‫تصنيع البروتين في الخلية‬
     ‫دكتور يوسف الشريك‬
‫الدنا‬
     ‫الرنا‬
‫البروتينات‬
‫تصنيع ‪ DNA‬والبروتينات‬
‫•يحتوي الدنا ‪ DNA‬على المعلومات الجنية الوراثية‬
                            ‫لتصنيع األحماض األمينية‬
  ‫•تتحد األحماض األمينية مع بعضها لتكون البروتينات.‬
‫•تحدد نوعية البروتينات الصفات المخلوق والتحكم في‬
                                       ‫وظائف الخلية‬
‫•تقوم البروتينات بكل شئ و يتحصل الدنا ‪ DNA‬على‬
                                            ‫كل الثناء‬
‫• الدنا عبارة عن جزء كبر ملتوي مثل إلتواء السلم‬
‫• يتكون من أربعة نيكليوتيدات الذي يمكن ترتيبهم بطرق‬
                                              ‫مختلفة‬
‫• دنا عبارة عن سلسلتان ملتفتان حول بعضهما واللتان‬
         ‫مرتبطان عن طريق القواعد التكملية مثل : إرتباط‬
                               ‫1. األدينين –الثايمين‪A-T‬‬
                 ‫2. إرتباط السيتوزين مع جوانين ‪C-G‬‬
‫• كودون :- ثالثة قواعد رمزية (كودينية) للبروتين‬
‫معين مثال :رمز الجاليسين في الدنا ‪DNA‬هو ,‪GGT‬‬
                              ‫‪GGC, GGA, GGG‬‬
‫•جميع األحماض األمينية العشرين لها رموز خاصة لكل‬
                                 ‫منها في الدنا ‪DNA‬‬
‫•هذه الرموز تمثل الحروف األبجدية لألحماض األمينية‬
  ‫التي تقوم بتصنيع البروتينات المختلفة في الكائن الحي.‬
‫•الرموز(‪ )Codons‬هي القالب لتصنيع البروتين، الذي‬
‫يتم في ريبوسومات (الرنا الريباسي ‪ )rRNA‬في‬
                                           ‫السيتوبالزم‬
Amino Acid   SLC                                  DNA codons

Isoleucine                    I    ATT, ATC, ATA

Leucine                       L    CTT, CTC, CTA, CTG, TTA, TTG

Valine                       V     GTT, GTC, GTA, GTG

Phenylalanine                 F    TTT, TTC

Methionine                   M     ATG

Cysteine                     C     TGT, TGC

Alanine                      A     GCT, GCC, GCA, GCG

Glycine                      G     GGT, GGC, GGA, GGG

Proline                      P     CCT, CCC, CCA, CCG

Threonine                    T     ACT, ACC, ACA, ACG

Serine                        S    TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC

Tyrosine                     Y     TAT, TAC

Tryptophan                   W     TGG

Glutamine                    Q     CAA, CAG

Asparagine                   N     AAT, AAC

Histidine                    H     CAT, CAC

Glutamic acid                E     GAA, GAG

Aspartic acid                D     GAT, GAC

Lysine                       K     AAA, AAG

Arginine                     R     CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG
‫• يالحظ أن الجزيئان الناتجان متطابقان تماما مع بعضهما،‬
‫ومع الجزيء األم (األصلي) من حيث ترتيب النيوكليوتايدات‬
                                              ‫وعددها،‬
‫• غير انه قد تحدث تغييرات تركيبية في أثناء تضاعف‬
                   ‫‪ ،DNA‬تنتج عنها صفات وراثية جديدة،‬
‫• وتسمى هذه التغييرات طفرات ‪ ،Mutations‬إال أن نسبة‬
                                     ‫حدوثها ضئيلة جدا‬
‫األدلة التي تثبت أن الدنا مادة الوراثة:‬
‫• بعد أن توصل العلماء إلى أن الجينات محمولة على الكروموسومات،‬
‫وان الكروموسومات تتكون من البروتينات والحمض النووي الدنا، ساد‬
‫االعتقاد بداية أن البروتينات هي مادة الوراثة نظرا للتنوع الهائل في‬
                                           ‫أنواعها وتعقيد تركيبها.‬
‫• إال أن التجارب الدقيقة التي قام بها العلماء، واكتشاف تركيب جزيء‬
‫الدنا في النصف الثاني من القرن العشرين، قادت إلى أن الدنا، وليست‬
                                      ‫البروتينات هي مادة الوراثة.‬
   ‫• ما هي الصفات التي يجب أن تتصف بها مادة الوراثة:‬
‫• 1 ـ التالؤم بين تركيبها وقدرتها على خزن المعلومات الوراثية‬
‫وترجمتها إلى بروتينات من مثل األنزيمات التي تنظم النشاطات‬
                                         ‫األيضية ونمو الكائن الحي.‬
‫• 2 ـ قدرتها على التضاعف الذاتي خالل انقسام الخلية، ونقل المعلومات‬
                                    ‫الوراثية فيها من جيل إلى آخر.‬
‫كم تتوقع كمية ‪DNA‬في نسيج االندوسبيرم الثالثي؟‬       ‫•‬
 ‫مقارنة مع كميته في المشيج الذكري والبويضة المخصبة ؟‬        ‫•‬
‫4- أثبتت التجارب قدرة ‪DNA‬على التضاعف الذاتي عند‬             ‫•‬
‫انقسام الخلية، وهذا يعني قدرته على نقل المعلومات‬
                     ‫الوراثية التي يحملها من جيل إلى آخر.‬
‫5- أثبتت تجارب العلماء أن ‪DNA‬هو المادة الوراثية‬             ‫•‬
‫المسؤولة عن تحديد الصفات الوراثية، فقد اثبت العالم‬
‫افري )‪ )Avery‬وزمالؤه عام 4491 م، في تجارب عن‬
‫البكتيريا أن المادة الوراثية التي انتقلت من خلية بكتيرية‬
    ‫إلى أخرى، وسببت ظهور صفات جديدة هي مادة .‪DNA‬‬
‫• طريقة عمل النسخ‬
‫• تبدأ عملية النسخ بالتصاق أحد عوامل النسخ )‪)TFIID‬بتسلسل‬
 ‫دنا معين يعرف باسم صندوق تاتا (‪ )Box Tata‬الموجود في‬
‫منطقة المحفز وعلى بعد 52 نيوكليوتيد من منطقة بدأ النسخ.‬
‫• يتم ارتباط عامل النسخ )‪ )TFIID‬عن طريق جزء معين في‬
‫تاتا‬     ‫ارتباط‬    ‫بروتين‬      ‫يعرف‬    ‫النسخ‬       ‫عامل‬
‫)‪ )TATA Binding Protein TBP‬عند ارتباط العامل‬
‫الناسخ مع صندوق تاتا يودي هذا إلى تغيرات فيزيائية في‬
‫شكل الدنا مما يعطي إشارة لبقية عوامل النسخ وإنزيم الرنا‬
‫بوليميرز‪ II‬بوجود محفز تنشيط، مما يؤدي إلى ارتباط‬
‫اإلنزيم وعوامل ناسخة إضافية في المكان لتكوين ما يعرف‬
‫معقد بداية النسخ ‪Complex transcription Initiation‬‬
‫• عند تكوين هذا المركب يقوم عامل النسخ )‪)FIIH‬‬
‫بإنتاج إنزيم دنا هيليكيز )‪ )DNA Helicase‬مما يؤدي‬
‫لفصل سلسلتي الدنا وتقريب إنزيم الرنا بوليميرز ‪II‬‬
‫أكثر من سلسلة الدنا المراد نسخها، مما يساعد على‬
                        ‫إنتاج شرائط قصيرة من الرنا.‬
‫• تبدأ المرحلة الرئيسية في النسخ عندما يقوم عامل‬
‫النسخ ( ‪ )TFIIH‬بفسفرة جزء من إنزيم الرنا بوليميرز‬
                      ‫‪II‬يعرف باسم نطاق ‪ C‬الطرفي‬
‫• )‪ )C Terminal Domian‬مما يؤدي إلى تغيرات جذرية‬
‫في المركب، بحيث يتم تحرير عوامل النسخ ويتم تقريب‬
‫إنزيم الرنا بوليميرز ‪ II‬شكل أكبر من السلسلة المراد نسخها‬
‫وبالتالي بدأ عملية االستطالة (إنتاج شرائط رنا طويلة)‬
                                 ‫ونسخ الجين المطلوب.‬
‫• عند تحرير عوامل النسخ من المركب تذهب هذه العوامل‬
                    ‫إلى محفز آخر لبدء العملية من جديد.‬
‫النسخ ‪:Transcription‬‬
           ‫1. فتح سلسلتين في الدنا ‪)DNA unzips( DNA‬‬
      ‫2. رنا الرسول ‪ mRNA‬ينسخ المعلومات من الدنا ‪DNA‬‬
                      ‫• تختلف ‪ RNA‬من ‪ DNA‬كالتالي:-‬
‫• تحتوي ‪RNA‬على سلسلة واحدة بدل من سلسلتين في‬
                                                ‫‪DNA‬‬
‫• تحتوي ‪RNA‬على الريبوس وليس ناقصا كما في الدنا‬
                                                ‫‪DNA‬‬
‫• تستعمل ‪ RNA‬اليورسيل ‪ Uracil‬بدال من الثايمين‬
                                          ‫‪Thymine‬‬
‫3. تحمل ‪RNA‬الرمز الجيني ‪ genetic code‬من النواة إلى‬
                         ‫الريبوسوم الموجود في السيتوبالزم‬
‫الترجمة ‪: Translation‬‬
‫1. يرتبط الرنا ريبوسول )‪rRNA (ribosomal RNA‬‬
‫مع الرنا الرسول ‪ mRNA‬ويبدأ في قراءة الرموز أو‬
                                    ‫الشفرات ‪.codons‬‬
‫2. يحمل الرنا الناقل ‪ tRNA‬األحماض األمينية ويربطها مع‬
                            ‫السلسلة البروتينية النامية.‬
    ‫3. تحرر السلسلة البروتينية عند إكتمال إنتاج البروتين‬
‫ملخص لتصنيع البروتين والدنا‬
‫• الحظ أن الجزيئين الناتجين متطابقان تماما مع‬
‫بعضهما، ومع الجزيء األم (األصلي) من حيث‬
                    ‫ترتيب النيوكليوتايدات وعددها‬
‫• غير انه قد تحدث تغييرات تركيبية في أثناء تضاعف‬
            ‫‪ ،DNA‬تنتج عنها صفات وراثية جديد‬
‫• وتسمى هذه التغييرات طفرات ‪ ،Mutations‬إال أن‬
                         ‫نسبة حدوثها ضئيلة جدا‬
‫بناء البروتين في الخلية‬
       ‫• لقد ثبت تجريبيا أن معلومات الدنا‬
       ‫مسؤولة عن بناء البروتينات في الخلية.‬
      ‫• أن الدنا يصنع الدنا الخاصة ببناء عديد‬
      ‫ببتيديد معين من النواة إلى‬
      ‫الرايبوسومات في السيتوبالزم، ويسمى‬
      ‫الرسول‬         ‫هذا الجزيء الرنا‬
      ‫‪،)m RNA) Messenger RNA‬‬
      ‫وتدعى عملية نسخ جزء من الدنا على‬
      ‫الرنا الرسول،عملية النسخ، وأما عملية‬
      ‫الترجمة فهي بناء سلسلة عديدة‬
      ‫الببتديدايد (بروتين) من األحماض‬
                                     ‫األمينية.‬
‫وكما اثبت العالمان هيرشي‬
‫وشيس ( & ‪Hershey‬‬
‫)‪Chase‬عام 2591 م في‬
‫تجاربهما على الفيروس آكل‬
‫البكتيريا (البكتيريوفاج)، أن‬
‫‪DNA‬الفيروس، وليس‬
‫الغالف البروتيني له هو‬
‫المسؤول بعد دخوله الخلية‬
‫البكتيرية على إجبارها على‬
            ‫إنتاج فيروسات‬
‫يقوم الريبوسوم بقراءة الشفرة وربط األحماض‬
                       ‫األمينية مع بعضها‬
‫مفهوم الشيفرة الوراثية‬
                       ‫: ‪Genetic code‬‬
 ‫• عرفت أن الدنا هو مادة الوراثة التي تقوم بخزن المعلومات الوراثية ونقلها.‬
                                 ‫• فكيف يتم خزن المعلومات الوراثية في الدنا؟‬
‫• من المعلوم أن الجين هو قطعة من جزيء الدنا، لذا فان كل جين يتكون من‬
‫سلسلتين من النيوكليوتايدات التي تشمل أربعة أنواع هي: ‪ G,C,T,A‬وتتابع‬
‫هذه النيوكليوتايدات في إحدى سلسلتي الدنا والتي تسمى سلسة الشيفرة، يحدد‬
                  ‫تتابع األحماض األمينية في سلسلة عديدة ببتيديد سيتم بناؤها.‬
‫• ومن الواضح، أن ذلك يتطلب وجود شيفرة خاصة بكل حمض أميني من‬
‫األحماض األمينية العشرين التي تتكون منها البروتينات. ولكن هل تكفي أربعة‬
            ‫أنواع من النيوكليوتايدات لتشفير (02) نوعا من األحماض األمينية؟‬
‫• كم يجب أن يكون عدد النيوكليوتايدات المكونة للشيفرة الخاصة بحمض‬
‫أميني واحد؟ لإلجابة عن ذلك دقق النظر في الجدول التالي. واجب عن األسئلة‬
                                                                    ‫التي تليه.‬
‫عدد‬              ‫عدد النيوكليوتايدات في ال‬
‫األحماض األمينية الممكن‬     ‫شيفرةالخاصة بحامض‬
       ‫تشفيرها‬                     ‫أميني‬
          ‫4‬                          ‫1‬

