X بستن تبلیغات
X بستن تبلیغات
header
متن مورد نظر

DNA دی ان ای

- - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - - -

نقشه ی ژنتیکی انسان یا همان رشته DNA در حقیقت دستور ساختن یک انسان با تمام جزئیات است . یعنی یک دستور المعل کامل برای ساختن گونه انسانی ژنی های موجود در هر یک از ۲۳ کروموزم انسانی می‌تواند تاریخ نوع بشر و اجدادش را از ابتدا تا انتها باز گو کنند اولموس داروین ، دانشمند و پزشک بزرگ ( پدر بزرگ چارز داروین که نظریه تکامل را ارائه کرده است ) در سال ۱۷۹۴ گفته بود :

DNA

ساختار DNA     چگونه است ؟

مقدمه‌‌:

نقشه ی ژنتیکی انسان یا همان رشته DNA     در حقیقت دستور ساختن یک انسان با تمام جزئیات است . یعنی یک دستور المعل کامل برای ساختن گونه انسانی ژنی های موجود در هر یک از ۲۳ کروموزم انسانی می‌تواند تاریخ نوع بشر و اجدادش را از ابتدا تا انتها باز گو کنند اولموس داروین ، دانشمند و پزشک بزرگ ( پدر بزرگ چارز داروین که نظریه تکامل را ارائه کرده است ) در سال ۱۷۹۴ گفته بود :

((‌آیا امکان دارد که تنها یک نوع رشته زنده سبب تمام گونه های حیات آلی باشد ؟ ))

وجود چنین نظریه‌ای در آن زمان تکان دهنده است نه تنها به خاطر این گونه که می گوید

همه ی جانداران از یک چیز سرچمه گرفته اند . بلکه به خاطر استفاده خارق العاده اش از لغت (( رشته )) چرا که تازه در قرن بیستم دانشمندان رمز حیات جانداران یعنی رشته DNA       را کشف کردند .

دانشمندانی که DNA      را کشف کردند و روش هایی را که به کار بردند و نحوه‌ی همانند سازی DNA     :

 پیش از آن که جیمز واتسن و فرانسس کریک در سال ۱۹۵۳ ساختار مارپیچ دو رشته DNA      را شناسایی  کنند و ماهیت اسید نوکلئیکی ماده‌ی ژنتیک مسلم شود یکی از مسائل بغرنج زیست شناسی این بود که ماده‌ی ژنتیک چگونه عینا تا حدود زیادی تکثیر می‌یابد .

شواهد فراوانی مبنی بر این است که همانند سازی ماده‌ی ژنتیک به طور دقیق صورت می‌گیرد وجود داشت ، پژوهشگران دریافته بودند که خواص سلول‌های دختر پس از تقسیم سلول مادر مشابه یکدیگر و مشابه به خواص سلول مادر می‌باشند به عنوان مثال اگر سلولی توانایی ساختن نوکلئوتیدتیمین را ندارد سلول‌های حاصل از تقسیم آن نیز این توانایی را نخواهند داشت این می‌رساند که اطلاعات ژنتیک لازم برای ساختن(( تیمین)) همان گونه که در ژنوم مادر بوده است ، تکثیر وبه سلول های دختر انتقال می‌یابد دقیق بودن همانند سازی ماده‌ی  ژنتیک در سطح تولید مثل جانداران نیز مشهود است این که زاده‌های اسب ، اسب هستند ونه جاندار دیگر ، تکثیر دقیق ماده‌ی ژنتیک را می‌سازد .

زیست شناسان سلول ها را واحد عقلانی می‌دانند به این مفهوم که خواص پایدار آن بیهوده حفظ نمی‌شوند .   البته نیروی فکری در سلول وجود ندارد ، بلکه ریشه دیدگاه نقشی است که دانشمندان برای انتخاب طبیعی در تکامل قاعل هستند ،حفظ هر حالتی نیازمند مصرف انرژی است و انرژی بیهوده مصرف نمی شود .

