دی ان ای

(DNA) دی ان ای یا دنا سرنام عبارت دئوکسی ریبونوکلئیک اسید (به انگلیسی: Deoxyribo nucleic acid) نوعی اسید نوکلئیک است که دارای دستورالعمل های ژنتیکی است که برای کارکرد و توسعهٔ بیولوژیکی موجودات زنده و ویروس مورد استفاده قرار می گیرد. نقش اصلی مولکول دی ان ای ذخیره سازی طولانی مدت اطلاعات ژنتیکی و دستوریست. آزمایش هایی نظیر آزمایش گریفیت و آزمایش ایوری آزمایش هایی انقلابی و سرآغازی در شناسایی و مطالعهٔ دی ان ای به عنوان ژنوم بودند. تا سال ۱۹۴۴ و انتشار نتایج آزمایش ایوری، این که کدام یک از ترکیب آلی درون سلول، مادهٔ وراثتی است، مشخص نبود.
زیست شناسی و آزمایشگاه ۲، سال سوم متوسطه، نظری (رشتهٔ علوم تجربی)، چاپ دوازدهم: ۱۳۹۱، دفتر برنامه ریزی و تألیف کتب درسی وزارت آموزش و پرورش. شابک:۹-۰۹۸۰-۰۵-۹۶۴
دی ان ای مولکولی است که دستورهای ژنتیکی مورد استفاده در توسعه و عملکرد تمام موجودات زندهٔ شناخته شده و بسیاری از ویروس ها را کدگذاری می کند. دی ان ای اسید نوکلئیکی است که شامل پروتئین و کربوهیدرات هاست. اسیدهای نوکلئیک از سه ماکرو مولکول اصلی تشکیل شده که برای زندگی همهٔ گونه های شناخته شده ضروری می باشد.اکثر مولکول های دی ان ای از دو رشتهٔ پلیمری زیستی که به صورت حلقه دور هم پیچ خورده و به شکل یک مارپیچ دوگانه درآمده است. دو رشتهٔ دی ان ای به عنوان پلی نوکلئوتید شناخته شده، که از واحدهای ساده تری به نام نوکلئوتید ساخته شده است. هر نوکلئوتید از یک باز آلی، گوانین (G)، یا سیتوزین (C)، یا آدنین (A)، یا تیمین (T)، و از یک قند مونوساکاریدی به نام دئوکسی ریبوز و یک گروه فسفات تشکیل شده است.نوکلئوتیدها به وسیلهٔ پیوند کووالانسی به صورت زنجیره ای به هم متصل می شوند، نوکلئوتیدها از محل قند یک نوکلئوتید با فسفات نوکلئوتید دیگر پیوند ایجاد کرده و ساختاری شبیه ستون فقرات (رشتهٔ بلند) قند و فسفاتی را ایجاد می کنند.
پیام های ژنتیکی موجودی در مولکول دنا در نهایت برای مواردی چون ساخت پروتئین و مولکول های آران ای یا رنا (RNA) در یاخته، مورد استفاده قرار می گیرد. قطعه هایی از DNA که پیام های ژنتیکی را باخود حمل می کنند ژن نامیده می شوند؛ ولی دنا توالی های دیگری نیز دارد که برای ساخت خود دنا یا تنظیم استفاده از اطلاعات ژنتیکی موجود در ژن، مورد استفاده قرار می گیرند.از لحاظ شیمیایی، دنا از دو رشته طولانی پلیمری با واحدهای ساختاری از جنس نوکلئوتید تشکیل شده است که شامل ستون هایی از گروه های قند و فسفات هستند. اتصال نوکلئوتیدها به هم در زنجیره توسط گروه های هیدروکسیل کربن ۳́ قند و́ ۳ دئوکسی ریبوز است به این اتصال فسفودی استر می گویند؛ که در نهایت اسکلت دنا ساخته می شود. این دو رشته دنا با هم موازی هستند. مولکول های قند از طریق چهار نوع باز آلی به یکدیگر متصل می باشند. توالی این چهار باز آلی باعث رمزگذاری رشته ژنتیکی می شود که این رمزها برا ی ساخت اسید آمینه که واحدهای سازنده پروتئین می باشند مورد استفاده قرار می گیرد. این رمز ژنتیکی توسط مولکول رنا در مرحله برگردان خوانده می شود و برای ساخت اسید آمینه مورد استفاده قرار می گیرد.دنا در داخل یاخته به شکل سازه هایی به نام فام تن می باشد. دو نسخه از هرکروموزوم در زمان تقسیم یاخته ای ساخته می شود. فرایند تکثیر به دو نسخه را نسخه برداری دنا می نامند. فام تن در هوهسته ای ها (جانوران، گیاهان، قارچ ها، آغازیان) در بخشی به نام هسته یاخته قرار می گیرد در حالیکه در پیش هسته ای ها (باکتری و آرکی ها) در سیتوپلاسم یاخته قرار دارد و جایگاه مشخصی ندارد. در داخل فام تن پروتئین های کروماتینی (کروماتین واحد سازنده دنا می باشد) مانند هیستون وجود دارد که وظیفه فشرده سازی دنا و تنظیم بیان ژنها را برعهده دارند. هیستونها تحت تأثیر عوامل گوناگون از جمله استیلاسیون یا دزاستیلاسیون هیستونی بسته یا باز می شوند و بدین ترتیب رونویسی از ژنهای ناحیه مربوط به آن ها متوقف یا آغاز می شود.
دنا پلیمری است که از رشته های تکرار شونده شامل واحدهای سازنده ای از جنس نوکلئوتید می باشد. طول رشته زنجیرهای دنا ۲۲ تا ۲۶ آنگستروم (۲٫۲ تا ۲٫۶ نانومتر) و عرض آن ۳٫۳ آنگستروم یا (۰٫۳۳ نانومتر) می باشد۲ اگرچه هر واحد تکرار شونده دنا بسیار کوچک می باشد ولی رشته پلیمری دنا ممکن است از میلیون ها نوکلئوتید تشکیل شده باشد. برای مثال بزرگترین فام تن انسان، فام تن شماره یک دارای طولی به اندازه ۲۲۰ میلیون باز آلی مکمل می باشد. ۳ دو رشته سازنده دنا ساختار در هم پیچیده ای همچون درخت انگور به شکل مارپیچ دارند. یک باز آلی پیوند داده شده به قند نوکلئوزید گفته می شود واگر نوکلئوزید از طریق باز خود به گروه فسفات متصل شود نوکلئوتید تشکیل می شود. اگر چندین نوکلئوتید با یکدیگر پیوند داده شده باشند به طور مثال در دنا به آن پلی نکلئوتید گفته می شود۴.

دی اِن اِی (DNA)
دی اِن اِی
دی اِن اِی
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.