البيولوجيا وعلوم الحياة

الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين (DNA)

1999 ثورة الهندسة الوراثية

وجدي عبد الفتاح سواحل

KFAS

DNA الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين البيولوجيا وعلوم الحياة

يعتبر الحمض النووي الريبوزي منزوع الأكسجين DNA من أهم الأحماض النووية (شكل 1) حيث أنه الجينات ذاتها، ويشكل المادة الرئيسة للصبغيات (الكروموسومات).

كما توجد مقادير صغيرة من DNA أيضا في الميتوكوندريا Mitochondria (أجسام موجودة في السيتوبلازم وتلعب دوراً هاماً في العمليات الحيوية في الخلية وخصوصاً عمليات التنفس)، وكذلك في البلاستيدات الخضراء (توجد في سيتوبلازم الخلايا النباتية وتحتوي على مادة الكلوروفيل – اليخضور – الذي يقوم بعمليات التمثيل الضوئي في النبات منتجاً المواد الكربوهيدراتية والسكرية).

ويتحكم DNA في كل العمليات الحيوية للخلية من خلال توجيه عمليات تخليق البروتين (شكل 2) باستثناء الفيروسات ذوات الحمض النووي الريبوزي RNA viruses (مادتها الوراثية RNA وليس DNA).

وتعتبر النيوكليوتيدة nucleotide وحدة بناء جزيء DNA. وتتركب النيوكليوتيدة الواحدة من سكر خماسي ديؤكسي ريبوز Deoxy ribos ومجموعة فوسفات مرتبطة بوساطة رابطة تساهمية بذرة الكربون الأولى. والقواعد النيتروجينية هي إما أدينين  (A) Adenine أو جوانين (G) Guanine وهما من مشتقات البيورين Purines ذي الحلقتين – أو ثيامين (T) Thymine أو سيتوزين (C) Cytosine، وهما من مشتقات البريميدين Pyrimidine ذي الحلقة الواحدة.

 

وترتبط النيوكليوتيدات ببعضها عن طريق مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم (5) بسكر أحد النيوكليوتيدات بوساطة رابطة تساهمية مع ذرة الكربون رقم (3) في سكر النيوكليوتيدة التالية، والشريط الذي يتبادل فيه السكر والفوسفات يسمى "هيكل سكر – فوسفات ".

تجد عند إحدى نهايتيه مجموعة فوسفات طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم (5) في السكر الخماسي، وفي النهاية الأخرى توجد مجموعة هيدروكسيل (OH) طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم (3). أما القواعد النيتروجينية فهي على جانب واحد من هيكل سكر – فوسفات.

وقد تدخل العلماء بوسائلهم الكيميائية والفيزيائية المعقدة لمعرفة السر العظيم الذي يورث المخلوقات صفاتها.

ويتكشف السر البديع في بداية الصف الثاني من القرن العشرين على يد عالمين هما واطسون (بيولوجي) وكريك (فيزيائي) فقدما النموذج الذي يمكن أن يكون عليه الشريط الوراثي واستحقا عليه جائزة نوبل.

 

ويتركب نموذج بناء DNA  الذي وصفه واطسون وكريك من شريطين من DNA مرتبطان كالسلم – جانباه يمثلهما هيكلا السكر والفوسفات ودرجاته تمثلها القواعد النيتروجينية. وتتكون الدرجة الواحدة من زوج من القواعد النيتروجينية، إما من A و T بينهما رابطتان هيدروجينيتان T = A وإما م C و G بينهما ثلاث روابط هيدروجينيـــــــــــــة C = G، وكل درجة يفصلها عن الأخرى مسافة 3,4 انسجتروم. وسمك الشريط لا يتجاوز اثنين من مليون جزء من الملليميتر (20 انجستروم).

ويتضاعف الشريط الوراثي DNA بالخلية الأم قبل الانقسام الخلوي – حتى تستطيع كل خلية جديدة استقبال نسخة طبق الأصل من المعلومات الوراثية – عن طريق التضاعف شبه المحافظ Semi – conservative  (وفيه يعمل كل شريط DNA كالقالب لبناء شريط جديد وتختص كل من الخليتين الناتجتين عن الانقسام بجزي هجين، يتكون من شريط قديم وآخر جديد).

