أسماء خيوط الحمض النووي

تبين أن بنية الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين (DNA) هي عبارة عن حلزون مزدوج منذ سنوات ، ولكن اصبح اصطلاح تسمية كل خيط موضوع ارتباكًا للعلماء والطلاب على حدٍ سواء. من بين أزواج الحمض النووي ، يُطلق على أحدهما اسم Watson والآخر Crick ، ​​بعد الاكتشافين المشاركين للحمض النووي. لكن الأدبيات العلمية تختلف حول أي فرع يجب أن يُعطى أي اسم. كان المقصود من نظام تسمية Watson-Crick الإشارة إلى الخصائص الوظيفية المميزة لكل خيط في بنية الحمض النووي ، وهو نفس الهدف من أنظمة التسمية الأخرى. من الأهمية بمكان فهم السياقات المختلفة التي تحتاج فيها الخيوط الفردية إلى اتخاذ أسماء مختلفة. مثالان ممتازان هما أدوارهما المختلفة في تكرار الحمض النووي أو نسخه. إن معرفة ما يفعله كل خيط في عملية بيولوجية سيساعد في توضيح سبب إعطائه هذا الاسم.

النسخ هو عملية نسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. يتم إجراؤه بواسطة إنزيم يسمى RNA Polymerase (RNA Pol). يقرأ RNA Pol واحدًا فقط من خيطي DNA حيث يصنع جزيء RNA. ينقسم جزيء الحمض النووي المزدوج الشريطة ويرتبط RNA Pol بشريط واحد ، والذي سيقرأه ونسخه. يُطلق على هذا الخيط اسم الشريط النموذجي ، أو الشريط المضاد للحس. سيكون جزيء الحمض النووي الريبي الذي يتم إنتاجه مكملاً لخيط القالب ، مما يعني النيوكليوتيدات في يتطابق القالب مع جزيء RNA مع بعضهما البعض وفقًا للقواعد: adenine to uracil و guanine to السيتوزين.

عندما يتم نسخ RNA من DNA ، يرتبط RNA Polymerase بضفيرة القالب ونسخها. يسمى الخيط المتبقي بحبل الترميز (انظر المرجع 5) ، أو خصلة الإحساس. بالنظر إلى قواعد الاقتران الأساسية للأحماض النووية (أزواج A مع T ، وأزواج G مع C) ، فإن الترميز ، أو الإحساس ، لشريط DNA له تسلسل مماثل لتسلسل RNA الذي يتم إنتاجه. الاستثناء هنا هو أن الحمض النووي الريبي يحتوي على النيوكليوتيد U (uracil) بدلاً من T (الثايمين) ، وكلاهما يتزاوج مع A (الأدينين).

قبل الانقسام الخيطي ، أو الانقسام الخلوي ، يجب أن تقوم الخلية بتكرار الحمض النووي الخاص بها بحيث يكون لكل خلية ابنة عدد مماثل من خيوط الحمض النووي. بوليميراز DNA هو الإنزيم الذي ينسخ امتدادات طويلة من الحمض النووي إلى المزيد من الحمض النووي. عند شوكة النسخ المتماثل ، ينفك جزيء الحمض النووي ليشكل فقاعة ينزلق فيها البوليميراز. يرتبط البوليميراز بكلا خيوط الحمض النووي غير الملفوف ويبدأ في عمل نسخ من كلا الخيطين. يتم عمل إحدى النسخ كخيط واحد مستمر ، يشار إليه بالخيط الرئيسي. يعد تكرار الحمض النووي حالة أخرى حيث يكون لخيوط الحمض النووي أسماء مختلفة.

يعني الهيكل المضاد للتوازي في سلم الحمض النووي أن أحد الخيطين يمتد من الرأس إلى الذيل بينما يمتد الخيط الآخر من الذيل إلى الرأس. أثناء تكرار الحمض النووي ، يجب على بوليميراز الحمض النووي قراءة ونسخ كلا الخيطين في نفس الوقت ، على الرغم من أنهما يعملان في اتجاهين متعاكسين. لأن DNA Polymerase يمكنه قراءة ونسخ خيوط الحمض النووي فقط في اتجاه واحد - الذيل إلى الرأس - الخيط لا يمكن قراءة واجهات البوليميراز كما هو موجه في الرأس إلى الذيل ونسخها على أنها واحدة متصلة ساحل. يتم نسخ هذه الخصلة من الرأس إلى الذيل على هيئة شظايا قصيرة تسمى شظايا Okazaki ، والتي يتم دمجها لاحقًا لتشكيل خصلة طويلة واحدة. في تكاثر الحمض النووي ، يُطلق على الخيط المتشكل في شظايا الشريط المتأخر.