          ‫61‬                         ‫2‬

          ‫46‬                         ‫3‬
‫ـ إذا كانت الشيفرة الخاصة بحمض أميني واحد تتكون من نيوكليوتايد‬         ‫•‬
‫واحد من األنواع األربعة، (‪ ،)A,T,C,G‬فكم عدد الشيفرات الناتجة؟ وهل‬
                      ‫تكفي لتشفير عشرين نوعا من األحماض األمينية؟‬
‫ـ إذا افترضنا أن هذه الشيفرة الخاصة بحمض أميني واحد تتكون من‬           ‫•‬
‫نيوكليوتايد واحد من األنواع األربعة ( ,‪ )A,T,C,G‬فكم عدد الشيفرات‬
         ‫الناتجة؟ وهل تكفي لتشفير عشرين نوع من األحماض األمينية ؟‬
‫إذا افترضنا أن هذه الشيفرة الخاصة بحمض أميني تتكون من‬                  ‫•‬
‫نيوكليوتايدين فان عدد الشيفرات سيكون (61) ثنائية على أساس انه‬
‫سينتج (61) ترتيبا مختلفا من النيوكليوتايدات األربعة، إذا رتبت بشكل‬
                                                            ‫ثنائيات.‬
‫لعلك توصلت إلى ما توصل إليه العالم جامو (‪)Gamow‬عام 4591 م‬              ‫•‬
‫من أن كل شيفرة تختص بحمض أميني معين يجب أن تتكون من ثالثة‬
‫نيوكليوتايدات، إذ أن عدد الثالثيات في هذه الحالة (46) سيكون كافيا‬
                              ‫لتشفير (02) نوعا من األحماض األمينية.‬
‫• ومن الواضح، أن كل حامض أميني سيمثل بأكثر من شيفرة‬
‫ثالثية واحدة، وهذا يعني زيادة سرعة بناء السالسل الببتيدية،‬
        ‫والتقليل من اثر الطفرات الوراثية الخاصة بحمض أميني.‬
‫• وقد بدا أن تحديد عدد النيوكليوتايدات الخاصة بكل حمض أميني‬
‫أمرا رياضيا سهال، إال أن اإلنجاز األعظم في الوراثة الجزيئية‬
‫كان تحديد ترتيب هذه النيوكليوتايدات الخاصة بكل حمض‬
                                                      ‫أميني.‬
‫• وقد سجل العالم نيرنبيرج ( ‪)Nirenberg‬أول إنجاز في فك‬
‫رموز الشيفرة الوراثية، إذ تمكن من تحديد أن الشيفرة الثالثية‬
‫الخاصة بالحمض األميني فينيل أالنين هي ‪UUU‬وبفضل جهود‬
‫علماء آخرين تم التوصل إلى معرفة الشيفرات الثالثية جميعها‬
‫الخاصة بجميع أنواع األحماض األمينية وتسمى الشيفرة‬
‫الثالثية الخاصة بحمض أميني معين في جزيء الرنا الرسولل‬
                          ‫‪mRNA‬الكودون ( الشفرة)‪Codon‬‬
‫• وقد توصل العلماء إلى أن الكودونات هي عامة في جميع‬
‫الكائنات الحية فمثال الكودون ( ‪ )GUC‬الخاص بالحمض األميني‬
‫(فالين) يكون نفسه في خاليا الكائنات الحية جميعها، مما يدل‬
                                ‫على وحدة خلق الكائنات الحية.‬
‫• الحظت أن الخطوة األولى في عملية بناء البروتينات هي بناء‬
‫سلسلة الرنا الرسول من الدنا وتسمى هذه العملية عملية‬
‫النسخ، إذ أن التعليمات الوراثية الدنا ، يتم نسخها بصورة تتابع‬
‫معين للنيوكليوتايدات في الرنا الرسول ويكون هذا التتابع متمما‬
‫إلحدى سلسلتي الدنا وهي السلسلة النشطة، إال أن نيوكليوتايد‬
‫اليوراسيل (‪ )U‬يحل محل الثايمين )‪ )T‬ويسمى تتابع‬
‫النيوكليوتايدات في جزيء الرنا الرسول التي تحدد تسلسل‬
‫األحماض األمينية في السلسلة عديدة الببتايد التي سيتم بناؤها‬
                                               ‫الشيفرة الوراثية‬
‫• يتم بناء ‪mRNA‬وفق الخطوات‬
                                             ‫التالية:‬
                       ‫• 1 ـ تفكك سلسلتي الدنا عن بعضهما في موقع‬
                     ‫محدد، نتيجة تحلل الروابط الهيدروجينية بينهما‬
                                                  ‫بفعل إنزيم خاص.‬
                      ‫• 2 ـ ترتبط نيوكليوتايدات الرنا الحرة في السائل‬
                         ‫النووي، مع النيوكليوتايدات المتممة لها في‬
                     ‫سلسلة الشيفرة(السلسلة النشطة) من الدنا التي‬
                               ‫تعمل كقالب لتكوين سلسلة متممة لها.‬
                         ‫• 3 ـ ترتبط نيوكليوتايدات الرنا التي اصطفت‬
                       ‫على طول سلسلة الشيفرة في الدنا مع بعضها‬
                        ‫بعضا بروابط تساهمية في لتكوين سلسلة من‬
                     ‫الرنا الرسول، ويلعب أنزيم بلمرة حامض ‪RNA‬‬
                        ‫)‪ (RNA POLYMERASE‬دورا أساسيا في‬
‫‪mRNA‬شكل : عملية بناء‬                            ‫تكوين هذه الروابط.‬
‫• 4 ـ تتفكك الروابط الهيدروجينية بين سلسلة رنا الرسول‬
‫المتكونة، وسلسلة الشيفرة في الدنا، مما يؤدي إلى انفصال‬
‫سلسلة رنا الرسول وابتعادها عن الدنا ليعود االرتباط مرة‬
            ‫أخرى بين سلسلتي الدنا في موضع انفصالهما.‬
‫• الحظ أن ترتيب النيوكليوتايدات في سلسلة رنا الرسول‬
‫الناتجة مما يكون متمما لترتيبها في سلسلة الشيفرة من‬
‫الدنا التي تحمل المعلومات الوراثية، إال أن نيوكليوتايد‬
                    ‫اليوراسيل )‪ )U‬يحل محل الثايمين (‪)T‬‬
‫• وقد الحظ العلماء أن نسخة‬
‫‪mRNA‬التي تم نسخها مباشرة‬
‫على‬      ‫تحتوي‬      ‫النواة‬    ‫في‬
‫(000002) نيوكليوتايد، في حين‬
‫أن عدد النيوكليوتايدات في سلسلة‬
‫‪mRNA‬عند وصولها إلى‬
‫السيتوسول حوالي (0001)‬
      ‫نيوكليوتايد. فما تفسير ذلك؟‬
‫• إن سلسلة ‪mRNA‬األولية تخضع‬
‫لتغييرات تركيبية تنظمها أنزيمات‬
‫متخصصة، وتسمى هذه التغيرات‬
 ‫عمليات معالجة رنا الرسول‬
‫. ‪Processing‬ويبين الشكل‬
        ‫المقابل أهم هذه التغيرات:‬
‫• 1 ـ إزالة أجزاء من السلسلة رنا الرسول ال يتضمن‬
‫شيفرات لبناء سلسلة عديد الببتايد ويسمى هذا‬
                           ‫الجزء انترون .‪Intron‬‬
‫• 2ـ التحام األجزاء الفعالة من رنا الرسول بعد قطع‬
‫وفصل االنترونات والجزء الذي يحتوي على شيفرات‬
‫ستترجم إلى سالسل يسمى إكسون ‪ Exon‬وتسمى‬
‫سلسلة رنا الرسول بعد قطع االنترونات والتحام‬
‫اإلكسونات سلسلة رنا الرسول الناضجة، وتنتقل‬
   ‫عبر النواة إلى السيتوسول لترتبط بالرايبوسومات.‬
‫• وظائف أنواع أخرى من ‪RNA‬‬
‫يصنع جزيء الدنا عدة أنواع من الحامض‬    ‫•‬
