محاضرة -5-

1. محاضرة -5- الحمض النووي تركيبه, عمله و موقعه وخصائصه الجين طبيعته وعمله. ترجمة الحمض النووي عمليات النسخ والترجمة الأمراض الوراثية إعداد جود شفيق

2. الإنسان جهاز عضو نسيج خلية جزيئات كبرى الذرة جزيئات

3. الحمض النووي هو الأساس في جميع الكائنات الحية. نوعه (DNA/RNA), كميته ومستوى التعقيد في التعبئة يختلف باختلاف الكائن الحي. وحدة بناء الحمض النووي هي النيوكليوتايد وتتألف من فسفور وسكر وقاعدة نيتروجينية. http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html#c5

4. إذا كان هذا هو الحمض النووي الريبي المنزوع الأكسجين (DNA) ما هو الجين؟

5. الكروموسوم زوج الكروموسومات الجنسية الخلية DNA الجين هو جزء من الكروموسوم , أي أنه DNA الجين هو عبارة عن شيفرة وراثية التي تترجم فيما بعد الى بروتين. البروتينات هي التي تلعب الدور العملي في أنشطة الخلية. في كل خلية جسدية هناك 46 كروموسوم. مرتبة في 23 زوج. 22 منها كروموسومات جسدية وزوج منها جنسي. كل زوج مكون من كرمومسوم أخذ من الأب والآخر من الأم. هذا في الانسان والحيوان أما في البكتريا والفيروس فليس بمثل هذا التعقيد. الجين http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html#c5

6. كل خلية في جسم الإنسان فيها نفس الحمض النووي الموجود في كل خلية أخرى وينتظم في 46 كروموسوم (صبغية). هناك حوالي 3 بليون قاعدة نيتروجينية, 1-2% منها فقط عبارة عن جينات و الباقي 98% لا تزال تدرس لمعرفة دورها. كل جين منه نسختان, نسخة من الأم والأخرى من الأب. هناك حوالي 6 أقدام من الحمض النووي معبئة في كل خلية,X 100 تريليون خلية تكون جسم الانسان = 67 بليون ميل. بين أي شخصين هناك تشابه ب 99.6% في الحمض النووي, الإختلاف فقط يقع في 0.4% وهذه عبارة عن 12 مليون زوج من القواعدالنيتروجينية! ونتشارك مع القرد ب 96% من حمضنا النووي!

7. أين يوجد الحمض النووي الريبي المنزوع الأكسجين (DNA)؟ المايتوكوندريا النواة http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/ch1_animalcell_big.html

8. المايتوكوندريا هي بيت الطاقة للخلية, تزودها بما تحتاجه من الطاقة للقيام بكل العمليات الخلوية. تحتوي على 16,500 قاعدة نيتروجينية , 37 جين بعضها له علاقة بإنتاج الطاقة والباقي هي جينات منتجاتها تدخل في عملية صناعة البروتين في الخلية بشكل عام.

9. ملخص تكلمنا عن تركيب الحمض النووي الريبي المنزوع الأكسجين وتنظيمه في 23 زوج من الكروموسومات. تكلمنا عن مكان وجود هذا الحمض (في النواة والمايتوكندريا). تكلمنا عن ما هو الجين؟ ما هو عمل الحمض النووي/الجين. هو الشيفرة التي تنتقل بالوراثة من الآباء للأبناء والتي تحتوي على جميع التعليمات لبناء كائن حي. كيف تنتقل المادة الوراثية من الآباء الى الأبناء؟

10. كيف تنتقل المادة الوراثية من الآباء الى الأبناء؟ تنتقل المادة الوراثية عن طريق نوعين من الإنقسامات الإنقسام الخلوي في الجهاز التناسلي عند تكوين البويضات والحيوانات المنوية. عندما تنقسم الخلايا في حالة نمو الجسم أو تجدد الأنسجة 46 46 تتضاعف كمية المادة الوراثية (عدد الكروموسومات ثابت) تتضاعف كمية المادة الوراثية (عدد الكروموسومات ثابت) إنقسام إختزالي إنقسام مباشر 23 23 46 46 إنقسام مباشر 23 23 23 23

11. ماذا عن عملية تضاعف DNA التي تسبق الإنقسام الخلوي؟ http://www.nature.com/scitable/content/dna-replication-of-the-leading-and-lagging-14668888 تكامل القواعد النيوكليوتايدية

