هذه المقالة غير مكتملة. فضلًا ساعد في توسيعها.

حمض نووي ريبوزي منقوص الأكسجين

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى: تصفح، ‏ ابحث
Ambox important.svg
هذه المقالة غير مكتملة، وربما تنقصها بعض المعلومات الضرورية. فضلًا ساعد في تطويرها بإضافة المزيد من المعلومات.
نموذج لمقطع من الدنا على شكل حلزون مزدوج في فضاء ثلاثي الأبعاد.
مقارنة بين تركيبي الدي أن إيه والآر أن إيه، ويبين الشكل أيضا مكونات كل منهما. الآر أن إيه يكون في شكل ضلع حلزوني أوحد.

الحمض الريبوزي النووي المنزوع الأكسجين أو حمض الديوكسي ريبونيوكليك[1] أو الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين أو الحمض النووي الصبغي أو كما يسمى في هذه المقالة دي إن إيه (DNA) بالإنجليزية، والدِنا هو مجموعات كبيرة متكررة من الأحماض النووية تتشكل في هيئة سلسلتين طويلتين حلزونتين من الجزيئات وتربط بين السلسلتين أحماضا نووية مثل درجات السلم. الدي أن إيه هو العماد الأساسي للكائنات الحية ووجود الحياة على الأرض. إذ أنه يمكن أن يكرر نفسه، أي يصنع مثيلا له. وهو الذي يحتوي على التعليمات الجينية التي تصف التطور البيولوجي للكائنات الحية ومعظم الفيروسات؛ كما أنه يحوي التعليمات الوراثية اللازمة لتكوين أعضاء الجنين سواء في الرحم أو البيضة أو النبات، أي لكل الكائنات الحية.

يعتبر وسيلة التخزين الطويل الأجل للمعلومات الوراثية وهي الوظيفة الأساسية لجزيئات الدي أن إيه بالإضافة إلى أنه يمكن من خلال هذه الجزيئات الحصول على المعلومات اللازمة لبناء البروتينات والحمض الريبي النووي (بالإنجليزية: RNA). تسمى قطع الدي أن إيه (DNA) التي تحمل معلومات وراثية يمكن ترجمتها لبروتينات بالمورثات أو الجينات. تتواجد بعض قطع الدي أن إيه لأغراض تركيبية وتنظيمية.

كيميائياً؛ يتكون الدي أن إيه من سلسلتين من الجزيئات مرتبطتين ببعضهما البعض وتشكل اللولب المزدوج. وهذه السلسلتان تمثلان ضلعي "سلم"، وحداته البنائية تسمى النيوكليوتيدات. وتتكون السلسلتان من سكر خماسي الكربون ريبوزي منقوص الأكسجين ومجموعة فوسفات. وتربط القواعد النتروجينية - وهي تمثل درجات السلم - بين السلسلتين؛ وهذه القواعد النتروجينة هي: غوانين (G) وأدينين (A) وثيمين (T) وسيتوزين (C). وكل قاعدتين تشكل درجة من درجات "السلم" تربط الضلعين ببعضهما البعض. وكل اثنين من تلك النيوكليوتيدات (القواعد النتروجينية) ترتبط مع بعضها البعض برابطة تساهمية، ويتم الإرتباط بين جزيئات السكر والفوسفات بشكل متتابع لتكوين ما يعرف بهيكل سكر الفوسفات (الضلعين). وبناء على قواعد الإرتباط، فإن كل سلسلة دي أن إيه تحتوي على قواعد نيتروجينية ترتبط ببعضها (الأدنين مع الثيامين والجوانين مع السايتوسين) برابطة هيدروجينية مكونة بذلك الروابط العرضية للحلزون المزدوج (السلم).

لكل من غوانين (G) وأدينين (A) وثيمين (T) وسيتوزين (C) شكله الخاص. فشكل الأدينين (A) يرتبط ب ثيمين (T)؛ والسيتوزين (C) يمكن أن يرتبط مباشرة بالغوانين (G). وتسمى هذه "أزواج قواعد" Base pairs. ويمكن بناءا على ذلك تخيل أن جزيء الدي أن إيه عبارة عن سلم حلزوني تتكون فيه كل درجة من زوج قواعد واحد. وعلى هذا الأساس تكون هناك أربعة احتمالات للترابط وتكوين درجة للسلم T-A , A-T : C-G , G-C : فإذا حدث وأن أصاب أحد القواعد تلفا أو ضاع، فإن تعويضه يمكن أن يتم بسهولة عن طريق نصف الدرجة الباقي فلا يتم تعويض ثيمين T مثلا إلا بثيمين T. أي أن الحلزون المزدوج في استطاعته تكوين نسخة منه، حيث أن كلا الضلعين يمكن أن يكون قالبا لصناعة نسخة منه. فإذا قمت بقسم السلم إلى ضلعيه عبر الروابط بين أزواج القواعد بطول الدي أن إيه ، فإن كل من الضلعين يحوي المعلومات الكاملة لإعادة بناء نسخة من الأصل.

بالتالي يمكن تصور أن الدي أن إيه عبارة عن مخطوطة، أو برمجة سوفتوير، موجودة في نواة خلية. واللغة المكتوبة بها تتكون من أربعة حروف. والجملة المكونة من عدة كلمات منها تعرف بأنها جين. وكل جين يتكون من مئات أو آلاف الحروف. وجميع الوظائف التي تؤديها الخلية - حتى لو كانت خلية بشرية معقدة مثلنا - فهي تنظم عملها وفقا لترتيب الشفرة المكتوبة بالحروف الأربعة في هذا المخطوط.

