كيف يضر ضوء الأشعة فوق البنفسجية بحبل الحمض النووي؟

قد يكون الحمض النووي أهم جزيء في علم الأحياء. جميع الكائنات الحية ، من البكتيريا إلى البشر ، لديها حمض نووي في خلاياها. يتم تحديد كل من شكل ووظيفة الكائن الحي من خلال التعليمات المخزنة في الحمض النووي. يتم التحكم في كل عملية في جسمك وتوجيهها من خلال هذه التعليمات بطريقة دقيقة للغاية. أي ضرر يلحق بجزيء الحمض النووي ، وبالتالي التعليمات التي يحتوي عليها ، يمكن أن يؤدي إلى المرض.

يتم تحديد المعلومات الموجودة في الحمض النووي من خلال هيكلها. جزيء الحمض النووي عبارة عن خيط طويل يتكون من جزيئات أصغر وأبسط مرتبطة ببعضها البعض ، مثل روابط سلسلة. تُستخدم أربعة جزيئات مختلفة ، وإن كانت متشابهة ، كروابط لتشكيل السلسلة. الترتيب الذي تحدث به هذه الجزيئات الأربعة على طول السلسلة يشفر التعليمات. على الرغم من أن المعلومات معقدة للغاية ومفصلة ، إلا أن هناك حاجة إلى أربعة روابط مختلفة فقط. تسمى الجزيئات الأربعة الصغيرة التي تشكل روابط سلسلة الحمض النووي بالقواعد وتشمل الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين.

ضوء الأشعة فوق البنفسجية ، وهو اختصار للأشعة فوق البنفسجية ، والمعروف أيضًا باسم الأشعة فوق البنفسجية ، هو شكل من أشكال الضوء غير المرئي الذي يحمل الكثير من الطاقة. هذه الطاقة يمكن أن تدمر الحمض النووي. الأشعة فوق البنفسجية هي مكون ضوء الشمس الذي يسبب حروق الشمس واسمرار البشرة. يمكن أيضًا صنعه بشكل مصطنع ، ويستخدم في دباغة الأسِرَّة والمقصورات. الأنواع الثلاثة من الأشعة فوق البنفسجية هي UVA و UVB و UVC. أعلى طاقة وأكثرها ضررًا هي الأشعة فوق البنفسجية. لحسن الحظ ، يحجب الغلاف الجوي للأرض الأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس قبل أن تصل إلى السطح. أقل طاقة ، وأقلها خطورة للأشعة فوق البنفسجية (UVA) تخترق الغلاف الجوي ، لكنها ليست قوية بما يكفي لتدمير الحمض النووي مباشرة. تخترق أشعة UVB الغلاف الجوي وتمتلك طاقة كافية لتدمير الحمض النووي.

UVA ليست نشطة بما يكفي لإتلاف أو تغيير الحمض النووي مباشرة. ومع ذلك ، قد يساعد في تكوين جذور الأكسجين الضارة. يمكن لجذور الأكسجين مهاجمة الحمض النووي مباشرة ، ولكن يمكنها أيضًا تغيير الدهون والبروتينات بطريقة تجعلها ضارة بالحمض النووي. يُعتقد أن هذا الضرر يسبب السرطان. تسبب الأشعة فوق البنفسجية الطويلة (UVA) المستخدمة في مقصورات وأسرّة الدباغة الداخلية هذا النوع من الضرر ، وتزيد من خطر الإصابة بسرطان الجلد. أضرار الأشعة فوق البنفسجية الطويلة تراكمية ، لذا فإن المزيد من الدباغة يعني المزيد من المخاطر. الأشخاص الذين يستخدمون الدباغة في الأماكن المغلقة هم أكثر عرضة للإصابة بسرطان الجلد بنسبة 75 في المائة من أولئك الذين لا يفعلون ذلك.

عندما يصطدم ضوء الأشعة فوق البنفسجية بخصل الحمض النووي ، فإنه يتسبب في تغيير في بنية السلسلة. أي مكان على طول الخيط الذي يحتوي على قاعدتين من الثايمين على التوالي عرضة لهذا الضرر. تعمل طاقة ضوء UVB على تغيير الرابطة الكيميائية في الثايمين. تتسبب الرابطة المتغيرة في أن تلتصق قواعد الثايمين المجاورة ببعضها البعض. يسمى هذا الزوج من جزيئات الثايمين الملتصقة ببعضها البعض بالديمر. أينما تتشكل هذه الثنائيات ، ينثني خيط الحمض النووي عن شكله الطبيعي ، ولا يمكن للخلية قراءته بشكل صحيح. يمكن أن تتسبب كل ثانية تتعرض فيها الخلية للأشعة فوق البنفسجية في ضوء الشمس في تكوين ما يصل إلى 100 ديمر. إذا تراكمت الخلية عددًا كبيرًا جدًا من الثنائيات ، فقد تموت أو تصبح سرطانية.

على الرغم من أن إنتاج الثنائيات على شريط الحمض النووي بواسطة الأشعة فوق البنفسجية أمر شائع ، فإن عمليات الإصلاح الطبيعية للخلية تصحح معظم التشوه الذي تسببه بسرعة كافية لتجنب التلف الدائم. تكتشف البروتينات في الخلية الضرر وتقطع الجزء التالف من خيط الحمض النووي الذي يحتوي على الثنائيات. ثم يتم استبدال الجزء المفقود بالقواعد الصحيحة ويتم إصلاح التلف. على الرغم من أن آليات الإصلاح الطبيعية فعالة للغاية ، إلا أنه لا يزال من الممكن أن يتراكم الثنائيات ، مما يتسبب في موت الخلايا أو السرطان.