12. هل عملية انتقال المادة الوراثية سليمة دائما؟ أخطاء في عملية تضاعف DNA (مثل فقر الدم المنجلي) الأمراض الوراثية أخطاء في عملية الإنقسام الخلوي ( مثل متلازمة داون) السلسلة الوراثية الطبيعية للجين CTG ACT CCT GAGGAG AAG TCT السلسلة الوراثية الغير طبيعية للجين CTG ACT CCT GTGGAG AAG TCT http://www.nature.com/scitable/topicpage/sickle-cell-anemia-a-look-at-global-8756219 http://www.nature.com/scitable/topicpage/trisomy-21-causes-down-syndrome-318

13. كيف تنتقل هذه التغيرات في الشيفرة الوراثية (في داخل الخلية) الى نمط ظاهري يكتشف بالملاحظة؟

14. تخيل أن الشيفرة الوراثية كتاب ثمين لا يخرج من المكتبة وفيه وصفات لخلطات عشبية طبية, كل خلطة تمثل دواء لمرض معين. ماذا نفعل عندما نريد خلطة أعشاب لمرض الربو مثلا؟ نفتح الفهرس ------باب الربو -----ننسخ وصفة الأعشاب لذلك المرض فقط على ورقة ونخرج بها من المكتبة. الحمض النووي الريبوزي الرسول mRNA DNA عملية نسخ

15. http://www.nature.com/scitable/topicpage/chemical-structure-of-rna-348http://www.nature.com/scitable/topicpage/chemical-structure-of-rna-348

16. DNA mRNA عملية نسخ الحمض النووي عملية الربط تخرج من النواة نفتح الفهرس ------باب الربو -----ننسخ وصفة الأعشاب لذلك المرض فقط على ورقة ونخرج بها من المكتبة. الآن نحتاج أن نترجم المعلومات أو الكلمات الى أعشاب نأخذ النسخة الى العطار لنضيف الأعشاب.

17. عملية ترجمة الحمض النووي mRNA النسخة GAC UGA GGA CUCCUC UUC AGA كل ثلاثة قواعد تمثل إسم حمض أميني النسخة نأخذها الى العطار وكلما يقرأ إسم عشبة يضع تلك العشبة في الخلطة الطبية. ترتص الأحماض الأمينية مشكلة سلسلة ببتيدية, وهي الشكل البدائي للبروتين. بروتين

18. ما هي البروتينات؟ هرمون النمو الجسم المضاد هيموجلوبين http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/proteins?show=ph إذا كان الحمض النووي هو الشيفرة فالبروتين هو تفعيل هذه الشيفرة في الواقع. http://themedicalbiochemistrypage.org/hemoglobin-myoglobin.php

19. GAC UGU GGA CUCCUC UUC UGA Asp Leu Cys Gly Leu Phe stop كيف نترجم هذه الشيفرة الى سلسلة ببتيدية؟

20. الشكل العام للحامض الأميني http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/aa/BasicStruct.html

21. إذا كان الحمض النووي مركب من تتابع 4 قواعد نيتروجينية (C,G,T,A) فالبروتين مركب من تتابع أي من 20 حامض أميني . الحامض الأميني هو الوحدة البنائية للبروتين. يختلف البروتين عن الآخر باختلاف نوع الأحماض الأمينية الموجودة ونظام تتابعها. نوع وترتيب الأحماض الأمينية يحدد نوع الروابط الكيميائية وبالتالي يحدد الشكل الرباعي للبروتين مما يؤثر في عمل هذا البروتين.

22. السلسلة الببتيدية تذكروا مبدأ القفل والمفتاح, الشكل النهائي للبروتين مهم حتى يستطيع البروتين أن يقوم بالمهمة المتوقعة منه. هيموجلوبين http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21385/figure/A295/

23. الأمراض الوراثية كيف تنتقل هذه التغيرات في الشيفرة الوراثية (في داخل الخلية) الى نمط ظاهري يكتشف بالملاحظة؟

24. مرض فقر الدم المنجلي السلسلة الغير طبيعية للجين السلسلة الوراثية الطبيعية للجين CTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT CTG ACT CCT GAGGAG AAG TCT ينتج عنها بروتين غير طبيعي ينتج عنها بروتين هيموجلوبين طبيعي خلية دم غير طبيعية خلية دم طبيعية الدم يقصر في وظيفته الطبيعية الدم يؤدي وظيفته الطبيعية في تزويد الأكسجين انسان مريض انسان سليم Adapted from a Presentation Created by the University of North Carolina DNA Day Program

25. هل من الضرورة أن كل طفرة في الحمض النووي يجب أن تؤدي الى إضطراب أو خلل يظهر في جسد الإنسان؟ لا ليس من الضرورة 1- هناك آليات تحرير وتدقيق تكتشف الطفرة وتعالجها في أوانها. 2- ليس كل طفرة تحدث في 2% من الحمض النووي الذي سيترجم إلى بروتينات. 3- إذا وقعت في جين, يعتمد على عمل البروتين المترجم ومدى تأثيره في جسم الإنسان. 4- هناك نسختان من كل جين فيعتمد إذا كانت الصفة سائدة أو متنحية أو أن حدوث مرض معين يعتمد على عوامل/جينات أخرى وليس فقط هذا الجين.

