ما هو الريبوز منقوص الأكسجين؟

ربما يكون جزيء الريبوز منقوص الأوكسجين (DNA) وجزيء الريبوز (RNA) أهم الجزيئات في بيولوجيا الخلية، وهي المسؤولة عن تخزين وقراءة المعلومات الجينية التي تدعم جميع أشكال الحياة، وتتكون من السكريات والفوسفات والقواعد، ولكن هناك بعض الاختلافات الرئيسية التي تفصل بين الاثنين، وتكمن هذه الفروق بين الجزيئين من العمل معًا والقيام بأدوارهما الأساسية.

الريبوز منقوص الأوكسجين، هو جزيء سكر خماسي الكربون وهو جزء من التكوين الأساسي للفوسفات الداخل في جزيئات الحمض النووي (DNA)، ويتكون كل حمض نووي من جزيء ريبوز منقوص الأوكسجين مُرتبط بمجموعة من الفوسفات أو البيورين أو البيريميدين، حيث تحتوي البيورين على حلقتين من الكربون والنيتروجين وهو عبارة عن الأدينين (A) والجوانين (G)، بينما البيريميدين له حلقة واحدة فقط، ويتكون من السيتوزين (C) والأوراسيل (U).

تُعرف الروابط بين جزيئات الريبوز منقوص الأوكسجين بروابط فوسفوديستر، لأنها تحدث بين مجموعة الفوسفات المكونة من جزيء الريبوز منقوص الأوكسجين والسكر.

تحمل السلاسل الطويلة للحمض النووي DNA العديد من الجزيئات الفردية من الريبوز منقوص الأوكسجين والتي تحتوي على المعلومات الوراثية للكائن الحي، في حين أن النيوكليوتيدات الفردية لا تحمل أي معلومات، فهي تُعتبر بمفردها كحرف واحد، وكل ثلاثة نيوكليوتيدات تخلق كوردون، والذي يتطلب حمضًا أمينيًا معينًا لتشكيل بروتينات لها وظائف محددة، تقوم بتسريع تفاعلات معينة داخل الخلية.

يتشكل جزيء الريبوز منقوص الأوكسجين عن طريق إزالة الأنزيم المعروف باسم اختزال الريبونوكليوتيد لجزيء الأوكسجين من أحد ذرات السكر في الريبوز، والنتيجة هي الريبوز منقوص الأوكسجين، وهذا التغيير البسيط يشكل الفرق الوحيد بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي، وذلك لتطوير وظائف مختلفة للحمض النووي بمرور الوقت.

ففي الحمض النووي يوجد الريبوز منقوص الأوكسجين كحلقة خُماسية الكربون، وعند فقده لجزيء الأوكسجين من أحد ذرات الكربون في الحلقة، على الرغم من أن هذا التغيير يبدو بسيطًا، إلا أنه يؤثر بشكل كبير على مقاومة الحمض النووي للكسر بسبب تحلل الأوكسجين.

يُمكن أن تحتوي النيوكلوتيدات على مجموعة واحدة أو اثنتين أو ثلاث مجموعات فوسفات، والنيوكليوتيدات التي تحوي على مجموعتين أو ثلاث مجموعات فوسفات تُعتبر مانحة جيدة للطاقة،  كما يمكن أن ترتبط مجموعات الفوسفات معًا لتشكيل روابط فوسفوديستر، ويمكن أيضًا أن ترتبط مجموعات الفوسفات بجزيئات أُخرى مثل السكر، وعندما يُضاف الفوسفات إلى نوكليوسيد، يُسمى جزيء النوكليوتيد.

والنيوكليوتيدات هي الوحدات والمواد الكيميائية التي تُجمع معًا لصنع الأحماض النووية، وأبرزها الحمض النووي الريبي والحمض النووي، وكلاهما سلاسل طويلة لتكرار النيوكليوتيدات، مثل A و C و G و T في الحمض النووي، وفي الحمض النووي الريبي هناك نفس النوكليوتيدات الثلاثة مثل الحمض النووي، ثم يُستبدل T مع اليوراسيل U، والنوكليوتيد هو اللبنة الأساسية لهذه الجزيئات، وتُجمّعها الخلية معًا في وقت واحد إما عن طريق التكاثر في شكل DNA، أو ما نسميه النسخ عند إجراء الحمض النووي الريبي.

