شحنة DNA هي سالبة. وذلك لأن قواعد النيتروجين الموجودة في الحمض النووي، وهي الأدنين (A)، والجوانين (G)، والسيتوزين (C)، والثايمين (T)، جميعها تحتوي على مجموعات وظيفية حمضية. هذه المجموعات الحمضية تعطي الحمض النووي شحنة سالبة.
بشكل أكثر تحديدًا، تحتوي قواعد الأدنين والجوانين على مجموعة وظيفية الهيدروكسيميتيل (-CH2OH)، والتي يمكن أن تفقد بروتونًا لتكوين مجموعة هيدروكسو (-OH). تحتوي قواعد السيتوزين والثايمين على مجموعة وظيفية الهيدروكسو، والتي يمكن أن تفقد بروتونًا لتكوين مجموعة هيدريد (-H).
عندما تفقد هذه المجموعات الوظيفية بروتوناتها، تصبح سالبة الشحنة. وبما أن الحمض النووي يحتوي على العديد من هذه المجموعات الوظيفية، فإنه يحمل شحنة سالبة إجمالية.
تلعب شحنة الحمض النووي دورًا مهمًا في العديد من العمليات البيولوجية، بما في ذلك:
- الرحلان الكهربائي الهلامي: يستخدم الرحلان الكهربائي الهلامي لفصل جزيئات الحمض النووي بناءً على حجمها وشحنته. نظرًا لأن الحمض النووي ذا الطول الأقصر يكون أقل عرضة لمقاومة حركة التيار الكهربائي، فإنه يتحرك أسرع من الحمض النووي ذا الطول الأطول.
- التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات: تتفاعل العديد من البروتينات مع الحمض النووي. تعتمد قوة هذه التفاعلات على شحنة الحمض النووي والبروتينات. على سبيل المثال، ترتبط البروتينات ذات الشحنة الموجبة بالحمض النووي ذي الشحنة السالبة.
- إصلاح الحمض النووي: يتعرض الحمض النووي للتلف بانتظام. يمكن أن تساعد الإنزيمات في إصلاح هذا الضرر. تعتمد بعض هذه الإنزيمات على شحنة الحمض النووي. على سبيل المثال، يمكن أن تساعد الإنزيمات التي تسمى الديأوكسيريبوز ريبونوكليوتيد 3'-5' إيزوميراز في إصلاح تلف الحمض النووي عن طريق إزالة قواعد النيتروجين التالفة واستبدالها بقواعد جديدة.
ملخص
شحنة الحمض النووي سالبة. تلعب هذه الشحنة دورًا مهمًا في العديد من العمليات البيولوجية، بما في ذلك الرحلان الكهربائي الهلامي والتفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات وإصلاح الحمض النووي.