>
كل المركبات البيولوجية التى توجد فى الخلية على شكل بوليمرات معرضة للتلف .
البوليمرات :
مركبات بيولوجية طويلة توجد فى خلايا الكائنات الحية تتكون من وحدات بنائية متكررة تسمى مونيمرات .
مثل :
النشا – يتكون من وحدات متكررة من الجلوكوز .
البروتين – يتكون من وحدات متكررة من الأحماض الأمينية (AA).
الأحماض النووية ( RNA + DNA ) تتكون من وحدات متكررة من النيوكليوتيدات .
جزئ الـ DNA له تسلسل محدد من الممكن أن تطرأ عليه تغييرات يتم تصحيح معظمها لكن بعضها يبقى ويسبب طفرة .
أسباب تلف DNA ( أو أى بوليمر داخل الخلايا ) :
1 - البيئة المائية داخل الخلية .
2 - المركبات الكيميائية ، فهناك بعض المركبات الكيميائية التى تسبب تحول القاعدة النيتروجينية إلى شكل أو مركب آخر مثل أملاح المعادن الثقيلة كالزئبق والرصاص والمبيدات الحشرية وبعض العقاقير التى يؤدى تناولها فى شهور الحمل الأولى إلى حدوث تشوهات فى الأجنة والصبغات التى تضاف إلى الأطعمة .
فمثلاً :
مركب أكسيد النيتروس NITROUS OXIDE المعروف بغاز الضحك والمستخدم فى التخدير فى عيادات الأسنان وغرف العمليات الجراحية يعمل على نزع مجموعة الأمين وبالتالى :
♢ تحويل السيتوزين C إلى يوراسيل U .
♢ تحويل الأدينين A إلى هايبوزانثين Hypothanthine وهو قاعدة بيورينية من نفس العائلة .
♢ تحويل الجوانين G إلى زانثين Thanthine وهو قاعدة بيورينية أيضاً .
وبالتالى لابد من إزالة تلك القواعد الخطأ التى لاتوجد فى DNA وإستبدالها بالصحيح .
3 - الإشعاع .
كالأشعة فوق البنفسجية الضارة الآتية من الشمس ( أحد مكونات ضوء الشمس ) التى من الممكن أن تتسبب فى تكوين رابطة بين قاعدتى ثايمين متجاورتين ( بدل من الإرتباط بالقواعد المكملة والمتممة لهم ) فتحدث طفرة فى الجينات المسئولة عن تنظيم الإنقسام الميتوزى فيحدث سرطان فى الجلد وظهور بقع داكنة على الجلد .
4 - حرارة الجسم التى تعمل على :
♢ كسر الروابط التساهمية التى تربط السكريات الخماسية .
♢ كسر الروابط التساهمية التى تربط القاعدة النيتروجينية بالسكريات الخماسية .
♢ كسر الروابط الهيدروجينية التى تربط بين الشريطين .
5 - الأخطاء أثناء تضاعف الـ DNA كإضافة نيوكليوتيدة بطريق الخطأ مكان أخرى
فمثلاً : فى المثال التالى تم إضافة نيوكليوتيدة بها قاعدة جوانين بدلاً من قاعدة ثايمين بطريق الخطأ وتم التصحيح بواسطة إنزيم بلمرة DNA وحده وقت حدوث الخطأ وقبل إضافة النيوكليوتيدة التالية .
أما لو تم تخطى الخطأ وفشل إنزيم بلمرة DNA فى تصحيحه فستتدخل إنزيمات الربط لإتمام تلك المهمة :
إنزيمات الربط :
♢ تكتشف المنطقة التالفة وتتعرف عليها وتزيلها .
♢ ثم تملأ الفراغ بنيوكليوتيدات صحيحة بناء على النيوكليوتيدات المقابلة على الشريط السليم وتربط كل نيوكليوتيدة بما قبلها .
♢ ثم تلصق وتربط المنطقة السليمة .
5- بشكل تلقائى وبدون سبب
حيث : يقدر عدد القواعد النيتروجينية التى تتلف يومياً من DNA الموجود بالخلية البشرية الواحدة بحوالى 5000 قاعدة بيورينية ( أدينين + جوانين ) , ولكن يتم إصلاحها أو تعويضها بفضل إنزيمات الإصلاح .
ملحوظة :
لولا تصحيح أخطاء الـ DNA لأدت تلك الأخطاء إلى موت الكثير من الكائنات الحية .