26. الأمراض الوراثية هي الأمراض أو الإضطرابات التي مسببها إضطراب أو عطل في المادة الوراثية وممكن أن تنتقل من إنسان الى آخر عن طريق الوراثة. حدة تأثير هذه الطفرة/الطفرات يعتمد على الدور الذي يلعبه الحمض النووي المعتل إذا كان محصورا في عملية/نوع خلية محددة أو أنه له دور على مستوى أوسع الأمراض الوراثية ممكن أن تكون ناتجة عن: 1- طفرات (عطب) في عدة جينات مثل قصور الغدة الدرقية, بعض أنواع السرطان. 2- إختلالات في الكروموسومات مثل متلازمة داون, متلازمة كلينفلتر. 3- طفرة في جين معين مثل فقر الدم المنجلي, التليف الكيسي. 4- طفرة في جينات الميتوكندريا مثل نوع من أنواع الصرعيؤثر على العضلات, أيضا أمراض في التمثيل الغذائي.

27. المايتوكوندريا ماذا عن وراثة جينات المايتوكوندريا؟ تحتوي على 16,500 قاعدة نيتروجينية , 37 جين بعضها له علاقة بإنتاج الطاقة والباقي هي جينات منتجاتها تدخل في عملية صناعة البروتين في الخلية بشكل عام.

28. الميتوكندريا موجودة في الخلية (السيتوبلازم) خارج النواة. في كل خلية يتراوح عدد عضيات الميتوكندريا من كل عضية ممكن أن تحتوي على 5-10 نسخ من الحمض النووي الخاص بالمايتوكندريا. الحيوانات المنوية لا تحتوي على هذه العضية, لذلك أي إنسان لا بد أن يرث هذه العضيات من أمه. إذن الأم هي التي تورث أي أمراض وراثية متعلقة بهذه العضية. كل 1/5000 طفل يولد ومعه مرض وراثي في التمثيل الغذائي ويكون سببه المايتوكندريا. عادة من الصعب تشخيص الأمراض التي تسببها هذه العضية. الأمراض ممكن أن تكون ناجمة عن عطب في جين في الحمض النووي الخاص في المايتوكندريا أو في جين بالنواة (170 جين) لكن يعمل في العضية.

29. الميتوكندريا موجودة في الخلية (السيتوبلازم) خارج النواة. في البويضة مثلا ممكن أن يصل عدد عضيات الميتوكندريا الى500,000 كل عضية ممكن أن تحتوي على 5-10 نسخ من الحمض النووي الخاص بالمايتوكندريا. الحيوانات المنوية لا تحتوي على هذه العضية, لذلك أي إنسان لا بد أن يرث هذه العضيات من أمه. إذن الأم هي التي تورث أي أمراض وراثية متعلقة بهذه العضية. كل 1/5000 طفل يولد ومعه مرض وراثي في التمثيل الغذائي ويكون سببه المايتوكندريا. عادة من الصعب تشخيص الأمراض التي تسببها هذه العضية. الأمراض ممكن أن تكون ناجمة عن عطب في جين في الحمض النووي الخاص في المايتوكندريا أو في جين بالنواة (170 جين) لكن يعمل في العضية.

30. موضوع للدراسة هو تعديل الجينات في الميتوكندريا هل من ناحية فقهية جائز؟ 2001 تم نقل عضيات سليمة الى بويضة إمرأة تحمل مرض في المايتوكندريا ومن ثم تم تلقيح البويضة بالحيوان المنوي من زوج تلك المرأة, ولد الأطفال يحملون حمض نووي من 3 أشخاص ؟؟؟؟؟؟ 2012 أجريت التجارب على القرود في أخذ الكروموسومات من بويضة ووضعها في بويضة أخرجت كرموسوماتها, ونجحت التجربة وولدت القرود طبيعية. تم عمل نفس الآلية في بويضات الانسان ونصفهم تطور طبيعيا بعد التلقيح, لكن لم تزرع في الرحم. ينتظرون التجارب الإكلينيكية؟؟؟؟؟؟؟

31. مراجع: 1- http://www.werathah.com/index.htm http://qspace.qu.edu.qa/bitstream/handle/10576/9467/039715-0002-fulltext.pdf?sequence=4 http://www.med-syria.com/pdf/Ruslan/DNA_intro.pdf http://www.alarab.com.qa/admin/pdf/files/774258879_A4N.pdf