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 (r-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.


الشفرة الوراثية
- عدد أنواع الأحماض الأمينية 20 نوعًا.
- عدد أنواع النيكلوتيدات التي تدخل في بناء DNA- RNA 4 أنواع.
- هذه النيكلوتيدات هي التي تشكل شفرات الأحماض الأمينية ولذا يجب أن تشكل النيكلوتيدات على الأقل 20 شفرة مختلفة (تدل على الشعرين نوعًا من الأحماض الأمينية).
- إذا اعتبرنا أن كل نيوكليوتيدة تمثل شفرة حمض أميني معين فتكون عدد الشفرات 4 بينما عدد الأحماض الأمينية 20 وهذا لا يصلح.
- إذا اعتبرنا أن كل نيكلوتيدين تمثل شفرة حمض أميني معين فتكون عدد الشفرات 4 2 = 16 بينما عدد الأحماض الأمينية 20 نوعًا وأيضًا هذا لا يصلح.
- أما إذا اعتبرنا أن كل 3 نيكلوتيدات تمثل شفرة حمض أميني معين فتكون عدد الشفرات 4 3 = 64 شفرة.. فهذا يصلح حيث يصبح لكل حمض أميني أكثر من شفرة.
إذًا شفرة الحمض الأميني تتكون من 3 نيوكليوتيدات ويطلق عليها اسم كودون.
إذا الشفرة الوراثية ثلاثية.
- يوجد جدول توجد به شفرات الأحماض الأمينية المحمولة على m-RNA ويمكن من خلالها استنتاج شفرات DNA (التي تتكامل قواعدها مع الشفرات الموجودة في الجدول).
- يلاحظ من الجدول أن الحمض الأميني يمكن أن يكون له أكثر من شفرة.
- يوجد كودونًا لبدء الروتين AUG وثلاثة كودونات توقف بناء البروتين هي UGA, UAA, UAG.

- الشفرة الوراثية عالمية أو عامة؟
أي أن نفس الكودونات تمثل شفرات نفس الأحماض الأمينية في جميع أنواع الكائنات الحية وهذا دليل قوي على أن كل الكائنات الحية نشأت من أسلاف مشتركة.
علل:-
1- الشفرة الوراثية ثلاثية؟
2- الشفرة الوراثية عالمية أو عامة؟



تخليق البروتين
1- يخرج m-RNA من ثقوب الغشاء النووي إلى السيتوبلازم.
2- تتحد وحدة الريبوسوم الصغرى بـ m-RNA من جهة الطرف بحيث يكون أول كودون AUG متجهًا لأعلى.
3- يأتي t-RNA حاملاً حمض الميثونين وترتبط قواعده (مضاد الكودون) مع قواعد AUG على m-RNA وبذلك يصبح الميثونين أول حمض أميني في سلسلة عديد البتيد.
4- ترتبط تحت وحدة الريبوسوم الكبرى بالمركب السابق وعندئذ تبدأ تفاعلات بناء البورتين، ويوجد على الريبوسوم موقعان: موقع الببتيديل (P) يقع عنده AUG الخاص بالميثونين والموقع الأخر يطلق عليه موقع أمينوأسيل (A) ويكون خاليًا من الأحماض الأمينية.
5- يقوم t-RNA بنقل الحمض الأميني الثاني حسب شفرته على m-RNA بحيث يصبح الحمض الأ
المزيد

البيولوجية الجزيئية
أغسطس 17th, 2010 كتبها madeha نشر في , غير مصنف,

تعليق واحد »
,
تركيب ال DNA

مقدمة:
لكل فرد منا صفاته الجسمانية والعقلية الخاصة والتي تميزه عن اي فرد اخر, وليس هذا في عالم البشر فقط, وانما لكل كائن حي صفاته التي تجعل كل كائن متفرد في صفاته
لكن ما السر في ذلك؟ ما الذي يجعل الصفات تختلف حتى بين افراد النوع الواحد؟
نعلم جميعا ان وحدة بناء الكائن الحي هي الخلية, وتحتوي كل خلية على نواة بداخلها وحدات المعلومات الوراثية التي تتحكم في الصفات الموروثة ويطلق عليها اسم الجينات
وتحمل الجينات الصبغيات, والتي يختلف عددها من كائن لاخر فعددها مثلا في الانسان 46 كروموسوم
تركيب الكروموسوم:

مخطط للكروموسوم وفيه يظهر الكروماتيد(1) و السينترومير (2) و الذراع القصير للكروماتيد (3) و الذراع الطويل للكروماتيد (4)
يتكون الكروموسوم من مركبين رئيسيين هما الحمض النووي( DNA) والبروتينات
ويحمل الحمض النووي الجينات
يدخل في تركيب كل كروموسوم جزيء واحد من DNA يمتد من أحد طرفيه الى الطرف الاخر الا انه يلتف وينطوي على نفسه عدة مرات ويرتبط بالعديد من البروتينات مكونا مايسمى بالكروماتين والذي يحتوي عادة على كمية متساوية من كل من البروتين وDNA
تنقسم البروتينات التي تدخل في تركيب الكروموسومات الى نوعين:
-هستونية histone
-غير هستونية nonhistonic
-البروتينات الهستونية:
هي مجموعة محددة من البروتينات التركيبية الصغيرة والتي تحتوي على قدر كبير من الحمضين القاعديين : ارجنين(Arginin) و ليسين (Lysine)
وتوجد الهستونات بكمية ضخمة في كروماتين اي خلية
- البروتينات غير الهستونية:
هي مجموعة غير متجانسة من البروتينات ذات وظائف عديدة مختلفة فهي تشمل بعض البروتينات التركيبية التي تلعب دورا رئيسيا في التنظيم الفراغي لجزيءDNA داخل النواة, كما تشمل بعض البروتينات التنظيمية التي تحدد ما اذا كانت شفرة dna ستستخدم في بناءRNA والبروتينات والانزيمات ام لا
* يلتف جزئ DNA في الكروموسوم حول مجموعات من الهستون مكونا حلقات من النيوكليوسومات مما يؤدي الى تقصير طول جزيء DNA عشر مرات, الا انه يتعين ان يضم الجزيء ويقصر حوالي 100000 مرة حتى تستوعبه النواة ,, ولهذا فإن حلقات النيوكليوسومات تلتف مرة اخرى لتنضم مع بعضها البعض, ومع ذلك فإن كل ماسبق ليس بكاف لتقصير جزيء DNA الى الطول المطلوب(طول DNAمفروديصل الى 2متر ونواة الخلية قطرها من 2الى 3ميكرون)
تترتب اشرطة النيوكليوسومات الملتفة بشدة على شكل حلقة كبيرة بواسطة البروتينات غير التركيبية للكروماتين

