آليات تركيب البروتين 2025 - شعبة علوم تجريبية الثالثة ثانوي
🎓 الدرس الكامل وفق منهاج 2024/2025: شرح تفصيلي لآليات تركيب البروتين عند خلية حية، يشمل جميع المفاهيم والتجارب والأنشطة المطلوبة للسنة الثالثة ثانوي شعبة علوم تجريبية.
معلومات الدرس الأساسية
📋 الكفاءة القاعدية والأهداف
🎯 الكفاءة القاعدية:
يقدم بناءا على أسس علمية إرشادات لمشكل اختلال وظيفي عضوي، وذلك بتجنيد المعارف المتعلقة بالاتصال على مستوى الجزيئات الحاملة للمعلومة.
🎯 أهداف التعلم:
- يحدد آليات تركيب البروتين عند خلية حية
- يستخرج مقر تركيب البروتين في خلية حقيقية النواة
- يبين وجود وسيط جزيئي ناقل للمعلومة الوراثية
- يحدد آلية الاستنساخ
- يحدد الشفرة الوراثية
- يتعرف على دور الARNt
- يتعرف على آلية الترجمة
🔬 الأهداف المنهجية:
- تجنيد المكتسبات القبلية
- استقصاء المعلومات
- طرح الفرضيات والتحقق من صحتها
- إيجاد علاقة منطقية بين المعطيات
📚 المعارف المبنية الأساسية
- يتم تركيب البروتين عند حقيقية النوى في هيولى الخاليا انطلاقا من الأحماض الأمينية
- يؤمن انتقال المعلومة الوراثية من النواة الى مقر تركيب البروتين نمط آخر من الأحماض النووية يدعى الحمض الريبي النووي (ARNm)
- الحمض الريبي النووي عبارة عن جزيئة قصيرة، تتكون من خيط مفرد واحد متشكل من تتالي نيكليوتيدات ريبية تختلف عن بعضها حسب القواعد الآزوتية الداخلة في تركيبها (أدنين غوانين سيتوزين يوراسيل)
- النكليوتيد الريبي هو النيكليوتيد الذي يدخل في بناءه الريبوز: سكر خماسي الكربون
- اليوراسيل قاعدة آزوتية مميزة للأحماض الريبية النووية
🔬 استرجاع المكتسبات القبلية
العلاقة بين النمط الوراثي والنمط الظاهري ومقر تواجد الADN وبنيته:
تتمثل الدعامة الجزيئية للمعلومة الوراثية عند الكائنات الحية في الـADN الذي يتواجد في النواة في شكل مورثات محمولة على الصبغيات وذلك عند حقيقيات النوى، يُترجم التعبير المورثي على المستوى الجزيئي بتركيب بروتين مصدر النمط الظاهري للفرد على مختلف المستويات: العضوية، الخلوي والجزيئي.
مجموع مورثات الفرد ← مجموع صفات الفرد الظاهرة
تتالي عدد محدد من النكليوتيدات (المورثة) ← البروتين (تسلسل الأحماض الأمينية)
❓ طرح المشكلة العلمية
🤔 التساؤل الأساسي:
ما هي آليات تركيب البروتين في الخلايا الحية؟
🧪 المهمة الأولى: تحديد مقر تركيب البروتين
طرح التساؤل:
ما هو مقر تركيب البروتين في الخلية؟
الفرضيات المقترحة:
- يتم تركيب البروتين على مستوى هيولى الخلية
- يتم تركيب البروتين على مستوى نواة الخلية
لمعرفة مقر تركيب البروتين في الخلية نقوم بحضن الخاليا العنقودية للبنكرياس في وسط يحتوي على أحماض أمينية مُشعة، بعد 3 دقائق نكشف بواسطة تقنية التصوير الإشعاعي الذاتي على مكان وجود الإشعاع (إظهار مواقع البروتينات المتشكلة حديثًا).