كمكون للحمض النووي فإن الريبوز منقوص الأُكسجين له دور مهم في علم الأحياء، يتكون جزيء DNA من حمض الديوكسي ريبونوكلييك، وهو المستودع الرئيسي لمعلومات الشيفرة الوراثية الأساسية للحياة.

الريبوز هو السكر الخماسي الذي يتكون من خمس ذرات من كربون ألدهيدي، كما يحتوي على مجموعة الألدهيد على شكل مجموعة وظيفية بصورتها الأفقية أو الخطية، ويرمز له بصيغته الكيميائية: C5 H10 O5، مكتشفه هو فوبس ليفين في علم 1905.

يتشكل الريبوز من سكريات أحادية خلال دورة فوسفات خماسي في جسم الإنسان، ومنه نتعرف على الريبوز منقوص الأكسجين أو مايعرف بالإنجليزية Deoxyribose، وهو ما تنقص ضمنه مجموعة هيدروكسيل مؤلفة من ذرة كربون ثانية، وهو ما يشكل جزء هام من الحمض النووي ويسمى بالحمض النووي الريبوزي منقوص الأوكسجين.

وأول من قام بتحضير هذا النوع من السكر في مختبر متخصص كان الألماني إميل فيشر وهو من أطلق عليه اسم ريبوز وذلك بعد إعادة ترتيب السكر المصاوغ الصنوي الذي كان يسمى بالأرابينوز، والمشتق أساساً من صيغة الصمغ العربي، وهي مادة هامة جرى تحضير الريبوز المختبري منه.

 إن الصيغة الكيميائية للريبوز منقوص الأكسجين هي: C5 H10 O4

وكتلته المولية هي 134.13 غ مول.

مظهره هو أبيض صلب.

نقطة انصهاره هي 91°س، أي 364°ك.

ومدى ذوبانه في الماء: قابل بشكل جيد للذوبان.

يحتوي هذا الريبوز بالتحديد على خمس ذرات كربون، حيث تكون مجموعة كربوكسيل مرتبطة بذرة الكربون الثانية بدلاً عن الهيدروجين، له عدة أنواع أهمها دي ريبوز .

تعد مركبات الريبوز هذه عنصر مهم جداً ضمن تركيب الـ DNA مما يعطيه أهمية في علم الأحياء لأنه يعد أحد مخازن المعلومات الوراثية. ويتألف من سلسلة طويلة جداً من وحدات تدعى بالنوكليوتيدات وهي وحدات مترابطة عن طريق مجموعات الفوسفات.

ووفقاً للترقيم الخاص بالحمض النووي، يتألف النوكليوتيد لـ DNA من جزيء الريبوز منقوص الأكسجين والمرتبط بقاعدة تيمين، أو سيتوسين ،أو غوانين، أو أدينين، وهي مرتبطة بذرة الكربون الأولى للريبوز، كما ترتبط بالذرة الخامسة لكل مجموعة فوسفات من ريبوز منقوص الأوكسجين بدلاً عن مجموعة هيدروكسيل. فيتكون النوكليوتيد الذي يترابط مع ذرة الكربون الثالثة للريبوز منقوص الأوكسجين السابق.

يعتقد بعد عدد من التجارب أن فقدان مجموعة هيدروكسيل مرتبطة بالذرة الثانية من الكربون في الريبوز منقوص الأكسجين هي المسؤولة عن ليونة ميكانيكية ضمن الـ DNA وذلك بالمقارنة مع RNA، مما يحتم عليه أن يأخذ شكل لولب مزدوج، كما أنه ينكمش أو يتقلص نوعاً ما كي يصبح ملائم لوجوده ضمن نواة الخلية الصغيرة في ما يسمى بحقيقيات النوى.

كما أن جزيئات الـ DNA المركبة من سلسلتين مترابطة بشكل عرضي عادةً تكون أطول من جزيئات الـ RNA بكثير، إلا أن الـ RNA تعد سلسلة منفردة يتألف من جزيئات الريبوز مكان جزيئات الريبوز منقوص الأوكسجين. هناك مشتقات مهمة جداً تابعة للريبوز منقوص الأوكسجين مثل: ثلاثي الفوسفات، وأحادي الفوسفات، وثنائي الفوسفات، بالإضافة للفوسفات الحلقي.