الدرس 104 : نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA | مدونة أحمد النادى لأحياء الثانوية العامة

الدرس 104 : نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA

>
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA

نموذج واطسون وكريك ( مصنوع من السلك ) :

أول من تمكنا من وضع نموذج مقبول لشكل الحمض النووى DNA وذلك لتحديد  بنيته الفراغية ( شكله الثلاثى الأبعاد ) بإستخدام البيانات التى وفرتها صور فرانكلين . 
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA
 وفرت صورة فرانكلين لواطسون وكريك معلومات واضحة للـ DNA ومعلومات ليست واضحة أوضحها نموذج واطسون وكريك حيث كانت صورة فرانكلين الناتجة من سقوط أشعة X على جزئ DNA كصورة ظلال نخلة تكونت ورسمت على الأرض بعد سقوط أشعة الشمس المستقيمة عليها فأمكن الحصول على معلومات مبدئية من تلك الصورة المتكونة على الأرض كطول تلك النخلة وشكل أوراقها وشكلها العام وليس كل المعلومات المتعلقة بتلك النخلة والتنبؤ بما فى داخلها . 
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA
مواصفات اللولب المزدوج طبقاً لنموذج واطسون وكريك :
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج
1 -  نموذج DNA يتركب من شريطين يرتبطان معاً كالسلم اللولبى الملتف حيث
يمثل هيكلا السكر- فوسفات جانبى السلم ( درابزين ) ، يلتفوا جهة اليمين مع عقارب الساعة .
☜ تمثل أزواج القواعد النيتروجينية درجات السلم .
2 -  درج السلم ( وهو عبارة عن أزواج القواعد النيتروجينية المتكاملة والمتممة لبعضها ) يتكون من إحدى الحالتين التاليتين ( توليفة من التوليفتين ) : 
 قاعدة الأدينين  (A) فى أحد السلسلتين مرتبطة مع قاعدة الثايمين (T) فى السلسلة الأخرى برابطتان هيدروجينيتان
 قاعدة الجوانين (G) فى أحد السلسلتين مرتبطة مع قاعدة السيتوزين (C) فى السلسلة الأخرى بثلاث روابط هيدروجينية
لذلك تعمل الروابط الهيدروجينية على ثبات جزئ DNA .
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج - الروابط الهيدروجينية
3 -  عرض درجات السلم ( عرض DNA ) ( قطر اللولب ) ( البعد الثابت لجانبى السلم ) :
متساوى ويساوى 2 نانومتر , حيث يكون شريطى DNA على نفس المسافة من بعضهما البعض على إمتداد جزئ الـ DNA وذلك لأن
كل زوج من القواعد النيتروجينية التى ترتبط ببعضها البعض يحتوى على قاعدة ذات حلقة ( البريميدينات ) مع قاعدة أخرى ذات حلقتين ( البيورينات )
فعند أماكن إتصال الشريطين ترتبط قاعدة من البيورينات مع قاعدة من البريميدينات فيكون اتساع الحلزون عند هذه النقطة 2نانومتر ، أما لو اتحدت قاعدتين من البيورينات ( كل واحدة منها إتساعها 1.2 متر نانومتر ) فسوف تكون المسافة أكثر من 2 نانومتر ولن يتكون حلزون منتظم ، أما لو اتحدت قاعدتين من البريميدينات ( كل واحدة منها إتساعها أقل من 1 نانومتر ) فسوف تكون المسافة أقل من 2 نانومتر وستحدث تخلخلات فى الحلزون . 
4 -  شريطى الـ DNA أحدهما فى وضع معاكس للآخر :
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج - شريطين فى وضع معاكس
 في اللولب المزدوج يكون إتجاه أحد الشريطين ( 5' ----> '3 ) , بينما إتجاه الشريط الآخر المقابل هو (3' ----> '5 ) وذلك بسبب أن : 
اتجاه النوكليوتيدات في أحد السلسلتين مضاد للاتجاه في السلسلة الأخرى و يرجع التعاكس إلى إتجاه سكر الديؤكسى ريبوز . 
  أحد السلسلتين يسمى بالنهاية الخامسة 5' وذلك لعدم إرتباط ذرة الكربون الخامسة بسكر خماسى والأخرى تسمى النهاية 3' لعدم إرتباط ذرة الكربون الثالثة بسكر خماسى . 
بمعنى أن :
مجموعة الفوسفات الطرفية المتصلة بذرة الكربون رقم (5) فى السكر الخماسى فى شريطى DNA تكون عند الطرفين المعاكسين , وذلك لجعل الروابط النيتروجينية بارزة جهة الداخل حتى تتكون الروابط الهيدروجينية بين زوجى القواعد النيتروجينية بشكل سليم . 
فمثلاً :
لكى ترتبط قاعدة الأدينين فى نيوكليوتيدة موجودة بشريط برابطتين هيدروجينيتين مع الثايمين فى النيوكليوتيدة المقابلة فى الشريط الآخر لابد أن تنقلب إحدى النيوكليوتيديتين لتعاكس الأخرى فى الإتجاه . 
 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج - شريطين فى وضع معاكس

 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج - شريطين فى وضع معاكس


 نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ DNA - مواصفات اللولب المزدوج - شريطين فى وضع معاكس
ملحوظة : 
تلعب الروابط الهيدروجينية دوراً فى :
ثبات تركيب جزئ DNA .
 و إزدواج جزئ DNA .
 و حماية المعلومات الوراثية على جزئ DNA . 
نموذج واطسون وكريك لتركيب الـ dna - الروابط الهيدروجينية
5 -  سلم DNA يلتف ويُجدل ككل بحيث :
☜ يتكون لولب من الشريطين الملتفان حول بعضهما البعض لذا يسمى جزئ DNA بـ " اللولب المزدوج " . 
☜ تتكون كل لفة فى اللولب من عشر نيوكليوتيدات بها 10 قواعد نيتروجينية على الشريط الواحد
بمعنى : أن كل لفة تتكون من 10 أزواج من القواعد النيتروجينية على الشريطين معاً ( 20 نيوكليوتيدة بها 20 قاعدة نيتروجينية على الشريطين ) . 
فإذا كانت قطعة من الـ DNA ( يعنى الشريطين معاً ) تتكون من 9000 قاعدة نيتروجينية فإن :
عدد اللفات فى تلك القطعة = 9000 / 20 = 450 لفة .
ملحوظة :
من نموذج واطسون وكريك :
- طول ( مسافة ) اللفة الواحدة الواحدة فى الـ DNA = سمك النيوكليوتيدة  X 10   =  ,34  X  10   = 3.4 نانومتر .
- عدد لفات الـDNA = عدد النيوكليوتيدات فى شريط DNA / 10 .
- عدد لفات الـDNA = طول DNA / طول اللفة الواحدة .
- عدد أزواج القواعد = طول DNA / سمك النيوكليوتيدة .