نسخة الفيديو النصية
توضح البنية الآتية ازدواج القواعد في الحمض النووي الريبي المنقوص الأكسجين (DNA) بين جزيئي الجوانين والسايتوزين. ما عدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتشكل بين جزيئي الجوانين والسايتوزين؟
يتناول السؤال الروابط الهيدروجينية بين أزواج القاعدتين الجوانين والسايتوزين في الحمض النووي الريبي المنقوص الأكسجين. DNA هو اختصار الحمض النووي الريبي المنقوص الأكسجين، وهو جزيء عضوي عملاق يتكون من شريطين ويوجد في خلايا الكائنات الحية. يحمل DNA شفرات تخليق البروتين؛ ومن ثم فإنه يتحكم في العديد من العمليات في الخلايا الحية. يتكون كل شريط من هيكل السكر والفوسفات ومركبات قواعد نيتروجينية متصلة على طول السلسلة.
توجد أربع قواعد نيتروجينية في جزيء DNA، نختصر أسماءها كالآتي: A للأدينين، وT للثايمين، وG للجوانين، وC للسايتوزين. يرتبط الأدينين الموجود على أحد الشريطين بالثايمين على الشريط الآخر. وبالمثل، ترتبط جزيئات السايتوزين والجوانين المتجاورة على الشريطين المتقابلين أيضًا. تكون أزواج القواعد روابط هيدروجينية بعضها مع بعض. وهذه هي الطريقة التي يرتبط بها الشريطان معًا. يطلب السؤال تحديد عدد الروابط الهيدروجينية التي تتكون بين جزيئي الجوانين والسايتوزين. لم يخبرنا السؤال أي من الجزيئين هو الجوانين وأيهما السايتوزين. ومع ذلك، لا يزال بإمكاننا تحديد عدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتكون بين هاتين القاعدتين النيتروجينيتين.
الرابطة الهيدروجينية تداخل بين مركبين ثنائيي القطب، يحدث بين ذرة الهيدروجين المترابطة تساهميًّا بذرة ذات سالبية كهربية عالية وزوج إلكترونات حر في ذرة أخرى ذات سالبية كهربية عالية. الذرات ذات السالبية الكهربية العالية التي سنتناولها هي الأكسجين والنيتروجين والفلور. بعبارة أخرى: عندما ترتبط ذرة هيدروجين تساهميًّا بذرة ذات سالبية كهربية عالية، مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الفلور، يتكون ثنائي قطب؛ أي مركب له قطبان، بسبب الفرق في السالبية الكهربية بين الذرتين.
يمكن للهيدروجين ذي الشحنة 𝛿 الموجبة أن يتداخل كهروستاتيكيًّا، أو يرتبط برابطة هيدروجينية، مع زوج الإلكترونات الحر لذرة ذات سالبية كهربية عالية في جزيء آخر، مثل الأكسجين أو النيتروجين أو الفلور. وهذا لأن الأزواج الحرة تعطي هذه الذرة شحنة 𝛿 سالبة. لقد أوضحنا فقط الأجزاء التي تعنينا من الجزيئين المرتبطين برابطة هيدروجينية.
والآن، دعونا نلق نظرة على القاعدتين لنرى أين قد تحدث الروابط الهيدروجينية. هنا ذرة هيدروجين مرتبطة تساهميًّا بذرة ذات سالبية كهربية عالية. الفرق في السالبية الكهربية سيعطينا ثنائي قطب به 𝛿 موجبة و𝛿 سالبة. وبطريقة مشابهة، يتكون ثنائي قطب بين النيتروجين والهيدروجين في القاعدة الأولى، وكذلك هنا. تحتوي ذرة الأكسجين هذه على زوجين حرين، ويتمتع الأكسجين بسالبية كهربية عالية نسبيًّا مقارنة بذرة الكربون التي يرتبط بها. ومن ثم، تكون شحنة الأكسجين 𝛿 سالبة. وبالطريقة نفسها، تكون شحنة ذرة الأكسجين هذه 𝛿 سالبة أيضًا. وذرة النيتروجين هذه بها زوج واحد حر، وهي ذات سالبية كهربية عالية نسبيًّا. ومن ثم، يكون لها شحنة 𝛿 سالبة أيضًا.
حسنًا، نحن مستعدون لمعرفة عدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتكون بين هذين الجزيئين. يمكن أن تتكون رابطة هيدروجينية بين ذرة الأكسجين ذات الشحنة 𝛿 السالبة في الجزيء الأول، وذرة الهيدروجين ذات الشحنة 𝛿 الموجبة القريبة في الجزيء الثاني. وبالمثل، يمكن أن تتكون رابطة هيدروجينية بين ذرة الهيدروجين هذه وذرة النيتروجين هذه، وكذلك بين ذرة الهيدروجين هذه وذرة الأكسجين هذه.
ما عدد الروابط الهيدروجينية التي يمكن أن تتشكل بين جزيئي الجوانين والسايتوزين؟ الإجابة هي ثلاث روابط هيدروجينية.
