لماذا الحمض النووي هو الجزيء الأكثر ملاءمة للمواد الجينية وكيف يقارن الحمض النووي الريبي به في هذا الصدد

باستثناء فيروسات معينة ، يحمل الحمض النووي بدلاً من الحمض النووي الريبي الشفرة الجينية الوراثية في جميع أشكال الحياة البيولوجية على الأرض. الحمض النووي أكثر مرونة ويمكن إصلاحه بسهولة أكبر من الحمض النووي الريبي. نتيجة لذلك ، يعمل الحمض النووي كحامل أكثر استقرارًا للمعلومات الجينية الضرورية للبقاء والتكاثر.

يحتوي كل من الحمض النووي والحمض النووي الريبي على ريبوز السكر ، وهو في الأساس حلقة من ذرات الكربون محاطة بالأكسجين والهيدروجين. ولكن بينما يحتوي الحمض النووي الريبي على سكر ريبوز كامل ، فإن الحمض النووي يحتوي على سكر ريبوز فقد أكسجين واحد وذرة هيدروجين واحدة. حقيقة ممتعة: يشرح هذا الاختلاف الطفيف الأسماء المختلفة المخصصة للحمض النووي الريبي والحمض النووي - الحمض النووي الريبي مقابل الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين. إن ذرات الأكسجين والهيدروجين الإضافية في الحمض النووي الريبي تجعله عرضة للتحلل المائي ، وهو تفاعل كيميائي يكسر جزيء الحمض النووي الريبي بشكل فعال إلى النصف. في ظل الظروف الخلوية العادية ، يخضع الحمض النووي الريبي للتحلل المائي أسرع بنحو 100 مرة من الحمض النووي ، مما يجعل الحمض النووي جزيءًا أكثر استقرارًا.

في كل من DNA و RNA ، يخضع السيتوزين الأساسي في كثير من الأحيان لتفاعل كيميائي تلقائي يُعرف باسم "ديمين". نتيجة نزع الأمين هو أن السيتوزين يتغير إلى اليوراسيل ، وهو حمض نووي آخر يتمركز. في الحمض النووي الريبي ، الذي يحتوي على كل من قواعد اليوراسيل والسيتوزين ، لا يمكن تمييز قواعد اليوراسيل الطبيعية وقواعد اليوراسيل الناتجة عن نزع أمين السيتوزين. لذلك ، لا تستطيع الخلية "معرفة" ما إذا كان يجب أن يكون اليوراسيل موجودًا أم لا ، مما يجعل من المستحيل إصلاح نزع أمين السيتوزين في الحمض النووي الريبي. ومع ذلك ، يحتوي الحمض النووي على الثايمين بدلاً من اليوراسيل. تحدد الخلية جميع قواعد اليوراسيل في الحمض النووي على أنها نتيجة لنزع أمين السيتوزين ويمكنها إصلاح جزيء الحمض النووي.

تساهم الطبيعة المزدوجة الخيط للحمض النووي ، على عكس طبيعة الحمض النووي الريبي المنفردة ، في تفضيل الحمض النووي كمواد وراثية. تضع البنية الحلزونية المزدوجة للحمض النووي قواعد داخل الهيكل ، وتحمي المعلومات الجينية منها المطفرات الكيميائية - أي من المواد الكيميائية التي تتفاعل مع القواعد ، مما قد يؤدي إلى تغيير الجينات معلومة. من ناحية أخرى ، في الحمض النووي الريبي أحادي السلسلة ، تكون القواعد مكشوفة وأكثر عرضة للتفاعل والتدهور.

عندما يتم تكرار الحمض النووي ، يحتوي جزيء الحمض النووي المزدوج الجديد على خيط واحد من الوالدين - والذي يعمل كقالب للتكرار - وضفيرة ابنة واحدة من الحمض النووي المركب حديثًا. إذا كان هناك عدم تطابق في القاعدة عبر الخيوط ، كما يحدث غالبًا بعد النسخ المتماثل ، يمكن للخلية تحديد زوج القاعدة الصحيح من خيط الحمض النووي الأصل وإصلاحه وفقًا لذلك. على سبيل المثال ، إذا كانت الخصلة الأم تحتوي على الثايمين والبنت في موضع نوكليوتيد واحد حبلا السيتوزين ، الخلية "تعرف" لإصلاح عدم التطابق باتباع التعليمات الواردة في الوالد ساحل. وبالتالي ، ستستبدل الخلية السيتوزين الخاص بشريط الابنة بالأدينوزين. نظرًا لأن الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة ، فلا يمكن إصلاحه بهذه الطريقة.