دیانای: کتاب راهنمای درون سلولهای تو
ساختمان دیانای: یک نردبان مارپیچ بسیار خاص
اگر میتوانستیم یکی از این مولکولهای دیانای را با میکروسکوپ قوی ببینیم، شکلی شبیه یک نردبان مارپیچ یا پیچخورده میدیدیم. به این ساختار خاص «مارپیچ دوگانه»۲ میگویند. تصور کن این نردبان از میلیونها پلهٔ کوچک ساخته شده است. حالا بیا اجزای این نردبان را بشناسیم:
| نام جزء | توضیح و نقش | مثال مشابه |
|---|---|---|
| نوکلئوتید۳ | کوچکترین واحد یا آجر ساختمانی مولکول دیانای. هر نوکلئوتید از یک قند، یک گروه فسفات و یک باز آلی۴ ساخته میشود. | یک آجر لِگو. ساختمان بزرگ از کنار هم قرار گرفتن این آجرها ساخته میشود. |
| بازهای آلی | چهار حرف الفبای دیانای هستند: آدنین (A)، تیمین (T)، سیتوزین (C) و گوانین (G). اطلاعات با ترتیب قرارگیری این چهار باز کدگذاری میشوند. | حروف الفبا. ترتیب مختلف حروف، کلمات متفاوت (مانند «درخت» و «درشکه») را میسازد. |
| ستون فقرات قند-فسفات | دو ستون یا کنارههای نردبان هستند که از تکرار قند و فسفات ساخته شدهاند و بازها به آنها متصلند. | دو طناب کناری یک نردبان طنابی که پلهها به آن گره خوردهاند. |
| پیوند هیدروژنی۵ | اتصالهای نسبتاً ضعیفی که دو رشته نردبان را در ناحیه پلهها به هم متصل میکند. این پیوندها به زیپ لباس شباهت دارند. | اتصال دو قسمت زیپ. به راحتی باز و بسته میشود اما در حالت عادی دو قسمت را محکم کنار هم نگه میدارد. |
یک قانون طلایی و بسیار مهم در ساختمان دیانای وجود دارد: جفت شدن اختصاصی بازها. یعنی باز آدنین (A) همیشه و فقط با باز تیمین (T) روی رشته مقابل جفت میشود و سیتوزین (C) نیز همیشه با گوانین (G) جفت میشود. به این ترتیب، دو رشته نردبان کاملاً مکمل یکدیگر هستند. اگر ترتیب بازها در یک رشته مثلاً به صورت A-T-C-G باشد، رشته مقابل حتماً باید T-A-G-C باشد.
دیانای در عمل: از ژن تا صفت آشنا
حالا که با ساختمان این نردبان آشنا شدیم، سوال اصلی اینجاست: این همه حرف (A, T, C, G) چگونه چیزهای ملموسی مثل رنگ موی سیاه یا قد بلند را تعیین میکنند؟ این فرآیند چند مرحله دارد.
اول باید بدانیم که همهٔ بخشهای طولانی دیانای دستورالعمل ساخت چیزهای مفید نیستند. بخشهای خاصی که حاوی دستورالعمل برای یک ویژگی یا ساخت یک مولکول خاص هستند، ژن۶ نامیده میشوند. مثلاً یک ژن خاص ممکن است دستور ساخت پروتئینی را بدهد که در رنگدانههای مو نقش دارد.
سلول برای استفاده از دستورالعمل یک ژن، مراحل زیر را طی میکند:
۱. رونویسی: دستور ژن از روی دیانای کپی برداری میشود. اما این کپی بر روی یک مولکول مشابه به نام آرانای۷ نوشته میشود. آرانای یک پیک یا پیامرسان است که میتواند هسته سلول را ترک کند.
۲. ترجمه: پیامرسان آرانای به بخشی از سلول به نام ریبوزوم (کارخانه پروتئینسازی) میرود. ریبوزوم دستور موجود روی آرانای را میخواند و بر اساس آن، آمینواسیدها (واحدهای سازنده پروتئین) را به هم متصل میکند تا یک پروتئین خاص ساخته شود.
۳. بروز صفت: این پروتئین ساخته شده، حالا کار خودش را انجام میدهد. ممکن است یک آنزیم برای هضم غذا باشد، یک هورمون برای تنظیم رشد باشد یا مانند مثال ما، بخشی از ساختار رنگدانههای مو. نتیجه نهایی این زنجیره، همان صفات قابل مشاهده ماست.
دیانای در زندگی روزمره: کاربردهای شگفتانگیز
شاید فکر کنید دیانای فقط یک موضوع درسی است، اما کاربردهای عملی آن امروزه مستقیم وارد زندگی ما شده است:
• آزمایشهای تشخیصی و پزشکی: پزشکان با بررسی دیانای افراد میتوانند احتمال ابتلای آنها به برخی بیماریهای خاص را پیشبینی کنند یا حتی بعضی بیماریهای نادر ژنتیکی را دقیقاً تشخیص دهند.