اگر جاندارانی انرژی را بیهوده صرف کننده جانداران دیگر که مقتصدانه تر عمل می کنند ، در رقابت برای بقاء وضع بهتری خواهند داشت و گروه اول در نهایت از میان خواهد رفت .

از این رو برای تمام شاخص های سلول باید توجیه عقلانی وجود داشته باشد ، یعنی باید بتوان گفت که هر خاصیت  جاندار برای او چه فایده ای دارد .دانشمندان باور دارند که در مواردی که از ارائه توجیه قانع کننده عاجز اند ، هنوز دانش و اطلاعاتی کافی در دست ندارند .

ارائه ی توجیه عقلانی برای همانند سازی دقیق ماده ژنتیک دشوار است .

ماده ی ژنتیک و بالطبع تغیرات ناشی از اشتباه در همانند سازی آن ، به ارث می‌رسد یعنی تغییرات در زاده‌های سلولی که اشتباه در آن رخ داده است باقی خواهند ماند .

چنانچه سلول مورد نظر سلول جنسی باشد اشتباه در سلول های بعدی آن موجود زنده حفظ خواهد شد . مسیرهای گوناگونی برای حفظ ماده ی ژنتیک و جلوگیری از هر گونه تغییر کمی و کیفی در آن ، تکامل یافته اند . از مشخص ترین این مسیرها تقسیم‌های میتوز  و میوز است که در جریان این تقسیم ها کروموزوم ها بدون هیچ کمی کاستی بین سلول های حاصل از تقسیم توزیع می شود .

دستگاه مولکولی همانند سازی DNA      دارای ویژگی های متعددی است تا میزان اشتباه را در حداقل نگه دارد . تعریف حیات کار بسایر مشکلی است اما شاید اگر بخواهیم به این کار مشکل تن در دهیم و تفاوت‌های یک موجود زنده و غیره زنده را بشماریم مجبور باشیم چنین توصیفی ارائه دهیم :‌

دو مهارت در یک موجود باعث می‌شود آن را  موجود زنده بنامیم :

توانایی منظم کردن و توانایی تولید مثل .

توانایی دوم برای همه ما واضح است هر موجود زنده‌ای می‌تواند نمونه مشابه خود را تولید کند خرگوش‌ها ، خرگوش تولید می‌کنند و قاصدک‌ها ، قاصدک .

اما یک خرگوش چگونه می‌تواند تولید مثل کند ؟

آن‌ها غذا می‌خورند و غذا را به خرگوش تبدیل می‌کنند .

به عبارت دیگر از مواد بی جان و نا مرتب اطراف .

موجودی منظم و پیچیده  به نام خرگوش می‌سازد و این همان توانایی منظم کردن است .

آن ها قانون دوم تر مودینامیک را که می‌گوید :

(( در سیستم بسته همه اجسام تمایل دارند به بینظمی بیشتر بروند )) رد نمی‌کند زیرا خرگوش یک سیستم بسته است .

بلکه این بسته های منظم و پیچیده را به قیمت مصرف انرژی زیاد می‌سازند به تعبیر داروین ، موجودات زنده نظم و ترتیب را از محیط اطرافشان می‌نویسد .

اما یک خرگوش چگونه می‌تواند چنین کاری کند ؟

کلید درک مسأله اطلاعات است . توانایی تولید مثل به وسیله ی یک دستور العمل که شامل اطلاعات لازم برای ساخت یک موجود دیگر است در بدن هر موجود زنده وجود دارد .  سلول اولیه ی خرگوش دستورات لازم را برای یک خرگوش جدید با خود حمل می کند همچنین توانایی منظم کردن ساخت اجزای بدن و … را نیز به صورت دستور العمل هایی‌همراه خود دارد . درست مانند دستور پخت کیک که در آشپزی موجود است این دقیقا همان نظریه ای است که منصوب به ارسطو است .