يعطي تتابع القواعد النيتروجينية على طول هيكل سكر الفوسفات في جزيء الدي أن إيه شفرات codes يمكن من خلالها تحديد تتابع الأحماض الأمينية التي تكون البروتين. ويتم ذلك كما يلي: يتم نسخ جزيء آر أن إيه مقابلا لجزيء الدي أن إيه المحتوي على كود البروتين في عملية تسمي بعملية النسخ. ويتم ترجمة الرموز إلى أحماض أمينية مقابلة خلال عملية الترجمة لتعطي البروتين المقابل. وليس بالضرورة أن تترجم كامل الشفرة إلى بروتين إذ أن بعض جزيئات الآر أن إيه تقوم بوظائف تركيبية أخرى مثل الريبوسومات وجسيمات التضفير.

حجم الدي أن إيه داخل كل خلية ضخم فلذلك يرتبط ببروتين يسمى الهستون وهو مشحون بشحنة موجبة فيستطيع الإرتباط بالدي أن إيه ذو الشحنة السالبة فيكون تركيبات تسمى الكروموسومات، والكروموسومات في مجموعها تكون ما يعرف بالجينوم (المحتوى الجيني أو الصبغي للخلية). وقبل أنقسام الخلية تتضاعف الصبغيات فيما يعرف بتضاعف الدي أن إيه ويتم ذلك في كل من بدائيات النوى وفي حقيقيات النواة.

لمحة تاريخية[عدل]

تعود أول ملاحظة للدي أن إيه في العلم الحديث للطبيب السويسري فريدريك ميسشر في سنة 1869 عندما استطاع استخلاص مادة مجهرية من القيح واسمها نووين (نيوكلين) بسبب وجودها داخل النواة. وفي سنة 1929 استطاع فيبي ليفني من اكتشاف مكونات الوحدة الأساسية للدي أن إيه وهي النوويدات وبين أن الدي أن إيه ما هو إلا تكرار لهذه الوحدة.

في سنة 1943 أجرى أوزوالد آفري تجربة بمزج بكتيريا نيموكوكس (الاسم العلمي: Pneumococcus) ميتة وتحمل خاصية السطح الناعم مع بكتيريا حية من نفس النوع ولكنها ذات سطح خشن. نتائج التجربة كانت انتقال خاصية السطح الخشن إلى البكتيريا ذات السطح الناعم. وسمي الدي أن إيه بالعامل الناقل.

و في سنة 1953 وبالاعتماد على الصور السينية المأخوذة بواسطة روزاليند فرانكلين والمعلومات المتوفرة عن القواعد وطريقة ارتباطها ببعضها، طرح كل من جيمس واتسون وفرانسيس كريك نموذجهما (اللولبي المزدوج)و نشروا تجاربهم في مجلة الطبيعة. وفي سنة 1957 وضح كريك العقيدة الأساسية لعلم الأحياء الجزيئي ووضح العلاقة ما بين الدي أن إيه والآر أن إيه(RNA) والبروتينات. وبين كريك لاحقا أن الكودونات تتكون من 3 قواعد مما ساعد علماء آخرين على فك الشيفرة الوراثية وتحديد الكودونات المشفرة للأحماض الأمينية. وفي سنة 1958 أوضح العالمان ميليسون وستال طريقة تناسخ الدي أن إيه ووصفاها بالشبه محافظة. حصل واتسون وكريك وموريس على جائزة نوبل في الطب لاكتشافاتهم في هذا الحقل في سنة 1962.

الخصائص[عدل]

الصيغة الكيميائية للدنا، الروابط الهيدروجينية تظهر على شكل خطوط منقطة.

الدنا عبارة عن بوليمر طويل مكون من وحدات متكررة تسمى نوكليوتيدات [2][3]، بُنية الدنا ديناميكية على طول امتدادها، كونها قادرة على الالتفاف إلى حلقات ضيقة وأشكال أخرى [4]. في كل الأصناف يتكون الدنا من سلسلتين لولبيتين مربوطتين إلى بعضهما البعض بواسطة روابط هيدروجينية، كلا السلسلتين ملتفتان حول نفس المحور ولهما نفس طول السن الولبي 34 أنغستروم (3.4 نانومتر) والقطر 10 أنغستروم (1 نانومتر). [5] تبعا لدراسة أخرى تم فيها القياس في محلول مختلف، كان عرض سلسلة الدنا من 22 إلى 26 أنغستروم (2.2-2.6 نانومتر) وطول نوكليوتيدة واحدة 3.3 أنغستروم (0.33 نانومتر) [6]، رغم أن وحدة النوكليوتيد المتكررة صغيرة جدا إلا أن بوليمرات الدنـا يمكن أن تكون كبيرة جدا وتحوي ملايين أو مئات الملايين من النوكليوتيدات، مثلا: الدنا في أكبر كروموسوم بشري الصبغي 1 يتكون مما يقارب 220 مليون زوج قاعدي [7] وسيبلغ طوله 85 ملم لو تمت إطالته.

