هيكل اللولب المزدوج للحمض النووي

في علم الأحياء ، "الحلزون المزدوج" هو مصطلح يستخدم لوصف هيكل الحمض النووي. يتكون الحلزون المزدوج للحمض النووي من سلسلتين حلزونيتين لحمض deoxyribonucleic. الشكل مشابه للسلم الحلزوني. الحمض النووي هو حمض نووي تتكون من القواعد النيتروجينية (الأدينين ، السيتوزين ، الجوانين ، الثيمين) ، سكر خماسي الكربون (deoxyribose) ، وجزيئات الفوسفات. تمثل قواعد النيوكليوتيد للحمض النووي الدرج الدرج ، وتشكل جزيئات deoxyribose و phosphate جوانب الدرج.

الماخذ الرئيسية

يتم لف الحمض النووي في الكروموسومات ومعبأة بإحكام في نواة لنا الخلايا. إن الجانب الملتوي للحمض النووي هو نتيجة للتفاعلات بين الجزيئات التي يتكون منها الحمض النووي والماء. يتم تثبيت القواعد النيتروجينية التي تتكون من درجات السلم الملتوي معًا بواسطة روابط هيدروجينية. يرتبط الأدينين بالثيمين (A-T) وأزواج الجوانين مع السيتوزين (G-C). هذه القواعد النيتروجينية مسعورة ، مما يعني أنها تفتقر إلى التقارب مع الماء. منذ الخلية السيتوبلازم وتحتوي السيتوزول على سوائل قائمة على الماء ، تريد القواعد النيتروجينية تجنب ملامسة سوائل الخلية. إن جزيئات السكر والفوسفات التي تشكل العمود الفقري للسكر والفوسفات للجزيء محبة للماء ، مما يعني أنها محبة للماء ولها صلة بالماء.

يتم ترتيب الحمض النووي بحيث يكون الفوسفات والعمود الفقري للسكر في الخارج ويتصلان بالسوائل ، بينما توجد القواعد النيتروجينية في الجزء الداخلي من الجزيء. من أجل منع القواعد النيتروجينية من الاتصال زنزانة السائل ، يلتوي الجزيء لتقليل الفراغ بين القواعد النيتروجينية وخطوط الفوسفات والسكر. إن حقيقة أن خيطي الحمض النووي اللذين يشكلان اللولب المزدوج مضادان للتوازي يساعدان على تحريف الجزيء أيضًا. يعني التوازي أن خيوط DNA تعمل في اتجاهين متعاكسين ، مما يضمن تناسب الخيوط معًا بإحكام. هذا يقلل من إمكانية تسرب السوائل بين القواعد.

شكل اللولب المزدوج يسمح بذلك تكرار الحمض النووي و تخليق البروتين تحدث. في هذه العمليات ، يريح الحمض النووي الملتوي ويفتح للسماح بعمل نسخة من الحمض النووي. في استنساخ الحمض النووي ، يتم حل اللولب المزدوج ويتم استخدام كل حبلا مفصول لتجميع حبلا جديد. عندما تتشكل الخيوط الجديدة ، يتم إقران القواعد معًا حتى يتم تكوين جزيئين من الحمض النووي مزدوج اللولب من جزيء واحد من DNA مزدوج اللولب. مطلوب تكرار الحمض النووي لعمليات الانقسام المتساوي و الانقسام الاختزالي تحدث.

في تخليق البروتين ، يكون جزيء DNA نسخت لإنتاج الحمض النووي الريبي نسخة من كود الحمض النووي المعروف باسم messenger RNA (mRNA). جزيء الحمض النووي الريبي هو إذن ترجم لانتاج البروتينات. من أجل أن يتم نسخ الحمض النووي ، يجب أن يفك الحلزون المزدوج للحمض النووي ويسمح لأنزيم يسمى RNA polymerase بنسخ الحمض النووي. الحمض النووي الريبي هو أيضا حمض نووي ولكنه يحتوي على اليوراسيل الأساسي بدلا من الثيمين. في النسخ ، أزواج الجوانين مع أزواج السيتوزين والأدينين مع اليوراسيل لتشكيل نسخة RNA. بعد النسخ ، يغلق الحمض النووي ويلوي إلى حالته الأصلية.

الفضل لاكتشاف التركيب الحلزوني المزدوج للحمض النووي أعطي لجيمس واتسون و فرانسيس كريك، حصل على جائزة نوبل لعملهم. يعتمد تحديد بنية الحمض النووي جزئيًا على عمل العديد من العلماء الآخرين ، بما في ذلك روزاليند فرانكلين. استخدم فرانكلين وموريس ويلكنز حيود الأشعة السينية للتأكد من أدلة حول بنية الحمض النووي. أظهرت صورة حيود الأشعة السينية للحمض النووي التي التقطتها فرانكلين ، المسماة "الصورة 51" ، أن بلورات الحمض النووي تشكل شكل X على فيلم الأشعة السينية. تحتوي الجزيئات ذات الشكل الحلزوني على هذا النوع من نمط X. باستخدام الأدلة من دراسة حيود الأشعة السينية التي قام بها فرانكلين ، قام واتسون وكريك بمراجعة نموذج الحمض النووي الثلاثي الحلزون المقترح مسبقًا إلى نموذج اللولب المزدوج للحمض النووي.

ساعد الدليل الذي اكتشفه الكيميائي الحيوي إروين شارجوف واتسون وكريك على اكتشاف الاقتران الأساسي في الحمض النووي. أثبت Chargoff أن تراكيز الأدينين في الحمض النووي تساوي تركيز الثايمين ، وأن تراكيز السيتوزين تساوي الجوانين. باستخدام هذه المعلومات ، تمكن واتسون وكريك من تحديد أن ارتباط الأدينين بالثيامين (A-T) والسيتوزين مع الجوانين (C-G) يشكلان خطوات شكل الدرج الملتوي للحمض النووي. يشكل العمود الفقري للفوسفات السكر جوانب السلم.

• "اكتشاف التركيب الجزيئي للحمض النووي - الحلزون المزدوج." Nobelprize.org، www.nobelprize.org/education/medicine/dna_double_helix/readmore.html.