دی ان ای

دی‌اِن‌اِی (DNA)

دي‌اِن‌اِي

دي‌اِن‌اِي

نام اختصاری اسید دی‌اُکسی ریبونوکلئیک، اساس مولکولی وراثت. دی‌اِن‌اِی مولکول پیچیدۀ بسیار بزرگی است که اطلاعات ضروری ساخت پروتئین‌ها در یاخته را به‌شکل رمزهایی شیمیایی در خود دارد. به عبارت دیگر، دی‌اِن‌اِی توالی اسیدهای آمینه را در ساختار پروتئینی ویژه در یاخته تعیین می‌کند. دی‌اِن‌اِی مولکول اسید نوکلئیکی یا دو رشتۀ نردبانی‌شکل است که در همۀ جانداران، جز تعدادی از ویروس‌ها که صرفاً آر‌اِن‌اِی دارند، اساس وراثت است. دی‌اِن‌اِی در همۀ موجودات زنده به‌شکل کروموزوم‌ها سازمان یافته است و در همۀ موجودات زنده، جز باکتری‌ها، فقط در هستۀ یاخته وجود دارد. این مولکول نردبانی‌شکل است، به این معنی که مرکب از دو نیمه از زیرواحدهای نوکلئوتیدی است. هر نوکلئوتید از یک قند دی‌اُکسی ریبوز، یک گروه فسفات، و یک باز آبی تشکیل شده است. به مجموعه‌های سه‌تایی بازها رمز (کدون) می‌گویند. این مجموعه‌ها رمزساخت یک اسیدآمینۀ ویژه، یعنی زیرواحد پروتئین‌ها، را در خود دارند. دو رشتۀ دی‌اِن‌اِی را بازهای آبی ـ یک پورین (آدنین یا گوانین) یا پیریمیدین (سیتوزین یا تیمین) به‌هم می‌پیوندند و پله‌های نردبان را پدید می‌آورند. شکل‌گیری زوج بازها به‌صورتی است که آدنین با تیمین و گوانین با سیتوزین جفت می‌شوند. توالی بازها در طول دی‌اِن‌اِی به‌شکل رمز اطلاعاتی توالی اسیدهای آمینه در طول پروتئین است. سه باز آبی پیاپی (سه‌‌تایی) رمز یک اسیدآمینه، سه باز پی‌درپی بعدی رمز اسیدآمینۀ بعدی، و به همین ترتیب، بازها موجب ساخت پروتئینی ویژه می‌شوند. مسیر ساخته‌شدن جفت بازها به قسمی است که توالی بازها از نسلی به نسل بعد حفظ می‌شود. اطلاعات وراثتی به‌شکل توالی ویژۀ بازها ذخیره می‌شود. انتقال صحیح اطلاعات وراثتی مهم است. در فرآیند همانندسازی دی‌اِن‌اِی، که پیش از هر تقسیم یاخته‌ای رخ می‌دهد، دو رشتۀ آن از هم جدا می‌شوند و در برابر هر رشته، مکمل آن ساخته می‌شود. به‌علت جفت‌شدن ویژۀ بازها، اطلاعات وراثتی دقیقاً تکثیر می‌شوند. به‌رغم این دقت، گاهی به‌سبب وقوع اشتباه توالی بازها تغییر می‌کند. این امر موجب تغییر توالی اسیدهای آمینه در پروتئین می‌شود. این رویداد جهش نام دارد. پرتوهای یونیزه‌کننده خطر جهش را افزایش می‌دهند. در گیاهان و جانوران، دی‌اِن‌اِی به‌شکل کروموزوم‌ها سازمان‌یافته و در هستۀ یاخته‌ها جای دارد. در باکتری‌ها، دی‌اِن‌اِی به‌شکل متفاوتی سازمان‌ می‌یابد. باکتری‌ها یک مولکول دی‌اِن‌اِی حلقوی بزرگ دارند که شامل بیشتر اطلاعات وراثتی است. برخی باکتری‌ها مولکول‌های حلقوی کوچک دی‌اِن‌اِی، معروف به پلاسمید نیز دارند. در مهندسی ژنتیک، از پلاسمیدها برای انتقال ژن‌ها از موجودی به موجود دیگر استفاده می‌کنند.

