من الـ DNA إلى الـ RNA إلى البروتين

من الـ DNAإلى الـ RNAإلى البروتين إعداد المدرسة الثانويّة قسم البيولوجيا

مركبّات تشترك في عمليّة بناء البروتين • النواة والسيتوبلازم. • الأحماض النووية: DNA، RNA. • الرايبوزومات. • الأحماض الأمينيّة. • إنزيمات: إنزيم البوليميراز وإنزيم الـ DNAase. • طاقة.

الأحماض النوويّة • تشمل مركّبي الـ DNA والـ RNA اللذين يعتبران المواد الوراثية لجميع الكائنات الحيّة. • هي جزيئات طويلة تتركّب من سلسلة وحدات بنائيّة تسمّى نوكليوتيدات ( 3 مليارات نوكليوتيد في الـ DNA). • يشترك في بناء كل نوكليوتيد ثلاثة مركّبات: • سكّر خماسي. • مجموعة فوسفات. • قاعدة نيتروجينيّة.

النوكليوتيد في الـ DNA والـ RNA فوسفات قاعدة نيتروجينية سكر خماسي

OH فوسفات NH2 P HO قاعدة O O N N N N CH2 O H OH النوكليوتيد في الـ DNA دي أوكسي رايبوز

OH فوسفات NH2 P HO قاعدة O O N N N N CH2 O H OH OH النوكليوتيد في الـ RNA سكر الرايبوز

NH2 ثايمين T (DNA) يوراسيل U (RNA) CH3 أدينينA N N N N N N NH N N NH N O N O O O NH O O N N O NH2 NH2 G جوانين سيتوزينC NH2 N N عائلتان من القواعد النيتروجينية البيورينات البيريميدينات

النوكليوتيدات U A T C أدينين ثايمين فقط في الـ DNA يوراسيل فقط في الـ RNA G جوانين سيتوزين

مبنى الـ DNA • مكوّنة من سلسلتين ملتفتينن من النوكليوتيدات. • كل نوكليوتيد يرتبط مع نوكليوتيد في السلسلة الأخرى محدّد وثابت: • أدينين (A) • ثايمين (T) • سيتوزين (C) • جوانين (G) يتحدان معًا. يتحدان معًا.

يتبعDNA مبنى الـ • لدراسة التركيب الوراثي لـ DNA يجب علينا معرفة تسلسل القواعد النيتروجينيّة المكوِّنة لها. • تنتظم القواعد النيتروجينيّة في ثلاثيات من النوكليوتيدات A G G - C T C - A A G - T C C - T A G T C C - G A G - T T C - A G G - A T C

DNA

جزيء الـ DNA: سلسلتان ملتفتان

DNA T A A A A T T T C C C G G G

مبنى الـ RNA • يتكوّن من ضفيرة واحدة من النوكليوتيدات. • نوع السكر الخماسي هو رايبوز. • القواعد النيتروجينيّة: A ; U ; G ; C

تلخيص الفرق بين الـ DNAوالـ RNA DNA RNA 1.القواعد النيتروجينيّة:A;T;G;CA;U;G;C .2نوع السكر: دي أوكسي رايبوز رايبوز 3.عدد السلاسل: ضفيرتان ملتفتان ضفيرة واحدة

أنواع الـ RNA • rRNA(رايبوزومي):80% من الـRNA. يُبنى في النويّة. يدخل في تركيب الرايبوزوم حيث يشكل 60% من وزنه. • mRNA (رسول):1% من الـ RNA. يمثل نموذج لبناء البروتينات في الخليّة. ينسخ من الـ DNA في النواة ويترجم إلى بروتين في السيتوبلازم (في الرايبوزومات). • tRNA (ناقل): وظيفته نقل الأحماض الأمينيّة من السيتوبلازم إلى الرايبوزومات.

