DNA و RNA والبروتين - الأحياء2-3 - ثاني ثانوي

www.ien.edu.sa و RNA، والبروتين ،DNA 6-3 الأهداف تفسر كيف يشارك RNA الرسول، و RNA DNA, RNA, and Protein الرائبوسومي، و RNA الناقل في نسخ الفكرة الرئيسة تنسخ شفرات DNA في صورة RNA، الذي يتحكم بدوره في بناء الجينات وترجمتها. تلخص دور إنزيم بلمرة RNA في بناء RNA الرسول. البروتينات. الربط مع الحياة يكتب مبرمجو الحاسوب برامجهم بلغة معينة، أو شفرة، ويُصمَّم تصف كيف يتم نسخ شفرة DNA إلى RNA الحاسوب لقراءة الشفرة وأداء وظائف ما وكذلك يحتوي DNA على شفرة، مثل الرسول، واستخدامها في بناء بروتين معين. شفرة البرمجة تحفز الخلية على أداء عمل ما . مراجعة المفردات المبدأ الأساسي Central Dogma البناء تركيب أجزاء أو ارتباط بعضها مع إحدى خصائص الـ DNA المهمة، والتي لم تُحل بعد اكتشاف واطسون وكريك، هي كيف يستخدم الـ DNA بوصفه شفرة وراثية ضرورية في بناء البروتين؛ حيث بعض لتكوين شيء كامل. المفردات الجديدة RNA RNA الرسول RNA الرائبوسومي RNA الناقل عملية النسخ إنزيم بلمرة RNA إنترون الإكسون الشفرة الوراثية عملية الترجمة. الجدول 2-6 الاسم الوظيفة تعمل هذه البروتينات بوصفها وحدات بنائية للخلايا والإنزيمات. وقد بين علماء الوراثة أن آلية قراءة الجينات والتعبير عنها تتم من DNA إلى RNA، ثم إلى البروتينات. وتحدث هذه العملية في جميع المخلوقات الحية، بدءًا من البكتيريا حتى الإنسان، ويسمي العلماء هذه الآليات المبدأ الأساسي في علم الأحياء: تُنسخ شفرات DNA إلى RNA الذي يوجه عملية بناء البروتين. جزيء RNA حمض نووي شبيه بـ DNA يتكون RNA من سكر رايبوز، والقاعدة النيتروجينية اليوراسيل بدلاً من الثايمين الموجود في DNA، وهو عادة شريط منفرد. وهناك ثلاثة أنواع من RNA موجودة في الخلايا الحية هي: جزيئات RNA الرسول mRNA messenger RNA)، وهي سلاسل طويلة من نيوكليوتيدات RNA بوصفها سلسلة متممة لسلسلة واحدة من DNA، وتنتقل من النواة إلى الرايبوسومات لتوجه بناء بروتين محدد. و RNA الرائبوسومي RNA) ribosomal RNA)، وهو نوع من RNA يرتبط مع البروتينات ليكون الرائبوسومات في السيتوبلازم. أما النوع الثالث من RNA فهو RNA الناقل RNA) transfer RNA) ، وهو قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA تنقل الأحماض الأمينية إلى الرايبوسومات. ويقارن الجدول 2-6 بين تركيب الأنواع الثلاثة من RNA ووظائفها. mRNA مقارنة بين أنواع RNA الثلاثة rRNA يحمل المعلومات الوراثية من DNA في النواة يرتبط مع البروتينات لبناء ليوجه بناء البروتينات في السيتوبلازم. الرائبوسومات. tRNA ينقل الأحماض الأمينية إلى الرائبوسومات. وزارة التعليم Ministry of Education 565 2023-1445 مثال الالالالالا