• تست تعیین نسبت و هویت: از آنجا که دیانای هر فرد (به جز دوقلوهای همسان) منحصر به فرد است، مانند یک بارکد بیولوژیک عمل میکند. از این ویژگی در پلیسی جنایی برای شناسایی مجرمان، در آزمایشهای پدری و حتی در باستانشناسی برای ردیابی اجداد انسانها استفاده میشود.
• کشاورزی و تولید غذا: با شناخت ژنهای مفید در گیاهان، دانشمندان میتوانند گونههایی از گندم یا برنج را پرورش دهند که در برابر خشکی مقاومتر باشند یا محصول بیشتری بدهند تا غذای بیشتری برای جمعیت زمین تولید شود.
مثال ملموس: حتماً دربارهٔ گروههای خونی مثل O، A، B و AB شنیدهاید. تعیین این که گروه خونی شما چیست، به طور مستقیم توسط ژنهایی کنترل میشود که از پدر و مادرتان به شما رسیده است. دستور ساخت آنتیژنهای خاص روی گلبولهای قرمز خون در دیانای شما نوشته شده است.
اشتباهات رایج و پرسشهای مهم
پاسخ: جواب این سوال بسیار جالب است. در واقع، دیانای همهٔ انسانهای روی زمین 99.9% شبیه به هم است! این 99.9% مشترک، همان دستورالعملهای اساسی است که ما را انسان میکند، مثل داشتن دو دست، دو پا، یک قلب و یک مغز. تفاوتهای فیزیکی ظاهری مثل رنگ پوست، رنگ چشم، نوع مو و حتی برخی استعدادها، فقط ناشی از تفاوت در آن 0.1% باقیمانده است.
پاسخ: بله. به این اشتباهات که ممکن است هنگام کپیبرداری (تقسیم سلولی) رخ دهند، «جهش» یا موتاسیون۸ میگویند. بیشتر جهشها یا بیتأثیر هستند یا توسط سلول اصلاح میشوند. اما برخی از آنها میتوانند دستورالعمل را تغییر دهند. گاهی این تغییر باعث ایجاد یک صفت جدید میشود و گاهی ممکن است منجر به مشکل شود. نکته اینجاست که همین جهشها، در طول میلیونها سال، خزانه تنوع موجودات زنده را ایجاد کردهاند و پایهٔ فرآیند تکامل هستند.
پاسخ: این یک تفاوت کلیدی است. دیانای مانند یک کتاب اصلی و دائمی در کتابخانه (هسته سلول) نگهداری میشود. ساختار دو رشتهای و محکم آن، باعث میشود اطلاعات وراثتی با امنیت بالا و به صورت بلندمدت حفظ شوند. اما آرانای مانند یک یادداشت موقت است که از روی یک صفحه از آن کتاب کپی شده، از کتابخانه خارج میشود، کارش را انجام میدهد و بعد تجزیه میشود. ساختار تک رشتهای، انعطافپذیری و سرعت عمل بیشتری برای این نقش پیامرسانی به آن میدهد.
پاورقی
۱دیانای (DNA): مخفف عبارت انگلیسی «دئوکسی ریبونوکلئیک اسید» (DeoxyriboNucleic Acid). مولکولی که اطلاعات ژنتیکی را ذخیره میکند.
۲مارپیچ دوگانه (Double Helix): ساختار سهبعدی معروف مولکول دیانای که شبیه یک نردبان پیچخورده است.
۳نوکلئوتید (Nucleotide): واحد سازنده دیانای و آرانای، متشکل از یک قند، یک گروه فسفات و یک باز نیتروژنی.
۴باز آلی (Nitrogenous Base): مولکولهای حلقوی حاوی نیتروژن در نوکلئوتیدها. چهار نوع اصلی در دیانای عبارتند از: آدنین (A)، گوانین (G)، سیتوزین (C)، تیمین (T).
۵پیوند هیدروژنی (Hydrogen Bond): یک نوع پیوند شیمیایی نسبتاً ضعیف که در تشکیل ساختار دیانای و بسیاری مولکولهای زیستی دیگر نقش مهمی دارد.
۶ژن (Gene): بخشی از مولکول دیانای که حاوی دستورالعمل برای ساخت یک مولکول (معمولاً پروتئین یا آرانای) است و یک صفت خاص را کنترل میکند.
۷آرانای (RNA): مخفف «ریبونوکلئیک اسید» (RiboNucleic Acid). مولکولی شبیه دیانای اما معمولاً تکرشتهای که در انتقال و اجرای دستورات ژنتیکی نقش دارد.
۸جهش یا موتاسیون (Mutation): هرگونه تغییر در توالی نوکلئوتیدهای دیانای یک سلول.