إن سر الحياة يكمن في تنظيم تتابع القواعد النيتروجينية TCGA في الشريط الوراثي DNA وتلك هي شفرة الحياة التي نشأت منها جميع المخلوقات دون تفرقة بين إنسان وحيوان ونبات وميكروب.

 

ثم هي في الوقت ذاته تعطي من الصور الأشرطة الوراثية المجدولة وترجمت معلوماتها أعطت الصفات التي لا تتشابه بين مخلوق وآخر. فتكون كل مجموعة من تتابعات القواعد داخل الكروموسوم جيناً معيناً مسئولاً عن تكوين بروتين معين.

ويمكن تقسم البروتينات العديدة المختلفة – التي تتكون نتيجة نشاط الجينات-التي توجد في جميع الأنظمة الجينية إلى قسمين هما البروتينات التنظيمية Regulatory protteins، وهي بروتينات تنظم العديد من عمليات وأنشطة الكائن الحي مثل الأنزيمات (تنظم التفاعلات الكيميائية بالكائنات الحية) والهرمونات (تنسق بين وظائف الأعضاء المختلفة للجسم وتمكنه من الاستجابة للتغيير المستمر في البيئة الداخلية  والخارجية) والأجسام المضادة (تعطي الجسم مناعة ضد الأجسام الغريبة).

والبروتينات التركيبية Structural proteins، وهي بروتينات تدخل في تراكيب محددة في الكائن الحي مثل الأكتين والبوسين (يدخلان في تركيب العضلات وغيرها من أعضاء الحركة المختلفة) والكولاجين (يدخل في تركيب الأنسجة الضامة) والكيراتين (يكون الأغطية الواقية كالجلد والشعر) والهيموجلوبين (يدخل في تركيب خلايا الدم الحمراء).

مجلة العلوم
‫‪الخلايا التائية لدى مرضى فيروس كورونا " تبشر بالخير" للمناعة طويلة الأمد
قلم:      ميتش ليزلي
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الخلايا التائية أو الخلايا T T cellsهي من أقوى أسلحة الجهاز المناعي، ولكن أهميتها في محاربة الفيروس سارس-كوف-2 SARS-CoV-2، لم تكن واضحة حتى الآن. حاليًا تظهر دراستان أن الأشخاص المصابين لديهم خلايا تائية تستهدف الفيروس، مما يساعدهم على الشفاء منه. كما وجدت كلتا الدراستين أن بعض الأشخاص الذين لم يصابوا قطُ بالفيروس سارس-كوف-2 يمتلكون هذه الدفاعات الخلوية، على الأغلب لأنهم أصيبوا من قبل ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪أنظمة ذكاء اصطناعي تهدف إلى العثور على تفشيات فيروس كورونا
قلم:      أدريان تشو
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة

لم يكن البشر أول من أطلق الإنذار العالمي حول جائحة كوفيد-19 COVID-19 وإنما كان حاسوبًا. HealthMap، هو موقع على الإنترنت يشغله مستشفى بوسطن للأطفال Boston Children’s Hospital، يستخدم الذكاء الاصطناعي AI لمسح وسائل التواصل الاجتماعي، والتقارير الإخبارية، وعمليات البحث على الإنترنت، وغيرها من البيانات، بحثًا عن علامات على فاشيات مرضية. وفي تاريخ 30 ديسمبر 2019 اكتشف الموقع تقريرًا ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪فيروس كورونا المستجد .. ماهية الفيروسات والمتلازمات التنفسية
حمد عبد الحميد إعلامي وكاتب، الكويت
لا يزال العالم منشغلا منذ بداية العالم الحالي بالتطورات المرتبطة بانتشار فيروس كورونا، والإصابات التي يحدثها، والوفيات الناجمة عنه، والآثار الاقتصادية السلبية، والتداعيات الكارثية التي يمكن أن يخلفها على جميع المجالات في حال استمراره مدة طويلة من دون التوصل إلى علاج مناسب له. ومنذ الإعلان عن خطورة الفيروس، واحتمال تحوله إلى وباء عالمي، سارعت جهات عدة، في مقدمتها منظمة الصحة العالمية، إلى نشر الإجراءات ... (قراءة المقال)