🔍 استغلال الوثيقة:
يمثل الشكل (أ) رسما تخطيطيا لخلية البنكرياس مُتحصل عليها من عملية التصوير الإشعاعي الذاتي ويمثل الشكل (ب) صورة بالمجهر الإلكتروني لجزء من خلية حيوانية مُعالجة بتقنية التصوير الإشعاعي الذاتي لإظهار مواقع البروتينات المشعة المتشكلة حديثًا، حيث نلاحظ:
ظهور الإشعاع وتمركزه بكميات كبيرة على مستوى الهيولى وبالضبط على مستوى الشبكة الهيولية المحببة (الفعالة) دليل على أنه يتم تركيب البروتين على مُستواها انطلاقًا من دمج الأحماض الأمينية المشعة.
📊 الاستنتاج:
مقر تركيب البروتين في الخلية هو الهيولى.
إذا يتم تركيب البروتين عند الخاليا حقيقيات النوى في الهيولى وبالضبط على مستوى الشبكة الهيولية الداخلية المحببة، انطلاقا من الأحماض الأمينية الناتجة عن الهضم (الامتصاص المعوي للأحماض الأمينية الناتجة عن هضم البروتين). ومنه فالفرضية 1 هي الفرضية الصحيحة.
🚚 المهمة الثانية: انتقال المعلومة الوراثية
طرح التساؤل:
يتم تركيب البروتين في الهيولى بينما تتواجد المعلومة الوراثية داخل النواة فكيف يتم انتقال المعلومة الوراثية من النواة الهيولى؟
الفرضيات المقترحة:
- انتقال المورثة (ADN) من النواة إلى الهيولى مقر تركيب البروتين
- انتقال نسخة من المعلومة الوراثية من النواة إلى الهيولى مقر تركيب البروتين بتدخل وسيط جزيئي
🔍 المهمة الثالثة: شرح آلية انتقال المعلومة الوراثية
🔍 استغلال نتائج التجربة الأولى:
يمثل التسجيل (أ) شدة امتصاص أنواع الـARN الهيولية للضوء (كميتها) أثناء فترة تركيب البروتين أما التسجيل (ب) فيمثل شدة امتصاصها للضوء خارج فترة تركيب البروتين، حيث نلاحظ تطابق وتساوي كميات الـARN بشكل تام بالنسبة للقمم (الشوكات) 1،2،3،4 ما عدا نوع الـARN الممثل بالقمة 5 والذي يظهر أثناء فترة تخليق البروتين ويختفي خارج فترة تركيب البروتين.
الاستنتاج: يظهر نوع جديد من الـARN في الهيولى أثناء فترة تركيب البروتين.
🔍 استغلال نتائج التجربة الثانية:
تمثل الوثيقة 2 تسجيلات بيانية توضح أنواع وكمية البروتينات المركبة من طرف ثلاث مجموعات من الخلايا مزروعة في وسط به أحماض أمينية مشعة، حيث نلاحظ:
- المجموعة 1: الخاليا الأصلية لكريات الدم الحمراء للأرنب قامت بتركيب بروتين الهيموغلوبين
- المجموعة 2: الخاليا البيضية للضفدع قامت بتركيب نوعين من البروتينات الخاصة بها
- المجموعة 3: الخاليا البيضية للضفدع المحقونة بARNm المستخلص من الخاليا الأصلية لكريات الدم الحمراء للأرنب قامت بتركيب البروتينات الخاصة بها بالإضافة إلى بروتين جديد وهو الهيموغلوبين
الاستنتاج: الـARNm نقل نسخة من مورثة الهيموغلوبين من الخاليا الأصلية لكريات الدم الحمراء للأرنب إلى الخاليا البيضية للضفدع.
🔍 استغلال نتائج التجربة الثالثة:
تمثل الوثيقة 3 نتائج التصوير الإشعاعي الذاتي لخلايا حيوانية حُضنت في وسط يحتوي على يوراسيل مشع ثم في وسط به يوراسيل عادي، حيث نلاحظ:
- بعد فترة زمنية قصيرة: ظهور الإشعاع على مستوى النواة وتمركزه فيها
- بعد فترة زمنية أطول: ظهور الإشعاع على مستوى الهيولى وتناقصه في النواة
الاستنتاج: يتم تركيب ARNm في النواة ثم ينتقل إلى الهيولى مقر تركيب البروتين.
📊 الخلاصة النهائية:
يؤمن انتقال المعلومة الوراثية من النواة إلى الهيولى مقر تركيب البروتين نمط آخر من الأحماض النووية يدعى الحمض الريبي النووي الرسول (ARNm) حيث يُركب في النواة ثم ينتقل إلى الهيولى حاملا نسخة من المعلومة الوراثية للبروتين المراد تركيبه أي يُعتبر وسيط جزيئي بين النواة والهيولى.
