تعبير الخبر الوراثي

من خلال دراسة تجارب GRIFFITH تبين أن نقل ADNs إلى المكورات R اكتسبت هذه الأخيرة صفة المحفظة، من تم فهناك علاقة بين الخبر الوراثي والصفة.

   -1 تعريف الصفة:

 الصفة هي ميزة نوعية أو كمية تميز فردا عن باقي أفراد نوعه، وهناك صفات ترى بالعين المجردة(لون الأزهار مثلا) وأخرى تظهر بواسطة اختبارات خاصة(الفصيلة الدموية مثلا).

   -2 دراسة مثال لتغير فجائي في الخبر الوراثي:

       ظهور المقاومة للستريبتوميسين عند بكتيرية Escherichia Coli

عند زرع بكتيرية  Escherichia Coli في وسط مقيت ملائم(غراء+ كليكوز+ فيتامينات+أحماض أمينية في حرارة 37C).

تتشكل مستعمرات بكتيرية تسمى لمات تنتشر فيما بعد ذلك لتشكل كتلة متواصلة على سطح الوسط(بساط بكتيري). لكن عند زرعها في وسط مقيت أضيف إليه Streptomycine الذي يعتبر مضادا حيويا، فإننا نحصل على بعض اللمات فقط على شكل كتل صغيرة مبعثرة على سطح الوسط.

-        يتبين من خلال هاتين التجربتين أن البكتيريات التي ماتت بوجود  Streptomycine  تعتبر حساسة لهذا المضاد الحيوي و يرمز إليها بـ StrepS أما التي بقيت حية تعتبر مقاومة ويرمز إليها بـ StrepR . ظهور هذه الصفة الجديدة تلقائي  و بما أنها انتقلت إلى الأجيال الموالية أثناء تكاثر البكتيريات فهي وراثية أي أن التغيير حدث على مستوى المادة الوراثية ADN نسمي هذا التغيير بالطفرة mutation.

-  إذن الطفرة هي  تغير وراثي و فجائي في انتقال الصفات الوراثية و هذا التغير يمس المادة الوراثية على جزء من ADN الذي يحمل الخبر الوراثي المتعلق بتلك الصفة.

-  جزء الـ ADN الذي يحمل الخبر الوراثي المتعلق بصفة معينة يشكل ما يسمى بالمورثة gene. كل مورثة توجد بنسخة واحدة على صبغي معين ومكانها يسمى موضع المورثة Locus ، كما يمكنها أن توجد على عدة أشكال تسمى الحليلات alleles  فمثلا StrepR وStrepS حليلين لنفس المورثة (العلاقة مع المضاد الحيوي Streptomycine  فالحليل StrepS متوحش (الأصل) و الحليل StrepR طافر.

- يمكن أن تكون الطفرة تلقائية أو محدثة بعوامل فيزيائية(أشعة) أو كيميائية(مواد كيميائية) أو بيولوجية(فيروسية)، هناك عدة أنواع من الطفرات:

        ـ طفرة عن طريق إضافة أو ضياع نيكليوتيد. انظر الرابط

        ـ طفرة عن طريق استبدال نيكليوتيد بنيكليوتيد آخر. انظر الرابط

        ـ طفرة عن طريق تغير ترتيب النيكليوتيدات...

    أمثلة لبعض الطفرات

-3 العلاقة صفة ـ بروتين:

تمثل الأمثلة التالية مقارنة بين الأفراد الطافرة والأفراد المتوحشة:

المثال الأول: الفرق بين الفئران المتوحشة الرمادية والفئران الطافرة البيضاء هو أن الأولى تتوفر على صبغة الميلانين(تركبها انطلاقا من التيروزين بوجود أنزيم بروتيني) والثانية لا تتوفر على صبغة الميلانين(غير قادرة على تركيبها نظرا لعدم توفرها على الأنزيم).

صفة اللون عند الفئران مرتبطة  إذن بنشاط بروتين(أنزيم) .

لا تختلف جزيئة HbS عن HbA إلا باستبدال الحمض الأميني 6 رقم GLU بـ VAL.

إذن فشكل الكريات الحمراء(الصفة) مرتبط بطبيعة الخضاب الدموي(البروتين).

  أي أن هناك علاقة بين الصفة والبروتين. فالصفة تترجم بوجود بروتين بنيوي أو وظيفي.

   وسبق أن كشفنا عن وجود علاقة بين الصفة والخبر الوراثي. فما هي طبيعة العلاقة بين الخبر الوراثي والبروتين؟

   للإجابة عن هذا التساؤل نقترح دراسة الخبر الوراثي المسئول عن تركيب الخضاب الدموي.

يمثل الشكلان 1 و2 على التوالي جزء من المورثة HbS وجزء من المورثة HbA.

 ـ  مقارنة: هناك تشابه في جميع القواعد الأزوتية باستثناء القاعدة T رقم 17 في ADN المتحكم في تركيب HbA و التي عوضت بالقاعدة A في ADN المتحكم في تركيب HbS، إذن حدثت طفرة .

-  استبدال T بـ A على مستوى المورثة أدى إلى استبدال الحمض الأميني GLU بـ  VAL على مستوى البروتين وبالتالي تحول HbA إلى HbS الذي أدى الى تغير شكل الكريات الحمراء(الصفة).

  ـ إذن هناك علاقة بين المورثة والبروتين: ترتيب النيكليوتيدات في ADN هو الذي يحدد طبيعة وترتيب الأحماض الأمينية في البروتين.

