الأحماض النووية وتخليق البروتين

الأحماض النووية وتخليق البروتين أنواع البروتينات - تتكون البروتينات من الأحماض الأمنية (20 نوعًا من الأحماض النووية). - يتكون كل حمض أميني من مجموعة كربوكسيل COOH ومجموعة أمين يرتبطان بأول ذرة كربون وترتبط ذرة هيدروجين بذرة الكربون وتتصل بذرة الكربون مجموعة الكيل (R) عدا الحمض الأميني "الجلايسين" يحتوي ذرة هيدروجين بدلاً من مجموعة الالكيل. - ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها في وجود إنزيمات خاصة في تفاعل نازع للماء بروابط يبتيدية لتكوين بوليمر عديد البيتيد الذي يكون البروتين. - يرجع الفروق بين الروتينات المختلفة إلى اختلاف أعداد- وأنواع وترتيب الأحماض الأمينية في البوليمرات. وكذلك عدد البوليمرات التي تدخل في بناء البروتين. الأحماض النووية الريبوزية RNA - شريط RNA مفرد يتكون من وحدات "نيوكليوتيدات" - تتكون كل نيوكليوتيدة من:- o جزئ سكر خماسي الكربون يسمى الريبوز. o مجموعة فوسفات تتصل بذرة الكربون (5) لجزئ السكر. o قاعدة نتيروجينية تتصل بذرة الكربون (1) لجزئ السكر. والقواعد النيتروجينية هي أدينين (A)- جوانين (G)- سيتوزين (C)- يواسيل (U) o قد يزدوج RNA في بعض أجزائه. o لكي يتكون الهيكل سكر فوسفات، ترتبط مجموعة الفوسفات لكل نيكليوتيدة بذرة الكربون رقم (3) للنيوكليوتيدة التي تسبقها. أنواع RNA 1- RNA الرسول (m-RNA) - ينسخ RNA من أحد شريطي DNA بواسطة أنزيم بلمر RNA (RNA-polymerase) من عند تتابع النيكلوتيدات على DNA بسمى المحفز. - ينفصل شريطي DNA عن بعضهما حيث يعمل أحدهما كقالب لبناء m-RNA ويكون القالب في اتجاه فيقوم الأنزيم ببناء m-RNA في اتجاه o تضاعف DNA يتم في كل DNA بينما نسخ m-RNA يتم في جزء من DNA يمثل جين. o تضاعف DNA يتم كلا من شريطي DNA بينما m-RNA يتم من خلال شريط DNA واحد فقط () o يدل توجيه المحفز على الشريط الذي سينسخ وهو الذي يبدأ بكودون (TAC) على DNA ليتكون على m-RNA كودون AUG. o يوجد في أوليات النواة أنزيم بلمرة RNA ينسخ كل أنواع RNA الثلاثة أما في حقيقيات النواة فيوججد أنزيم لنسخ كل نوع منها. o في حقيقيات النواة يتم ترجمة m-RNA إلى البروتين المقابل في أثناء نسخة من DNA، بينما في حقيقيات النواة لا تبدأ الترجمة أي تخليق البروتين المقابل غلا بعد الانتهاء من نسخ m-RNA وخروجه من النواة إلى السيتوبلازم. - في بداية كل m-RNA يوجد موقع الارتباط بالريبوسوم وهو تتابع للنيوكليوتيدات برتبط بالريبوسوم بحيث يصبح أول كودون AUG متجهًا لأعلى. - في نهاية m-RNA يوجد ذيل عديد الادينين (يتكون من حوالي 200 أدينوزين) يعمل هذا الذيل لحماية m-RNA من التحلل في السيتوبلازم بواسطة اأنزيمات الموجودة فيه. 2- RNA الريبوسومي (m-RNA) - يدخل في تكوين الريبوسومات (أماكن بناء الروتين في الخلية) عدة أنواع من r-RNA وحوالي 70 نوعًا من عديد الببتيد. - يتم بناء الريبوسومات في النوية ويكون بالآلاف كل ساعة ويكون معدل الإنتاج سريعًا لاحتواء DNA في حقيقيات النواة على ما يزيد من 600 نسخة من حينات إنتاج r-RNA. - يدخل في بناء الريبوسومات 4 أنواع من r-RNA. - يتكون الريبوسوم من تحت وحدتين أحدهما كبيرة والأخرى صغيرة. - تكون تحت الوحدتين منفصلين في حالة عدم إنتاج البروتين وترتبط كل تحت وحدة كبيرة بتحت وحدة صغيرة عند بدء تكوين البروتين. - يتم بناء البروتينات التي تدخل في تركيب الريبوسومات في السيتوبلازم ثم تنتقل إلى النواة عبر الغشاء النووي المثقب حيث تتكون الريبوسومات. - أثناء إنتاج البروتين يحدث تداخل بين m-RNA و r-RNA وطبيعة هذا التداخل غير مفهومة حتى الآن. 2- RNA النقل (t-RNA) - يقوم t-RNA بنقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. - لكل حمض أميني t-RNA ناقل خاص به يقوم بنقله. - الأحماض الأمينية التي لها أكثر من شفرة يكون لها أكثر من نوع من t-RNA (لذا يكون عدد t-RNA أكثر من عشرين). - ينسخ t-RNA من جينات على DNA توجد في تجمعات من 7-8 جينات على نفس الجزء من DNA. - يلتف t-RNA بحيث تكون هناك أجزاء مفردة وأخرى مزدوجة. - يوجد موقعان على t-RNA لهما دور في تخليق البروتين. o الموقع الأول CCA يوجد عند الطرف وهو الخاص بالارتباط مع الحمض الأميني الخاص به. o الموقع الآخر هو مقابل الكودون الذي تتزاوج مع قواعد m-RNA بحيث يحدث ارتباط مؤقت بين t-RNA و m-RNA مما يسمح للحمض الأميني المحمول على t-RNA بالدخول في سلسلة عديد البيتيد.