ومنه فإن هذه النتائج تسمح بالمصادقة على صحة الفرضية 2.
🧬 المهمة الرابعة: التركيب الكيميائي وبنية ARNm
🔬 استخراج التركيب الكيميائي لجزيئة الـARN:
تتركب جزيئة ARN من:
- حمض الفوسفوريك H₃PO₄ (P)
- سكر خماسي الكربون = الريب
- سكر خماسي الكربون = الريبوز C₅H₁₀O₅ (R)
- 4 أنواع من القواعد الآزوتية: الأدنين A، الغوانين G، السيتوزين C، اليوراسيل U
بنية جزيئة الـARN: جزيئة الـARN عبارة عن جزيئة قصيرة، تتكون من خيط مفرد واحد، متشكل من تتالي نيكليوتيدات ريبية (أدينوزين، غوانوزين، سيتيدين، يوريدين) تختلف عن بعضها في نوع القواعد الآزوتية الداخلة في تركيبها (أدنين، غوانين، سيتوزين، يوراسيل).
📚 المصطلحات العلمية:
- ARN (Acide ribonucléique): الحمض الريبي النووي، وهو نمط آخر من الأحماض النووية
- ARNm (Acide ribonucléique messager): الحمض الريبي النووي الرسول
📜 المهمة الخامسة: تحديد آلية الاستنساخ
طرح التساؤل:
ما هي آلية استنساخ المعلومة الوراثية الموجودة في ADN؟
تمثل الوثيقة صورة بالمجهر الإلكتروني مرفقة برسم تخطيطي تفسيري لظاهرة الإستنساخ في الخلية حقيقية النواة.
🔍 استغلال الوثيقة الأولى:
تمثل الوثيقة صورة بالمجهر الإلكتروني مرفقة برسم تخطيطي تفسيري لظاهرة الاستنساخ في الخلية حقيقية النواة، حيث نلاحظ:
تنطلق من المورثة (الـADN) عدّة خيوط متفاوتة الطول تمثل خيوط ARNm، مما يعطيها أثناء الاستنساخ مظهر الريشة، كما أن الاستنساخ يأخذ اتجاه واحد من الخيوط القصيرة (بداية المورثة) إلى الخيوط الطويلة (نهاية المورثة).
الاستنتاج: الاستنساخ ظاهرة حيوية يتم خلالها التصنيع الحيوي لجزيئات الـARNm انطلاقا من دعامة المعلومة الوراثية (الـADN).
لإظهار دور إنزيم ARN بوليمراز (RNA polymerase)، تم تجربة استعمال مركب α-أمانيتين المستخرج من الفطر السام المعروف باسمه العلمي Amanita Phalloides (هذا المركب هو مثبط نوعي لإنزيم الـARN بوليمراز).
🔍 استغلال الوثيقة الثانية:
تمثل الوثيقة صورة لفطر Amanita Phalloides مرفقة بمنحنى بياني يظهر تغيرات نسبة تشكل الـARNm (%) بدالة تركيز مادة α-أمانيتين المستخلصة من الفطر السام والمثبطة لعمل إنزيم الـARN بوليمراز، حيث نلاحظ:
- في التراكيز بين (0–10⁻³ ميكروغرام/مل): تبقى نسبة تركيب الـARNm ثابتة وأعظمية (100%)
- في التراكيز الأكبر من (10⁻³ ميكروغرام/مل): تتناقص نسبة تركيب الـARNm بشكل سريع إلى أن تنعدم عند تركيز (100 ميكروغرام/مل)
الاستنتاج: إنزيم الـARN بوليمراز ضروري لتركيب الـARNm.
توصلت الدراسات والأبحاث العلمية إلى اكتشاف العديد من التفاصيل حول كيفية حدوث عملية الاستنساخ.