            ‫النووي ‪RNA‬الرنااهمهما:‬
            ‫الناقل رنا الناقل ‪،tRNA‬‬   ‫1.‬
           ‫رنا الرايبوسومي، ‪rRNA‬‬      ‫2.‬
    ‫إضافة إلى رنا الرسول .‪mRNA‬‬        ‫3.‬
                 ‫جزيء : ‪tRNA‬‬           ‫•‬
‫يتم بناء رنا الناقل في النواة، أن‬      ‫•‬
‫هذا الجزيء يتكون من سلسلة واحدة من‬
 ‫النيوكليوتايدات تلتف لتكوين ثالث حلقات.‬
‫• يرتبط أحد طرفي‪t‬رنا الناقل مع حامض‬
‫أميني معين، في حين أن الحلقة المقابلة‬
‫لهذا الطرف تحتوي على ثالثة‬
‫نيوكليوتايدات، وتكون متممة ألحد‬
‫وتسمى‬        ‫الرسول‬     ‫رنا‬    ‫كودونات‬
   ‫النيوكليوتايدات الثالثة في رنا الناقل‬
           ‫الكودون المضاد . ‪Anticodon‬‬
‫تركيب الريبوسوم‬
    ‫• عرفت سابقا أن الرايبوسوم عضيات خلوية‬
    ‫تختص ببناء البروتينات، وأنها تتكون من‬
    ‫بروتينات رنا الريبوسومي ‪ ،rRNA‬تبدأ‬
    ‫عملية بناء الرايبوسوم في النوية، وتتركب‬
    ‫من وحيدتين بنائيتين: صغيرة وكبيرة‬
    ‫وتحتوي كل منهما على أنواع مختلفة من‬
    ‫الجزيئات البروتينية ورنا الريبوسومية،‬
    ‫تنتقل هاتان الوحيدتان عبر ثقوب الغالف‬
    ‫النووي إلى السيتوسول، وعند ارتباطهما‬
       ‫مع رنا الرسول يكونان رايبوسوما فعّاال.‬
    ‫• الحظ أن الرايبوسوم الناتج يوفر مواقع‬
    ‫خاصة الرتباط جزيئات رنا الرسول ورنا‬
    ‫الناقل، فهناك موقعان على الوحيدة الكبيرة‬
    ‫الرتباط جزيئين من رنا الناقل، وموقع واحد‬
    ‫على الوحدة الصغيرة الرتباط جزيء رنا‬
                                     ‫الرسول.‬
‫عملية ترجمة الشيفرة الوراثية‬      ‫•‬
                                                        ‫: ‪translation‬‬
                                             ‫بناء سلسلة عديدة الببتيد:‬    ‫•‬
                                     ‫تسمى عملية بناء سلسلة من‬             ‫•‬
                                     ‫األحماض األمينية (عديد الببتيد )‬
                                     ‫بحسب تتابع الكودونات في رنا‬
                                     ‫الترجمة.‬        ‫عملية‬      ‫الرسول‬
                                     ‫وتتضمن عملية الترجمة سلسلة‬
                                     ‫معقدة من الخطوات التي تنظمها‬
                                                    ‫أنزيمات متخصصة.‬
                                          ‫تتبع هذه الخطوات من خالل‬        ‫•‬
‫شكل خطوات بناء سلسلة عديد الببتايد‬
            ‫"عملية الترجمة"‬                               ‫الشكل التالي:‬
‫• ما نوع الطاقة المستخدمة في عملية تحميل ‪tRNA‬رنا الناقل‬
                                            ‫بالحامض األميني؟‬
‫• 4 ـ ترتبط جزيئات رنا الناقل التي تحمل أحماض أمينية بسلسلة‬
‫رنا الرسول في الرايبوسوم ويتم ذلك اعتمادا على ترتيب‬
‫الكودونات في ‪mRNA‬بحيث يرتبط الكودون المضاد في رنا‬
                    ‫الناقل مع الكودون المتمم له في رنا الرسول‬
‫• 5ـ يسهل وجود جزيئات رنا الناقل متجاورة تحمل أحماض‬
‫أمينية، تكوين روابط ببتيدية بين كل حامضين أمينيين‬
‫متجاورين، ينتج عنه بناء سلسلة من األحماض األمينية (عديد‬
‫الببتايد)، يكون ترتيب األحماض األمينية فيها وفقا لترتيب‬
             ‫الكودونات المكونة للشيفرة الوراثية في رنا الرسول‬
‫• 6ـ تنفصل السلسة الببتايدية الناتجة. وتنفصل جزيئات رنا‬
‫الناقل تباعا ليقوم كل جزيء منها مرة أخرى بنقل حمض‬
                                     ‫أميني من النوع نفسه.‬
    ‫• ولعلك تتساءل كيف يتم إنهاء بناء سلسلة عديد الببتايد؟‬
‫• إن هناك كودونات ال تشفر أحماضا أمينية معينة، لكنها‬
‫تعمل كإشارات وقف أو إنهاء. عند الوصول إلى كودون‬
‫االنتهاء على سلسلة رنا الرسول، فان الموقع )‪ )A‬في‬
‫الرايبوسوم يستقبل بروتينا خاصا بدال من رنا الناقل، وهذا‬
‫البروتين يفصل سلسلة الببتايد المتكونة، فتنتهي عملية‬
                              ‫الترجمة (كما بالشكل التالي).‬
‫مرحلة إنهاء بناء السلسلة الببتايدية‬
‫• نقل البروتين وتعديله:‬
                                      ‫• ـ ما الذي يحدد اتجاه البروتينات بعد‬
                                                    ‫بنائها في الرايبوسوم؟‬
                                      ‫• ـ لقد وجد أن تتابع عدد معين من‬
                                      ‫األحماض األمينية في سلسلة عديد‬
                                      ‫الببتايد التي تم بناؤها بشك اإلشارة‬
                                      ‫الالزمة لذلك، ويسمى هذا التتابع‬
                                      ‫لعدد من األحماض األمينية سلسلة‬
                                      ‫اإلشارة سلسة البيبتيدية الوحيدة‬
                                      ‫.‪ signal peptide‬وقد يتم تعديل‬
                                      ‫البروتين الناتج تركيبيا باتحاده مع‬
                                      ‫سكريات لتكوين بروتينات سكرية،‬
                                      ‫أو مع مواد دهنية لتكوين‬
‫شكل (04): آلية نقل البروتين وتعديله‬                     ‫البروتينات الدهنية‬
‫خطوات تصنيع‬
‫البروتين بالصور‬
‫تضاعف جزيء : ‪DNA Replication‬‬             ‫•‬
‫الحظ العلماء أن الخليتين الناتجتين عن االنقسام المتساوي تحتوي‬       ‫•‬
           ‫على الكمية نفسها من ‪ DNA‬الموجودة في الخلية األم.‬
‫وهذا يعني أن جزيء ‪DNA‬يتضاعف عند انقسام الخلية فكيف‬                  ‫•‬
                                                      ‫يحدث ذلك؟‬
‫لقد ساعد نموذج واتسون وكريك، الذي افترض وجود سلسلتين‬                ‫•‬
‫ملتفتين بشكل لولبي على فهم عملية تضاعف .‪DNA‬تتبع خطوات‬
                              ‫هذه العملية المبينة في الشكل التالي‬