   -4 العلاقة مورثة - بروتين؟

 يتم تركيب البروتينات على مستوى السيتوبلاسم تحت إشراف المورثات(ADN) الموجودة في النواة فكيف تصل الإشارات من النواة إلى السيتوبلاسم لتركيب البروتينات.

             تجربة Paul et Goldstein:

تم وضع أميبة في وسط مشع 1 وبعد أن أصبح الإشعاع في النواة 2 وضعت هذه الأخيرة داخل أميبة عادية منزوعة النواة 3 لوحظ  أن الإشعاع انتشر إلى السيتوبلاسم 4.

هذا يوحي بخروج مواد من النواة إلى السيتوبلاسم.

- إذا أخضعنا الأميبة المطعمة بالنواة لتأثير أنزيمات هاضمة لحمض نووي ARN تتوقف النشاطات الخلوية.

      إذن المواد التي تخرج من النواة إلى السيتوبلاسم عبارة عن حمض نووي ريبوزي ARN .

        بنية و مكونات ARN:

يتكون ARN من متتالية من النيكليوتيدات وكل نيكليوتيد يتكون من:

      - حمض فوسفوري H₃PO₄

     - سكر ريبوزي   C₅H₁₀O₅

      - قواعد أزوتية: A: أدنين،G: كوانين،C: سيتوزين و بدلا منT نجد U أوراسيل.

    مقارنة ARN و ADN

   علاقة ADN بــ ARN:

تظهر الوثيقة التالية رسم تخطيطي لملاحظة مجهرية لجزء من ADN حيث يلاحظ و جود أجزاء من ARN ملتصقة به، مما يدل على وجود علاقة بين ADN و ARN .

تبين الوثيقة التالية كيفية انتقال الطابع الوراثي من ADN إلى ARN أي النسخ الوراثي Transcription حيث ينتقل الخبر الناتج عن نسخ المورثة إلى السيتوبلاسم على شكل رسول يسمى ARNm

يعمل أنزيم ARN بوليمراز على تفريق لولبي ADN في مقدمة المورثة المراد نسخها، ثم يشرف على إدماج النيكليوتيدات الحرة حسب تكامل القواعد الأزوتية، وعندما يصل إلى نهاية المورثة يتم تحرير ARN بوليمراز و ARN_m.

ملحوظة: تنتقل عدة جزيئات الأنزيم من موقع بداية الاستنساخ إلى نهايته و هكذا يتم نسخ عدة جزيئات ARN_m في آن واحد.

انظر الروابط

             علاقة ARNm و تركيب البروتينات:

   نحضر خلاصة بكتيريات تحتوي على كل المكونات السيتوبلاسمية لكن ينعدم فيها ADN و ARN ، بعد ذلك تضاف إليها أحماض أمينية وARN ذائب مستخلص من السيتوبلاسم. 

يمثل المبيان التالي النتائج المحصل:

 يتبين أن بعد كل حقن لـ ARN يرتفع عدد الأحماض الأمينية المدمجة في البروتينات، بالتالي فان  ARN هو المسئول عن دمج الأحماض الأمينية في البروتينات.

           تركيب البروتينات:

                  * تجربة Nirenberg:  

توصل هذا العالم إلى مفهوم الرمز الوراثي أي أن كل ثلاثية نيكليوتيدية ترمز إلى حمض أميني معين و تشكل بذلك وحدة رمزية.

وبما أن عدد النيكليوتيدات هو 4، فعدد التوافقات الممكنة للإشارة إلى 20 حمض أميني طبيعي هو 4³= 64 وهذا يعني أن عدة وحدات رمزية  ترمز لحمض أميني واحد وبعضها لا يشير لأي حمض أميني( نقول أنها بدون معنى). تكون لائحة الوحدات الرمزية و الأحماض الأمينية المناسبة  لها الرمز الوراثي Le code génétique

http://www.biomultimedia.net

انظر الرابط1 ـ انظر الرابط2 ـ انظر الرابط3

http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/code.gif

     * يحتاج تركيب البروتينات بالاضافة الى ARNm والمورثة الى:

    * ريبوزومات وهي عضيات سيتوبلاسمية صغيرة يتشكل كل واحد منها من وحدة صغيرة ووحدة كبيرة، وتتكون كل وحدة من ARN ريبوزومي (ARNr) ومن بروتينات سيتوبلاسمية.

   *  ARN ناقل (ARNt) الموجود بالسيتوبلاسم، ويختص بنقل الأحماض الأمينية الحرة حسب طبيعة مضاد الوحدة الرمزية الموجود أسفل ARNt.

   * أحماض أمينية وهي 20 حمض أميني طبيعي.

    * طاقة لمختلف مراحل التركيب، مصدرها الاستقلاب الطاقي.

http://webpublic.ac-dijon.fr/pedago/svt/schemassvt/article.php3?id_article=619

http://www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/ 

من النسخ الوراثي إلى تركيب البروتينات (برنامج للتحميل)fichier.zip

انسخ ARNm و ركب بروتين

مثال:

 تمرين1: تمثل الوثيقة التالية جزء من الخييط غير المستنسخ لـ ADN مورثة.

ATGCCCTGTGCCATCAAGTAA

1ـ اعط متتالية الأحماض الأمينية المطابقة للبروتين الذي تتحكم في تركيبه هذه المورثة.

2ـ حدد نتيجة استبدال النيكليوتيد C رقم 10 من اللولب المستنسخ بالنيكليوتيد A.

الإجابة

تمرين2: انظر الرابط

www.khayma.com/fatsvt