الوراثة الجزيئية

الوراثة الجزيئية

- ‎فيمقالات علمية
173
0

الوراثة الجزيئية
طبيعة المادة الوراثية
تعرفنا في المقالين السابقين إلى طبيعة الوراثة.وكيف أن الجينات التي تحتوي على الشيفرة الوراثية لصفة معينة تكون موجودة على الكروموسومات. تسائل العلماء عن ماهية المعلومات الوراثية علماً بأنهم كانوا يعرفون أن الكروموسومات مكونة من بروتينات و DNA فأي من تلك المركبات العضوية يحتوي على الجينات؟
تجربة جريفيث على خلايا البكتيريا
عالم الأحياء الدقيقة فريدريك جريفيث عام 1928 قام بدراسة نوع من البكتيريا الممرضة التي تسبب مرض السل الرئوي في الفئران هناك نوعان من هذه البكتيريا.

أجرى جريفيث سلسلة من التجارب البسيطة
1- إذ حقن الفئران بالبكتيريا R , بقيت على قيد الحياة .
2- وإذا تم قتل البكتيريا S بالتسخين فإن العدوى لاتؤذي الفأر. مايدل على أن الغطاء وحده لايكفي لإحداث المرض
3- قام بحقن الفئران بمزيج من البكتيريا R والبكتيريا S المقتولة بالحرارة . ماتت الفئران بالسل الرئوي.
4- وجد تركيز عال من البكتيريا S في رئات الفئران الميتة.
5- أطلق جريفيث على هذه العملية اسم التحول . فهناك طريقة ما ,تم خلالها نقل المعلومات المحددة من S الميت لإنتاج الغطاء متعدد السكريات من البكتيريا الحية R ما أدى إلى تحويلها الى بكتيريا ممرضة.

الشكل

 

آفرى ومكلويد ومكارتي و عامل التحول

حضرو المزيج الذي استخدمه جريفيث,وهو البكتيريا S الميتة والبكتيريا R الحية,ثم أزالو البروتينات جميعها من هذا الخليط بنسبة 99,98% تقريباً.لاحظوا أنه على الرغم من إزالة البروتينات كلها تقريباً,فإن عملية التحول لم تتغير.
صفات المادة المسؤولة عن التحول شبيهة بصفات DNA من الوجوه الآتية:
1. تحليل العناصر يتوافق مع تركيب DNA .
2. إزالة البروتينات والدهون لم يقلل من عملية التحول.
3. لم تؤثر الأنزيمات المحطمة للبروتينات ولا الأنزيمات الهاضمة ل RNA في فعالية التحول.
4. قامت الأنزيمات الهاضمة ل DNA بتدمير عملية التحول.
هذه التجارب دعمت فكرة أن DNA هو المسؤول عن عملية التحول,وأنه المادة الوراثية التي انتقلت بين الخلايا.
وبعد اُن اثبت العلماء ان DNA هي مادة الوراثة . اتجهت الدراسات بعدها لمعرفة العلاقة بين الجين ( الطراز الجيني )

والصفة ( الطراز الظاهري ) .

تجربة بيدل وتاتوم على فطر النيوروسبورا

1- ينمو الفطر سريعا بوسط مغذي ادنى ( يحوي الغلكوز – فيتامين (البيووتين ) -أملاح غير عضوية . وهذا يعني أنها قادرة على صنع كل متطلبات النمو
2- عرًض العالمان أبواغ الفطر لللأشعة السينية التي أحدثت تلف في DNA أي في الجين التي تصنع مواد ضرورية للنمو الطبيعي
3- توضع الابواغ في أوساط مغذية تحوي كل الأحماض الامينية والفيتامينات .تنمو البوغة وتعطي الفطر. استنتج العالمان ان الخلية فقدت القدرة على صناعة مواد ضرورية للنمو .
4- وعند اضافة الحموض الأمينة للوسط الذي تنمو فيه البوغة السينية كلا على حدى, تمكن العالمان من تحديد الحمض الأميني الذي فقدت البوغة السينية القدرة على اصطناعه وهو الأرجينين .
5- وضع العالمان النظرية التي تفسر آلية عمل الجين وهي : جين واحد تشرف على تركيب أنزيم تركيب الأرجينين .
المبدا الرئيس في البيولوجيا الجزيئية للوراثة : يستنسخ DNA جزئ الجين الموجودة علية الى m RNA االرسول الذي سيترجم الى بروتين . الشكل