لا يتواجد الدنا عـادة في الكائنات الحية على شكل جزيء واحد، وإنما زوج من الجزيئات مشدود لبعضه بشدة [5][8]، يلتف هذان الجزيئان (الشريطان) حول بعضهما البعض على شكل لولب مزدوج، تحوي النوكليوتيد على كل من الوحدة الأساسية للجزيء (التي تضمن تماسك السلسلة) وقاعدة نووية (التي تتفاعل مع الشريط الآخر في اللولب). القاعدة النووية المرتبطة بسكر تسمى نيوكليوسيد والقاعدة المرتبطة بسكر ومجموعة من الفوسفات أو أكثر تسمى نوكليوتيد. البوليمر المتكون من عدة نوكليوتيدات مترابطة يسمى عَدِيْدُ النوكليوتيد. [9]

الوحدة الأساسية لسلسة الدنـا تتكون من سكر وفوسفات [10]، السكر في الدنا هو ريبوز منقوص الأكسجين وهو بنتوز (سكر يحتوي على خمس ذرات كربون)، ترتبط جزيئات السكر ببعضها بواسطة مجموعات فوسفات والتي تشكل روابط فُسْفُودايسْتِراز بين الذرة الثالثة والخامسة لحلقتي سكر متجاورتين. هذه الروابط اللامتناظرة تعني أن لسلسلة الدنا اتجاه، وفي اللولب المزدوج اتجاه النوكليوتيدات في أحد السلسلتين مضاد للاتجاه في السلسلة الأخرى وهذا يعني أن السلسلتين عكسيتا التوازي، نهايتا سلسلتا الدنا اللامتناظرتين يقال بأن لها اتجاهية خمسة فتحة (5') و ثلاثة فتحة (3') حيث تحتوي نهاية 5' على مجموعة فوسفات طرفية والنهاية 3' على مجموعة هيدروكسيل طرفية، أحد الفروق الكبيرة بين الدنا والرنا هو السكر ففي الرنا يحل مكان الريبوز منقوص الأكسجين بنتوز وهو الريبوز. [8]

يستقر اللولب المزدوج للدنا أساسا بواسطة قوتين: الروابط الهيدروجينية بين النوكليوتيدات وتفاعلات التراص بين القواعد النووية العطرية. [11]، في الوسط المائي للخلية روابط باي (π) المترافقة لقواعد النوكليوتيدات تتراص عموديا مع محور جزيء الدنا مقللة تفاعلاتها مع الصدفة المائية. القواعد الأربعة المكونة للدنا هي أدينين (A)، سايتوسين (C)، غوانين (G) والثايمين (T)، وترتبط هذه القواعد بـ سكر-فوسفات لتشكل نوكليوتيدات كاملة (الصور بالأسفل)، يرتبط الأدينين مع الثايمين والغوانين مع سايتوسين ويمثلان بالزوج القاعدي A-T والزوج القاعدي G-C. [12][13]

تصنيف وترابط القواعد النووية[عدل]

تنقسم قواعد الدنا النووية الأساسية إلى قسمين: البيورينات ويندرج ضمنها الأدنين والغوانين وهما جزيئان ثنائيي الحلقة يحويان حلقتان متغايرتان مندمجتان إحدهما سداسية والأخرى خماسية، والبريميدينات ويندرج ضمنها السايتوسين والثايمين وهما جزيئان أحاديي الحلقة عبارة عن حلقة سداسية متغايرة[8]. تتشكل الأزواج القاعدية للولب المزدوج للدنا بترابط بيورين في إحدى السلسلتين مع بيريميدين في السلسلة الأخرى بواسطة اثنتين أو ثلاثة من الروابط الهيدروجينية:

يسمى هذا الترابط لقاعدتين نوويتين من سلسلتي اللولب المزدوج برابطة واتسون-كريك، يوجد نوع آخر من الترابط يسمى ترابط هوغستين يتم فيه ترابط قاعدتي الغوانين والسايتوسين بواسطة رابطتي هيدروجين. [14]، كون الروابط الهيدروجينية غير تساهمية يسمح بكسرها وإعادة ربطها بسهولة معتبرة ومنه يمكن فصل سلسلتي اللولب المزدوج للدنا كالسحاب سواء بقوة ميكانيكية أو بدرجة حرارة مرتفعة. [15] ونتيجة لهذا التكامل في ترابط القواعد فإن جميع المعلومات التي تحويها إحدى سلسلتي اللولب المزدوج منسوخة في السلسلة الأخرى وهو أمر أساسي في عملية تضاعف الدنا ومختلف وظائفه الأخرى لدى الكائنات الحية.[3]

توجد قاعدة نووية خامسة وهي بيريميدين يسمى اليوراسيل (U) يأخذ مكان الثايمين في الرنا (RNA) ويختلف عنه بأنه لا يملك مجموعة ميثيل في حلقته، بالإضافة إلى الدنا والرنا تم إنتاج العديد من نظائر الأحماض النووية الاصطناعية لدراسة خصائصها أو لاستعمالها في التقنية الحيوية.[16]

الاتجاه وضد الاتجاه[عدل]

توضيح لسلسلة الاتجاه وضد الاتجاه للدنا، نسخة الرنـا بالأخضر.

لإنتاج رنـا وظيفي لا يتم سوى نسخ جزء معين من إحدى سلسلتي الدنا التي تحوي على الجين وذلك لأن السلسلتين ليستا متماثلتين، ويقال لتسلسل الدنا بأنه "اتجاه" إذا كان مماثلا للتسلسل على نسخة الرنا الرسول التي تُرجمت إلى بروتين [17] ويكون ذلك في السلسلة التي لم يتم نسخها (انظر الشكل)، أما تسلسل السلسلة القالب (التي تم نسخها) فيسمى "ضد الاتجاه" وذلك لأنه مكمل لتسلسل الرنا الرسول. تسمى أحيانا السلسلة التي يتم نسخها "سلسلة التشفير" والمقابلة لها "سلسلة اللاتشفير" إلا أن هذه الدلالة صالحة فقط بالنسبة لجين معين وذلك لأن سلسلتي نفس اللولب المزدوج من الدنا يمكن أن تشفرا بروتينات مختلفة. يمكن أن يتواجد كلا التسلسُلَين "الاتجاه" و"ضد الاتجاه" على أجزاء مختلفة من نفس سلسلة الدنا (أي يمكن لكلا السلسلتين أن تحويا كلا من الاتجاه وضد الاتجاه).