تأثير تلف الـDNA :
♢ أى تلف فى قاعدة نيتروجينية فى جزئ الـ DNA ( بمعنى فقدان نيوكليوتيدة أو أكثر لقاعدة نيتروجينية) ينتج عنه تغيير فى المعلومات الوراثية ( الموجودة فى هذا الجزء ) مما ينتج عنه تغيرات خطيرة فى بروتينات الخلية .
♢ رغم أن هناك آلاف التغيرات التى تحدث لجزئ DNA يومياً إلا أنه لايستمر منها فى الخلية إلا تغيران أو ثلاثة كل عام يكون لها صفة الدوام وذلك لأن :
الغالبية العظمى من التغيرات تُزال بكفاءة عالية بسبب وجود :
إنزيمات الربط ( أو الإصلاح ) :
هى إنزيمات عددها 20 إنزيم تعمل فى تناغم لتتعرف على المنطقة التالفة من جزئ DNA وتصلحها حتى لايُورَث ذلك الخطأ , حيث تستبدل النيوكليوتيدات التى تحمل القواعد النيتروجينية التالفة بأخرى سليمة من نفس النوع وذلك بناءً على القواعد النيتروجينية المتكاملة معها والموجودة على الشريط السليم المقابل للجزء التالف ثم تتزاوج القواعد النيتروجينية الجديدة مع القديمة السليمة بروابط هيدروجينية .
ملحوظة :
عملية تضاعف DNA عملية دقيقة بحيث أن نسبة الخطأ فى إضافة نيوكليوتيدة بشكل خطأ أثناء التضاعف ( وهى غير مطلوبة ) هى واحدة فى كل مائة ألف نيوكليوتيدة صحيحة ( 1 : 100.000 ) , ويفلت من تلك النيوكليوتيدات الخاطئة أثناء عملية التصحيح مانسبته ( 1 : بليون ) , وذلك بسبب إنزيمات الربط ( الإصلاح ) التى تدقق فى قراءة DNA كمراجعة شخص لورقة مهمة لمرة أخيرة قبل تسليمها لشخص مهم وذلك بحثاً عن أخطاء فى التهجئة مثلاً ،
فمثلاً : إذا تزاوج أدينين مع سيتوزين بدلاً من ثايمين فإن إنزيمات الإصلاح تصلح هذا الخطأ بإضافة ثايمين بدل السيتوزين المضاف بشكل خطأ .
فكرة عمل إنزيمات الربط ( ميكانيكية الإصلاح ) :
كل تلف فى الـ DNA يمكن إصلاحه إلا إذا حدث فى الشريطين فى نفس الموقع وفى نفس الوقت ، حيث يعتمد إصلاح عيوب DNA على شرطين يجب توافرهما :
1- وجود شريطين ( يحمل كل منهما نفس المعلومات الوراثية ) .
2 - وجود شريط من الشريطين سليم دون تلف ليتم إستخدامه كقالب .
لذا يعمل كل من الشريطين ( إذا بقى دون تلف ) كقالب تستخدمه إنزيمات الربط لإصلاح القواعد التالفة على الشريط المقابل , ثم تتزاوج النيوكليوتيدة الجديدة التى حلت مكان التالفة مع المقابلة لها على الشريط القالب السليم بروابط هيدروجينية , فيظل تركيب DNA ثابت عند إنتقاله للأجيال التالية , لذلك تعتبر إنزيمات الربط وكذلك اللولب المزدوج حيويان للثبات الوراثى للكائنات التى يوجد بها وكذلك بالرغم من وجود الجين المسئول عن تكوين بروتين يظهر صفة ما على شريط واحد فقط .
♢ تحدث الطفرات عندما يحدث تلف لقاعدتين نيتروجينيتين متقابلتين على شريطى DNA فى وقت واحد فلا يتم إصلاحهما (التغيران أو الثلاثة المستمرة بدون إصلاح كل عام ) وذلك بسبب :
عدم وجود نسخة أخرى تستخدمها الإنزيمات كقالب لإصلاح التلف وتكون النتيجة إستمرار التلف مما يحدث تغييراً فى المعلومات الوراثية فى هذا الجزء من الـ DNA .
لكن لو حدث الخطأ بين نيوكليوتيديتين متقابلتين فى وقتين مختلفين ( بينهما يوم مثلاً ) فيتم إصلاح كليهما .