 

الحموض النووية – أنواعها – تركيبها


مواد عضوية : تمثل المادة الوراثية في كل الكائنات الحية . وحتى الكائنات شبه الحية ( الفيروسات ) غالباً توجد في نواة كل خلية من خلايا الجسم .أهمها جزئ DNA والذي يوجد في الخلية على شكل خيوط الكروماتين.يُمثل الشكل (7- 16) تركيب الكروماتين.
أنواعها :
1- الحمض النووي الريبي منقوص الأوكسيجين : DNA.
2- الحمض النووي الريبي RNA وهو ثلاثة أنواع – m RNA – t RNA – r RNA المرسال – الناقل – الرايبوموسومي.

 

الحمض الريبي منقوص الأوكسيجين DNA
التركيب والبنية :

سلسلتان من نيكلوتيدات ( السيتوزين – الجوانين –الثايمين – الأدنين) . يتكون النيكلوتيد من ثلاثة جزيئات هي :
سكر خماسي : هو الرايبوز منقوص الاوكسجين
مجموعة فوسفات ( PO4)
قاعد ة نتروجينية واحدة من هذه الأربع ( السيتوزين – الجوانين –الثايمين – الأدنين ).
لاحظ الشكل


ترتبط السلسلتان من جهة الاسس بالشكل التالي وفق قاعدة الربط حيث يرتبط –( A – T ) و (C – G ) بالشكل التالي :
ثم تلتف السلستان بشكل حلزوني لذلك يسمى ( حلزون DNA المضاعف ) بالشكل التالي:

الشكل  قاعدة الربط كا التالي:

الخواص والوظيفة

من خلال الخواص الفريدة التي يتمتع بها هذا الجزئ جعلت منه جزئ الوراثة( جزئ الحياة ) في كل الكائنات الحية .
1- حمل الجينات : فا الجين هي قطعة محددة من احدى سلسلتي DNA تأخذمكان محدد وثابت عليه . وتتألف من الشيفرات الوراثية والتي هي عبارة عن تتالي ثلاثيات من النيكلوتيدات . وكل شيفرة تحدد مكان الحمض الاميني في سلسلة البروتين التي تشرف المورثة على تركيبه والذي سيكون له بنية ووظيفة تؤدي بالنهاية الى صفة معينة بالجسم .
2- القدرة على التضاعف : وهي نسخ جزئ مماثل لجزئ DNA وهذا ما يفسر قدرته على نقل التعليمات الوراثية من جيل للآخر.
3- الطفرات : إن أي تغير في الشيفرة أو الجين يؤدي الى تغير في البروتين والى تغير في الصفة .
يدخل DNA كمكون أساسي في الكروموسومات .
الشكل

 

الحمض النووي الريبي

التركيب والبنية

سلسلة مفردة من نيكلوتيدات ( السيتوزين – الجوانين –اليوراسيل – الأدنين) ويدخل السكرالخماسي الرايبوز في تركيبه.
أنواعه :
نجد منه ثلاثة أنواع مختلفة في شكلها ووظيفتها , ولكنها تؤدي معاً وظيفة مساعدة لدور DNA وهو ( حمل ونقل التعليمات الوراثية . والإشراف على تركيب البروتينات في الخلية ) , كل انواعها تُنسخ من مناطق معينة من سلسلة DNA لنستعرض هذه الانواع شكلها وظيفتها .
1- m RNA المرسال : سلسلة خطية , تنقل التعليمات الوراثية من النواة الى السيتوبلازم, لإنها تُنسخ من المورثة .
2- t RNA الناقل : سلسلة ملتفة بشكل ورقة البرسيم . ينقل الحموض الأمينية الى الرايبوسومات (مكان التركيب البروتيني ).
3- r RNA الرايبوسومي : يدخل في تركيب الرايبوسومات .
الشكل

 