يتم إنتاج تسلسلات رنـا ضد الاتجاه في كل من حقيقيات وبدائيات النوى، إلا أن وظائفها غير واضحة بالكامل [18]، ويشير أحد الإقتراحات إلى أن سلاسل الرنا ضد الاتجاه تساهم في ضبط التعبير الجيني عبر ترابط قواعد رنا-رنا. [19]

بعض تسلسلات الدنا في بدائيات وحقيقيات النوى وبنسبة أكثر في البلازميدات والفيروسات يتعسر فيها التمييز بين سلسلتي الاتجاه وضد الاتجاه لوجود جينات متداخلة [20]. في هذه الحالات تقوم تسلسلات الدنا بوظيفة مضاعفة، تشفير بروتين معين حين تتم قراءتها على طول إحدى السلسلتين، وبروتين آخر حين تقرأ في الاتجاه المعاكس على طول السلسلة الأخرى. في البكتيريا قد يساهم هذا التداخل في ضبط نسخ الجينات [21]، أما لدى الفيروسات فيزيد في مقدار المعلومة التي يمكن تشفيرها داخل جينوم فيروسي صغير. [22]

دنا فائق الالتفاف[عدل]

يكون الدنا خلال معظم عمر الخلية ملفوفا بخفة حول الهستونات ولا يكون مركزا على هيئة كروموسوم، ولا يظهر اللف الفائق للدنا على شكل كروموسومات إلا خلال مرحلة انقسام الخلية [23]. يمكن لف الدنا مثل الحبل خلال عملية تسمى لف الدنا الفائق، وفي حالة الراحة تلتف سلسلة الدنا حول محور اللولب المزدوج مرة كل 10.4 زوج قاعدي، أما إن كان الدنا ملفوفا فإن سلسلتيه تصبحان أشد أو أخف التفافا [24]. حيث إن كان ملفوفا في اتجاه اللولب المزدوج فإن القواعد تصبح متراصة أكثر ويسمى ذلك الالتفاف الفائق الموجب إما إن كان ملفوفا عكس اتجاه اللولب المزدوج فإن القواعد تصبح أقل تراصا ويسمى ذلك بالالتفاف الفائق السالب. لِمعظمِ الدنا في الطبيعة التفافٌ فائق سلبي تُحدِثـه إنزيمات التوبوايزوميراز [25] ، هذه الانزيمات مطلوبة لتزيل التفاف سلسلتي الدنا أثناء عمليتي نسخ وتضاعف الدنا. [26]

أشكال الدنا[عدل]

نمطي حيود الأشعة السينية للدنا أ والدنا ب.

يتواجد الدنا على عدة أشكال منها الدنا أ، الدنا ب والدنا ز، رغم أنه لم يتم سوى ملاحظة الشكلين دنا أ ودنا ب في كائناتٍ وظيفيةٍ [10]. البنية التي يتخذها الدنا تعتمد على مستوى التميؤ، تسلسل الدنا، كمية واتجاه اللف الفائق، التغيرات الكيميائية للقواعد، نوع وتركيز الآيونات المعدنية ووجود متعددات الأمين في المحلول. [27]

لمعرفة بنية الدنا قام العلماء باستخدام تقنية دراسة البلورات بالأشعة السينية وكانت التقارير المنشورة الأولى حول أنماط حيود الأشعة السينية للدنا أ وب قد استخدمت دراسات مبنية على تحول باتيرسون التي أعطت معلومات محدودة عن هيئة سلال الدنا الموجهة [28][29]. وسنة 1953 تم اقتراح دراسات أخرى بواسطة ويلكنز وآل لأنماط حيود وانتشار الأشعة السينية للدنا ب العالي التميؤ في الكائنات الحية وكانت عبارة عن مربعات دوال بيسل [30]. وفي نفس الصحيفة قدم جيمس واتسون وفرنسيس كريك دراساتهما حول النموذج الجزيئي لأنماط حيود الأشعة السينية للدنا مقترحين أن الهيئة كانت لولبا مزدوجا. [5]

رغم أن الهيئة ب هي الأكثر شيوعا في الظروف الموجودة داخل الخلايا [31] إلا أنها ليست هيئة محددة بدقة وإنما عائلة متقاربة من هيئات الدنا [32] التي تظهر في حالات التميؤ العالية الموجودة داخل الخلايا الحية، وأنماط حيود وانتشار الأشعة السينية الخاصة بها هي سمة تميز البلورات الناقِصَة (paracrystals) مع درجة معتبرة من عدم الانتظام. [33][34]

مقارنة بالدنا ب فإن الدنا أ له قطر أكبر ويميني الإتجاه كذلك وله ثلم صغير سطحي وعريض وثلم كبير أضيق وأعمق، تظهر هذه الهيئة في الظروف غير الفيسيولوجية في عينات الدنا المجففة جزئيا، أما في الخلايا الحية فيمكن أن يتم إنتاجه في تزواج هجين لسلاسل الدنا والرنا وفي معقدات إنزيم-دنا. [35][36]، قِطعُ الدنا التي عُدِلت فيها القواعد كيميائيا بواسطة المثيلة يمكن أن تخضع لتحول كبير في الهيئة وتتخذ البنية ز التي تلتف فيها القواعد على يسار محور اللولب عكس البنية ب الأكثر شيوعا [37] هذا الشكل غير الاعتيادي يمكن التعرف عليه بواسطة بروتينات ترتبط بشكل خاص مع الدنا ز ويمكن أن يكون له دور في ضبط النسخ. [38]

