ما هو تسلسل القواعد على عنصر الحمض النووي التكميلي؟

حمض ديوكسي ريبونوكلييك ، الذي يشار إليه بشكل أكثر شيوعًا باسم الحمض النووي ، هو المادة الجينية الأساسية لجميع أشكال الحياة تقريبًا. تستخدم بعض الفيروسات الحمض النووي الريبي (RNA) بدلاً من الحمض النووي ، ولكن كل الحياة الخلوية تستخدم الحمض النووي.

الحمض النووي نفسه عبارة عن جزيء ضخم يتكون من خيطين متكاملين يتكون كل منهما من وحدات فرعية فردية تسمى النيوكليوتيدات. هذه الروابط هي التي تتشكل بين التسلسل الأساسي التكميلي للقواعد النيتروجينية التي تربط شريطي الحمض النووي معًا لتشكيل البنية الحلزونية المزدوجة التي تجعل الحمض النووي مشهورًا.

كما ذكرنا سابقًا ، الحمض النووي هو جزيء ضخم يتكون من وحدات فرعية فردية تسمى النيوكليوتيدات. يتكون كل نوكليوتيد من ثلاثة أجزاء:

• سكر ديوكسيريبوز.
• مجموعة الفوسفات.
• قاعدة نيتروجينية.

يمكن أن تحتوي نيوكليوتيدات الدنا على إحدى القواعد النيتروجينية الأربعة. هذه القواعد هي الأدينين (A) ، الثايمين (T) ، الجوانين (G) والسيتوزين (C).

تتجمع هذه النيوكليوتيدات معًا لتشكل سلاسل طويلة تُعرف باسم خيوط الحمض النووي. اثنين خيوط الحمض النووي التكميلية اربطوا ببعضهم البعض فيما يشبه السلم قبل أن يلتفوا في شكل اللولب المزدوج.

يتم ربط الخيوط معًا من خلال روابط هيدروجينية تتشكل بين القواعد النيتروجينية. يشكل الأدينين (A) روابط مع الثايمين (T) بينما يشكل السيتوزين (C) روابط مع الجوانين (G) ؛ يتزاوج A فقط مع T و C فقط مع G.

في علم الأحياء ، وتحديداً من حيث علم الوراثة والحمض النووي ، مكمل يعني أن حبلا عديد النوكليوتيد المقترن مع خيط متعدد النوكليوتيد الثاني يحتوي على تسلسل قاعدة نيتروجينية وهو التكملة العكسية ، أو الزوج ، للحبلة الأخرى.

لذلك ، على سبيل المثال ، مكمل الجوانين هو السيتوزين لأن هذا هو الأساس الذي يمكن أن يقترن مع الجوانين ؛ مكمل السيتوزين هو الجوانين. يمكنك القول أيضًا أن مكمل الأدينين هو الثايمين ، والعكس صحيح.

هذا صحيح على طول خيط الحمض النووي بأكمله ، وهذا هو سبب تسمية خيطي الحمض النووي بالخيوط التكميلية. كل قاعدة على خيط واحد من الحمض النووي سترى مكملها متطابقًا معها على الشريط الآخر.

تنص قاعدة Chargaff على أن الروابط A فقط مع T و C تترابط فقط مع G في حبلا DNA. سمي هذا على اسم العالم Erwin Chargaff ، الذي اكتشف أنه في أي جزيء DNA ، فإن النسبة المئوية لـ يكون الجوانين دائمًا مساويًا تقريبًا للنسبة المئوية للسيتوزين مع نفس الشيء صحيح بالنسبة للأدينين و الثايمين.

من هذا ، استنتج أن C ترتبط بروابط G و A مع T.

لماذا يرتبط A فقط مع T و C فقط مع G؟ لماذا A و T يكملان بعضهما البعض وليس A و C أو A و G؟ الجواب يتعلق ببنية القواعد النيتروجينية والروابط الهيدروجينية التي تتشكل فيما بينها.

يُعرف الأدينين والجوانين باسم البيورينات بينما يعرف الثايمين والجوانين باسم بيريميدين. كل هذا يعني أن هياكل الأدينين والجوانين تتكون من حلقة من 6 ذرات وحلقة من 5 ذرات تشترك في ذرتين بينما يتكون السيتوزين والثايمين من حلقة من 6 ذرات فقط. مع الحمض النووي ، يمكن أن يرتبط البيورين بالبيريميدين فقط. لا يمكنك الحصول على اثنين من البيورينات واثنين من البيريميدين معًا.

وذلك لأن اثنين من البيورينات المترابطة معًا سوف تشغل مساحة كبيرة جدًا بين خيوط الحمض النووي ، مما قد يؤثر على البنية ولا يسمح بتماسك الخيوط معًا بشكل صحيح. الأمر نفسه ينطبق على نوعين من البيريميدين ، إلا أنهما سيشغلان مساحة صغيرة جدًا.

بهذا المنطق ، يمكن لـ A الارتباط بـ C إذن ، أليس كذلك؟ حسننا، لا. العامل الآخر الذي يجعل أزواج A-T و C-G تعمل هو الرابطة الهيدروجينية بين القواعد. هذه الروابط هي التي تربط في الواقع خيطي الحمض النووي معًا وتثبّت الجزيء.

يمكن أن تتكون الروابط الهيدروجينية فقط بين الأدينين والثايمين. كما أنها تتكون فقط بين السيتوزين والجوانين. هذه الروابط هي التي تسمح لمكملات A-T و C-G بالتشكل ، وبالتالي تتسبب في أن يكون للحمض النووي خيطين مترابطين مكملين.

بمعرفة كيفية تزاوج خيوط الحمض النووي مع قواعد الاقتران هذه ، يمكنك استنتاج بعض الأشياء المختلفة.

لنفترض أن لديك تسلسل الحمض النووي لجين معين على شريط واحد من الحمض النووي. يمكنك بعد ذلك استخدام قواعد الاقتران الأساسية التكميلية لمعرفة خيط الحمض النووي الآخر الذي يتكون من جزيء الحمض النووي. على سبيل المثال ، لنفترض أن لديك التسلسل التالي:

AAGGGTGACTCTAGTTTAATATA

أنت تعلم أن A و T مكملان لبعضهما البعض وأن C و G مكملان لبعضهما البعض. هذا يعني أن خيط الحمض النووي الذي يتزاوج مع الموجود أعلاه هو:

تككككاكتجاجاتكاتاتات