مبنى الـ tRNA موقع ارتباط الحامض الأميني أربطة هيدروجينيّة أنتيكودون أنتيكودون

Methionine A C C 73 1 72 2 71 3 70 4 69 5 68 6 67 59 7 66 Py A* U* 65 64 63 62 C 16 Pu 17 9 A Pu 17:1 13 12 Py 10 49 50 51 52 G C T y G* Py 22 23 Pu 25 47:16 G A 26 47:15 20 20:2 20:1 27 1 43 44 28 42 45 46 29 41 47 30 40 47:1 31 39 Py* 38 U Pu* U 34 36 C 35 A مرتبط مع الحامض الأميني متيونينtRNAشكل آخر لمبنى الـ حامض أميني أنتيكودون

الرايبوزوم • تتواجد في جميع أنواع الخلايا حرّة في السيتوبلازم أو عالقة على الشبة الإندوبلازميّة الخشنة،على طول الغشاء النووي، داخل النواة، داخل البلاستيدات الخضراء وداخل الميتوكوندريا. • مكوّنة من 40% من بروتين و 60% rRNA. • مكوّنة من وحدتين: صغيرة وكبيرة. • وظيفتها إنتاج البروتين. الوحدة الكبيرة للرايبوزوم سلسلة ببتيديّة mRNA الوحدة الصغيرة للرايبوزوم

عمليّة تركيب البروتين نسخ مقطع الـ DNA إلى الـ mRNA ترجمة من الـ mRNA إلى بروتين

DNA نسخ رايبوزوم mRNA ترجمة سلسلة ببتيديّة (بروتين) مرحلتي تركيب البروتين خلية

DNA جين بروتين

من الـ DNAإلى البروتين جين جين جين جديلة نسخ كودون ترجمة بروتين حامض أميني

عملية النسخ نوكليوتيدات الـ بوليميراز نهاية اتجاه عمليّة النسخ ”الجديلة السفليّة“ جديلة الـ جديد

mRNA DNA توضيح آخر لعمليّة النسخ بوليميراز RNA

المراقبة في عمليّة النسخ • النموذج الأول: إنزيم النسخ يمكنه العمل فقط إذا ارتبط جزيء خاص بمنطقة المراقبة. • النموذج الثاني: إنزيم النسخ يمكنه العمل فقط إذا كانت منطقة المراقبة مكشوفة.

5’ 3’ 3’ 5’ RNA بوليميراز رايبوزوم mRNA رايبوزوم 5’ عمليتا النسخ والترجمة في الخلايا شبيهة النواة سيتوبلازم

سيتوبلازم فتحات في الغشاء النووي AAAAAA AAAAAA DNA نسخ RNA معالجة RNA G G mRNA خروج نواة عملية النسخ في الخلايا حقيقية النواة

تركيب الـ mRNA في النواة (نسخ) نواة سيتوبلازم خروج الـ mRNA إلى السيتوبلازم عن طريق فتحات في غشاء النواة رايبوزوم تركيب البروتين (ترجمة) سلسلة ببتيديّة

عمليّة التّرجمة تتم في الرّايبوزوم سلسلة ببتيديّة سلسلة ببتيديّة وحدتي الرّايبوزوم mRNA رايبوزوم

ضفيرتي الـ DNA نسخ mRNA مقطع إحدى ضفيرتي الـ DNA الذي ينسخ إلى mRNA. ترجمة أحماض أمينيّة

الكودونات • كل ثلاثية متتالية من النوكليوتيدات في الـmRNAيسمى كودون. • بما أن عدد القواعد النيتروجينيّة المكوّنة للـmRNA هو 4 لذلك عدد الكودونات يكون 64 كودون (43 = 64). • بما أن عدد الأحماض الأمينيّة في الطبيعة هو 20 حامضاً ( بالإضافة إلى كودون لبداية وكودون لنهاية عمليّة تركيب البروتين)، هذا يعني أن لكل حامض أميني يوجد أكثر من كودون واحد. • كل كودون في الـ mRNA يرتبط مع الأنتيكودون الملائم له في الـ tRNA