🔍 استغلال الوثيقة الثالثة:
تمثل الوثيقة رسما تخطيطيا يوضح مراحل حدوث عملية الاستنساخ، حيث نلاحظ أن العملية تتم وفق 3 مراحل كالتالي:
يتم فيها ارتباط إنزيم ARN بوليمراز ببداية المورثة ثم يعمل على فتح سلسلتي الـADN بعد كسر الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد الآزوتية ليبدأ بقراءة التتابع النيكليوتيدي على إحدى سلسلتي ADN المراد نسخها (السلسلة المستنسخة أو الناسخة) من أجل ربط النيكليوتيدات الموافقة والمكملة لها من أجل تركيب جزيئة الـARNm.
ينتقل إنزيم ARN بوليمراز على طول المورثة لقراءة تتابع النيكليوتيدات على السلسلة المستنسخة وبالتالي ربط نيكليوتيدات الـARNm وفق تتابعها في سلسلة الـADN حيث (A، T، G، C) في السلسلة المستنسخة للـADN يقابلها (U، A، C، G) في الـARNm وفق نفس الترتيب وبذلك تستطيل جزيئة الـARNm.
وفيها يصل إنزيم ARN بوليمراز إلى نهاية المورثة حيث تتوقف إستطالة الـARNm الذي ينفصل عن الـADN وينفصل إنزيم ARN بوليمراز لتلتحم سلسلتا الـADN من جديد وتتشكل بذلك جزيئة الـARNm.
📊 الخلاصة الشاملة لعملية الاستنساخ:
تتم عملية الاستنساخ على مستوى النواة عند حقيقيات النواة، حيث تركب جزيئات ARNm بتوفر مجموعة من العناصر وهي المورثة (حاملة للمعلومة الوراثية)، إنزيم الـARN بوليمراز (استنساخ الـADN إلى ARNm انطلاقا من السلسلة الناسخة)، طاقة في شكل ATP (ضرورية لعمل الإنزيم) ونيكليوتيدات ريبية حرة (الوحدات البنائية للـARNm)، ويتم هذا وفق 3 مراحل (الانطلاق، الاستطالة، النهاية).
🔤 المهمة السادسة: تحديد الشفرة الوراثية
طرح التساؤل:
تحمل جزيئة الـARNm نسخة من المعلومة الوراثية المسؤولة عن تركيب البروتين من النواة إلى الهيولى على شكل تتابع نيكليوتيدات تسمى اللغة النووية مكتوبة بـ4 أحرف هي النيكليوتيدات (A، C، G، U) من أجل ترجمتها إلى بروتين (لغة بروتينية) مكتوبة بـ20 كلمة هي الأحماض الأمينية. فكيف يتم التوافق بين اللغة النووية (أبجدية بأربعة حروف) واللغة البروتينية (أبجدية بعشرين حرفا)؟
🧮 1. مناقشة الاحتمالات الممكنة للتوافق بين اللغتين النووية والبروتينية:
نظرا لوجود 4 أنواع من النيكليوتيدات على الـARNm (A، C، G، U) مقابل 20 نوعا من الأحماض الأمينية تدخل في تركيب البروتينات فإننا نستعمل قانون الاحتمالات التالي:
A = B^C حيث:
- A: عدد أنواع الرامزات
- B: عدد أنواع النيكليوتيدات
- C: عدد النيكليوتيدات في الرامزة
كل نيكليوتيدة واحدة تُشفر لحمض أميني واحد أي: 4¹ = 4، وهذا غير كاف لتشفير 20 حمض أميني ويسمح بتشفير 4 أنواع من الأحماض الأمينية فقط ويبقى 16 نوع من الأحماض الأمينية دون تعبير.
كل نيكليوتيدتين تُشفران لحمض أميني واحد أي: 4² = 16، وهذا لا يسمح إلا بتشفير 16 نوع من الأحماض الأمينية فقط ويبقى 4 أنواع من الأحماض الأمينية دون تعبير.
كل ثلاث نيكليوتيدات تُشفر لحمض أميني واحد أي: 4³ = 64، وهذا أكثر من كافي لتشفير 20 نوعا من الأحماض الأمينية.
ومنه: الاحتمال الأكثر وجاهة هو الإحتمال الثالث (تشفر المعلومة الوراثية برامزات ثلاثية النيكليوتيدات) لأنه يعطي عدد رامزات تكفي لتشفير 20 نوعا من الأحماض الأمينية.