                ‫شكل خطوات تضاعف جزيء الدنا‬
‫ولكن ....كيف يتم نقل المعلومات من الدنا ‪ DNA‬إلى‬
                 ‫السيتوبالزم؟‬
‫5. يكون األنزيم بيبتديل ترانسفيريز‬                   ‫• خطوات الترجمة‬
‫الربطة البيبتيدية بين األحماض‬        ‫1. يلصق الرنا الرسول نفسه‬
                         ‫األمينية.‬    ‫بوحيدة الريبوسوم الصغيرة ‪(to‬‬
                                                     ‫.)‪the small subunit‬‬
‫6. يخرج الرنا النقل من الريبوسوم‬
                                     ‫2. تنكشف 6 قواعد في الرنا‬
‫الذي دخل هو األول في الريبوسوم‬
                                                            ‫الرسول‬
          ‫( بدون الحامض األميني)‬
                                     ‫3. مكمل جزء الرنا الناقل ( مع‬
                                     ‫الحامض األميني الميثايونين)‬
                                     ‫مع القاعدة الثنائية عن طريق‬
                                     ‫فك الشفرة ‪ UAC‬مع ‪AUG‬‬
                                     ‫الموجودة على قواعد الرنا‬
                                     ‫الرسول في الريبوسوم عند‬
                                                           ‫نقطة ‪.P‬‬
                                     ‫4. يقوم رنا الناقل بنفس العمل ما‬
                                     ‫هي موضحة في الخطوة‬
                                          ‫السابقة ولكن عند نقطة ‪A‬‬
‫يتحرك الريبوسوم على طول رنا الرسول إلى موقع الشفرة التالية (3‬
                                                               ‫قواعد)‬
                               ‫يتحرك الرنا الناقل الثاني إلى الموقع ‪P‬‬
‫يتحد رنا الناقل أخر مع الرنا الرسول الحامل الحامض األميني في الموقع‬
                                                             ‫‪ A‬حامال‬
‫يزداد نمو السلسلة البيبتيدية بهذه الطريقة حتى وصولها إلى موقع توقف‬
                                                               ‫التشفير‬
‫إشارة للريبوسوم ترك رنا الرسول عند وصوله موقع‬
‫توقف التشفير الموجود على رنا الرسول معنى ذلك بأن‬
                            ‫البروتين قد إكتمل تكوينه‬
‫الدنا والطفرات‬
                  ‫‪DNA and Mutations‬‬

‫تحدث الطفرات في الدنا تلقائيا ‪ spontaneous‬أو تحدث بواسطة‬
‫‪ mutagens‬على سبيل المثال بواسطة درجات الحرارة العالية ،‬
                            ‫واألشعة فوق البنفسجية وواإلشعاع الذري‬
‫تسبب الطفرات تغير في كود (شفرات) الجينات وتكلررها والذي تسبب‬
‫تغييرا كبيرا في خاليا الجسم و قد تنتقل إلى النسل في حالة حدوثها في‬
                                                       ‫خاليا الجنسية‬
      ‫يمكن ال تسبب الطفرات أي تغيير ، أو قد مفيدة، أو قد تكون ضارة‬
‫مثال: طفرة عيون الزرقاء – حدث هذه الطفرة منذ 0006-000،01‬
‫سنة، يمكن ارجاعه الى سلف واحد وقد يكون السبب في ذلك حدوثها في‬
                                                         ‫أحد الجدود‬
                                           ‫أي نوع من الطفرة هذه؟‬
DNA and Mutations – Lets looks at different mutations


                  ‫عض الكلب القط‬
               THE DOG BIT THE CAT
DNA and Mutations - Substitution


                          ‫عض الكلب القط‬
                  THE DOG BIT THE CAT
                   ‫لو غير أحد الحروف في هذه الجملة وحل محله حرف أخر‬
                      ‫عض القلب القط‬
• Substitution - Replace just one letter:

      THE DOG BIT THE CAR
‫‪DNA and Mutations - Deletion‬‬


                         ‫عض الكلب القط‬
                     ‫‪THE DOG BIT THE CAT‬‬

                  ‫عند حدف حرف واحد وهو الباء من هذه الجملة تصبح كاألتي‬
                                                            ‫عض الكل القط‬
                   ‫أو تحريك حرف من كلمة إلى أخرى ، تصبح الجملة كالتالي:-‬
                                                           ‫عض الكل القطب‬
‫:)‪• Deletion: Delete just one letter (T‬‬

       ‫‪THE DOG BIT HEC AT‬‬
DNA and Mutations-Insertions


                       ‫عض الكلب القط‬
              THE DOG BIT THE CAT
• Insertion - Add just one letter (E):
                 ‫عند إضافة حرف الراء إلى هذه الجملة كالتالي‬
                    ‫عرض الكل القطب‬
      THE DOE GBI TTH ECA T
    ‫الخاليا لها القدرة على قراءة البروتين بإستمرار ويتم إصالح‬
 ‫األخطاء في الدنا وبذلك يتم معظم تصحيح األخطاء التي تحدث في‬
                                                         ‫الدنا‬
Cells have “proof reading” proteins that
constantly check the DNA and fix errors, so
most are corrected
‫• أسئلة عن البروتينات‬
         ‫أذكر المجموعات التي تتكون منها األحماض األمينية.‬      ‫1.‬
‫أذكر األحماض األمينية ذلت السالسل الطرفية ال تحمل‬              ‫2.‬
‫الشحنات الكهربائية والمحبة للماء مع ذكر التركيب الكيميائي‬
                                         ‫ألحد هذه األحماض.‬
              ‫اعطي مثالين لألحماض األمينية غير البروتينية.‬     ‫3.‬
                     ‫عرف البروتين مع ذكر أربعة وظائف له.‬       ‫4.‬
                                  ‫اشرح البروتينات المرتبطة.‬    ‫5.‬
          ‫ما هو التركيب الثانوي والتركيب الثالثي للبروتينات.‬   ‫6.‬
  ‫تكلم بإختصار عن التغيرات التي تحدث للبروتين بعد تندرته.‬      ‫7.‬
       ‫اذكر الفرق بين التمليح الداخلي والخارجي للبروتينات.‬     ‫8.‬

