التقنية النانوية للحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين: الفرق بين النسختين

ط
شرف بوت: تغييرات تجميلية
ط (تدقيق إملائي وتنسيق)
ط (شرف بوت: تغييرات تجميلية)
==مفاهيم أساسية==
 
[[Imageملف:DNA chemical structure.svg|thumb|right|250px| التركيب الكيميائي للدنا. حلزونين مزدوجين للحمض النووي سيتشكلان فقط فيما بين ضفيرتين إثنتين من التسلسلات المتكاملة، حيث تتماثل [[قاعدة نووية|القواعد النووية]] {{إنج| Nucleobase}} فقط فيما بين أزواج A-T وG-C.]]
 
يقوم مجال تقانة الدنا النانوية بإنتاج هياكلٍ مركبةٍ من الأحماض النووية من خلال الاستفادة من خصوصية [[زوج قاعدي|الزوج القاعدي]] لجزيئات الحمض النووي. وتتكون بنية جزيء الحمض النووي من سلسلةٍ من [[نوكليوتيد|النيكلوتيدات]]، المتميزة بالقواعد النووية التي تحتوي عليها. حيث تكون الأربع قواعدٍ النيتروجينيةٍ المستخدمة في حمض الدنا النووي [[أدينين|الأدينين]] A، [[غوانين|الغوانين]] G، [[ثيمين|الثيمين]] C و[[سيتوزين|السيتوزين]] T. كما أن للحمض النووي خاصية أن كل جزيئين إثنين يرتبطان بكلٍ منهما الآخر لتشكيل [[جلزون مزدوج|حلزونٍ مزدوجٍ]] {{إنج| double helix}}، وذلك فقط في حالة كون هاتين السلسلتين [[تكامل (أحياء جزيئية)|متكاملتين]] {{إنج| Complementarity (molecular biology)}}، مما يعني أنهما تشكلان سلاسلاً متطابقةً من الأزواج القاعدية، مع ارتباط قواعد الأدينين فقط إلى قواعد السيتوزين وقواعد الثيمين إلى قواعد الغوانين. وبسبب أن تكون أزواج قاعدية متطابقة تماماً [[ديناميكا الحمض النووي الحرارية|مواتيةٌ بقوةٍ]] {{إنج| Nucleic acid thermodynamics}}، فمن المتوقع أن ترتبط ضفائر الحمض النووي ببعضها الآخر في التعديل الخاص بتضخيم عدد الأزواج القاعدية الصحيحة. كما تُستخدم تلك الخاصية، الخاصة بكون تلك السلسلة تحدد شكل الرابطة والبنية الكاملة، في تطبيقات تقانة الدنا النانوية بمثل تلك التسلسلات [[تصميم الحمض النووي|المصممة نسبياً]] {{إنج| Nucleic acid design}}، مما يسفر عن القابلية لتشكيل بنيةٍ مرغوبةٍ.
{|
|
[[Imageملف:Mao-4armjunction-schematic.png|thumb|250px| ترتبط هذا الضفائر الأربع في تقاطع الدنا رباعي الأذرع بسبب أن هذا الهيكل يُضَخِّم عدد [[زوج قاعدي|الأزواج القاعدية]] الصحيحة، وذلك مع تطابق [[أدينين|الأدينين]] C مع [[سيتوزين|السيتوزين]] T، وتطابق [[ثيمين|الثيمين]] C مع [[غوانين|الغوانين]] G. مصدر الصورةالملف: ماو 2004.<ref name="Mao04"/>]]
|
[[Imageملف:Mao-DX-schematic-2.jpg|thumb|300px| جزيء التقاطع المزدوج (DX). يتكون هذا الجزيء من خمسة ضفائر [[دنا]] فرديةٍ والتي تشكل نطاقين حلزونيين مزدوجين، على اليسار واليمين في الصورة. هذا وتوجد نقطتين للتقاطع حيث تعبر الضفائر من نطاقٍ إلى النطاق الآخر. مصدر الصورةالملف: ماو 2004.<ref name="Mao04">{{cite journal |last=Mao |first=Chengde |authorlink= |year=2004 |month=December |title=The Emergence of Complexity: Lessons from DNA |journal=[[PLoS Biology]] |volume=2 |issue=12 |pages=2036–2038 |issn=1544-9173 |pmid=15597116 |pmc=535573|doi=10.1371/journal.pbio.0020431}}</ref>]]
|}
</center>
 
===الشبكات المتكررة (Periodic lattices)===
[[Imageملف:Mao-DXarray-schematic-small.gif|thumb|200px| تجمع مصفوفة دي إكس. حيث يمثل كل قضيبٍ نطاقاً مزدوج الحلزون من [[دنا|الحمض النووي]]، وذلك مع الأشكال الممثلة [[نهاية لزجة|للنهايات اللزجة]] {{إنج| sticky end}} التكميلية. حيث سيتم دمج جزيء دي إكس في الأعلى ضمن مصفوفة دنا ثنائية الأبعاد والتي تظهر في الأسفل. حيث يُعَدُ ذلك مثالاً للاستراتيجية البلاطية لتصميم هياكل الدنا النانوية. مصدر الصورةالملف: ماو 2004.<ref name="Mao04"/>]]
 
[[Fileملف:DNA nanostructures.png|thumb|300px| على اليسار، نموذج لرقاقة الدنا المستخدمة لتشكيل شبكةٍ دوريةٍ ثنائية الأبعاد. أما الصورة على اليمين فتظهر لقطةً مصورةً [[مجهر الطاقة الذرية|لمجهر الطاقة الذرية]] للشبكة المجمعة. مصدر الصورةالملف: سترونج 2004.<ref>{{cite journal |last1=Strong |doi=10.1371/journal.pbio.0020073 |title=Protein Nanomachines |year=2004 |first1=Michael |journal=PLoS Biology |volume=2 |pages=e73 |pmid=15024422 |issue=3 |pmc=368168}}</ref>]]
 