✅ 2. المصادقة على الشفرة الثلاثية:
🔍 استغلال الوثيقة الأولى:
تمثل الوثيقة صورة مأخوذة من مُبرمج مُحاكاة Anagène تسمح بمقارنة التتابع النيكليوتيدي في الـARNm وتتابع الأحماض الأمينية في متعدد البيبتيد الموافق له، حيث نلاحظ:
أن عدد النيكليوتيدات في الـARNm المعروضة هو 27 نيكليوتيدة بينما عدد الأحماض الأمينية الموافقة لها هو 9 أحماض أمينية.
الاستنتاج: كل رامزة ثلاثية النيكليوتيدات في الـARNm تُشفر لحمض أميني مُعين في متعدد البيبتيد (البروتين).
الربط: الاحتمال المقترح للشفرة الثلاثية (الاحتمال 3) صحيح.
🔍 3. استخراج مميزات الشفرة الوراثية:
تُنسخ المعلومة الوراثية بشفرة خاصة تدعى الشفرة الوراثية، ومن مميزاتها:
وحدة الشفرة الوراثية هي ثلاثية من القواعد تدعى الرامزة وعددها 64 رامزة.
تُشفر عادة لنفس الحمض الأميني عدة رامزات (رامزات مترادفة)، مثل الحمض الأميني فالين (Val) تُشفره 4 رامزات وهي: GUU، GUC، GUA، GUG
- الرامزة AUG تُشفر لحمض آميني واحد هو الميثيونين (Met) وهي أول رامزة يتم ترجمتها لذلك تدعى برامزة الانطلاق
- الرامزة UGG تُشفر لحمض آميني واحد هو تريبتوفان (Trp)
ثلاث رامزات لا تُشفر لأي حمض أميني تدعى برامزات توقف القراءة (بدون معنى) وهي UAA، UAG، UGA.
الكائنات الحية لها نفس الشفرة الوراثية، أي رامزة معينة تُشفر لنفس الحمض الأميني عند أغلب الكائنات الحية مع وجود بعض الاستثناءات.
📚 مصطلحات علمية:
- الشفرة الوراثية (Code génétique): هي معلومة وراثية خاصة بتركيب البروتين وتتمثل في تتابع دقيق لعدد من النيكليوتيدات في الـARNm، تُكتب على شكل ثلاثيات (رامزات) تُشفر لأحماض أمينية معينة
- جدول الشفرة الوراثية: هو القاموس الذي تعتمد عليه لترجمة اللغة النووية إلى لغة بروتينية، وحدة الشفرة الوراثية تتمثل في تتالي ثلاثة قواعد آزوتية وتدعى بـالرامزة وعددها 64 رامزة
🔄 المهمة السابعة: استخراج متطلبات الترجمة
طرح التساؤل:
بعد استنساخ المعلومة الوراثية على مستوى نواة الخلية في شكل ARNm، ينتقل هذا الأخير إلى الهيولى أين يتم فك تشفير نسخة المعلومة الوراثية وترجمتها إلى متتالية أحماض أمينية. فما هي آلية الترجمة؟
تُحضن خلايا في وسط به أحماض أمينية مُشعة (موسومة) ثم تُعامل بتقنية التصوير الإشعاعي الذاتي وتُلاحظ بالمجهر الإلكتروني بتكبير قوي.
🔍 استغلال الوثيقة الأولى:
تمثل الوثيقة صورة مأخوذة عن المجهر الإلكتروني مُعالجة بالتصوير الإشعاعي الذاتي لخلايا مزروعة في وسط به أحماض أمينية مُشعة (موسومة)، حيث نلاحظ:
تمركز الإشعاع حول الريبوزومات المرتبطة بجزيئة الـARNm (متعدد الريبوزوم أو البوليزوم)، حيث ينطلق من كل ريبوزوم سلسلة بيبتيدية ناتجة عن ارتباط (دمج) الأحماض الأمينية المشعة، ويزداد طول السلسلة البيبتيدية بتتابع الريبوزومات مما يحدد اتجاه الترجمة.
الاستنتاج: يتم ربط الأحماض الأمينية في تتابع محدد لتركيب البروتين على مستوى ريبوزومات متجمعة على جزيئة الـARNm في وحدة مُتمايزة تدعى متعدد الريبوزوم (البوليزوم).