علاقة DNA بالتركيب البروتيني

تعريف الجين : قطعة محددة من احدى سلسلتي DNA . تتركب من عدد محدد من النيكلوتيدات بنوع وترتيب معين .
الشيفرة الوراثية : ثلاثية من النيكلوتيدات التي تشكل المورثة على DNA .
الكودون : ثلاثية النيكلوتيدات على m RNAبعد نسخها .
الأنتي كودون : ثلاثية النيكلوتيدات على t RNA تعاكس الكودون .
البروتين : كما درسنا سابقا جزيئات ضخمة تتكون من مبلمرات الحموض الأمينية العشرون التي توجد في الخلية
الرابطةا لببتيدية : تنشأ بين الحموض الامينية . كما درسنا سابقاً
المركبات الأساسية لعملية النركيب البروتيني:
– DNA – m RNA – t RNA الرايبوسومات –

نسخ التعليمات الوراثية ( نسخ الجين )
تتم على المراحل التالية .
1- يتم فتح سلسلتا DNA من بداية المورثة .
2- أنزيم بلمرة RNA يعمل على تشكيل سلسلة مطابقة للشيفرات بحسب قاعدة تقابل الاسس , يحيث يرتبط الأدنين مع اليوراسيل والسايتوزين مع الغوانين.
3- تصنع نسخة RNA الرسول في الإتجاه 5 الى 3 وفي النهاية ينتج m RNA وينفصل انزيم بلمرة RNA عن DNA
4- يتحرك m RNA الجديد بعد ذلك من النواة الى السيتوبلازم عبر الثقوب النووية . الشكل


عدد الكودونات يفوق عدد الحموض الأمينية . لذلك نجد ان لكل حمض أميني أكثر من كودون .
مراحل التركيب البروتيني .
اولاً: مرحلة البدء .
1- عند وصول m RNA الى السيتوبلازم يصل الى الرايبوسوم . يرتبط مع تحت الوحدة الصغيرة من مكان معين فيه يدعى كودون البدء وقيمته ( AUG ) .
2- يصل t RNA يحمل الأنتي كودون ( UAC) و الحمض الاميني الميثونين المعدل . ويدعى هذا الناقل بالناقل البادئ .
3- يتثبت على الرايبوسوم مقابل الكودون , تلتحم تحت الوحدة الصغيرة مع الكبيرة . ويصبح بحالة العمل الوظيفي .
4- نميز على الرايبوسوم عندها موقعان هما : الببتيدي حيث يوجد الناقل البادئ . والحمضي الشاغر .
5- الميثونين المعدل : حمض أميني لا تستطيع وظيفته الأمينية الارتباط باي وظيفة كاربوكسيلية لحمض أميني آخر .
الشكل


ثانياً: مرحلة الترجمة :
1- يصل ناقل آخر يحمل انتي كودون موافق للكودون الثاني يحمل حمض أميني معين .
2- يتوضع في الموقع الشاغر . تنشأ الرابط الببتيدية بين الميثونين والحمض الثاني
3- ينفصل الناقل البادئ .
4- تنزلق الريباسة على شريط m RNA لتدخل الكودون أخر .
5- تتكرر العملية ومع كل انزلاقة للريباسة يتم وضع حمض اميني معين في سلسلة الببتيد باشراف الكودون .( المورثة) .

الشكل


ثالثاً:مرحلةالإنتهاء :
1- عندما تصل الريباسة الى احدى الكودونات التالية ( UAA – UAG – UGA ) تنتهي عملية الترجمة.
2- هذه الكودونات ليس لها أنتي كودون أي ليس لها ناقل .
3- تنفصل الوحدة الصغيرة عن الكبيرة
4- تتحرر سلسلةالببتد في السيتوبلازم .
5- ينفصل الميتونين المعدل عن سلسلة الببتيد .
وهكذا تتم ترجمة الشيفرات الوراثية الى بروتينات نوعية ذات خصائص بنيوية ووظيفية .تعطي الخلية وبالتالي الجسم صفات معينة

الشكل

اعداد الاستاذة شهلا صادق

مٌدرسة علم أحياء، درست في جامعة دمشق كلية العلوم ، درستُ في مدارس وثانويات الجمهورية العربية السورية، وبعد رحلتي في عالم التدريس التي تتجاوز العشرون عاماً على السبورة الخشبية و السبورة الضوئية، أحببت أن أتبع التطور التكنولوجي، وقمت بتأسيس مؤسسة الياسر التعليمية لأنشر بها الدروس والإختبارات التي أقوم بتصميمها، لتصبح أكثر متعة للطلاب

‎إضافة تعليق

لن يتم نشر عنوان بريدك الإلكتروني. الحقول الإلزامية مشار إليها بـ *