OH NH2 P HO O أدينين N N O N N CH2 O B A S E S H O O جوانين P HO O N NH O SUGAR-PHOSPHATE BACKBONE N NH2 N CH2 O • أرجينين H O NH2 أدينين P HO O N N O N N CH2 O OH H الكودون

A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U • جزيء الـ mRNA الذي نسخ من الـ DNA • في النواة codon mRNA جزيء الـ

الشفرة الوراثية غير قطبي قطبي قاعدي حامض القاعدة الثانية U C A G UUU UUC UUA UUG UCU UCC UCA UCG UAU UAC UAA UAG UGU UGC UGA UGG القاعدة الأولى U U C A G القاعدة الثالثة Phe Tyr Cys Ser Stop Leu Stop Trp CUU CUC CUA CUG CCU CCC CCA CCG CAU CAC CAA CAG CGU CGC CGA CGG C U C A G His Leu Pro Arg Gln† AUU AUC AUA AUG ACU ACC ACA ACG AAU AAC AAA AAG AGU AGC AGA AGG U C A G A Asn† Ser Ile Thr Lys Arg Met/ start GUU GUC GUA GUG GCU GCC GCA GCG GAU GAC GAA GAG GGU GGC GGA GGG U C A G G Asp Val Ala Gly* Glu

رايبوزوم A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U بدء عملية الترجمة الرايبوزوم يرتبط مع الـ mRNA mRNA جزيء الـ

حامض أميني tRNA جزيء الـ أنتيكودون U A C A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U حاملاً معه الحامض الأميني الأولtRNAيصل الـ الخاص بالكودون الأول للـ .mRNA الأنتيكودون للـ tRNA الحامل للحامض الأميني يرتبط مع الكودون الملائم له في الـ mRNA.

U A C C C G A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U tRNAآخر يصل إلى الـ mRNA حاملاً معه حامض أميني آخر. يرتبط الأنتيكودون الخاص بهذا الـ tRNA بالكودون الملائم له في الـ mRNAالذي يلي الكودون الأول.

رباط ببتيدي C C G U A C A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U يتكوّن رباط ببتيدي بين هذين الحامضين الأمينيّين ليكونان بداية السلسلة الببتيديّة.

C C G U A C A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U ينفصل الـ tRNA الأوّل عن الحامض الأميني الذي يحمله وعن الـ mRNA .

C C G A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U يتحرّك الرايبوزوم على طول الـ mRNA إلى الكودون التالي.

C C G A A U A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U جزيء آخر من الـ tRNA يتحرك حاملاً معه حامض أميني آخر ليرتبط مع الكودون التالي الخاص فيه.

C C G A A U A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U يتكوّن رباط ببتيدي بين الحامض الأميني الثاني والثالث.

G U C A C G A U G G G C U U A A A G C A G U G C A C G U U العمليّة تستمر. السلسلة الببتيديّة تصبح أطول وأطول. تستمر العمليّة حتى تصل إلى كودون النهاية لتتوقف عنده. هكذا تكتمل السلسلة الببتيديّة.

عملية الترجمة سلسلة الببتيديّة كاملة نمو السلسلة الببتيديّة رايبوزومات قدوم وحدتي الرايبوزوم بداية الـ mRNA نهاية الـ mRNA صورة لعمليّة الترجمة في السيتوبلازم بواسطة المجهر الألكتروني

H O أمينو حامض ألانين سيرين H N C OH H H O O C H N C OH H N C OH R H C C H H حامض أميني H H C C H H HO H H H O O H N C N C OH C C H H H H C C H H HO H الرباط الببتيدي في البروتين المجموعة الجانبيّة H2O رباط ببتيدي

النهاية

من الـ DNA إلى الـ RNA إلى البروتين