أحياء – تضاعف ال DNA للصف الثالث الثانوى 2016

 تضاعف ال DNA

- لكى تستقبل كل خلية جديدة ناتجة عن الانقسام نسخة طبق الأصل من المعلومات الوراثية الخاصة بالخلية الأم، كان لابد من تضاعف كمية DNA قبل أن تبدأ الخلية الأم فى الانقسام. – وحيث إن شريطى DNA يحتويان على قواعد متكاملة فإن تتابع النيوكليوتيدات فى كل شريط يوفر المعلومات اللازمة لانتاج الشريط المقابل الذى يتكامل معه. – فإذا كان تتابع قطعة من شريط هى (`3 G – G – A – A -T `5 ) فان قطعة الشريط التى تتكامل معها هى ( `5 C – C – T – T- A `3 ) – إذا تم فصل شريطى DNA عن بعضهما فإن أيا منهما يمكن أن يقوم بإنتاج شريط يتكامل معه.

الأنزيمات وتضاعفDNA

1) ينفك التفاف اللولب المزدوج.

2) تقوم أنزيمات اللولب (مثل المقص) بفصل الشريطين عن بعضهما البعض بكسر الروابط الهيدروجينية التى تربط القواعد المتزاوجة فى اتجاه النهاية 3 لأحد الشريطين، والنهاية `5 للشريط المعاكس فينفصل شريطا DNA عن بعضهما، لتتمكن القواعد من تكوين روابط هيدروجينية مع نيوكليوتيدات جديدة حيث يعمل كل شريط من الشريطين كقالب لبناء الشريط الذى يتكامل معه.

3) تقوم أنزيمات البلمرة التى تتبع دائما انزيم اللولب ببناء أشرطة DNA الجديدة بإضافة النيوكليوتيدات واحدة بعد الأخرى إلى النهاية 3 للشريط DNA الجديد بعد أن تتزاوج القاعدة النيتروجينية للنيوكليوتيدة، المراد ربطها بالشريط الجديد مع القاعدة النيتروجينية للنيوكليوتيدة، التى تتكامل معها على الشريط القالب، بحيث يتم تكوين روابط هيدروجينية جديدة بين القواعد المتزاوجة للربط بين شريطين أحدهما جديد والآخر قديم.

(4نظرا لأن أنزيم البلمرة لا يعمل فى الاتجاه من 3 إلى 5 للشريط الجديد الذى يتم بناؤه، فلا يقوم بتكوين الشريط الآخر لأن شريطى لولب الـ DNA المزدوج متوازيان عكسيا، تقوم أنزيمات الربط بربط القطع الصغيرة التى يتم بناؤها لتكوين الشريط المعاكس، والذى يتم بناؤه فى الاتجاه من 5 إلى 3 على شكل قطع صغيرة، ترتبط مع بعضها بواسطة أنزيمات الربط.

- وهذا ما يحدث فى حقيقيات النواة، حيث ينتظم DNA فى صورة صبغيات يحتوى كل صبغى على جزىء واحد من DNA يمتد من أحد طرفى الصبغى إلى الطرف الآخر ويبدأ نسخ DNA عند أي نقطة على امتداد الجزيء .

- أما فى أوليات النواة فان جزئ DNA يوجد على شكل لولب مزدوج نهايتاه ملتحمتان مع بعضهما ويتصل هذا الجزىء بالغشاء البلازمى للخلية عند نقطة واحدة يبدأ من عندها نسخ جزىء DNA.

- عند انقسام الخلية ترث كل خلية جديدة جزىء DNA هجين (أى يتكون من شريط جديد وآخر قديم يتحكم فى هذه العملية عدد من الأنزيمات والبروتينات فى الخلية

إصلاح عيوب DNA

من صفات المركبات البيولوجية التى توجد على شكل بوليمرات:-

- أنها مركبات طويلة تتكون من وحدات بنائية متكررة.

- أنها معرضة للتلف (حرارة الجسم – عوامل البيئة المائية داخل الخلية

– المركبات الكيميائية – الإشعاع)، ومن هذه المركبات النشا – البروتين، وكذلك الأحماض النووية.

- رغم أن حوالى 5000 قاعدة بيورينية (أدينين وجوانين) تتلف وتفقد كل يوم بسبب الحرارة، التى تفكك الروابط التساهمة التى تربط السكريات الخماسية.

- مما ينشأ عنه تغيرات كبيرة وخطيرة فى بروتينات الخلية، ولكن هذا لا يستمر بهذا الكم الهائل، ولكن ما يستمر منه تغيران أو ثلاثة يكون لها صفة الدوام، أما غالبية التغيرات فتزال نتيجة نشاط مجموعة من 20 أنزيما تعرف بأنزيمات الربط DNA.

دور أنزيمات الربط (DNA (DNA Ligases

1- التعرف على المنطقة التالفة.

2- إصلاح المناطق التالفة واستبدالها بنيوكليوتيدات تتزاوج مع تلك الموجودة على الشريط المقابل للجزء التالف.

- لابد لإصلاح أحد أو بعض عيوب DNAمن وجود نسختين من المعلومات الوراثية نسخة على كل من شريطى لولب DNA.

- تقوم انزيمات الربط باستخدام الشريط السليم كقالب لإصلاح الشريط التالف المقابل، ولذلك يظهر معدل مرتفع من التغيرات الوراثية، التى تنشأ عن تلف بعض المواقع فى شريط DNA الفيروس الذى يكون مفردا (RNA).

- تبدو أهمية اللولبDNA المزدوج وحيويته وعلاقته بالثبات الوراثى للكائنات الحيةDNA فى أوليات النواة.

- على شكل لولب مزدوج تلتحم نهايتاه معا .

هل تعلم: إننا لو فردنا جزئ DNA الخاص ببكتريا ايشيريشيا كولاى لوصل طوله 1.4 مم، بينما طولالخلية البكتيرية نفسها حوالى 2 ميكرون فقط، وبالرغم من ذلك فإنه يشغل 0.1  من حجم الخلية، حيث يلتف على نفسه عدة مرات، ليصل إلى هذا الحجم، ويتصل DNA بالغشاء البلازمى للخلية فى موقع أو أكثر.

- بعض البكتيريا بها واحد أو أكثر من جزيئات DNA الدائرية الصغيرة تسمى البلازميدات.

- تستخدم البلازميدات على نطاق واسع فى الهندسة الوراثية، حيث تتضاعف البلازميدات الموجودة بها فى نفس الوقت الذى يحدث فيه تضاعف DNA الأساسى بها، وعليه يستغل العلماء هذا النشاط بإدخال بلازميدات صناعية إلى داخل الخلية البكتيرية، فتنتج نسخا عديدة من هذه البلازميدات.

- جزيئات DNA فى عضيات حقيقيات النواة كالميتوكوندريا والبلاستيدات الخضراء تشبه تلك الموجودة فى أولويات النواة.

- ثبت وجود البلازميدات فى خلايا الخميرة، وهى من حقيقيات النواة. ( وهذه البلازميدات لا تتعقد بوجود بروتين معها).

- ولقد بنى العلماء اعتقادهم أن البلاستيدات الخضراء والمتيوكوندريا، ربما نشأت كأوليات نواة متطفلة داخل خلايا حقيقيات النواة ثم استقرت داخلها.