تصنيع البروتينات في الخلية

  • 1.
    ‫تصنيع البروتين فيالخلية‬ ‫دكتور يوسف الشريك‬
  • 2.
    ‫الدنا‬ ‫الرنا‬ ‫البروتينات‬
  • 3.
    ‫تصنيع ‪ DNA‬والبروتينات‬ ‫•يحتويالدنا ‪ DNA‬على المعلومات الجنية الوراثية‬ ‫لتصنيع األحماض األمينية‬ ‫•تتحد األحماض األمينية مع بعضها لتكون البروتينات.‬ ‫•تحدد نوعية البروتينات الصفات المخلوق والتحكم في‬ ‫وظائف الخلية‬ ‫•تقوم البروتينات بكل شئ و يتحصل الدنا ‪ DNA‬على‬ ‫كل الثناء‬
  • 4.
    ‫• الدنا عبارةعن جزء كبر ملتوي مثل إلتواء السلم‬ ‫• يتكون من أربعة نيكليوتيدات الذي يمكن ترتيبهم بطرق‬ ‫مختلفة‬
  • 5.
    ‫• دنا عبارةعن سلسلتان ملتفتان حول بعضهما واللتان‬ ‫مرتبطان عن طريق القواعد التكملية مثل : إرتباط‬ ‫1. األدينين –الثايمين‪A-T‬‬ ‫2. إرتباط السيتوزين مع جوانين ‪C-G‬‬
  • 8.
    ‫• كودون :-ثالثة قواعد رمزية (كودينية) للبروتين‬ ‫معين مثال :رمز الجاليسين في الدنا ‪DNA‬هو ,‪GGT‬‬ ‫‪GGC, GGA, GGG‬‬ ‫•جميع األحماض األمينية العشرين لها رموز خاصة لكل‬ ‫منها في الدنا ‪DNA‬‬ ‫•هذه الرموز تمثل الحروف األبجدية لألحماض األمينية‬ ‫التي تقوم بتصنيع البروتينات المختلفة في الكائن الحي.‬ ‫•الرموز(‪ )Codons‬هي القالب لتصنيع البروتين، الذي‬ ‫يتم في ريبوسومات (الرنا الريباسي ‪ )rRNA‬في‬ ‫السيتوبالزم‬
  • 9.
    Amino Acid SLC DNA codons Isoleucine I ATT, ATC, ATA Leucine L CTT, CTC, CTA, CTG, TTA, TTG Valine V GTT, GTC, GTA, GTG Phenylalanine F TTT, TTC Methionine M ATG Cysteine C TGT, TGC Alanine A GCT, GCC, GCA, GCG Glycine G GGT, GGC, GGA, GGG Proline P CCT, CCC, CCA, CCG Threonine T ACT, ACC, ACA, ACG Serine S TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC Tyrosine Y TAT, TAC Tryptophan W TGG Glutamine Q CAA, CAG Asparagine N AAT, AAC Histidine H CAT, CAC Glutamic acid E GAA, GAG Aspartic acid D GAT, GAC Lysine K AAA, AAG Arginine R CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG
  • 12.
    ‫• يالحظ أنالجزيئان الناتجان متطابقان تماما مع بعضهما،‬ ‫ومع الجزيء األم (األصلي) من حيث ترتيب النيوكليوتايدات‬ ‫وعددها،‬ ‫• غير انه قد تحدث تغييرات تركيبية في أثناء تضاعف‬ ‫‪ ،DNA‬تنتج عنها صفات وراثية جديدة،‬ ‫• وتسمى هذه التغييرات طفرات ‪ ،Mutations‬إال أن نسبة‬ ‫حدوثها ضئيلة جدا‬
  • 13.
    ‫األدلة التي تثبتأن الدنا مادة الوراثة:‬ ‫• بعد أن توصل العلماء إلى أن الجينات محمولة على الكروموسومات،‬ ‫وان الكروموسومات تتكون من البروتينات والحمض النووي الدنا، ساد‬ ‫االعتقاد بداية أن البروتينات هي مادة الوراثة نظرا للتنوع الهائل في‬ ‫أنواعها وتعقيد تركيبها.‬ ‫• إال أن التجارب الدقيقة التي قام بها العلماء، واكتشاف تركيب جزيء‬ ‫الدنا في النصف الثاني من القرن العشرين، قادت إلى أن الدنا، وليست‬ ‫البروتينات هي مادة الوراثة.‬ ‫• ما هي الصفات التي يجب أن تتصف بها مادة الوراثة:‬ ‫• 1 ـ التالؤم بين تركيبها وقدرتها على خزن المعلومات الوراثية‬ ‫وترجمتها إلى بروتينات من مثل األنزيمات التي تنظم النشاطات‬ ‫األيضية ونمو الكائن الحي.‬ ‫• 2 ـ قدرتها على التضاعف الذاتي خالل انقسام الخلية، ونقل المعلومات‬ ‫الوراثية فيها من جيل إلى آخر.‬
  • 14.
    ‫كم تتوقع كمية‪DNA‬في نسيج االندوسبيرم الثالثي؟‬ ‫•‬ ‫مقارنة مع كميته في المشيج الذكري والبويضة المخصبة ؟‬ ‫•‬ ‫4- أثبتت التجارب قدرة ‪DNA‬على التضاعف الذاتي عند‬ ‫•‬ ‫انقسام الخلية، وهذا يعني قدرته على نقل المعلومات‬ ‫الوراثية التي يحملها من جيل إلى آخر.‬ ‫5- أثبتت تجارب العلماء أن ‪DNA‬هو المادة الوراثية‬ ‫•‬ ‫المسؤولة عن تحديد الصفات الوراثية، فقد اثبت العالم‬ ‫افري )‪ )Avery‬وزمالؤه عام 4491 م، في تجارب عن‬ ‫البكتيريا أن المادة الوراثية التي انتقلت من خلية بكتيرية‬ ‫إلى أخرى، وسببت ظهور صفات جديدة هي مادة .‪DNA‬‬
  • 15.
    ‫• طريقة عملالنسخ‬ ‫• تبدأ عملية النسخ بالتصاق أحد عوامل النسخ )‪)TFIID‬بتسلسل‬ ‫دنا معين يعرف باسم صندوق تاتا (‪ )Box Tata‬الموجود في‬ ‫منطقة المحفز وعلى بعد 52 نيوكليوتيد من منطقة بدأ النسخ.‬
  • 16.
    ‫• يتم ارتباطعامل النسخ )‪ )TFIID‬عن طريق جزء معين في‬ ‫تاتا‬ ‫ارتباط‬ ‫بروتين‬ ‫يعرف‬ ‫النسخ‬ ‫عامل‬ ‫)‪ )TATA Binding Protein TBP‬عند ارتباط العامل‬ ‫الناسخ مع صندوق تاتا يودي هذا إلى تغيرات فيزيائية في‬ ‫شكل الدنا مما يعطي إشارة لبقية عوامل النسخ وإنزيم الرنا‬ ‫بوليميرز‪ II‬بوجود محفز تنشيط، مما يؤدي إلى ارتباط‬ ‫اإلنزيم وعوامل ناسخة إضافية في المكان لتكوين ما يعرف‬ ‫معقد بداية النسخ ‪Complex transcription Initiation‬‬
  • 17.
    ‫• عند تكوينهذا المركب يقوم عامل النسخ )‪)FIIH‬‬ ‫بإنتاج إنزيم دنا هيليكيز )‪ )DNA Helicase‬مما يؤدي‬ ‫لفصل سلسلتي الدنا وتقريب إنزيم الرنا بوليميرز ‪II‬‬ ‫أكثر من سلسلة الدنا المراد نسخها، مما يساعد على‬ ‫إنتاج شرائط قصيرة من الرنا.‬ ‫• تبدأ المرحلة الرئيسية في النسخ عندما يقوم عامل‬ ‫النسخ ( ‪ )TFIIH‬بفسفرة جزء من إنزيم الرنا بوليميرز‬ ‫‪II‬يعرف باسم نطاق ‪ C‬الطرفي‬
  • 18.
    ‫• )‪ )CTerminal Domian‬مما يؤدي إلى تغيرات جذرية‬ ‫في المركب، بحيث يتم تحرير عوامل النسخ ويتم تقريب‬ ‫إنزيم الرنا بوليميرز ‪ II‬شكل أكبر من السلسلة المراد نسخها‬ ‫وبالتالي بدأ عملية االستطالة (إنتاج شرائط رنا طويلة)‬ ‫ونسخ الجين المطلوب.‬ ‫• عند تحرير عوامل النسخ من المركب تذهب هذه العوامل‬ ‫إلى محفز آخر لبدء العملية من جديد.‬