ملاحظة: متعدد الريبوزوم (البوليزوم)، يتمثل في مجموعة أو عدد من الريبوزومات المرتبطة بخيط واحد من الـARNm حيث كل ريبوزوم يقوم ببناء سلسلة بيبتيدية في آن واحد، تسمح القراءة المتزامنة للـARNm نفسه من طرف عدد من الريبوزومات بتركيب كمية كبيرة من البروتين في مدة زمنية قصيرة.
يتم فصل الأحماض الريبية النووية (الـARN) الهيولية بـتقنية الطرد المركزي، وقياس كميتها أثناء فترة تركيب البروتين، عن طريق قياس شدة إمتصاص الضوء (تزداد شدة الإمتصاص بزيادة الكمية).
🔍 استغلال الوثيقة الثانية:
تمثل الوثيقة نتائج فصل مختلف أنواع الـARN الهيولية أثناء فترة تركيب البروتين إلى جانب جدول يُلخص بعض خصائص مختلف الـARN، حيث نلاحظ وجود 5 شوكات بحيث:
- الشوكة 5: تمثل الـARN الرسول ARNm الذي يظهر فقط أثناء فترة تركيب البروتين
- الشوكات 1،2،3: تمثل الـARN الريبوزومي (ARNr) الذي معامل ترسيبه كبير لذلك يترسب قريبًا من قاع الأنبوب (عدد النيكليوتيداته كبير وبالتالي وزنه الجزيئي ثقيل)
- الشوكة 4: تمثل نوع الـARN الناقل (ARNt) الذي معامل ترسيبه صغير لذلك يترسب قريبًا من فوهة الأنبوب (عدد النيكليوتيداته قليل وبالتالي وزنه الجزيئي خفيف)
الاستنتاج: يتدخل في تركيب البروتين ثلاثة أنواع من الـARN الهيولية وهي ARNm، ARNr و ARNt.
ملاحظة: يكون عدد النيكليوتيدات في جزيئة الـARNm مختلف لاختلاف طول المورثة لأ
ملاحظة: يكون عدد النيكليوتيدات في جزيئة الـARNm مختلف لاختلاف طول المورثة لأن لكل مورثة عدد محدد من النيكليوتيدات.
توصلت الأبحاث والدراسات المتقدمة من إنجاز نماذج جزيئية لبنية الريبوزوم لخلية حقيقية النواة.
🔍 استغلال الوثيقة الثالثة:
تمثل الوثيقة النماذج الجزيئية لبنية الريبوزوم لخلية حقيقية النواة، حيث نلاحظ:
يتكون الريبوزوم (الطبيعة الكيميائية) من: جزيئات الـARNr وبروتينات.
كما أن الريبوزوم يتشكل (البنية الوظيفية) من تحت وحدتين هما:
- تحت وحدة ريبوزومية صغرى: تحمل موقع قراءة الـARNm
- تحت وحدة ريبوزومية كبرى: تحمل موقعين تحفيزيين خاصين لارتباط الـARNt موقع A خاص بالحمض الأميني وموقع P خاص بالبيبتيد كما تحتوي على نفق لخروج السلسلة البيبتيدية
ملاحظة: يكون الريبوزوم في الأصل غير وظيفي حيث تكون تحت الوحدتين منفصلتين، أما عند تشكل الـARNm وانطلاق عملية الترجمة ترتبط تحت الوحدتين ليُصبح الريبوزوم وظيفيًا.
الاستنتاج: يملك الريبوزوم بنية تسمح له بأداء دوره في عملية الترجمة (مقر عملية الترجمة).
توضح الوثيقة النماذج الجزيئية لبنية الـARNt لخلية حقيقية النواة.
🔍 استغلال الوثيقة الرابعة:
تمثل الوثيقة النماذج الجزيئية لبنية الـARNt لخلية حقيقية النواة، حيث نلاحظ:
أن الـARNt يتكون من سلسلة متعددة النيوكليوتيدات منفردة تلتف لتأخذ شكل حرف L مقلوب، يملك الـARNt موقعين هامين هما:
- موقع تثبيت الحمض الأميني: الموافق لرامزة الـARNm بحيث كل ARNt مختص بنقل حمض أميني معين
- موقع الرامزة المضادة: وهي مكملة لرامزة الـARNm
الاستنتاج: يملك الـARNt بنية تسمح له بأداء دوره في عملية الترجمة (تثبيت الأحماض الأمينية ونقلها من الهيولى إلى الريبوزومات (مقر الترجمة)، كما يتعرف كل ARNt على الرامزة الموافقة على الـARNm عن طريق الرامزة المضادة والمكملة لها).
