دی‌ان‌ای

دی اِن اِی (DNA)
نام اختصاری اسید دی اُکسی ریبونوکلئیک، اساس مولکولی وراثت. دی اِن اِی مولکول پیچیدۀ بسیار بزرگی است که اطلاعات ضروری ساخت پروتئین ها در یاخته را به شکل رمزهایی شیمیایی در خود دارد. به عبارت دیگر، دی اِن اِی توالی اسیدهای آمینه را در ساختار پروتئینی ویژه در یاخته تعیین می کند. دی اِن اِی مولکول اسید نوکلئیکی یا دو رشتۀ نردبانی شکل است که در همۀ جانداران، جز تعدادی از ویروس ها که صرفاً آر اِن اِی دارند، اساس وراثت است. دی اِن اِی در همۀ موجودات زنده به شکل کروموزوم ها سازمان یافته است و در همۀ موجودات زنده، جز باکتری ها، فقط در هستۀ یاخته وجود دارد. این مولکول نردبانی شکل است، به این معنی که مرکب از دو نیمه از زیرواحدهای نوکلئوتیدی است. هر نوکلئوتید از یک قند دی اُکسی ریبوز، یک گروه فسفات، و یک باز آبی تشکیل شده است. به مجموعه های سه تایی بازها رمز (کدون) می گویند. این مجموعه ها رمزساخت یک اسیدآمینۀ ویژه، یعنی زیرواحد پروتئین ها، را در خود دارند. دو رشتۀ دی اِن اِی را بازهای آبی ـ یک پورین (آدنین یا گوانین) یا پیریمیدین (سیتوزین یا تیمین) به هم می پیوندند و پله های نردبان را پدید می آورند. شکل گیری زوج بازها به صورتی است که آدنین با تیمین و گوانین با سیتوزین جفت می شوند. توالی بازها در طول دی اِن اِی به شکل رمز اطلاعاتی توالی اسیدهای آمینه در طول پروتئین است. سه باز آبی پیاپی (سه تایی) رمز یک اسیدآمینه، سه باز پی درپی بعدی رمز اسیدآمینۀ بعدی، و به همین ترتیب، بازها موجب ساخت پروتئینی ویژه می شوند. مسیر ساخته شدن جفت بازها به قسمی است که توالی بازها از نسلی به نسل بعد حفظ می شود. اطلاعات وراثتی به شکل توالی ویژۀ بازها ذخیره می شود. انتقال صحیح اطلاعات وراثتی مهم است. در فرآیند همانندسازی دی اِن اِی، که پیش از هر تقسیم یاخته ای رخ می دهد، دو رشتۀ آن از هم جدا می شوند و در برابر هر رشته، مکمل آن ساخته می شود. به علت جفت شدن ویژۀ بازها، اطلاعات وراثتی دقیقاً تکثیر می شوند. به رغم این دقت، گاهی به سبب وقوع اشتباه توالی بازها تغییر می کند. این امر موجب تغییر توالی اسیدهای آمینه در پروتئین می شود. این رویداد جهش نام دارد. پرتوهای یونیزه کننده خطر جهش را افزایش می دهند. در گیاهان و جانوران، دی اِن اِی به شکل کروموزوم ها سازمان یافته و در هستۀ یاخته ها جای دارد. در باکتری ها، دی اِن اِی به شکل متفاوتی سازمان می یابد. باکتری ها یک مولکول دی اِن اِی حلقوی بزرگ دارند که شامل بیشتر اطلاعات وراثتی است. برخی باکتری ها مولکول های حلقوی کوچک دی اِن اِی، معروف به پلاسمید نیز دارند. در مهندسی ژنتیک، از پلاسمیدها برای انتقال ژن ها از موجودی به موجود دیگر استفاده می کنند.ساخت پروتئین. فرآیند پروتئین سازی بسیار پیچیده و شامل مراحل زیر است: استفاده از رمزهای سه تایی دی اِن اِی برای تولید اِم آر اِن اِی؛ اتصال اِم آر اِن اِی به تی آر اِن اِی بر روی ریبوزوم ها؛ و اتصال پی درپی اسیدهای آمینه برای تشکیل پروتئین. از آن جا که دی اِن اِی در هستۀ یاخته قرار دارد اسیدهای آمینه در سیتوپلاسم به هم می پیوندند، لازم است اطلاعات دی اِن اِی پس از رونویسی به سیتوپلاسم بُرده شود. بخش هایی از دی اِن اِی که دارای رمز یک پروتئین اند، طی فرآیند رونویسی مولکول های اِم آر اِن اِی (آر اِن اِی پیک) را می سازند. این مولکول ها به ریبوزوم وصل می شوند و سپس، مولکول های تی آر اِن اِی (آر اِن اِی ناقل) اسیدهای آمینه را به محل پروتئین سازی می آورند. اسیدهای آمینه مطابق توالی آراِن اِی پیک آرایش می یابند و با اتصال به یکدیگر پروتئین را می سازند.