  • 20.
    ‫النسخ ‪:Transcription‬‬ ‫1. فتح سلسلتين في الدنا ‪)DNA unzips( DNA‬‬ ‫2. رنا الرسول ‪ mRNA‬ينسخ المعلومات من الدنا ‪DNA‬‬ ‫• تختلف ‪ RNA‬من ‪ DNA‬كالتالي:-‬ ‫• تحتوي ‪RNA‬على سلسلة واحدة بدل من سلسلتين في‬ ‫‪DNA‬‬ ‫• تحتوي ‪RNA‬على الريبوس وليس ناقصا كما في الدنا‬ ‫‪DNA‬‬ ‫• تستعمل ‪ RNA‬اليورسيل ‪ Uracil‬بدال من الثايمين‬ ‫‪Thymine‬‬ ‫3. تحمل ‪RNA‬الرمز الجيني ‪ genetic code‬من النواة إلى‬ ‫الريبوسوم الموجود في السيتوبالزم‬
  • 21.
    ‫الترجمة ‪: Translation‬‬ ‫1.يرتبط الرنا ريبوسول )‪rRNA (ribosomal RNA‬‬ ‫مع الرنا الرسول ‪ mRNA‬ويبدأ في قراءة الرموز أو‬ ‫الشفرات ‪.codons‬‬ ‫2. يحمل الرنا الناقل ‪ tRNA‬األحماض األمينية ويربطها مع‬ ‫السلسلة البروتينية النامية.‬ ‫3. تحرر السلسلة البروتينية عند إكتمال إنتاج البروتين‬
  • 22.
  • 23.
    ‫• الحظ أنالجزيئين الناتجين متطابقان تماما مع‬ ‫بعضهما، ومع الجزيء األم (األصلي) من حيث‬ ‫ترتيب النيوكليوتايدات وعددها‬ ‫• غير انه قد تحدث تغييرات تركيبية في أثناء تضاعف‬ ‫‪ ،DNA‬تنتج عنها صفات وراثية جديد‬ ‫• وتسمى هذه التغييرات طفرات ‪ ،Mutations‬إال أن‬ ‫نسبة حدوثها ضئيلة جدا‬
  • 24.
    ‫بناء البروتين فيالخلية‬ ‫• لقد ثبت تجريبيا أن معلومات الدنا‬ ‫مسؤولة عن بناء البروتينات في الخلية.‬ ‫• أن الدنا يصنع الدنا الخاصة ببناء عديد‬ ‫ببتيديد معين من النواة إلى‬ ‫الرايبوسومات في السيتوبالزم، ويسمى‬ ‫الرسول‬ ‫هذا الجزيء الرنا‬ ‫‪،)m RNA) Messenger RNA‬‬ ‫وتدعى عملية نسخ جزء من الدنا على‬ ‫الرنا الرسول،عملية النسخ، وأما عملية‬ ‫الترجمة فهي بناء سلسلة عديدة‬ ‫الببتديدايد (بروتين) من األحماض‬ ‫األمينية.‬
  • 25.
    ‫وكما اثبت العالمانهيرشي‬ ‫وشيس ( & ‪Hershey‬‬ ‫)‪Chase‬عام 2591 م في‬ ‫تجاربهما على الفيروس آكل‬ ‫البكتيريا (البكتيريوفاج)، أن‬ ‫‪DNA‬الفيروس، وليس‬ ‫الغالف البروتيني له هو‬ ‫المسؤول بعد دخوله الخلية‬ ‫البكتيرية على إجبارها على‬ ‫إنتاج فيروسات‬
  • 26.
    ‫يقوم الريبوسوم بقراءةالشفرة وربط األحماض‬ ‫األمينية مع بعضها‬
  • 27.
    ‫مفهوم الشيفرة الوراثية‬ ‫: ‪Genetic code‬‬ ‫• عرفت أن الدنا هو مادة الوراثة التي تقوم بخزن المعلومات الوراثية ونقلها.‬ ‫• فكيف يتم خزن المعلومات الوراثية في الدنا؟‬ ‫• من المعلوم أن الجين هو قطعة من جزيء الدنا، لذا فان كل جين يتكون من‬ ‫سلسلتين من النيوكليوتايدات التي تشمل أربعة أنواع هي: ‪ G,C,T,A‬وتتابع‬ ‫هذه النيوكليوتايدات في إحدى سلسلتي الدنا والتي تسمى سلسة الشيفرة، يحدد‬ ‫تتابع األحماض األمينية في سلسلة عديدة ببتيديد سيتم بناؤها.‬ ‫• ومن الواضح، أن ذلك يتطلب وجود شيفرة خاصة بكل حمض أميني من‬ ‫األحماض األمينية العشرين التي تتكون منها البروتينات. ولكن هل تكفي أربعة‬ ‫أنواع من النيوكليوتايدات لتشفير (02) نوعا من األحماض األمينية؟‬ ‫• كم يجب أن يكون عدد النيوكليوتايدات المكونة للشيفرة الخاصة بحمض‬ ‫أميني واحد؟ لإلجابة عن ذلك دقق النظر في الجدول التالي. واجب عن األسئلة‬ ‫التي تليه.‬
  • 28.
    ‫عدد‬ ‫عدد النيوكليوتايدات في ال‬ ‫األحماض األمينية الممكن‬ ‫شيفرةالخاصة بحامض‬ ‫تشفيرها‬ ‫أميني‬ ‫4‬ ‫1‬ ‫61‬ ‫2‬ ‫46‬ ‫3‬
  • 29.
    ‫ـ إذا كانتالشيفرة الخاصة بحمض أميني واحد تتكون من نيوكليوتايد‬ ‫•‬ ‫واحد من األنواع األربعة، (‪ ،)A,T,C,G‬فكم عدد الشيفرات الناتجة؟ وهل‬ ‫تكفي لتشفير عشرين نوعا من األحماض األمينية؟‬ ‫ـ إذا افترضنا أن هذه الشيفرة الخاصة بحمض أميني واحد تتكون من‬ ‫•‬ ‫نيوكليوتايد واحد من األنواع األربعة ( ,‪ )A,T,C,G‬فكم عدد الشيفرات‬ ‫الناتجة؟ وهل تكفي لتشفير عشرين نوع من األحماض األمينية ؟‬ ‫إذا افترضنا أن هذه الشيفرة الخاصة بحمض أميني تتكون من‬ ‫•‬ ‫نيوكليوتايدين فان عدد الشيفرات سيكون (61) ثنائية على أساس انه‬ ‫سينتج (61) ترتيبا مختلفا من النيوكليوتايدات األربعة، إذا رتبت بشكل‬ ‫ثنائيات.‬ ‫لعلك توصلت إلى ما توصل إليه العالم جامو (‪)Gamow‬عام 4591 م‬ ‫•‬ ‫من أن كل شيفرة تختص بحمض أميني معين يجب أن تتكون من ثالثة‬ ‫نيوكليوتايدات، إذ أن عدد الثالثيات في هذه الحالة (46) سيكون كافيا‬ ‫لتشفير (02) نوعا من األحماض األمينية.‬
  • 30.
    ‫• ومن الواضح،أن كل حامض أميني سيمثل بأكثر من شيفرة‬ ‫ثالثية واحدة، وهذا يعني زيادة سرعة بناء السالسل الببتيدية،‬ ‫والتقليل من اثر الطفرات الوراثية الخاصة بحمض أميني.‬ ‫• وقد بدا أن تحديد عدد النيوكليوتايدات الخاصة بكل حمض أميني‬ ‫أمرا رياضيا سهال، إال أن اإلنجاز األعظم في الوراثة الجزيئية‬ ‫كان تحديد ترتيب هذه النيوكليوتايدات الخاصة بكل حمض‬ ‫أميني.‬ ‫• وقد سجل العالم نيرنبيرج ( ‪)Nirenberg‬أول إنجاز في فك‬ ‫رموز الشيفرة الوراثية، إذ تمكن من تحديد أن الشيفرة الثالثية‬ ‫الخاصة بالحمض األميني فينيل أالنين هي ‪UUU‬وبفضل جهود‬ ‫علماء آخرين تم التوصل إلى معرفة الشيفرات الثالثية جميعها‬ ‫الخاصة بجميع أنواع األحماض األمينية وتسمى الشيفرة‬ ‫الثالثية الخاصة بحمض أميني معين في جزيء الرنا الرسولل‬ ‫‪mRNA‬الكودون ( الشفرة)‪Codon‬‬
  • 31.