کسی که می گوید :(( تصویر و مفهوم یک جوجه در تخم مرغ وجود دارد ))  و یا این که می گوید:(( میوه بلوط دستور تبدیل شدن به درخت را از یک درخت بلوط به صورت مکتوب دریافت می کند . ))  

مولکول      DNA     به صورت نردبان مار پیچی ترسیم شده است اسکلت فسفات ـ قند شبیه به میله‌های دو طرف نردبان و جفت باز‌های نیتروژن درآن شبیه به پله‌های نردبان هستند .

بازهای نیتروژن دار به یکدیگر جفت می‌شوند و دو میله‌ی دو طرف ، نردبان را به یکدیگر متصل می کنند . تصاویری از رشته‌های مولکول DNA     با روش پراش پرتو  X     تهیه کرده اند. واستن و کریک سرانجام در سال ۱۹۵۳  با کمک یافته‌های چارگف و داده‌های حاصل از روش پراش پرتو X     که حاصل کار های علمی فرانکلین و ویلکنیز بود ونیز با شناختی که خود از پیوند های شیمیایی داشتند ، مدلی از DNA     با    آرایش مارپیچ دوتایی ساختند که در آن دو رشته‌ی نوکلئوتیدی حول یک محور مرکز می‌پیچیدند .

مدلی که امروز از DNA ارئه می‌شود ، همان مدل واتسن و کریک است .

واتسن و کریک را در کنار مدل گوی و میله‌ای خود از مولکول DNA نشان می دهد .

در سال۱۹۶۲ واتسن و کریک به خاطر این کشف خود ، موفق به دریافت جایزه‌ی  نوبل شدند . در ساختار DNA آدنین در برابر تیمین و گوانین در برابر سیتوزین جفت می‌شوند . به عبارت دیگر ، آدنین یک زنجیره  باتیمین زنجیره‌ی مقابل و سیتوزین آن با گوانین زنجیره‌ی مقابل جفت می شود . ساختار و اندازه‌ی بازها ، عامل اصلی جفت شدن آن‌ها به یکدیگر است . هنگام همانند سازی DNA گاه اشتباهاتی رخ می دهد و کلئوتیدی غلط به زنجیره‌ی جدید اضافه می شوند .

یکی از ویژگی های مهم همانند سازی DNA  این است کهDNA  پلی مراز دارای خاصیت ویرایش است و زمانی نوکلئیدهای جدید را به زنجیره‌ی در حال ساخت اضافه می کند که نوکلئدتیدی قبلی به طور صحیح با وکلئوتید‌های مکمل خود جفت شده باشند . در صورت بروز اشتباه DNA پلی مراز بر می گردد و نوکلئتید غلط را جدا می‌کند ، خاصیت ویرایش DNA پلی مراز از بروز اشتباهات بیش تر در همانند سازی DNA جلوگیری می کند .

با این حال از هر یک میلیارد نوکلئوتیدی که به ساختار DNA وارد می‌شود معمولا یکی از آن ها اشتباهی است . این اشتباهات و تغییرات تصحیح نشده را که در ردیف نوکلئوتید‌ها روی می‌دهند جهش (( موتاسیون )) می نامند .

وقتی ساختار مارپیچ دوگانه DNA  شناخته شد ،‌پژوهشگران به مطالعه‌ی روابط مکملی بین نوکلئوتیدها پرداختند ، تا اینکه پس از گذشت چند سال دریافتند که هر یک از زنجیر های مارپیچ دوتایی ، به صورت الگویی در تکثیر نسخه های جدید DNA را به طور خلاصه نشان می دهد .

به طور کلی در فرایند همانند سازی DNA می توان مراحل زیر را از یکدیگر مجزا کرد :

مرحله‌ی ۱

قبل از شروع همانند سازی ، دور زنجیره‌ی DNA ، با شکستن پیوند‌های بین باز ها نیتروژن دار از یکدیگر جدا می شوند . هم زمان با جدا شدن این دو زنجیره از یکدیگر ، پروتئین هایی به هر یک از رشته های DNA متصل و آن‌ها را از یکدیگر جدا نگه می دارند و بدین ترتیب از تشکین مجدد مارپیچ مضاعف جلوگیری می کند .