⚡ المهمة الثامنة: شرح آلية الترجمة
تتطلب عملية الترجمة ربط الحمض الأميني بالـARNt الخاص به وهو ما يعرف بآلية تنشيط الأحماض الأمينية.
متطلبات العملية: إنزيم تنشيط الأحماض الأمينية، طاقة على شكل ATP، حمض أميني، حيث تمر العملية بالخطوات التالية:
ارتباط كل من الحمض الأميني و ATP على مواقعهما في إنزيم التنشيط (أمينو أسيل ARNt سنتتاز).
تحرر مجموعة بيروفوسفات 2P عن جزيئة الـATP لتبقى جزيئة AMP مرتبطة وتشكل رابطة تكافؤية مع الحمض الأميني باستغلال الطاقة الناتجة عن انفصال الـ2P.
توضع الـARNt ذو الرامزة المضادة الموافقة للحمض الأميني المرتبط على موقعه في الإنزيم.
انفصال الـAMP عن الحمض الأميني وعن الإنزيم فتتشكل نتيجة لذلك رابطة تكافؤية بين الحمض الأميني والـARNt الخاص به.
تحرر الـARNt مرتبطا بالحمض الأميني عن الإنزيم وانتقاله إلى الريبوزوم.
مراحل عملية الترجمة:
تتم عملية الترجمة على مستوى الهيولى وفق ثلاث مراحل:
- يرتبط الـARNm على الموقع الخاص به على تحت الوحدة الصغرى للريبوزوم
- يتثبت المعقد ARNt-ميثيونين على رامزة الانطلاق AUG للـARNm
- ترتبط تحت الوحدة الكبرى للريبوزوم بتحت الوحدة الصغرى حيث يكون المعقد ARNt-ميثيونين في الموقع P
- يأتي ARNt الثاني الحامل للحمض الأميني الثاني ويتوضع في الموقع A وتنشأ رابطة ببتيدية بين الميثيونين والحمض الأميني الثاني
- يتحرك الريبوزوم برامزة واحدة فيصبح ARNt الثاني في الموقع P والموقع A شاغر
- تنكسر الرابطة بين الميثيونين و ARNt الخاص به فينفصل هذا الأخير
- يأتي ARNt ثالث حامل للحمض الأميني الثالث ويتوضع في الموقع A وتتشكل رابطة ببتيدية بين الحمضين الثاني والثالث
- يتنقل الريبوزوم بعد ذلك من رامزة إلى أخرى، وهكذا تتشكل تدريجيا سلسلة بيبتيدية بتكوين رابطة ببتيدية بين الحمض الأميني المحمول على ARNt الخاص به في موقع القراءة A وآخر حمض أميني في السلسلة المتموضعة في الموقع المحفز P
- إن ترتيب الأحماض الأمينية في السلسلة يفرضه تتالي رامزات الـARNm
- عند وصول موقع القراءة A للريبوزوم إلى إحدى رامزات التوقف (UGA، UAG، UAA) تتوقف عملية الترجمة
- ينفصل ARNt آلخر حمض أميني وتتحرر السلسلة البيبتيدية المتكونة التي ينزع منها الميثيونين
- تنفصل تحت وحدتي الريبوزوم (الكبرى والصغرى) عن بعضهما
- يتحرر ARNm ويتم تفكيكه
📊 خلاصة عملية الترجمة:
بعد تنشيط الأحماض الأمينية تنقلها جزيئات الـARNt إلى البوليزوم لتدخل في تركيب البروتين عن طريق ترجمة المعلومة الوراثية المحمولة على الـARNm وفق 3 مراحل: الانطلاق، الاستطالة والنهاية.
