ADN الدعامة الوراثية: بنية جزيء ADN والنيكليوتيدات والقواعد الآزوتية والروابط الهيدروجينية - السنة الثانية ثانوي

كل واحد منا له بصمة وراثية فريدة، وهي مكتوبة في جزيء واحد موجود في نوى خلايانا اسمه ADN (الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين). ما هذا الجزيء؟ وكيف يحمل كل المعلومات الوراثية؟ وهل هو متماثل عند كل الكائنات الحية، وإن كان كذلك فلماذا تختلف الكائنات؟ هذه هي أسئلة بداية وحدة الدعامة الوراثية في السنة الثانية ثانوي شعبة العلوم التجريبية. تعرض هذه الصفحة تعريف الجزيء، ثم وحداته البنائية، ثم البنية الفراغية، ثم الروابط، ثم سبب تنوع الكائنات، وتنتهي بأخطاء متكررة وأسئلة محلولة.

ما ADN؟

ADN جزيء ضخم يحمل المعلومات الوراثية للكائن الحي، وهو الذي يحدد صفاتنا التي نرثها من الآباء. ويوجد في نواة الخلية ضمن الصبغيات (الصبغيات تظهر عند الانقسام). وقد شارك في اكتشاف بنيته علماء كثر، أشهرهم شارغاف وروزاليند فرانكلين وموريس ويلكنز وجيمس واتسون وفرانسيس كريك.

الوحدات البنائية: النيكليوتيدات

إذا أردنا معرفة مكونات الجزيء نقوم بتفكيكه بواسطة إنزيم قاطع (مثل مقص جزيئي). فإذا فككناه جزئيًا حصلنا على أجزاء أصغر، وإذا فككناه كليًا (بالتحلل الكامل) حصلنا على أربعة أنواع من النيكليوتيدات.

والنيكليوتيدات هي الوحدات البنائية لـ ADN، كما أن الآجر (الطوب) هو الوحدة البنائية للجدار. ولهذا يسمى كل منها ديزوكسي نيكليوتيد.

مكونات النيكليوتيد

يتكون كل نيكليوتيد من ثلاثة أجزاء:

1. سكر خماسي هو الريبوز منقوص الأكسجين (ديزوكسي ريبوز)، أي ينقصه ذرة أكسجين واحدة عن الريبوز العادي.
2. حمض الفوسفور (الفوسفوريك) صيغته ⁦H₃PO₄⁩.
3. قاعدة آزوتية (تحتوي ذرات الآزوت أي النيتروجين ⁦N⁩).

والسكر وحمض الفوسفور ثابتان في كل النيكليوتيدات، أما القاعدة الآزوتية فهي المتغيرة، وتوجد منها أربعة أنواع:

بنية جزيء ADN

• النيكليوتيدات ترتبط ببعضها طوليًا (عموديًا) بروابط تسمى روابط استر فوسفاتية، فتتكون سلسلة.
• جزيء ADN مكون من سلسلتين متقابلتين ومتكاملتين.
• القواعد الآزوتية في السلسلتين ترتبط ببعضها بروابط ضعيفة هي الروابط الهيدروجينية.
• الجزيء ملتف على شكل حلزون مزدوج.

قاعدة التكامل

لا ترتبط أي قاعدة بأي قاعدة، بل بأزواج محددة:

• ⁦A⁩ مع ⁦T⁩ برابطتين هيدروجينيتين: ⁦A = T⁩.
• ⁦C⁩ مع ⁦G⁩ بثلاث روابط هيدروجينية: ⁦C ≡ G⁩.

ونتيجة هذا التكامل أن عدد الأدينين يساوي عدد التيمين، وعدد السيتوزين يساوي عدد الغوانين في جزيء ADN.

وبما أن السلسلتين متكاملتان فإذا عرفنا تتالي القواعد على سلسلة عرفنا السلسلة الأخرى. مثال: سلسلة ⁦A T G C C A⁩ تقابلها السلسلة المتكاملة ⁦T A C G G T⁩.

لماذا تختلف الكائنات إن كان ADN واحدًا؟

ADN متماثل في تركيبه الكيميائي عند كل الكائنات الحية: السكر نفسه، والفوسفور نفسه، والقواعد الأربع نفسها. لكن الاختلاف في ترتيب القواعد الآزوتية على طول السلسلة، أي في تتالي النيكليوتيدات، وعددها. ومثلما أن حروف الأبجدية الـ 28 تكون ملايين الكلمات المختلفة بحسب ترتيبها، فإن القواعد الأربع تكون عددًا لا نهائيًا من المعلومات الوراثية بحسب ترتيبها.

أخطاء شائعة

• القول إن ADN بروتين. هو حمض نووي.
• الخلط بين الروابط الاستر فوسفاتية (طولية، قوية) والروابط الهيدروجينية (بين القواعد، ضعيفة).
• ربط القواعد بغير أزواجها: ⁦A⁩ مع ⁦T⁩ فقط و⁦C⁩ مع ⁦G⁩ فقط.
• القول إن عدد الروابط بين ⁦C⁩ و⁦G⁩ اثنان، وهي ثلاث.
• القول إن السكر في ADN هو الريبوز العادي. هو ريبوز منقوص الأكسجين.
• القول إن اختلاف الكائنات سببه اختلاف القواعد الأربع نفسها، وهو في ترتيبها.

أسئلة للتدرب

1. ما مكونات النيكليوتيد؟
2. أي القواعد الآزوتية بيورينية؟ وأيها بيريميدينية؟
3. كم رابطة هيدروجينية بين ⁦A⁩ و⁦T⁩؟ وبين ⁦C⁩ و⁦G⁩؟
4. اكتب السلسلة المتكاملة لـ ⁦T A C G A T⁩.
5. لماذا تختلف الكائنات رغم أن ADN واحد في تركيبه؟

الأجوبة النموذجية:

1. سكر الريبوز منقوص الأكسجين، وحمض الفوسفور، وقاعدة آزوتية.
2. البيورينية: الأدينين والغوانين. البيريميدينية: السيتوزين والتيمين.
3. رابطتان بين ⁦A⁩ و⁦T⁩، وثلاث روابط بين ⁦C⁩ و⁦G⁩.
4. ⁦A T G C T A⁩.
5. لأنها تختلف في ترتيب القواعد الآزوتية وعددها على السلسلة.

الشرح المصوّر

لمن يفضل المتابعة بالصوت والصورة، تقدم الأستاذة إكرام في فيديو «ADN، وحدة الدعامة الوراثية، ثانية ثانوي، ملخص شامل» الوحدة في نحو خمس عشرة دقيقة، مبتدئة بتساؤلات عن سبب تميز كل واحد منا وعن مكان ADN، ثم تذكر العلماء الخمسة الذين شاركوا في اكتشافه، وتشرح تجارب التفكيك الجزئي والكلي والنيكليوتيدات والقواعد والروابط.