من الجين إلى البروتين

الجينوم البشري

DNA النواة

DNA المايتوكندريا

الجينوم البشري

كروموسومات الخلية الجسمية الواحدة

الكروموسومات الجنسية

XY

XX

ذكر

أنثى

DNA

(الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين)

نيوكليوسوم

كروموسوم

مم يتكون الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين

(DNA) ؟

تركيب ال DNA

رابطة تشاركية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

الأجزاء الرئيسية التي يتكون منها النيوكلوتيد

النيوكليوتيد

مجموعة فوسفات

قاعدة نيتروجينية

سكر خماسي

تركيب ال DNA

النسخ

mRNA أولي

معالجة mRNA

mRNA ناضج

ترجمة

بروتين وظيفي فعال

بروتين وظيفي فعال

يعطي صفة معينة مثلاً لون العيون

العلاقة بين الجين و الصفة الوراثية

بروتين وظيفي فعال

يعطي صفة معينة مثلاً لون العيون

تحدد الجينات صفات الكائن الحي، فما المقصود بالجين ؟

بروتين وظيفي فعال

يعطي صفة معينة مثلاً لون العيون

الجين هو تسلسل محدد من النيوكليوتيدات في جزيء DNA التي تعطي الصفات المختلفة للكائن الحي

(الكتاب ص 26)

DNA

جين

يتم نسخه إلى mRNA

يتم ترجمته بواسطة الرايبوسومات

عديد ببتيد

عمليات تعديل و معالجة

بروتين وظيفي فعَّال

tRNA

سلسلة الأحماض الأمينية (البروتين)

الوحدة البنائية الكبيرة

الوحدة البنائية الصغيرة

الرايبوسوم

رابطة ببتيدية

رابطة ببتيدية

حمض أميني

رابطة ببتيدية

حمض أميني

حمض أميني

رابطة ببتيدية

حمض أميني

حمض أميني

ما هو عديد الببتيد ؟

عديد الببتيد : تسلسل من الأحماض الأمينية التي يربط فيما بينها روابط ببتيدية

فعال وظيفياً

ليس له فعالية وظيفية

أحماض أمينية

أحماض أمينية

الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين

الحمض النووي الرايبوزي

نيوكليوتيدات تتكون من :

مجموعة فوسفات

سكر خماسي رايبوز منقوص الأكسجين

قاعدة نيتروجينية

نيوكليوتيدات تتكون من :

مجموعة فوسفات

سكر خماسي رايبوز

قاعدة نيتروجينية

سلسلتين

سلسلة واحدة فقط

أدنين (A)

ثايمين (T)

سايتوسين (C)

غوانين (G)

أدنين (A)

يوراسيل (U)

سايتوسين (C)

غوانين (G)

رايبوز منقوص الأكسجين

رايبوز

ما الفرق بين تركيب نيوكليوتيد ال DNA و تركيب النيوكليوتيد في حاملات الطاقة (ATP) ؟

ما هو تركيب النيوكليوتيد في حاملات الطاقة (ATP) ؟

القاعدة النيتروجينية أدنين

​

سكر رايبوز خماسي الكربون

​

3 مجموعات فوسفات

بعد دراسة هذا الفصل سأكون قادراً على :

1) تتبع مراحل اكتشاف العلاقة بين الجين و البروتين.

2) توضيح المقصود بالمفاهيم الآتية : الشفرة الوراثية، الكودون، الكودون المضاد، الإنترون، الإكسون، المعالجة.

3) التمييز بين دور كل من DNA و RNA في عملية النسخ.

4) تَتَبَّع مراحل عملية بناء البروتين من نسخ و ترجمة.

5) تقدير دور العلماء في اكتشاف الشيفرة الوراثية و فك أسرارها.

1. الشيفرة الوراثية

العالم إدوارد تاتوم

(1909-1975)

العالم جورج بيدل

(1903-1989)

هيفات فطر النيوروسبورا المسبب لعفن الخبز

مركب ابتدائي

مركب 1

مركب 2

آرجنين

الجين أ

انزيم أ

الجين ب

انزيم ب

الجين ج

انزيم ج

مركب ابتدائي

مركب 1

انزيم أ

مركب ابتدائي

مركب 1

مركب 2

انزيم أ

انزيم ب

مركب ابتدائي

مركب 1

مركب 2

آرجنين

انزيم أ

انزيم ب

انزيم ج

وضع العالمان بيدل و تاتوم أول فرضية تفسر العلاقة بين الجينات و البروتينات :

(فرضية جين واحد-انزيم واحد)

جين واحد - انزيم واحد

جين واحد – عديد ببتيد واحد

جين واحد – عدة بروتينات

الشيفرة الوراثية هي مصطلح يشير إلى تَسَلْسُلْ النيوكليوتيدات في ((DNA mRNA، بطريقة معينة تسمح للرايبوسومات بقراءتها و تحويلها إلى عديد ببتيد.