رمز ها (کدون ها). متخصصان وراثت رمز ها را با حروف اول بازهای سه تایی مشخص می کنند. مثلاً رمز سی اِی جی نمایندۀ توالی سه تایی سیتوزین ـ آدنین ـ گوانین است. از آن جا که هر رمز سه تایی است و چهار باز گوناگون وجود دارد، ۶۴ رمز متفاوت (۶۴=۴×۴×۴) ممکن است پدید آید. پروتئین ها معمولاً از بیست نوع اسیدآمینۀ متفاوت ساخته شده اند و بنابراین، بیشتر اسیدهای آمینه بیشتر از یک رمز دارند. مثلاً رمز های جی جی تی، جی جی سی، جی جی اِی، و جی جی جی، همگی رمز اسیدآمینۀ گلیسین اند. نخستین کروموزومی که توالی دی اِن اِی آن تعیین شد، کروموزوم ۲۲، یکی از کوچک ترین کروموزوم ها و حامل شاخص اسکیزوفرنی، بود که حدود ۸۰۰ ژن و۳۳.۵میلیون باز دارد (۱۹۹۰).
برنامۀ کار موجود زنده (برنامه کارموجود زنده).اطلاعات رمز ها (کدون ها) را آراِن اِی پیک رونویسی (← رونویسی (زیست شناسی)) می کند. این رمزها روی ریبوزوم های سیتوپلاسم به توالی اسیدهای آمینه ترجمه می شوند. توالی رمز ها توالی دقیق اسیدهای آمینه و درنتیجه، نوع پروتئین تولیدشده را تعیین می کنند. پروتئین ها نیز مانند آنزیم ها مولکول های ساختاری اصلی موجود زنده به شمار می روند. درنتیجه، مشخص است که رمز ژنتیکی مسئول مؤثر ساخت و کنترل کل موجود زنده است.
روش های آزمایشگاهی. توالی بازهای دی اِن اِی را از راه برش مولکول با آنزیم های محدودکننده تعیین می کنند. همچنین، از این تکنیک برای انتقال توالی های ویژه دی اِن اِی از موجودی به موجود دیگر نیز استفاده می کنند. دی اِن اِی باستانی دی اِن اِی مولکولی بسیار پایدار است. دانشمندان دی اِن اِی نوعی شپشک را تجزیه و تحلیل کرده اند 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 دی اِن اِی استخراج کردند. همچنین در ۱۹۹۴، دی اِن اِی دایناسوری را از استخوان های غیر فسیل آن در معادن زغال سنگ ایالت یوتا، واقع در امریکا، استخراج کردند.
ابعاد دی اِن اِی. دی اِن اِی یاخته ای از انسان به شکل باز حدود دو متر طول دارد، در حالی که ابعاد هستۀ حاوی این دی اِن اِی فقط حدود ده میکرومتر است.