جميع الكائنات الحية على وجه الأرض تحتوي على مادة وراثية تكتسب منها الصفات والخصائص المختلفة التي تميزها عن باقي الكائنات الأخرى ، والمادة الوراثية إما أن تكون DNA كما في الإنسان والحيوان أو تكون RNA كما في بعض الكائنات الدقيقة ، كما أن المواد الوراثية تتكون من مجموعة من القواعد النيتروجينية التي تترتب وترتبط مع بعضها البعض بطريقة وكيفية بيوكيميائية تتجلى بها عظمة الخالق عز وجل .

كما أن تلك القواعد النيتروجينية هي التي تخلق الفرق بين dna و rna ؛ حيث أن بعض الكائنات تحتوي على الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين  double stranded DNA والبعض الاخر يحتوي على الحمض النووي الريبوزي مفرد السلسلة RNA .

شرح القواعد النيتروجينية

تعتبر القاعدة النيتروجينية Nitrogenous Base هي الوحدة الأساسية التي تتكون منها المواد الوراثية في أجسام الكائنات الحية سواء RNA أو DNA P وهي تنتج من عملية أيض وتكسير كل من البيورينات Purines والبريميدينات Pyrimidines  ، وعند دراسة التركيب الكيميائي للمادة الوراثية DNA ؛ تبين أنها تتكون من أربعة قواعد نيتروجينية أساسية هي كل من : قاعدة الأدنين adenine ورمزها A ، قاعدة الجوانين guanine ورمزها G ، قاعدة السيتوسين cytosine ورمزها C ، قاعدة الثيامين thymine ورمزها T ؛ حيث ترتبط قاعدة الجوانين مع قاعدة الأدنين ، وترتبط قاعدة السيتوسين مع قاعدة الثيامين في هيكل الدي إن إيه DNA Structure .

وعندما قام العلماء أيضًا بدراسة التركيب الكيميائي للمادة الوراثية RNA P تبين أنها تتكون أيضًا من أربعة قواعد نيتروجينية مثل الـ DNA ، ولكن النسبة الأكبر من الـ RNA يوجد بها قاعدة اليوراسيل Uracil ورمزها U بدلًا من قاعدة الثيامين الموجودة في الـ DNA ولكنها تحتوي على نفس القواعد النيتروجينية الأخرى سواء الجوانين أو السيتوسين أو الأدنين.

الاختلاف بين اليوراسيل والثيامين

إن كل من اليوراسيل والثيامين من القواعد النيتروجينية التي تنتمي إلى فئة البريميدينات ؛ ولكن يوجد اليوراسيل بمعدل أكبر في الـ RNA ، بينما ويوجد الثيامين بمعدل أكبر في الـ DNA ، ويرتبط كل منهم مع قاعدة الأدنين من البيورينات بعدد 2 رابطة هيدروجينية ، وإليكم توضيح مفصل للفرق بين اليوراسيل والثيامين :

-التركيب الكيميائي لقاعدة الثيامين ؛ يُشير إلى أنها تحتوي على 2 رابطة كيتو على ذرة الكربون رقم 2 وعلى ذرة الكربون رقم 4 ، كما يوجد بها مجموعة أيضًا مجموعة ميثيل CH3 على ذرة الكربون رقم 5 ، كما هو موضح في الصورة التالية .

-أما قاعدة اليوراسيل U ؛ فهي تحتوي أيضًا على مجموعة كيتو على ذرة الكربون رقم 2 وذرة الكربون رقم 4 ، ولكن لا يوجد بها مجموعة ميثيل CH3 على أي من ذرات الكربون كما في قاعدة الثيمين ، والصورة التالية توضح التركيب الكيميائي لقاعدة اليوراسيل .

ونظرًا إلى اختلاف عدد ذرات الكربون والهيدروجين في كل من الثيمين واليوراسيل ؛ فإن الصيغة الكيميائية أيضًا لكل منهما تكون مختلفة على النحو التالي :

• الصيغة الكيميائية لقاعدة الثيامين T هي : C5H6N2O2 .
• والصيغة الكيميائية لقاعدة اليوراسيل U هي : C4H4N2O2 .

وتختلف أيضًا الكتلة المولية لكل من قاعدة اليوراسيل وقاعدة الثيلمين نظرًا إلى كل منهم يحتوي على أعداد مختلفة من ذرات عنصري الكربون والهيدروجين ، وقد قام العلماء بتقدير الكتلة المولية لهذه القواعد النيتروجينية على النحو التالي :

• الكتلة المولية لليوراسيل U ـ= 126.1133 جرام / مول .
• الكتلة المولية للثيامين T ـ= 112.0868 جرام / مول .