DNA

mRNA

بروتين

نيوكليوتيدات

نيوكليوتيدات

حموض أمينية

A، T، C، G

A، U، C، G

20 حمض أميني

افترض العالم جورج غامو أن الحمض الأميني يشفره نيوكليوتيد واحد فقط

A : تشفر حمض أميني 1

U : تشفر حمض أميني 2

C : تشفر حمض أميني 3

G : تشفر حمض أميني 4

ما يعني أن ال DNA يمكنه تشفير 4 أنواع من الأحماض الأمينية فقط من بين ال 20 نوع و هذا غير منطقي

توصل غامو إلى ذلك رياضياً عن طريق :

4^1 = 4 شيفرات وراثية مختلفة فقط يمكنها تشفير 4 أحماض أمينية فقط

افترض العالم جورج غامو أن الحمض الأميني يشفره نيوكليوتيدين متتاليين

AA : حمض أميني 1

AU : حمض أميني 2

AC : حمض أميني 3

AG : حمض أميني 4

UA : حمض أميني 5

UU : حمض أميني 6

UC : حمض أميني 7

UG : حمض أميني 8

CA : حمض أميني 9

CU : حمض أميني 10

CC : حمض أميني 11

CG : حمض أميني 12

GA : حمض أميني 13

GU : حمض أميني 14

GC : حمض أميني 15

GG : حمض أميني 16

ما يعني أن ال DNA يمكنه تشفير 16 أنواع من الأحماض الأمينية فقط من بين ال 20 نوع و هذا غير منطقي

توصل غامو إلى ذلك رياضياً عن طريق :

4^2 = 16 شيفرات وراثية مختلفة فقط يمكنها تشفير 16 أحماض أمينية فقط

افترض العالم جورج غامو أن الحمض الأميني يشفره 3 نيوكليوتيدات متتالية

AAA : حمض أميني 1

AAC : حمض أميني 2

AAG : حمض أميني 3

AAU : حمض أميني 4

CCC : حمض أميني 5

GGG : حمض أميني 6

.

.

ما يعني أن ال DNA يمكنه تشفير 64 أنواع من الأحماض الأمينية، و هذا أكثر من الكافي لتشفير ال 20 نوع من الأحماض الأمينية التي لدينا

توصل غامو إلى ذلك رياضياً عن طريق :

4^3 = 64 شيفرات وراثية مختلفة فقط يمكنها تشفير 20 حمض أميني

في الشيفرة الوراثية كل 3 نيوكليوتيدات متتالية تشفر حمض أميني واحد

الكودون هو ثلاثة نيوكليوتيدات متتالية توجد على سلسلة mRNA و تشفر حمض أميني واحد في سلسلة عديد الببتيد

تمكن العالم نيرنبيرغ و مساعدوه من معرفة بعض الحموض الأميني التي تشفر من قبل كودونات بطريقة عملية

AAA : حمض أميني

GGG : حمض أميني

AUC : حمض أميني

UUU : حمض أميني

CCC : حمض أميني

CAG : حمض أميني

UUU : فنيل ألانين

AAA : لايسين

CCC : برولين

.... إلى آخره

الجدول (1) ص 28 : الشيفرة الوراثية في جزيء mRNA

الجدول مطلوب صياغة أسئلة بالإضافة إلى حفظ كودونات البدء و الإيقاف

بالاعتماد على الجدول 1، أجيب عن الأسئلة الآتية :

1. كم عدد أنواع الكودونات التي يمكن أن تكون على سلسلة mRNA ؟

64 كودوناً

2. أكتب كودونات البدء و الإيقاف.

كودون البدء :

AUG

أما

كودونات الإيقاف :

UAA

UAG

UGA

3. أذكر الحموض الأمينية التي تشفر بكودون واحد فقط.