من اليسار إلى اليمين: هيئة الدنا أ، هيئة الدنا ب وهيئة الدنا ز.
الخصائص الهيكلية لأشكال الدنا الرئيسية الثلاث للولب المزدوج[39] · [40] · [41]
خصائص دنا أ دنا ب دنا ز
اتجاه اللولب المزدوج يمين يمين يسار
تكرار الوحدة 1 bp 1 bp 2 bp
زاوية دوران اللولب المزدوج لكل زوج قاعدي 32,7° 34,3° 60°/2
عدد الأزواج القاعدية لكل دورة للولب المزدوج 11 10,5 12
السن اللولبي للولب المزدوج لكل دورة 2.82 نانومتر 3.32 نانومتر 4.56 نانومتر
البعد بين القواعد داخل اللولب المزدوج 0.26 نانومتر 0.34 نانومتر 0.37 نانومتر
القطر 2.3 نانومتر 2.0 نانومتر 1.8 نانومتر
انحناء الأزواج القاعدية بالنسبة لمحور اللولب المزدوج +19° −1,2° −9°
متوسط الإلتواء (propeller twist) +18° +16°
اتجاه القواعد بالنسبة للسكر عكس عكس بيريميدين : عكس
بيورين : مع
انحناء روابط ذرات السكر
(Sugar pucker)
'C3-إندو 'C2 - إندو سايتوسين : 'C2 - إندو
غوانين : 'C2 - إكسو


أشكال خاصة[عدل]

دنا رباعي تشكل بتكرر القسيم الطرفي. الهيئة الحلقية للوحدات الأساسية للدنا مختلفة تماما عن الهيئة الشائعة للولب المزدوج، النقاط الخضراء في المركز تمثل أيونات البوتاسيوم. [42]

هذه التسلسلات الغنية بالغوانين يمكن أن تجعل نهايات الصبغي مستقرة بتشكيل هياكل مرصوصة بوحدات رباعية القواعد بدل ثنائية القواعد المعتادة الموجودة في هياكل الدنا الأخرى، حيث تقوم أربع قواعد غوانين بتشكيل وحدة رباعية مسطحة وبعدها تتراص هذه الوحدات الرباعية فوق بعضها لتشكيل بنية رباعي-غ مستقرة [49]. تستقر هذه الهياكل الرباعية بواسطة روابط هيروجينية بين نهايات هذه القواعد وتمخلب أيون معدني في مركز كل وحدة رباعية [50].

Branch-dna-single.svg Branch-DNA-multiple.svg
تفرع واحد تفرع متعدد
يمكن للدنا المتفرع تكوين شبكات تحوي العديد من التفرعات.

بالإضافة إلى هذه الهياكل المرصوصة، تشكل القسيمات الطرفية كذلك هياكل تسمى حلقات القسيم الطرفي أو حلقات ت تقوم فيها سلسلة دنا منفردة بالالتواء في حلقة طويلة تستقر بواسطة إنزيمات ترتبط بالقسيمات الطرفية [51]. في نهاية الحلقة ت يتم ضم السلسلة المنفردة للقسيم الطرفي إلى منطقة لدنًا مضاعفِ السلسلة وهذا يتسبب في إخلال التزاوج القاعدي لإحدى سلسلتي هذا اللولب المزدوج وتشكيل بنية ثلاثية السلاسل تسمى حلقة الإزاحة أو الحلقة د. [49]

  • الدنا المتفرع: يحدث انسلال الدنا في إحدى نهايتي اللولب المزدوج حين تتوقف تسلسلات سلسلتَيْهِ عن كونها متكاملة حيث تفترق السلسلتان عن بعضهما وتتخذان هيئة Y، ويمكن للدنا أن يتشعب إن وُجدت سلسلة دنا ثالثة تحوي تسلسلا مكملا لكلا تسلسلي السلسلتين المفترقتين، فتتشكل هيئة مزدوجة متكاملة على شكل Y. مع أن أبسط أمثلة الدنا المتفرع تحوي ثلاث سلاسل دنا فقط فإن تواجد مركبات متفرعة تحوي سلاسل إضافية وعدة تفرعات أخرى ممكن كذلك [52]. ويتم استخدام الدنا المتفرع في تقنية النانو للدنا لإنشاء أشكال هندسية.

أقدم دي أن إيه للمتكوكوندريا البشرية[عدل]

  • أقدم DNA: أعاد العلماء في عام 2013 تكوين جين ميتوكوندريا من بقايا إنسان أول يرجع تاريخه إلى نحو 400.000 سنة مضت وجد في أسبانيا، مما يجعله أقدم دي أن إيه يحصلون عليه من إنسان أولي.

هيموجلوبين الجنين[عدل]

كان عالم الجينات فرانسيس كولينز مهتما في الثمانينيات من القرن الماضي بدراسة انتاج بروتين معين يوجد في خلايا الدم الحمراء في الجنين البشري. وكان من المعروف ان هذا البروتين يختفي تدريجيا بعد الولادة عندما يبدأ الطفل تنفس الهواء. هذا البروتين يسمى هيموجلوبين الجنين . والهيموجلوبين هو البروتين الذي يلتقط الاكسجين من الهواء في خلايا الدم ويوزعه على جميع أعضاء الجسم . في الانسان وفي بعض القرود لهم نوع من الهيموجلوبين في الجنين . وبعد الولادة يختفي هذا النوع من الهيموجلوبين الجنيني خلال العام الأول من حياة الطفل ، ويبدأ الهيموجلوبين العادي في الظهور . وكان فرانسيس كولينز يدرس عائلة من جاميكا كان الهيموجلوبين الجنيني لا يزال يظهر على الكبار منهم ، ويسبب لهم مرض فقر الدم المنجلي. وكان هدف فرانسيس كولينز خفض نسبة خلايا الدم المصابة بهذا البروتين الجنيني لكي ينعم المصاب منهم بصحة جيدة.