لماذا يوجد اليوراسيل في dna

كما نعرف جميعًا ؛ فإن كل من مادة الثيمين واليوراسيل بمفردهما من القواعد النيتروجينية ؛ ولكن عندما تتحد القاعدة النيتروجينية مع سكر البنوز الخماسي ؛ فهي تعطي مرب يٌعرب باسم ( النيوكليوسيد ) ، أما عندما تتحد القاعدة النيتروجينية مع سكر البنتوز ومع مجموعة واحدة أو أكثر من الفوسفات ؛ فهي تعطي مركب ىخر يُعرف باسم ( النيوكليوتيد ) .

ولذلك ؛ عندما تتحد قاعدة الثيمين مع سكر البنتوز في الحمض النووي ؛ سوف ينتج عنه مركب ديوكسي ثيميدين ؛ ، وعندما تتحد اليوراسيل مع سكر البنتوز في الحمض النووي RNA سوف يُشكل مركب اليوريدين .

وبالتالي ؛ عندما تتحد قاعدة الثيمين مع السكر الخماسي ومجموعة فوسفات احادية في الدي إن إيه ؛ سوف تعطي مادة Deoxythymidine-5’ monophosphate ، ولكن عندما تتحد مع مجموعة فوسفات ثنائية بدلًا من الأحادية ؛ سوف تعطي مركب Deoxythymidine-5’ diphosphate .

في حين أنه في حالة ارتباطها مع مجموعة فوسفات ثلاثية أيضًا سوف تعطي بالأخير مركب Deoxythymidine-5’triphosphate وهي النيوكليوتيدات ، وبالمثل عندما يرتبط اليوراسيل مع السكر الخماسي ومجموعات الفوسفات من الأحادية وحتى الثلاثية سوف يُعطي في النهاية مركب Uridine -5’triphosphate .

وقد أعزى العلماء وجود اليوراسيل في الأر إن إيه فقط إلى أن اليوراسيل لا يحدث له عملية ميثيلايشن Methylation وبالتالي هو لا يحمي مركب الدي إن إيه من إنزيمات الاقتطاع restriction endonuclease enzymes ، بينما قاعدة الثيامين والتي تعتبر في الأساس عبارة عن يوراسيل حدث له عملية Methylation وبالتالي فإن اليوراسيل لا يناسب الـ DNA .

ارتباط القواعد النيتروجينية

ترتبط القواعد النيتروجينية مع بعضها البعض بطريقة خاصة وكيفية مُحددة أوجدها الخالق عز وجل ، حيث ترتبط قاعدة تابعة إلى البيورينات Purines مع قاعدة تابعة إلى البريميدينات Pyrimidines ، حيث يتم الاتباط بين القواعد النيتروجينية على النحو التالي:

-قاعدة الأدنين Adenine : اختصارها A وهي من القواعد النيتروجينية التي تنتمي إلى البيورينات وهي موجودة في الـ DNA والـ RNA ، وعندما يتواجد في الـ DNA ؛ فهو يرتبط مع قاعدة الثيمين بـ 2 رابطة هيدروجينية ، وعندما يوجد في الـ RNA ؛ فإنه يرتبط مع قاعدة اليوراسيل بـ 2 رابطة هيدروجينية أيضًا .

-قاعدة الثيمين Thymine : اختصارها T وهي من القواعد النيتروجينية الموجودة في الـ DNA فقط والتي تنتمي إلى البريميدينات ، وهي ترتبط مع الأدنين فقط بـ 2 رابطة هيدروجينية .

-قاعدة اليوراسيل Uracil : اختصارها U وهي من القواعد النيتروجينية الموجودة في الـ RNA فقط والتي تنتمي كذلك إلى البريميدينات ، ويرتبط اليوراسيل مع قاعدة الأدنين ، وهي تلعب نفس الدور الذي تلعبه قاعدة الثيمين في الـ DNA مع وجود بعض الفروق بينهما مثل وجود مجموعة Methyl في الثيمين وغيابها عن اليوراسيل .

-قاعدة الجوانين Guanine : اختصارها G ، وهي من القواعد النيتروجينية التي تنتمي إلى البيورينات وهي موجودة في الـ DNA والـ RNA ، وهي ترتبط مع القاعدة النيتروجينية سيتوسين C بثلاثة روابط هيدروجينية ، ويُذكر أنه قد تم اكتشاف قاعدة الجوانين للمرة الأولى في براز طائر يعرف باسم guano ؛ ومن هنا جاءت تسمية هذه القاعدة النيتروجينية بهذا الاسم .

-قاعدة السيتوسين Cytosine : اختصارها C ، وهي من قواعد البريميدينات لأنها تحتوي على حلقة واحدة في تركيبها الكيميائي ، وهي موجودة في كل من الـ DNA والـ RNA ، وترتبط قاعدة السيتوسين في الأر إن إيه وفي الدي إن إيه مع قاعدة الجوانين بثلاثة روابط هيدروجينية .