📝 التقويم النهائي
المطلوب:
- أنجز رسمًا تخطيطيًا تحصيليًا لآليات تركيب البروتين عند الخاليا حقيقية النواة
- أنجز مخططًا تحصيليًا لآليات تركيب البروتين عند الخاليا حقيقية النواة
![الوثيقة 9](https://iili.io/Ku10Gwb.jpg"")
📚 التركيب النهائي للدرس
المعارف الأساسية المكتسبة:
- يتم تركيب البروتين عند حقيقية النوى في هيولى الخاليا انطلاقا من الأحماض الأمينية
- يؤمن انتقال المعلومة الوراثية من النواة الى مقر تركيب البروتين نمط آخر من الأحماض النووية يدعى الحمض الريبي النووي (ARNm)
- الحمض الريبي النووي عبارة عن جزيئة قصيرة، تتكون من خيط مفرد واحد متشكل من تتالي نيكليوتيدات ريبية تختلف عن بعضها حسب القواعد الآزوتية الداخلة في تركيبها (أدنين غوانين سيتوزين يوراسيل)
- النكليوتيد الريبي هو النيكليوتيد الذي يدخل في بناءه الريبوز: سكر خماسي الكربون
- اليوراسيل قاعدة آزوتية مميزة للأحماض الريبية النووية
تتم في النواة ويتم خلالها التصنيع الحيوي لجزيئات الARNm انطلاقا من احدى سلسلتي الADN _السلسلة الناسخة_ في وجود انزيم الARN بوليمراز وتخضع لتكامل النكليوتيدات بين سلسلة الARNm والسلسلة الناسخة.
توافق مرحلة الترجمة التعبير عن المعلومة الوراثية التي يحملها الـARNm بمتتالية أحماض أمينية في الهيولى الخلوية.
🔤 خصائص الشفرة الوراثية:
- تنسخ المعلومة الوراثية بشفرة خاصة: تدعى الشفرة الوراثية
- وحدة الشفرة الوراثية هي ثلاثية من القواعد تدعى الرامزة تٌشفر لحمض أميني معين في البروتين
- تشفر عادة لنفس الحمض الأميني عدة رامزات
- الرامزة AUG والرامزة UGG تشفر كل منها لحمض أميني واحد
- ثلاث رامزات لا تشفر لأي حمض أميني (رامزات توقف القراءة) هي UAA، UAG، UGA
⚙️ متطلبات مرحلة الترجمة:
- يتم ربط الأحماض الأمينية في تتابع محدد على مستوى ريبوزومات متجمعة في وحدة متمايزة تدعى متعدد الريبوزوم
- تسمح القراءة المتزامنة للـARNm نفسه من طرف عدد من الريبوزومات بتركيب كمية كبيرة من البروتين في مدة زمنية قصيرة
- جزيئات ARNt المتخصص في تثبيت، نقل وتقديم الأحماض الأمينية الموافقة
- تتشكل الريبوزومات من تحت وحدتين: تحت وحدة صغيرة، تحمل أساسا موقع قراءة الـARNm وتحت وحدة كبيرة تحمل أساسا موقعين تحفيزيين
- يتعرف كل ARNt على الرامزة الموافقة على ARNm عن طريق الرامزة المضادة والمكملة لها
- إنزيمات تنشيط الأحماض الأمينية وجزيئات الـATP التي تحرر الطاقة الضرورية لهذا التنشيط
تبدأ الترجمة بتثبيت المعقد ARNt-ميثيونين على رامزة البدء AUG للـARNm.
يتنقل الريبوزوم بعد ذلك من رامزة إلى أخرى، وهكذا تتشكل تدريجيا سلسلة بيبتيدية بتكوين رابطة بيبتيدية بين الحمض الأميني المحمول على ARNt الخاص به في موقع القراءة وآخر حمض أميني في السلسلة المتموضعة في الموقع المحفز. إن ترتيب الأحماض الأمينية في السلسلة يفرضه تتالي رامزات الـARNm، إنها مرحلة الإستطالة.
تنتهي الترجمة بوصول موقع القراءة للريبوزوم إلى إحدى رامزات التوقف. ينفصل ARNt آلخر حمض أميني ليصبح عديد الببتيد المتشكل حرا، إنها نهاية الترجمة.
النتيجة النهائية: يكتسب متعدد الببتيد المتشكل بنية ثلاثية الأبعاد ليعطي بروتينا وظيفيا.