    ‫• وقد توصلالعلماء إلى أن الكودونات هي عامة في جميع‬ ‫الكائنات الحية فمثال الكودون ( ‪ )GUC‬الخاص بالحمض األميني‬ ‫(فالين) يكون نفسه في خاليا الكائنات الحية جميعها، مما يدل‬ ‫على وحدة خلق الكائنات الحية.‬ ‫• الحظت أن الخطوة األولى في عملية بناء البروتينات هي بناء‬ ‫سلسلة الرنا الرسول من الدنا وتسمى هذه العملية عملية‬ ‫النسخ، إذ أن التعليمات الوراثية الدنا ، يتم نسخها بصورة تتابع‬ ‫معين للنيوكليوتايدات في الرنا الرسول ويكون هذا التتابع متمما‬ ‫إلحدى سلسلتي الدنا وهي السلسلة النشطة، إال أن نيوكليوتايد‬ ‫اليوراسيل (‪ )U‬يحل محل الثايمين )‪ )T‬ويسمى تتابع‬ ‫النيوكليوتايدات في جزيء الرنا الرسول التي تحدد تسلسل‬ ‫األحماض األمينية في السلسلة عديدة الببتايد التي سيتم بناؤها‬ ‫الشيفرة الوراثية‬
  • 32.
    ‫• يتم بناء‪mRNA‬وفق الخطوات‬ ‫التالية:‬ ‫• 1 ـ تفكك سلسلتي الدنا عن بعضهما في موقع‬ ‫محدد، نتيجة تحلل الروابط الهيدروجينية بينهما‬ ‫بفعل إنزيم خاص.‬ ‫• 2 ـ ترتبط نيوكليوتايدات الرنا الحرة في السائل‬ ‫النووي، مع النيوكليوتايدات المتممة لها في‬ ‫سلسلة الشيفرة(السلسلة النشطة) من الدنا التي‬ ‫تعمل كقالب لتكوين سلسلة متممة لها.‬ ‫• 3 ـ ترتبط نيوكليوتايدات الرنا التي اصطفت‬ ‫على طول سلسلة الشيفرة في الدنا مع بعضها‬ ‫بعضا بروابط تساهمية في لتكوين سلسلة من‬ ‫الرنا الرسول، ويلعب أنزيم بلمرة حامض ‪RNA‬‬ ‫)‪ (RNA POLYMERASE‬دورا أساسيا في‬ ‫‪mRNA‬شكل : عملية بناء‬ ‫تكوين هذه الروابط.‬
  • 33.
    ‫• 4 ـتتفكك الروابط الهيدروجينية بين سلسلة رنا الرسول‬ ‫المتكونة، وسلسلة الشيفرة في الدنا، مما يؤدي إلى انفصال‬ ‫سلسلة رنا الرسول وابتعادها عن الدنا ليعود االرتباط مرة‬ ‫أخرى بين سلسلتي الدنا في موضع انفصالهما.‬ ‫• الحظ أن ترتيب النيوكليوتايدات في سلسلة رنا الرسول‬ ‫الناتجة مما يكون متمما لترتيبها في سلسلة الشيفرة من‬ ‫الدنا التي تحمل المعلومات الوراثية، إال أن نيوكليوتايد‬ ‫اليوراسيل )‪ )U‬يحل محل الثايمين (‪)T‬‬
  • 34.
    ‫• وقد الحظالعلماء أن نسخة‬ ‫‪mRNA‬التي تم نسخها مباشرة‬ ‫على‬ ‫تحتوي‬ ‫النواة‬ ‫في‬ ‫(000002) نيوكليوتايد، في حين‬ ‫أن عدد النيوكليوتايدات في سلسلة‬ ‫‪mRNA‬عند وصولها إلى‬ ‫السيتوسول حوالي (0001)‬ ‫نيوكليوتايد. فما تفسير ذلك؟‬ ‫• إن سلسلة ‪mRNA‬األولية تخضع‬ ‫لتغييرات تركيبية تنظمها أنزيمات‬ ‫متخصصة، وتسمى هذه التغيرات‬ ‫عمليات معالجة رنا الرسول‬ ‫. ‪Processing‬ويبين الشكل‬ ‫المقابل أهم هذه التغيرات:‬
  • 35.
    ‫• 1 ـإزالة أجزاء من السلسلة رنا الرسول ال يتضمن‬ ‫شيفرات لبناء سلسلة عديد الببتايد ويسمى هذا‬ ‫الجزء انترون .‪Intron‬‬ ‫• 2ـ التحام األجزاء الفعالة من رنا الرسول بعد قطع‬ ‫وفصل االنترونات والجزء الذي يحتوي على شيفرات‬ ‫ستترجم إلى سالسل يسمى إكسون ‪ Exon‬وتسمى‬ ‫سلسلة رنا الرسول بعد قطع االنترونات والتحام‬ ‫اإلكسونات سلسلة رنا الرسول الناضجة، وتنتقل‬ ‫عبر النواة إلى السيتوسول لترتبط بالرايبوسومات.‬
  • 36.
    ‫• وظائف أنواعأخرى من ‪RNA‬‬ ‫يصنع جزيء الدنا عدة أنواع من الحامض‬ ‫•‬ ‫النووي ‪RNA‬الرنااهمهما:‬ ‫الناقل رنا الناقل ‪،tRNA‬‬ ‫1.‬ ‫رنا الرايبوسومي، ‪rRNA‬‬ ‫2.‬ ‫إضافة إلى رنا الرسول .‪mRNA‬‬ ‫3.‬ ‫جزيء : ‪tRNA‬‬ ‫•‬ ‫يتم بناء رنا الناقل في النواة، أن‬ ‫•‬ ‫هذا الجزيء يتكون من سلسلة واحدة من‬ ‫النيوكليوتايدات تلتف لتكوين ثالث حلقات.‬ ‫• يرتبط أحد طرفي‪t‬رنا الناقل مع حامض‬ ‫أميني معين، في حين أن الحلقة المقابلة‬ ‫لهذا الطرف تحتوي على ثالثة‬ ‫نيوكليوتايدات، وتكون متممة ألحد‬ ‫وتسمى‬ ‫الرسول‬ ‫رنا‬ ‫كودونات‬ ‫النيوكليوتايدات الثالثة في رنا الناقل‬ ‫الكودون المضاد . ‪Anticodon‬‬
  • 37.
    ‫تركيب الريبوسوم‬ ‫• عرفت سابقا أن الرايبوسوم عضيات خلوية‬ ‫تختص ببناء البروتينات، وأنها تتكون من‬ ‫بروتينات رنا الريبوسومي ‪ ،rRNA‬تبدأ‬ ‫عملية بناء الرايبوسوم في النوية، وتتركب‬ ‫من وحيدتين بنائيتين: صغيرة وكبيرة‬ ‫وتحتوي كل منهما على أنواع مختلفة من‬ ‫الجزيئات البروتينية ورنا الريبوسومية،‬ ‫تنتقل هاتان الوحيدتان عبر ثقوب الغالف‬ ‫النووي إلى السيتوسول، وعند ارتباطهما‬ ‫مع رنا الرسول يكونان رايبوسوما فعّاال.‬ ‫• الحظ أن الرايبوسوم الناتج يوفر مواقع‬ ‫خاصة الرتباط جزيئات رنا الرسول ورنا‬ ‫الناقل، فهناك موقعان على الوحيدة الكبيرة‬ ‫الرتباط جزيئين من رنا الناقل، وموقع واحد‬ ‫على الوحدة الصغيرة الرتباط جزيء رنا‬ ‫الرسول.‬
  • 38.
    ‫عملية ترجمة الشيفرةالوراثية‬ ‫•‬ ‫: ‪translation‬‬ ‫بناء سلسلة عديدة الببتيد:‬ ‫•‬ ‫تسمى عملية بناء سلسلة من‬ ‫•‬ ‫األحماض األمينية (عديد الببتيد )‬ ‫بحسب تتابع الكودونات في رنا‬ ‫الترجمة.‬ ‫عملية‬ ‫الرسول‬ ‫وتتضمن عملية الترجمة سلسلة‬ ‫معقدة من الخطوات التي تنظمها‬ ‫أنزيمات متخصصة.‬ ‫تتبع هذه الخطوات من خالل‬ ‫•‬ ‫شكل خطوات بناء سلسلة عديد الببتايد‬ ‫"عملية الترجمة"‬ ‫الشكل التالي:‬
  • 39.
    ‫• ما نوعالطاقة المستخدمة في عملية تحميل ‪tRNA‬رنا الناقل‬ ‫بالحامض األميني؟‬ ‫• 4 ـ ترتبط جزيئات رنا الناقل التي تحمل أحماض أمينية بسلسلة‬ ‫رنا الرسول في الرايبوسوم ويتم ذلك اعتمادا على ترتيب‬ ‫الكودونات في ‪mRNA‬بحيث يرتبط الكودون المضاد في رنا‬ ‫الناقل مع الكودون المتمم له في رنا الرسول‬ ‫• 5ـ يسهل وجود جزيئات رنا الناقل متجاورة تحمل أحماض‬ ‫أمينية، تكوين روابط ببتيدية بين كل حامضين أمينيين‬ ‫متجاورين، ينتج عنه بناء سلسلة من األحماض األمينية (عديد‬ ‫الببتايد)، يكون ترتيب األحماض األمينية فيها وفقا لترتيب‬ ‫الكودونات المكونة للشيفرة الوراثية في رنا الرسول‬
  • 40.