♢ بعض الفيروسات تكون سريعة الطفرات ( عدم الثبات الوراثى أى حدوث تغير فى الصفات الوراثية بإستمرار) حيث يزداد معدل حدوث التغير الوراثى فيها بسبب وجود المادة الوراثية ( المحتوى الجينى ) فى تلك الفيروسات فى صورة RNA وهو شريط مفرد أو فى صورة شريط مفرد من DNA فإذا حدث أى تلف فى هذا الشريط المفرد لايمكن إصلاحه بواسطة إنزيمات الربط لأن الإصلاح يعتمد على وجود نسختين من المعلومات الوراثية على شريطى اللولب المزدوج وفى الفيروسات لايوجد شريط مقابل يعمل كقالب لإصلاح التلف , فممكن أن يحدث طفرة فى الجين المسئول عن تكوين بروتين الأنتيجين على سطح الفيروس الذى يتعرف عليه جهاز المناعة فيتغير من شكل لآخر لذلك تتحور تلك الفيروسات لتصبح شكل جديد من الفيروس يحتاج لمعاملة أخرى فمقاومتها صعبة بعض الشيئ .
إذن :
الخطأ الذى لايمكن إصلاحه ويؤدى إلى طفرات
♢ فى الفيروسات إذا لم يتم الإصلاح بشكل تلقائى وبدون تدخل إنزيمات الإصلاح فستحدث طفرة .
♢ إذا حدث فى قاعدتين متقابلتين فى نفس الوقت يؤدى أيضاً إلى طفرة ولاتتعامل إنزيمات الإصلاح مع الخطأ .
ملحوظة :
لايمكن إصلاح التلف فى نيوكليوتيدة فى RNA الفيروس بواسطة إنزيمات الربط ولكن هناك إصلاح حيث يمكن إصلاحها بالإستبدال المباشر بدون تلك الإنزيمات فإذا تلفت قاعدة نيتروجينية فى شريط RNA لفيروس فإن نسبة إصلاحها وإستبدالها بالقاعدة الصحيحة هو 25 % ونسبة إستبدالها بقاعدة غير صحيحة هو 75 % بسبب دخول 4 قواعد فى تركيب RNA هى الأدينين والجوانين والسيتوزين واليوراسيل .
إذن :
خطوات الإصلاح هى :
1- التعرف على وإكتشاف التلف أو مكان الخطأ .
2 - إزالة وحذف الجزء التالف من النيوكليوتيدات .
3 - إستبدال النيوكليوتيدات الخطأ بأخرى صحيحة بناء على تتابع النيوكليوتيدات على الشريط السليم المقابل .
أهمية إنزيمات الربط هى :
1- ربط القطع التى كونها إنزيم البلمرة لتكوين شريط جديد ( 3' ---- < 5' ) وذلك فى تضاعف الـ DNA " وذلك بشكل طبيعى " .
2 - إصلاح عيوب الـ DNA بإستخدام أحد شريطى DNA كقالب لإصلاح القواعد التالفة على الشريط المقابل وإستبدالها بأخرى سليمة وصحيحة " وذلك بشكل طبيعى " .
3 - لصق الأطراف اللاصقة للجين والبلازميد ( فى الإستنساخ ) والتى تكونت بفعل إنزيمات القصر حيث تربط إنزيمات الربط بين القواعد المتكاملة والمتممة لبعضها البعض " وذلك بشكل صناعى و بتدخل الإنسان " .
ملحوظة :
♣ مما سبق يمكن القول بأن خاصية تكامل القواعد النيتروجينية هام جداً فى :
♢ عملية تضاعف DNA .
♢ وكذلك نسخ mRna .
♢ وكذلك إصلاح عيوب DNA .
♢ وكذلك فى التعبير الجينى إلى بروتينات ( التكامل بين tRna و mRna ) .
♣ يعمل إنزيم الربط على الروابط الهيدروجينية والتساهمية ففى حالة إستبدال نيوكليوتيدة تالفة بأخرى سليمة يحتاج لربط السليمة التى أضافها برابطة تساهمية مع ماقبلها وما بعدها وكذلك يحتاج لربطها برابطة هيدروجينية مع المكملة لها على الشريط المقابل .
♣ النسخ هو تكوين شريط الـ RNA ( وخصوصاً m.rna من جزء من الـ DNA يسمى جين ), أما الإستنساخ فهو تكوين نسخ عديدة من جزء من الـ DNA أو جين .