تركيب DNA:
تمكن قديما العالمان جيمس واطسون و فرنسين كريك في منتصف القرن الـ 20 من إكتشاف الشكل الأساسي للحمض النووي DNA، و الذي أدى إلى التعرف على الكثير من المعلومات حول كيفية تخزين و حفظ المعلومات الوراثية، و كيفية نقلها من جيل لاخر.
-يتكون DNA من النيوكليوتيدات, وتتركب كل نيوكليوتيدة من 3 مكونات:
1- سكر خماسي: دي اوكسي ريبوزDeoxiribose
2-مجموعة فوسفات مرتبطة برابطة تساهمية بذرة الكربون اخامسة في السكر
3- قاعدة نيتروجينية ترتبط برابطة تساهمية بذرة الكربون الاولى في السكر الخماسي
و قد تكون القاعدة النيتروجينية :
أ- بيورينات، و تشمل قاعدتين هما: أدنين A، جوانين G، و تتألف كل منها من حلقتين.
او ب-بريميدينات , ذات الحلقة الواحدة وتشمل : ثايمين T، سيتوزين C.يتم اتصال جزيئات السكر والفوسفات بشكل متتابع لتكوين ما يعرف بهيكل سكر الفوسفات بحيث تتصل مجموعة الفوسفات بذرة الكربون 5َ لسكر النيوكليوتيدة التي تتبع لهاعن طريق رابطة تساهمية وبذرة الكربون3َ لسكر النيوكليوتيدة التالية عن طريق رابطة استيرية ويتم ارتباط القواعد النيتروجينية علي هيكل سكر الفوسفات عن طريق ارتباطها بذرة الكربون 1َعلي جزئ السكر المقابل . ويعطي تتابع القواعد النيتروجينيةعلي طول هيكل سكر الفوسفات في جزئ DNA اكواداً أو شفرات يمكن من خلالها تحديد تتابع الأحماض الأمينية للبروتين المقابل
تسمى أحد سلسلتي DNA بالنهاية الخامسة (و يرمز لها ’5)وذلك لعدم ارتباط ذرة الكربون الخامسة بسكر خماسي بينما السلسلة الأخرى تسمى بالنهاية الثالثة (’3) ولنفس السبب السابق. وتلتقي السلسلتين بشكل متوازي و عكسي (Antiparallel)، بحيث أن ’5 يقابلها على السلسلة المتوازية ’3.
يلتف DNA حول نفسه بشكل لولبي و هو ما يعرف باسم الالتفاف المفرط و قد يكون هذا الالتفاف بنفس اتجاه التفاف سلسلتي DNA مما يجعل القواعد قريبة من بعضها بشكل كبير و يسمى التفاف مفرط إيجابي. و قد يكون هذا الالتفاف عكس اتجاه التفاف سلسلتي DNA و يسمى التفاف مفرط سلبي و تكون القواعد متباعدة عن بعضها و معظم الخلايا تظهر هذا النوع من الالتفاف المفرط.


عندما ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها البعض في شريط DNA فإن مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم 5 في سكر احد النيوكليوتيدات ترتبط برابطة تساهمية مع ذرة الكربون رقم 3 في سكر النيوكليوتيد التالي والشريط الذي يتبادل فيه السكر والفوسفات يطلق عليه هيكل سكر فوسفات
وهذا الهيكل غير متماثل بمعنى انه يوجد به مجموعة فوسفات طليقة مرتبطة بذرة الكربون رقم 5 في السكر الخماسي عند احدى نهاياته ومجموعة هيدروكسيل عند النهاية الاخرى, اما قواعد البيورين والبريميدين فإنها تبرز على جانب واحد من هيكل سكر فوسفات


في كل جزيءDNA يكون عدد النيوكليوتيدات المحتوية على الادنين مساويا لعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الثايمين, وعدد النيوكليوتيدات المحتوية على الجوانين مساويا لتلك التي تحتوي على السيتوزين
-توجد القواعد النيتروجينية جهة الداخل, وهيكل سكر فوسفات جهة الخارج حيث يرتبط شريطا DNA مثل السلم ويمثل هيكل السكر والفوسفات جانبي السلم والقواعد النيتروجينية درجات السلم
-ويتكون الدرج اما من الادينين مرتبطا بالثايمين برابطتين هيدروجينيتين, او من الجوانين مرتبطا بالسيتوزين بثلاث روابط هيدروجينية
وحيث ان كل زوج من القواعد الهيدروجينية التي ترتبط ببعضها البعض يحتوي على قاعدة ذات حلقة واحدة واخرى ذات حلقتين فإن عرض درجات السلم يكون متساويا ويكون