المحتوى
تخيل أن لديك خيطين رفيعين ، يبلغ طول كل منهما حوالي 3/4 قدم ، معًا بقصاصات من مادة مضادة للماء لتشكيل خيط واحد. الآن تخيل تركيب هذا الخيط في وعاء مملوء بالماء يبلغ قطره بضعة ميكرومتر. هذه هي الشروط التي يواجهها الحمض النووي البشري داخل نواة الخلية. التركيب الكيميائي للحمض النووي DNA ، إلى جانب تصرفات البروتينات ، يقوم بتحريف الحمض النووي للحافتين الخارجيتين في شكل حلزوني ، أو الحلزون ، التي تساعد الحمض النووي على الالتحاق بنواة صغيرة.
بحجم
داخل نواة الخلية ، DNA هو جزيء ملفوف بإحكام. تختلف جزيئات النواة والحمض النووي في الحجم بين المخلوقات وأنواع الخلايا. في كل حالة ، تظل هناك حقيقة واحدة ثابتة: مسطح ممتد ، يكون الدنا للخلايا أطول أضعافا مضاعفة من قطر نواته. تتطلب قيود المساحة التواء لجعل الحمض النووي أكثر إحكاما ، والكيمياء تشرح كيف يحدث التواء.
كيمياء
الحمض النووي جزيء كبير يتكون من جزيئات أصغر من ثلاثة مكونات كيميائية مختلفة: السكر والفوسفات وقواعد النيتروجين. يوجد السكر والفوسفات على الحواف الخارجية لجزيء الحمض النووي ، مع وجود قواعد مرتبة بينهما مثل درجات سلم. بالنظر إلى أن السوائل الموجودة في خلايانا تعتمد على الماء ، فإن هذا الهيكل منطقي: السكر والفوسفات كلاهما محب للماء أو محب للماء ، في حين أن القواعد مسعور أو خائف من الماء.
بناء
••• Hemera Technologies / AbleStock.com / Getty Imagesالآن ، بدلاً من السلم ، تصور حبلًا ملتويًا. تقلب التقلبات خيوط الحبل متقاربة ، مما يترك مساحة صغيرة بينهما. يتشابك جزيء الحمض النووي معًا لتقليص المسافات بين القواعد الكارهة في الداخل. لا يشجع الشكل الحلزوني الماء على التدفق فيما بينها ، وفي الوقت نفسه يترك مجالًا لتناسب ذرات كل مكون كيميائي دون تداخل أو تداخل.
التراص
قواعد رد الفعل الكارهة للماء ليست هي الحدث الكيميائي الوحيد الذي يؤثر على تطور الحمض النووي.القواعد النيتروجينية التي تتقاطع مع بعضها البعض على الحمض النووي ، هناك شقان يجذبان بعضهما البعض ، لكن هناك قوة أخرى جذابة ، تسمى قوة التراص ، تلعب دورها أيضًا. تجذب قوة التراص القواعد فوق أو أسفل بعضها البعض على نفس الشريط. لقد تعلم باحثو جامعة ديوك عن طريق تجميع جزيئات الحمض النووي المكونة من قاعدة واحدة فقط ، حيث أن كل قاعدة تمارس قوة تكديس مختلفة ، وبالتالي تسهم في شكل دوامة الحمض النووي.
البروتينات
في بعض الحالات ، يمكن أن تسبب البروتينات أجزاء من الحمض النووي لفائف أكثر إحكاما ، وتشكيل ما يسمى supercoils. على سبيل المثال ، فإن الإنزيمات التي تساعد في تكرار الحمض النووي تخلق انحرافات إضافية أثناء انتقالها إلى شريط الحمض النووي. أيضا ، يبدو أن البروتين المسمى 13S condensin يحث الخلايا الجذعية في الدنا قبل انقسام الخلايا مباشرة ، كشفت جامعة كاليفورنيا عام 1999 ، بيركلي. يواصل العلماء البحث في هذه البروتينات على أمل فهم التقلبات في حلزون الدنا المزدوج.