ساخت پروتئین. فرآیند پروتئین‌سازی بسیار پیچیده و شامل مراحل زیر است: استفاده از رمزهای سه‌تایی دی‌اِن‌اِی برای تولید اِم‌آر‌اِن‌اِی؛ اتصال اِم‌آر‌اِن‌اِی به تی‌آر‌اِن‌اِی بر روی ریبوزوم‌ها؛ و اتصال پی‌درپی اسیدهای آمینه برای تشکیل پروتئین. از آن‌جا که دی‌اِن‌اِی در هستۀ یاخته قرار دارد اسیدهای آمینه در سیتوپلاسم به‌هم می‌پیوندند، لازم است اطلاعات دی‌اِن‌اِی پس از رونویسی به سیتوپلاسم بُرده شود. بخش‌هایی از دی‌اِن‌اِی که دارای رمز یک پروتئین‌اند، طی فرآیند رونویسی مولکول‌های اِم‌‌آر‌اِن‌اِی (آر‌اِن‌اِی پیک) را می‌‌سازند. این مولکول‌ها به ریبوزوم وصل می‌شوند و سپس، مولکول‌های تی‌آر‌اِن‌اِی (آر‌اِن‌اِی ناقل) اسیدهای آمینه را به محل پروتئین‌سازی می‌آورند. اسیدهای آمینه مطابق توالی آراِن‌اِی پیک آرایش می‌یابند و با اتصال به یکدیگر پروتئین را می‌سازند.

رمز‌ها (کدون‌ها). متخصصان وراثت رمز‌ها را با حروف اول بازهای سه‌تایی مشخص می‌کنند. مثلاً رمز سی‌اِی‌جی نمایندۀ توالی سه‌تایی سیتوزین ـ آدنین ـ گوانین است. از آن‌جا که هر رمز سه‌تایی است و چهار باز گوناگون وجود دارد، ۶۴ رمز متفاوت (۶۴=۴×۴×۴) ممکن است پدید آید. پروتئین‌ها معمولاً از بیست نوع اسیدآمینۀ متفاوت ساخته شده‌اند و بنابراین، بیشتر اسیدهای آمینه بیشتر از یک رمز دارند. مثلاً رمز‌های جی‌جی‌تی، جی‌جی‌سی، جی‌جی‌اِی، و جی‌جی‌جی، همگی رمز اسیدآمینۀ گلیسین‌اند. نخستین کروموزومی که توالی دی‌اِن‌اِی آن تعیین شد، کروموزوم ۲۲، یکی از کوچک‌ترین کروموزوم‌ها و حامل شاخص اسکیزوفرنی، بود که حدود ۸۰۰ ژن و ۳۳.۵میلیون باز دارد (۱۹۹۰).

برنامۀ کار موجود زنده (برنامه کار موجود زنده). اطلاعات رمز‌ها (کدون‌ها) را آراِن‌اِی پیک رونویسی (← رونویسی (زیست‌شناسی)) می‌کند. این رمزها روی ریبوزوم‌های سیتوپلاسم به توالی اسیدهای آمینه ترجمه می‌شوند. توالی رمز‌ها توالی دقیق اسیدهای آمینه و درنتیجه، نوع پروتئین تولیدشده را تعیین می‌کنند. پروتئین‌ها نیز مانند آنزیم‌ها مولکول‌های ساختاری اصلی موجود زنده به‌شمار می‌روند. درنتیجه، مشخص است که رمز ژنتیکی مسئول مؤثر ساخت و کنترل کل موجود زنده است.

روش‌های آزمایشگاهی. توالی بازهای دی‌اِن‌اِی را از راه برش مولکول با آنزیم‌های محدودکننده تعیین می‌کنند. همچنین، از این تکنیک برای انتقال توالی‌های ویژه دی‌اِن‌اِی از موجودی به موجود دیگر نیز استفاده می‌کنند. دی‌اِن‌اِی باستانی دی‌اِن‌اِی مولکولی بسیار پایدار است. دانشمندان دی‌اِن‌اِی نوعی شپشک را تجزیه و تحلیل کرده‌اند که از کهربایی متعلق به دوران کرتاسه استخراج شده است و قدمتی ۱۲۰ تا ۱۳۵میلیون ساله دارد. در ۱۹۹۴، پژوهشگران امریکایی از مری انسان ۱۰۰۰ سال پیش دی‌اِن‌اِی استخراج کردند. همچنین در ۱۹۹۴، دی‌اِن‌اِی دایناسوری را از استخوان‌های غیر فسیل آن در معادن زغال‌سنگ ایالت یوتا، واقع در امریکا، استخراج کردند.

ابعاد دی‌اِن‌اِی. دی‌اِن‌اِی یاخته‌ای از انسان به‌شکل باز حدود دو متر طول دارد، در حالی‌که ابعاد هستۀ‌ حاوی این دی‌اِن‌اِی فقط حدود ده میکرومتر است.

 

---