منقول

كيف يمكن الحصول على DNA المراد نسخه؟
يتم بثلاث طرق
هي:
أ- بفصل DNA من المحتوى الجيني للخلية:
- يتم ذلك
باستخدام إنزيمات القصر.
- يمكن الحصول على ملاين من قطع DNA يتم لصقها مع
البلازميدات أو الفاج لمضاعفتها.
ب- من m-RNA كالآتي:-
1-
يتم m-RNA من بعض الخلايا النشطة (مثل خلايا البنكرياس).
2- يستخدم m-RNA كقالب
لبناء شريط DNA بإنزيم النسخ العكسي (يوجد هذا الإنزيم في الفيروسات التي محتواها
الجيني RNA حتى يمكنها تحويل مادتها الوراثية من RNA إلى DNA لكي ترتبط مع DNA
لخلية العائل وبذلك تضمن تضاعفها).
3- يتم إزالة m-RNA بتحليله
بالإنزيمات.
4- يتم تكوين شريط DNA المتكامل معه بواسطة إنزيم بلمرة DNA فنحصل
على DNA لولب مزدوج ثم يتم استنساخه بالخطوات السابق ذكرها.
ج-
باستخدام جهاز PCR
- يقوم هذا الجهاز بمضاعفة قطع DNA باستخدام إنزيم
(تاك بوليميريز). - يعمل هذا الإنزيم عند درجة حرارة مرتفعة. - يمكن باستخدام هذا
الجهاز مضافعة قطع DNA آلاف المرات. أهمية DNA معاد الاتحاد (التطبيقات
العملية لتكنولوجيا DNA معاد الاتحاد)
1- علاج مرضى السكر
(نقص الأنسولين).
- يتم زرع بلازميد يحتوي جين إنتاج الأنسولين داخل
خلايا بكتيرية فتصبح البكتيريا منتجة للأنسولين ويتم زرعها في أمعاء الإنسان.
-
الأنسولين البشري المصنع بواسطة DNA معاد الاتحاد (في البكتيريا) أفضل لبعض المرضى
الذين لا يتحملون الفروق الطفيفة بين الأنسولين البشري والأنسولين المستخلص من
بنكرياس المواشي والخنازير وهذه العملية تحتاج إلى وقت وجهد وتكلفة باهظة
الثمن.
2- علاد مرضى نقص الانترفيرون:-
-
الانتروفيرون:بروتين يتكون داخل خلايا الجسم ويقاوم تضاعف الفيروسات التي
محتواها الجيني RNA (مثل فيروس شلل الأطفال أو الأنفلونزا) ويقلل من الإصافة بمرض
السرطان.
- في جسم الإنسان تقوم الخلايا المصابة بالفيروس بإنتاج الأنترفيرونات
فتعمل بذلك على حماية الخلايا المجاورة لها من مهاجمة الفيروس.
- الانرفيرون
البشري المستخلص من خلايا الإنسان نادر الوجود وغالي الثمن لذا تم إنتاج الانرفيرون
بواسطة البكتيريا بعد إدخال DNA معاد الاتحاد بها (تم عزل 15 جينا للانترفيرون)
ولكن الأنترفيرون المنتج بهذه الطريقة مازالت تقابل صعوبات في
التقنية.
3- يستخدم DNA معاد الاتحاد في مجالات متنوعة أخرى
مثل:-
" تشخيص الخلل الوراثي قبل أو بعد الميلاد.
" تشخيص الأمراض
المعدية (الإلتهاب الكبدي).
" تحضير لقاحات أكثر أمانًا (بتحضير عينة ضعيفة من
مسببات الأمراض).
" إنتاج مركبات كيميائية بتسخير بعض الكائنات الدقيقة.
"
إنتاج إنزيمات تستخدم في صناعة الألبان (بدلاً من المستخلصة من صغار الماشية).

