوسيدات المعرفة هي أدينوزين adenosine ، جوانوزين guanosine ، سيتيدين cytidine ، يوريدين uridine ، ثايميدين thymidine ، ويضاف المقطع الأولي (دي أوكسي) -Deoxy للدلالة على الدي أوكسي نيوكليوسيدات deoxyribonucleosides

** تضاعف حمض دنا DNA Replication :

تشتمل آلية تضاعف جزئ حمض دنا على فك ارتباط شريطي عديد النيوكليوتيدات المكونين للجزئ بعضهما عن بعض وذلك بفك الروابط الهيدروجينية الضعيفة الني تربط بينهما . ويتبع هذا تراص نيوكليوتيدات جديده أمام كل شريط ، وارتباطها بعضها ببعض بمساعدة إنزيم بلمرة الدنا DNA polymerase ، وبذلك يتم تخليق شريطين جديدين من عديد النيوكليوتيدات ، حيث يبني شريط جزئ دنا المطلوب مضاعفته . وبمعنى آخر فإن كل شريط قديم يعمل كقالب يتكون وفقا له شريط جديد ، وبذلك فإن كل جزئ من حمض دنا DNA يكون قد تضاعف الني جزيئين . ويحدث هذا التضاعف في المرحلة (S) من الدورة الخلوية .ومن المهم أن نذكر أن تتابع القواعد النيتروجينية 5 AGGTT 3 في الشريط القديم هو الذي يحدد تتابعها على الشريط الجديد ، ومن هنا جاء القول بأن الشريط القديم يعمل كقالب للشريط الجديد ، فإذا كانت القاعدة النيتروجينية على الشريط القديم (A) مثلا ، جاءت أمامها القاعدة (T) على الشريط الجديد ، والعكس بالعكس ، كذلك إذا كانت القاعدة (G) على الشريط القديم ، جاءت أمامها القاعدة (C) على الشريط الجديد ، والعكس بالعكس .

ويوصف تضاعف جزئ حمض دنا DNA بأنه "نصف محافظ" semiconservative ، ذلك أن كل جزئ ناتج عن التضاعف يكون محتفظا بأحد شريطي الجزئ الأصلي ، بينهما يكون الشريط الآخر – لهذا الجزئ الناتج – مستحدث التكوين .