    ‫• 6ـ تنفصلالسلسة الببتايدية الناتجة. وتنفصل جزيئات رنا‬ ‫الناقل تباعا ليقوم كل جزيء منها مرة أخرى بنقل حمض‬ ‫أميني من النوع نفسه.‬ ‫• ولعلك تتساءل كيف يتم إنهاء بناء سلسلة عديد الببتايد؟‬ ‫• إن هناك كودونات ال تشفر أحماضا أمينية معينة، لكنها‬ ‫تعمل كإشارات وقف أو إنهاء. عند الوصول إلى كودون‬ ‫االنتهاء على سلسلة رنا الرسول، فان الموقع )‪ )A‬في‬ ‫الرايبوسوم يستقبل بروتينا خاصا بدال من رنا الناقل، وهذا‬ ‫البروتين يفصل سلسلة الببتايد المتكونة، فتنتهي عملية‬ ‫الترجمة (كما بالشكل التالي).‬
  • 41.
    ‫مرحلة إنهاء بناءالسلسلة الببتايدية‬
  • 42.
    ‫• نقل البروتينوتعديله:‬ ‫• ـ ما الذي يحدد اتجاه البروتينات بعد‬ ‫بنائها في الرايبوسوم؟‬ ‫• ـ لقد وجد أن تتابع عدد معين من‬ ‫األحماض األمينية في سلسلة عديد‬ ‫الببتايد التي تم بناؤها بشك اإلشارة‬ ‫الالزمة لذلك، ويسمى هذا التتابع‬ ‫لعدد من األحماض األمينية سلسلة‬ ‫اإلشارة سلسة البيبتيدية الوحيدة‬ ‫.‪ signal peptide‬وقد يتم تعديل‬ ‫البروتين الناتج تركيبيا باتحاده مع‬ ‫سكريات لتكوين بروتينات سكرية،‬ ‫أو مع مواد دهنية لتكوين‬ ‫شكل (04): آلية نقل البروتين وتعديله‬ ‫البروتينات الدهنية‬
  • 43.
  • 44.
    ‫تضاعف جزيء :‪DNA Replication‬‬ ‫•‬ ‫الحظ العلماء أن الخليتين الناتجتين عن االنقسام المتساوي تحتوي‬ ‫•‬ ‫على الكمية نفسها من ‪ DNA‬الموجودة في الخلية األم.‬ ‫وهذا يعني أن جزيء ‪DNA‬يتضاعف عند انقسام الخلية فكيف‬ ‫•‬ ‫يحدث ذلك؟‬ ‫لقد ساعد نموذج واتسون وكريك، الذي افترض وجود سلسلتين‬ ‫•‬ ‫ملتفتين بشكل لولبي على فهم عملية تضاعف .‪DNA‬تتبع خطوات‬ ‫هذه العملية المبينة في الشكل التالي‬ ‫شكل خطوات تضاعف جزيء الدنا‬
  • 46.
    ‫ولكن ....كيف يتمنقل المعلومات من الدنا ‪ DNA‬إلى‬ ‫السيتوبالزم؟‬
  • 51.
    ‫5. يكون األنزيمبيبتديل ترانسفيريز‬ ‫• خطوات الترجمة‬ ‫الربطة البيبتيدية بين األحماض‬ ‫1. يلصق الرنا الرسول نفسه‬ ‫األمينية.‬ ‫بوحيدة الريبوسوم الصغيرة ‪(to‬‬ ‫.)‪the small subunit‬‬ ‫6. يخرج الرنا النقل من الريبوسوم‬ ‫2. تنكشف 6 قواعد في الرنا‬ ‫الذي دخل هو األول في الريبوسوم‬ ‫الرسول‬ ‫( بدون الحامض األميني)‬ ‫3. مكمل جزء الرنا الناقل ( مع‬ ‫الحامض األميني الميثايونين)‬ ‫مع القاعدة الثنائية عن طريق‬ ‫فك الشفرة ‪ UAC‬مع ‪AUG‬‬ ‫الموجودة على قواعد الرنا‬ ‫الرسول في الريبوسوم عند‬ ‫نقطة ‪.P‬‬ ‫4. يقوم رنا الناقل بنفس العمل ما‬ ‫هي موضحة في الخطوة‬ ‫السابقة ولكن عند نقطة ‪A‬‬
  • 52.
    ‫يتحرك الريبوسوم علىطول رنا الرسول إلى موقع الشفرة التالية (3‬ ‫قواعد)‬ ‫يتحرك الرنا الناقل الثاني إلى الموقع ‪P‬‬ ‫يتحد رنا الناقل أخر مع الرنا الرسول الحامل الحامض األميني في الموقع‬ ‫‪ A‬حامال‬ ‫يزداد نمو السلسلة البيبتيدية بهذه الطريقة حتى وصولها إلى موقع توقف‬ ‫التشفير‬
  • 53.
    ‫إشارة للريبوسوم تركرنا الرسول عند وصوله موقع‬ ‫توقف التشفير الموجود على رنا الرسول معنى ذلك بأن‬ ‫البروتين قد إكتمل تكوينه‬
  • 56.
    ‫الدنا والطفرات‬ ‫‪DNA and Mutations‬‬ ‫تحدث الطفرات في الدنا تلقائيا ‪ spontaneous‬أو تحدث بواسطة‬ ‫‪ mutagens‬على سبيل المثال بواسطة درجات الحرارة العالية ،‬ ‫واألشعة فوق البنفسجية وواإلشعاع الذري‬ ‫تسبب الطفرات تغير في كود (شفرات) الجينات وتكلررها والذي تسبب‬ ‫تغييرا كبيرا في خاليا الجسم و قد تنتقل إلى النسل في حالة حدوثها في‬ ‫خاليا الجنسية‬ ‫يمكن ال تسبب الطفرات أي تغيير ، أو قد مفيدة، أو قد تكون ضارة‬ ‫مثال: طفرة عيون الزرقاء – حدث هذه الطفرة منذ 0006-000،01‬ ‫سنة، يمكن ارجاعه الى سلف واحد وقد يكون السبب في ذلك حدوثها في‬ ‫أحد الجدود‬ ‫أي نوع من الطفرة هذه؟‬
  • 57.
    DNA and Mutations– Lets looks at different mutations ‫عض الكلب القط‬ THE DOG BIT THE CAT
  • 58.
    DNA and Mutations- Substitution ‫عض الكلب القط‬ THE DOG BIT THE CAT ‫لو غير أحد الحروف في هذه الجملة وحل محله حرف أخر‬ ‫عض القلب القط‬ • Substitution - Replace just one letter: THE DOG BIT THE CAR
  • 59.
    ‫‪DNA and Mutations- Deletion‬‬ ‫عض الكلب القط‬ ‫‪THE DOG BIT THE CAT‬‬ ‫عند حدف حرف واحد وهو الباء من هذه الجملة تصبح كاألتي‬ ‫عض الكل القط‬ ‫أو تحريك حرف من كلمة إلى أخرى ، تصبح الجملة كالتالي:-‬ ‫عض الكل القطب‬ ‫:)‪• Deletion: Delete just one letter (T‬‬ ‫‪THE DOG BIT HEC AT‬‬
  • 60.
    DNA and Mutations-Insertions ‫عض الكلب القط‬ THE DOG BIT THE CAT • Insertion - Add just one letter (E): ‫عند إضافة حرف الراء إلى هذه الجملة كالتالي‬ ‫عرض الكل القطب‬ THE DOE GBI TTH ECA T ‫الخاليا لها القدرة على قراءة البروتين بإستمرار ويتم إصالح‬ ‫األخطاء في الدنا وبذلك يتم معظم تصحيح األخطاء التي تحدث في‬ ‫الدنا‬ Cells have “proof reading” proteins that constantly check the DNA and fix errors, so most are corrected
  • 61.
    ‫• أسئلة عنالبروتينات‬ ‫أذكر المجموعات التي تتكون منها األحماض األمينية.‬ ‫1.‬ ‫أذكر األحماض األمينية ذلت السالسل الطرفية ال تحمل‬ ‫2.‬ ‫الشحنات الكهربائية والمحبة للماء مع ذكر التركيب الكيميائي‬ ‫ألحد هذه األحماض.‬ ‫اعطي مثالين لألحماض األمينية غير البروتينية.‬ ‫3.‬ ‫عرف البروتين مع ذكر أربعة وظائف له.‬ ‫4.‬ ‫اشرح البروتينات المرتبطة.‬ ‫5.‬ ‫ما هو التركيب الثانوي والتركيب الثالثي للبروتينات.‬ ‫6.‬ ‫تكلم بإختصار عن التغيرات التي تحدث للبروتين بعد تندرته.‬ ‫7.‬ ‫اذكر الفرق بين التمليح الداخلي والخارجي للبروتينات.‬ ‫8.‬