ويقص فرانسيس كولينز أنه لا ينسى يوم أن كان يقوم بتحليل لأحد الجينات التي تنتج بروتين الهيموجلوبين ، ووجد فيه أن القاعدة النتروجينية G قد استبدلت ب C ، وكان هذا الجين هو الذي ينتج هيموجلوبين الجنين. ووجد فرانسيس أن مجرد تغيير "حرف" واحد على الجنين يجعل انتاج الهيموجلوبين الجنيني مستمرا في الكبار المصابين.

بعد هذا الاكتشاف بثلاثة سنوات سمع كولينز عن مجموعة من الخبراء يبحثون مسألة تعيين الدي أن إيه بالكامل للإنسان . وهو عمل مضني لأنه متعلق بتحديد متوالية sequence أزواج القواعد التي تكون الدي أن إيه DNA البشري وعـددها 3و3 مليارات من أزواج القواعد الموجودة على 23 زوج من الكروموسومات ؛ هذا بالنسبة للبشر . فالكروموسومات هي التي تحوي الدي أن إيه الكامل للإنسان وهي موجودة في كل خلية من خلاياه الجسمية. وبذلك بدأ مشروع الجينوم البشري Human genome project.

التليف الكيسي[عدل]

انظر أيضاً[عدل]

معلومات إضافية[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ القاموس الطبي الموحد Deoxyribonucleic acid تاريخ الولوج 14 كانون الثاني 2014
  2. ^ Saenger W (1984). Principles of Nucleic Acid Structure. New York: Springer-Verlag. ISBN 0-387-90762-9. 
  3. ^ أ ب Alberts B، Johnson A، Lewis J، Raff M، Roberts K، Peter W (2002). Molecular Biology of the Cell (الطبعة Fourth). New York and London: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. OCLC 145080076. 
  4. ^ Irobalieva RN، Fogg JM، Catanese DJ، Catanese DJ، Sutthibutpong T، Chen M، Barker AK، Ludtke SJ، Harris SA، Schmid MF، Chiu W، Zechiedrich L (October 2015). "Structural diversity of supercoiled DNA". Nature Communications. 6: 8440. Bibcode:2015NatCo...6E8440I. PMC 4608029Freely accessible. PMID 26455586. doi:10.1038/ncomms9440. 
  5. ^ أ ب ت Watson JD، Crick FH (April 1953). "Molecular structure of nucleic acids; a structure for deoxyribose nucleic acid" (PDF). Nature. 171 (4356): 737–8. Bibcode:1953Natur.171..737W. PMID 13054692. doi:10.1038/171737a0. تمت أرشفته (PDF) من الأصل في 4 February 2007. 
  6. ^ Mandelkern M، Elias JG، Eden D، Crothers DM (October 1981). "The dimensions of DNA in solution". Journal of Molecular Biology. 152 (1): 153–61. PMID 7338906. doi:10.1016/0022-2836(81)90099-1. 
  7. ^ Gregory SG, Barlow KF, McLay KE, Kaul R, Swarbreck D, Dunham A, et al. (May 2006). "The DNA sequence and biological annotation of human chromosome 1". Nature. 441 (7091): 315–21. Bibcode:2006Natur.441..315G. doi:10.1038/nature04727. PMID 16710414.
  8. ^ أ ب ت Berg J., Tymoczko J. and Stryer L. (2002) Biochemistry. W. H. Freeman and Company (ردمك 0-7167-4955-6 )
  9. ^ Abbreviations and Symbols for Nucleic Acids, Polynucleotides and their Constituents نسخة محفوظة 5 February 2007 على موقع Wayback Machine. IUPAC-IUB Commission on Biochemical Nomenclature (CBN). Retrieved 3 January 2006.
  10. ^ أ ب Ghosh A، Bansal M (April 2003). "A glossary of DNA structures from A to Z". Acta Crystallographica Section D. 59 (Pt 4): 620–6. PMID 12657780. doi:10.1107/S0907444903003251. 
  11. ^ Yakovchuk P، Protozanova E، Frank-Kamenetskii MD (2006). "Base-stacking and base-pairing contributions into thermal stability of the DNA double helix". Nucleic Acids Research. 34 (2): 564–74. PMC 1360284Freely accessible. PMID 16449200. doi:10.1093/nar/gkj454. 
  12. ^ Burton E. Tropp – "Molecular Biology"- Jones and Barlett Learning, (ردمك 978-0-7637-8663-2 )
  13. ^ "Watson-Crick Structure of DNA – 1953". Steven Carr. Memorial University of Newfoundland. تمت أرشفته من الأصل في 19 July 2016. اطلع عليه بتاريخ 13 يوليو 2016. 
  14. ^ Nikolova EN، Zhou H، Gottardo FL، Alvey HS، Kimsey IJ، Al-Hashimi HM (2013). "A historical account of Hoogsteen base-pairs in duplex DNA". Biopolymers. 99 (12): 955–68. PMC 3844552Freely accessible. PMID 23818176. doi:10.1002/bip.22334. 
  15. ^ Clausen-Schaumann H، Rief M، Tolksdorf C، Gaub HE (April 2000). "Mechanical stability of single DNA molecules". Biophysical Journal. 78 (4): 1997–2007. Bibcode:2000BpJ....78.1997C. PMC 1300792Freely accessible. PMID 10733978. doi:10.1016/S0006-3495(00)76747-6. 
  16. ^ Verma S، Eckstein F (1998). "Modified oligonucleotides: synthesis and strategy for users". Annual Review of Biochemistry. 67: 99–134. PMID 9759484. doi:10.1146/annurev.biochem.67.1.99. 