در این هنگام ، دو زنجیره‌‌ی مکمل DNA  ، ساختار شبیه به حرف Y به خود می گیرد .

به محل جدا شدن این دو زنجیره دو راهی همانند سازی می گویند .

مرحله‌ی ۲ :

از دو راهی همانند سازی ، آنزیم هایی به نام DNA پلی مراز دراز در طول هر رشته‌ی DNA حرکت می‌کنند و نوکلئوتیدها را در برابر نوکلئوتیدهای مکمل خود قرار می‌دهند

مرحله‌ی ۳ : 

هرDNA پلی مراز ، بر اساس ردیف نوکلئوتید‌های رشته‌ی DNA قدیمی ، نوکلئوتید‌ها را به رشته‌ی در حال ساخت ((رشته جدید )) اضافه می‌کند ، تا ساخت رشته‌ی DNA جدید به پایان یابد .        

مونومرهای RNA و DNA شامل یک قند ساده ، یکی از بازهای نیتروژنی و یک یا دو واحد اسید فسفریک هستند. نوکلئوتیدهای RNA و DNA از نظر ساختاری تنها در قند و یک باز متفاوت دارند. پلی نوکلئوتیدهایی با وزن‌های مولکولی تا چند میلیون شناخته شده‌اند. ردیف نوکلئوتیدها در زنجیر پلی نوکلئوتیدی ساختار نوع اول این زنجیر است. در زنجیر اسید نوکلئیک ، اتم کربن شماره ۳ یک مولکول قند و اتم کربن شماره ۵ مولکول قند بعدی توسط یک اتصال استر به مولکول اسید فسفریک متصل می‌گردد.

یکی از چهار بنیان مختلف باز نیتروژن‌دار جایگزین گروه OH اتم کربن شماره ۱ هر مولکول قند می‌گردد. ساختار دوم DNA یک مارپیچ دوگانه است. دو زنجیر DNA به نحوی به یکدیگر پیچ خورده‌اند که بازها درون مارپیچ واقع شده‌اند. ساختار از طریق پیوندهای هیدروژنی بین بازهای یک زنجیر و بازهای زنجیر دیگر به هم متصل شده‌اند. چهار بنیان باز موجود در DNA از تیمین (T) ، آدنین (A) ، گوانین (G) و سیتوزین (C). آدنین و تیمین یکدیگر را تکمیل می‌کنند.

موقعیت اتمها این امکان را فراهم می‌سازد تا دو پیوند قوی هیدروژنی بین A از یک زنجیر و T از زنجیر دیگر مارپیچ دو گانه بوجود آید. گوانین (G) و سیتوزین (C) به همین نحو همدیگر را تکمیل می‌کنند. بین این زوج باز سه پیوند قوی هیدروژنی تشکیل می‌شود. در هر نمونه DNA مقدار A و T و نیز G و C یکسان است. بازهایی که به یک زنجیر DNA متصل است بازهای متصل به زنجیر دیگر DNA را تکمیل می‌کنند. اگر یک A روی زنجیر ۱ وجود داشته باشد، T روی زنجیر ۲ مخالف آن خواهد داشت و اگر یک T روی زنجیر ۱ وجود داشته باشد، A روی زنجیر ۲ مخالف آن وجود خواهد داشت. همین نحوه جفت شدن بین C و G روی می‌دهد.

دو جفت پیوند هیدروژنی تقریبا طول یکسان دارند. در نتیجه دو زنجیر مارپیچ دوگانه به یک فاصله از همدیگر قرار می گیرند. مولکولهای RNA به صورت تک رشته‌ای قرار دارند و فقط در بعضی از انواع آن هم در مواقعی خاص پیوندهای هیدروژنی در داخل یک زنجیره ایجاد می‌شود که می‌توان مولکول RNA ناقل را نام برد. ۴ باز موجود در RNA عبارتند از: آدنین ، یوراسیل ، گوانین و سیتوزین

 

منبع:پدیدا بزرگترین مرجع علمی ایرانیان.

ارسال نظر