تربتوفان

ميثيونين

4. يمكن أن يشفر الحمض الأميني بأكثر من كودون و لكن العكس غير صحيح، أبين ذلك بالأمثلة.

5. بماذا تختلف الكودونات التي تشفر نفس الحمض الأميني ؟

نوع النيوكليوتيدات و ترتيبها

2. بناء البروتين

جينات في DNA

عملية نسخ بواسطة انزيمات بلمرة RNA

RNA3 أنواع

يتم ترجمة mRNA بواسطة الرايبوسومات

عديد ببتيد

بناء البروتين

عمليات تعديل و معالجة

بروتين وظيفي فعَّال

DNA

mRNA

بروتين

نيوكليوتيدات

نيوكليوتيدات

حموض أمينية

A، T، C، G

A، U، C، G

20 حمض أميني

ملخص عملية بناء البروتين

لكل نوع من ال RNA جيناته الخاصة على DNA

جين (أ) في DNA

نسخ بواسطة انزيمات بلمرة RNA

mRNA

جين (ب) في DNA

نسخ بواسطة انزيمات بلمرة RNA

tRNA

جين (ج) في DNA

نسخ بواسطة انزيمات بلمرة RNA

rRNA

DNA

mRNA

بروتين

نيوكليوتيدات

نيوكليوتيدات

حموض أمينية

A، T، C، G

A، U، C، G

20 حمض أميني

لماذا لا تقوم الرايبوسومات بترجمة ال DNA مباشرة إلى بروتين ؟!!!

لماذا تقوم بنسخ DNA إلى mRNA أولاً ؟!!!

DNA

mRNA

بروتين

نيوكليوتيدات

نيوكليوتيدات

حموض أمينية

A، T، C، G

A، U، C، G

20 حمض أميني

لأنَّ الرايبوسومات لا تستطيع قراءة لغة ال DNA

DNA

mRNA

بروتين

نيوكليوتيدات

نيوكليوتيدات

حموض أمينية

A، T، C، G

A، U، C، G

20 حمض أميني

تهدف عملية نسخ RNA إلى تحويل تسلسل معين من النيوكليوتيدات على جزيء DNA إلى لغة يمكن قراءتها بواسطة الرايبوسوم ليتم بذلك بناء سلسلة عديد الببتيد

نسخ RNA

نسخ RNA الرسول (mRNA)

نسخ RNA الناقل (tRNA)

نسخ RNA الرايبوسومي (rRNA)

1. نسخ RNA الرسول (mRNA)

الشكل مطلوب صياغة أسئلة

DNA القالب

نسخ

mRNA

ترجمة

عديد ببتيد

A

C

C

A

A

A

C

C

G

A

G

T

T

T

T

T

T

G

G

G

G

C

C

A

3

3

5

5

T

A

G

C

سلسلة DNA القالب

A

C

C

A

A

A

C

C

G

A

G

T

T

T

T

T

T

G

G

G

G

C

C

A

3

3

5

5

سلسلة DNA القالب : سلسلة مفردة في جزيء DNA اتجاهها من 3 إلى 5، تحمل المعلومات الخاصة ببناء البروتين الذي تحتاجه الخلية حيث تشكل قالباً لنسخ mRNA

سلسلة DNA القالب

A

C

C

A

A

A

C

C

G

A

G

T

T

T

T

T

T

G

G

G

G

C

C

A

3

3

5

5

سؤال اثرائي : ما سبب تسمية إحدى أطراف ال DNA ب 5 و تسمية الطرف الآخر من جزيء ال DNA ب 3 ؟

سلسلة DNA القالب

الأجزاء الرئيسية التي يتكون منها النيوكلوتيد

النيوكليوتيد

مجموعة فوسفات

قاعدة نيتروجينية

سكر خماسي

تركيب ال DNA

رابطة تشاركية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

روابط هيدروجينية

A

C

C

A

A

A

C

C

G

A

G

T

T

T

T

T

T

G

G

G

G

C

C

A

3

3

5

5

الطرف 5 : ينتهي بمجموعة فوسفات حرة، و لأن الفوسفات ترتبط بذرة الكربون رقم 5 في السكر فإننا نسمي الطرف 5.

أما

الطرف 3 : ينتهي بمجموعة OH حرة ترتبط بذرة الكربون رقم 3.

سلسلة DNA القالب

A

C

C

A

A

A

C

C

G

A

G

T

T

T

T

T

T

G