" التخلص من المخلفات العضوية.
4- تطلعات مستقبلية:-
"
إدخال جينات مقاومة لبعض أمراض نباتات المحاصيل وتقاوم نمو الأعشاب الضارة.
"
نقل جينات (مسئولة عن تكوين العقد البكتيرية على جذور النباتات القولية) إلى نباتات
محاصيل أخرى بهدف الاستفادة من قدرة هذه البكتيريا على تثبيت نتروجين الهواء بدلاً
من تسميد التربة.
5- تجارب وأبحاث:-
" تمكن الباحثون من
زرع جين من سلالة الدروسوفيلا في جين سلالة أخرى (ذات عيون بنية) فعند نمو الأجنة
كانت العيون ذات لون أحمر بدلاً من اللون البني.
" تمكن الباحثون من إدخال جين
يحمل شفرة هرمون النمو من فأر من النوع الكبير إلى فئران من النوع الصغير، فنمت هذه
الفئران وأصبحت في حجم الفئران الكبيرة، وقد انتقلت هذه الصفة إلى الأجيال التالية.

6- المخاوف من الهندسة الوراثية:-
- إدخال جين مسئول عن
إنتاج مواد سامة داخل خلايا بكتيرية وإطلاقها في العالم.
- يعتقد أن هذا
الاحتمال ضعيف لأن البكتيريا المستخدمة في هذه التجارب هي ايشيرشيا كولاي تعيش في
أمعاء الإنسان.
- السلالات من ايشيرشيا كولاي المستخدمة في التجارب المعملية
اصبحت غير قادر ةعلى الحياة إلا في أنابيب الاختبار.
الجينوم
البشري
- في 1953 أثبت واطسون وكريك أن الجينات عبارة عن لولب مزدوج
من الحمض النووي DNA.
- في 1980 ظهرت فكرة الجينوم وكان عدد الجينات البشرية
التي تعرف عليها العلماء حوالي 450 جين.
- في منتصف الثمانينيات تضاعف العدد
ثلاث مرات ليصل إلى 1500 جين.
- بعض هذه الجينات كانت المسببة لزيادة
الكوليسترول في الدم (أحد أسباب مرض القلب) وبعضها يمهد للإصافبة بالأمراض
السرطانية.
- توصل العلماء إلى أن هناك ما بين 60-80 ألف جين في الإنسان موجودة
على ثلاثة وعشرين زوجًا من الكروموسومات وتعرف المجموعة الكاملة للجينات باسم
الجينوم البشري وقد تم اكتشاف تركيب أكثر من نصف هذه الجينات.
- ترتب
الكروموسومات حسب حجمها من 1 إلى 23 ولا يخضع الكروموسوم (×) لهذا الترتيب فهو يلي
الكروموسوم السابع في الحجم ولكن يرتب في نهاية الكروموسومات ويحمل رقم
(23).
مواقع بعض الجينات على الكروموسوما:
-
الكروموسوم رقم (: يحمل جين البصمة
الذي يستدل منه في الكشف عن الجرائم ومرتكبيها وفي اختبارات الأبوة وقضايا النسب
(يستخدم في الطب الشرعي).
- الكروموسوم رقم (9): يحمل جينات
تحدد فصيلة الدم A-B-O.
- الكروموسوم رقم (11): يحمل عدد من
الجينات منها جين مسئول عن تكوين الأنسولين (المنظم لنسبة السكر في الدم) وجين
تكوين مادة الهيموجلوبين (التي تدخل في تركيب خلايا الدم الحمراء).
-
الكروموسوم رقم (X): يحمل جينات خاصة ببعض الأمراض مثل جين العمى اللوني
وجين الهيموفيليا بالغضافة للجينات المسئولة عن تكوين الأعضاء الجنسية
الأنثوية.
استخدامات الجينوم البشري:-
1- معرفة الجينات
المسببة للأمراض الوراثية الشائعة أو النادرة.
2- معرفة الجينات المسببة لعجز
بعض الأعضاء عن أداء وظائف الجسم.
3- الاستفادة من الجينوم في المستقبل في مجال
صناعة العقاقير والوصول إلىعقاقير بلا اثار جانبية.
4- دراسة تطور الكائنات
الحية من خلال مقارنة الجينوم البشري بغيره من الكائنات الحية الأخرى. تحسين النسل
من خلال التعرف على الجينات المرضية في الجنين قبل ولادته والعمل على
تحسينها.
5- يمكننا الآن من شعرة أو حيوان منوي أن نحدد بدقة كل إنسان يعيش على
الأرض، فيمكن من خلال الجينوم البشري أن نرسم صورة لكل شخص بكل ملامح وجه.
6-
شقوط شعرة من رأسك ستفشي كل معلوماتك الوراثية، ويعرف الآخرون من أنت

كاتب الموضوع : اسامه جاد