  17. ^ Designation of the two strands of DNA نسخة محفوظة 24 April 2008 على موقع Wayback Machine. JCBN/NC-IUB Newsletter 1989. Retrieved 7 May 2008
  18. ^ Hüttenhofer A، Schattner P، Polacek N (May 2005). "Non-coding RNAs: hope or hype?". Trends in Genetics. 21 (5): 289–97. PMID 15851066. doi:10.1016/j.tig.2005.03.007. 
  19. ^ Munroe SH (November 2004). "Diversity of antisense regulation in eukaryotes: multiple mechanisms, emerging patterns". Journal of Cellular Biochemistry. 93 (4): 664–71. PMID 15389973. doi:10.1002/jcb.20252. 
  20. ^ Makalowska I، Lin CF، Makalowski W (February 2005). "Overlapping genes in vertebrate genomes". Computational Biology and Chemistry. 29 (1): 1–12. PMID 15680581. doi:10.1016/j.compbiolchem.2004.12.006. 
  21. ^ Johnson ZI، Chisholm SW (November 2004). "Properties of overlapping genes are conserved across microbial genomes". Genome Research. 14 (11): 2268–72. PMC 525685Freely accessible. PMID 15520290. doi:10.1101/gr.2433104. 
  22. ^ Lamb RA، Horvath CM (August 1991). "Diversity of coding strategies in influenza viruses". Trends in Genetics. 7 (8): 261–6. PMID 1771674. doi:10.1016/0168-9525(91)90326-L. 
  23. ^ What Is the Advantage of Having the DNA Tightly Wrapped Into the Chromosomes?.
  24. ^ Benham CJ، Mielke SP (2005). "DNA mechanics". Annual Review of Biomedical Engineering. 7: 21–53. PMID 16004565. doi:10.1146/annurev.bioeng.6.062403.132016. 
  25. ^ Champoux JJ (2001). "DNA topoisomerases: structure, function, and mechanism". Annual Review of Biochemistry. 70: 369–413. PMID 11395412. doi:10.1146/annurev.biochem.70.1.369. 
  26. ^ Wang JC (June 2002). "Cellular roles of DNA topoisomerases: a molecular perspective". Nature Reviews. Molecular Cell Biology. 3 (6): 430–40. PMID 12042765. doi:10.1038/nrm831. 
  27. ^ Basu HS، Feuerstein BG، Zarling DA، Shafer RH، Marton LJ (October 1988). "Recognition of Z-RNA and Z-DNA determinants by polyamines in solution: experimental and theoretical studies". Journal of Biomolecular Structure & Dynamics. 6 (2): 299–309. PMID 2482766. doi:10.1080/07391102.1988.10507714. 
  28. ^ Franklin RE، Gosling RG (6 March 1953). "The Structure of Sodium Thymonucleate Fibres I. The Influence of Water Content" (PDF). Acta Crystallogr. 6 (8–9): 673–7. doi:10.1107/S0365110X53001939. تمت أرشفته (PDF) من الأصل في 9 January 2016. 
    Franklin RE، Gosling RG (1953). "The structure of sodium thymonucleate fibres. II. The cylindrically symmetrical Patterson function". Acta Crystallogr. 6 (8–9): 678–85. doi:10.1107/S0365110X53001940. 
  29. ^ Franklin RE، Gosling RG (April 1953). "Molecular configuration in sodium thymonucleate" (PDF). Nature. 171 (4356): 740–1. Bibcode:1953Natur.171..740F. PMID 13054694. doi:10.1038/171740a0. تمت أرشفته (PDF) من الأصل في 3 January 2011. 
  30. ^ Wilkins MH، Stokes AR، Wilson HR (April 1953). "Molecular structure of deoxypentose nucleic acids" (PDF). Nature. 171 (4356): 738–40. Bibcode:1953Natur.171..738W. PMID 13054693. doi:10.1038/171738a0. تمت أرشفته (PDF) من الأصل في 13 May 2011. 
  31. ^ Leslie AG، Arnott S، Chandrasekaran R، Ratliff RL (October 1980). "Polymorphism of DNA double helices". Journal of Molecular Biology. 143 (1): 49–72. PMID 7441761. doi:10.1016/0022-2836(80)90124-2. 
  32. ^ Baianu, I.C. (1980). "Structural Order and Partial Disorder in Biological systems". Bull. Math. Biol. 42 (4): 137–141. doi:10.1007/BF02462372.  "Archived copy". تمت أرشفته من الأصل في 25 July 2009. اطلع عليه بتاريخ 06 مايو 2009. 
  33. ^ Hosemann R., Bagchi R.N., Direct analysis of diffraction by matter, North-Holland Publs., Amsterdam – New York, 1962.
  34. ^ Baianu, I.C. (1978). "X-ray scattering by partially disordered membrane systems". Acta Crystallogr A. 34 (5): 751–753. Bibcode:1978AcCrA..34..751B. doi:10.1107/S0567739478001540. 
  35. ^ Wahl MC، Sundaralingam M (1997). "Crystal structures of A-DNA duplexes". Biopolymers. 44 (1): 45–63. PMID 9097733. doi:10.1002/(SICI)1097-0282(1997)44:1<45::AID-BIP4>3.0.CO;2-#. 
  36. ^ Lu XJ، Shakked Z، Olson WK (July 2000). "A-form conformational motifs in ligand-bound DNA structures". Journal of Molecular Biology. 300 (4): 819–40. PMID 10891271. doi:10.1006/jmbi.2000.3690. 