لعل إحدى الطرق الأولى لإنتاج هياكل الدنا النانوية تمثلت في تصنيعها من الوحدات المنفصلة الأصغر حجماً. ولتلك الطريقة ميزة كونها قادرةً على فصل التفاعلات الأقوى إدراكياً والتي تشكل كل بنيةٍ من تجمع الهيكل الكامل الأكبر حجماً. حيث أنها غالباً ما تُستخدم لإنتاج الشبكات الدورية، إلا أنه يمكن استخدامها كذلك لتحقيق التجمع الذاتي الحسابي {{إنج| algorithmic self-assembly}}، مما يجعلها رصيفاً واحداً [[حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين|لحوسبة الدنا]].
بالإضافة إلى الصفائح المسطحة، تم إنتاج الشبكات ثنائية التقاطع (دي إكس) لتشكيل أنابيبٍ نانويةٍ جوفاء يتراوح قطرها من 4 إلى 20 [[نانومتر| نانومتراً]]. وهنا نلاحظ أن أنابيب الدنا النانوية تلك شبيهةٌ إلى حدٍ ما في أحجامها [[أنابيب نانوية كربونية|بالأنابيب النانوية الكربونية]]، إلا أن الأنابيب النانوية الكربونية عبارةٌ عن موصلاتٍ أقوى وأفضل للحرارة، في حين أنابيب الدنا النانوية هي أكثر قابليةٍ للتعديل بسهولةٍ وارتباطاً بالهياكل الأخرى. <!--
--><ref>'''DNA nanotubes:''' {{cite journal |last=Rothemund |first=Paul W. K. |authorlink=Paul W. K. Rothemund |coauthors=Ekani-Nkodo, Axel; Papadakis, Nick; Kumar, Ashish; Fygenson, Deborah Kuchnir & Winfree, Erik |year=2004 |month=22 December|title=Design and Characterization of Programmable DNA Nanotubes |journal=[[Journal of the American Chemical Society]] |volume=126 |issue=50 |pages=16344–16352 |issn=0002-7863 |pmid=15600335|doi=10.1021/ja044319l}}</ref>
[[Imageملف:DNA tetrahedron white.png|thumb|right|250px| نموذج لرباعي أسطح الدنا كما تم وصفه في جودمان 2005.<ref name="Goodman05"/> فكل حافةٍ من الشكل رباعي الأسطح هي عبارةٌ عن 20 زوجاً قاعدياً من الدنا الزوجي، وأن كل رأسٍ هي عبارة عن تقاطع ثلاثي الأذرع.]]
 
===متعددة الأوجه===
 
<!--
[[Imageملف:Park-DNA-streptavidin.jpg|thumb|300px| البروتين المنقوض على مصفوفة الدنا 4x4. اضغط على الصورة لمزيدٍ من التفاصيل. مصدر الصورةالملف: بارك وآخرون: 2006.]]-->
هذا في عام 2006، قام كلٌ من دوير ولابين باستعراض الأحرف "D" "N" و"A" المنتجة على مصفوفة 4x4 ثنائية التقاطع (دي إكس) بواسطة استخدام بروتين الاستريبتافيدين. <!--
--><ref name="Park, Sung Ha 2006 749–753">{{cite journal |coauthors = Sung Ha Park, Constantin Pistol, Sang Jung Ahn, John H. Reif, Alvin R. Lebeck, Chris Dwyer, Thomas H. LaBean | year = 2006 | month = October | title = Finite-Size, Fully Addressable DNA Tile Lattices Formed by Hierarchical Assembly Procedures | journal = [[Angewandte Chemie]] | volume = 118 | issue = 40 | pages = 749&ndash;753 | issn = 1521-3757 | doi = 10.1002/ange.200690141 | url = http://www3.interscience.wiley.com/journal/113390879/abstract |author = Park, Sung Ha}}</ref> بينما تم استعراض في عام 2007 تجمعٍ هرميٍ قائمٍ على هذا المُدْخَل والذي يوضح المقاييس للمصفوفات الأكبر حجماً (8x8 و8.96 MD). <!--
 
===التجمع الذاتي الحسابي===
[[Imageملف:SierpinskiTriangle.svg|left|thumb|200px|[[مثلث سيربنسكي]].]]
 
[[Imageملف:Rothemund-DNA-SierpinskiGasket.jpg|thumb|300px| مصفوفات الدنا التي تُظْهِرُ تقديماً لمثلث سيربنسكي على أسطحها. اضغط على الصورة لمزيدٍ من التفاصيل. مصدر الصورةالملف: روزموند وآخرون: 2004.<ref name="rothemund04winfree"/>]]
انظر أيضاً: [[حوسبة الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين|حوسبة الدنا]]
 
 
==التأريخ==
[[Imageملف:Escher Depth.jpg|thumb|left|200px| لوحة القطع الخشبي (''ديبث'') العمق [[إيشر|لإيشر]]، الملهمة لنادرين سيمان للتفكير والاعتبار في استخدام مشابك الدنا ثلاثية الأبعاد لتوجيه الجزيئات صعبة التبلور، مما يؤدي إلى نقطة البداية مجال عمل تقانة الدنا النانوية.]]
 
كان أول من ابتكر فكرة تقانة الدنا الحيوية هو نادرين سيمان في أوائل الثمانينات من القرن العشرين. <!--
27٬800

تعديل