  37. ^ Rothenburg S، Koch-Nolte F، Haag F (December 2001). "DNA methylation and Z-DNA formation as mediators of quantitative differences in the expression of alleles". Immunological Reviews. 184: 286–98. PMID 12086319. doi:10.1034/j.1600-065x.2001.1840125.x. 
  38. ^ Oh DB، Kim YG، Rich A (December 2002). "Z-DNA-binding proteins can act as potent effectors of gene expression in vivo". Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America. 99 (26): 16666–71. Bibcode:2002PNAS...9916666O. PMC 139201Freely accessible. PMID 12486233. doi:10.1073/pnas.262672699. 
  39. ^ DNA structure and function. Academic Press. ISBN 0-12-645750-6. 
  40. ^ Rich A, Norheim A, Wang AHJ. "The chemistry and biology of left-handed Z-DNA". Annual Review of Biochemistry. 53: 791–846. PMID 6383204. doi:10.1146/annurev.bi.53.070184.004043. 
  41. ^ Ho PS (1994-09-27). "The non-B-DNA structure of d(CA/TG)n does not differ from that of Z-DNA". Proc Natl Acad Sci USA. 91 (20): 9549–9553. Bibcode:1994PNAS...91.9549H. PMC 44850Freely accessible. PMID 7937803. doi:10.1073/pnas.91.20.9549. 
  42. ^ Created from نسخة محفوظة 17 October 2016 على موقع Wayback Machine.
  43. ^ Frédéric Pâques et James E. Haber, « Multiple Pathways of Recombination Induced by Double-Strand Breaks in Saccharomyces cerevisiae », في Microbiology and Molecular Biology Reviews, vol.  63, no  2, juin 1999, p.   349-404 [النص الكامل, lien PMID (pages consultées le 19-02-2018)] 
  44. ^ Irina Voineagu, Vidhya Narayanan, Kirill S. Lobachev et Sergei M. Mirkin, « Replication stalling at unstable inverted repeats: Interplay between DNA hairpins and fork stabilizing proteins », في Proceedings of the National Academy of Sciences of the United States of America, vol.  105, no  29, 22 juillet 2008, p.   9936-9941 [النص الكامل, lien PMID, lien DOI (pages consultées le 14 mars 2015)] 
  45. ^ Guy-Franck Richard, Alix Kerrest et Bernard Dujon, « Comparative Genomics and Molecular Dynamics of DNA Repeats in Eukaryotes », في Microbiology and Molecular Biology Reviews, vol.  72, no  4, décembre 2008, p.   686–727 [النص الكامل, lien PMID, lien DOI (pages consultées le 14 mars 2015)] 
  46. ^ Greider CW، Blackburn EH (December 1985). "Identification of a specific telomere terminal transferase activity in Tetrahymena extracts". Cell. 43 (2 Pt 1): 405–13. PMID 3907856. doi:10.1016/0092-8674(85)90170-9. 
  47. ^ Nugent CI، Lundblad V (April 1998). "The telomerase reverse transcriptase: components and regulation". Genes & Development. 12 (8): 1073–85. PMID 9553037. doi:10.1101/gad.12.8.1073. 
  48. ^ Wright WE، Tesmer VM، Huffman KE، Levene SD، Shay JW (November 1997). "Normal human chromosomes have long G-rich telomeric overhangs at one end". Genes & Development. 11 (21): 2801–9. PMC 316649Freely accessible. PMID 9353250. doi:10.1101/gad.11.21.2801. 
  49. ^ أ ب Burge S، Parkinson GN، Hazel P، Todd AK، Neidle S (2006). "Quadruplex DNA: sequence, topology and structure". Nucleic Acids Research. 34 (19): 5402–15. PMC 1636468Freely accessible. PMID 17012276. doi:10.1093/nar/gkl655. 
  50. ^ Parkinson GN، Lee MP، Neidle S (June 2002). "Crystal structure of parallel quadruplexes from human telomeric DNA". Nature. 417 (6891): 876–80. Bibcode:2002Natur.417..876P. PMID 12050675. doi:10.1038/nature755. 
  51. ^ Griffith JD، Comeau L، Rosenfield S، Stansel RM، Bianchi A، Moss H، de Lange T (May 1999). "Mammalian telomeres end in a large duplex loop". Cell. 97 (4): 503–14. PMID 10338214. doi:10.1016/S0092-8674(00)80760-6. 
  52. ^ Seeman NC (November 2005). "DNA enables nanoscale control of the structure of matter". Quarterly Reviews of Biophysics. 38 (4): 363–71. PMC 3478329Freely accessible. PMID 16515737. doi:10.1017/S0033583505004087. 
  53. ^ Deshmukh N. Gopaul, Feng Guo et Gregory D. Van Duyne, « Structure of the Holliday junction intermediate in Cre–loxP site‐specific recombination », في The EMBO Journal, vol.  17, no  14, 15 juillet 1998, p.   4175-4187 [النص الكامل, lien PMID, lien DOI (pages consultées le 14 mars 2015)]