5' إنزيم بلمرة RNA DO 3' mRNA شريط ثانوي الشكل 12-6 يتم بناء جزيء RNA في الاتجاه من 5 إلى 3. حدد الإنزيم الذي يضيف النيوكليوتيدات إلى RNA في أثناء تكونه. King Faisal PRIZE شريط DNA القالب اتجاه عملية النسخ عملية النسخ Transcription تتضمن الخطوة الأولى في بناء RNA من DNA عملية تُسمى النسخ transcription. وتنتقل خلال هذه العملية شفرة DNA إلى mRNA في النواة. ويمكن بعد ذلك لـ mRNA أن يأخذ الشفرة إلى السيتوبلازم لبناء البروتين. تتبع عملية النسخ في الشكل 612. ينفك التواء DNA جزئياً في النواة، ثم يرتبط به إنزيم بلمرة RNA polymerase RNA ، وهو إنزيم يوجه بناء RNA، منح البروفيسور سدني بريتر جائزة بارتباطه في منطقة محددة؛ حيث تبدأ عملية بناء mRNA. وكلما انفكت سلسلة الملك فيصل فرع / العلوم عام DNA قام إنزيم بلمرة RNA ببناء mRNA كما يتحرك على طول أحد سلاسل ١٤١٢هـ، لاكتشافة طريقة تفكيك الرموز الثلاثية التي ترمز للمركبات DNA في الاتجاه 3 إلى 5 . وتسمى سلسلة DNA التي يقرؤها إنزيم بلمرة RNA الكيميائية التي يتكون منها السلسلة الأساسية (القالب)، وسلسلة mRNA سلسلة متممة لنيوكليوتيدات DNA، وتُصنع نسخة RNA الرسول في الاتجاه 5 إلى 3، بإضافة كل نيوكليوتيد RNA جديد إلى الجهة .3 . حيث يحل اليوراسيل محل الثايمين عند بناء جزيء المخلوق الحى وقد كشف ن وجود الثلاثيات التي تختم في المورثة. وكان أعظم اكتشاف تجريبي له اكتشافه وجود R.N.A“ المرسال mRNA. وفي النهاية ينتج mRNA ، وينفصل إنزيم بلمرة RNA عن DNA. الذي ينقل عن "D.N.A خازن ويتحرك mRNA الجديد بعد ذلك من النواة إلى السيتوبلازم عبر الثقوب النووية. الوراثة، ومعلوماته، ويحملها إلى حيث تستعمل لصنع البروتينات. ماذا قرأت؟ وضح الاتجاه الذي تنسخ فيه سلسلة mRNA. وبذلك اكتمل اكتشاف السلسلة معالجة RNA processing RNA عندما قارن العلماء مناطق الشفرة بين التي يتم بها انتقال المعلومات من DNA و RNA الذي ينتج في نهاية الأمر البروتين وجدوا أن شفرة mRNA أقصر المورثة إلى البروتين. وهذا الاكتشاف من شفرة DNA، وبعد الفحص الدقيق اكتشفوا أن الشفرة على DNA تحوي قطعًا هو الذي يلي في أهميته مباشرة المصدر : موقع جائزة الملك فيصل / فرع العلوم اكتشاف بنية "D.N.A" التي هي متسلسلة ومرتبة غير موجودة في RNA النهائي، وتسمى هذه القطع الإنترونات أساس كل علم الحياة الجزيئي المعاصر. المناطق غير المشفّرة) introns . أما القطع الفعّالة التي تبقى في RNA النهائي فتسمى الإكسونات (المناطق المشفّرة) .exons. في المخلوقات الحية الحقيقية النوى يس ، mRNA الأصلي الذي ينتج في النواة أحيانًا mRNA الأولي (غير المعالج)، ويحوي شفرة DNA كلها. وقبل أن يغادر RNA الأولي النواة يتم التخلص من الإنترونات فيه. ومن معالجات mRNA الأولي الأخرى إضافة غلاف واق على النهاية 5 ، وكذلك إضافة ذيل مكوّن من نيوكليوتيدات الأدينين يُسمى عديد الأدينين على النهاية 3 من mRNA . وقد أظهرت الأبحافة أن ضمن مطويتك معلومات من هذا الغلاف الواقي يُساعد أيضًا على تعرف الرايبوسومات محتم أن أهمية عديد القسم. المطويات الأدينين A ما زالت غير معروفة. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 566

الشفرة The Code بدأ علماء الأحياء يفترضون أن تعليمات بناء البروتين موجودة في DNA، لقد عرفوا أن الطريقة الوحيدة التي يختلف فيها DNA بين المخلوقات الحية هي ترتيب القواعد كما عرف العلماء أيضًا أن هناك 20 حمضًا أمينيًا تُستخدم في صناعة البروتينات، لذا فقد عرفوا أن DNA يجب أن يوفر على الأقل 20 شفرة وراثية مختلفة. إذا كانت كل قاعدة نيتروجينية مسؤولة عن حمض أميني واحد فإن القواعد النيتروجينية الأربع تكون مسؤولة عن أربعة أحماض أمينية فقط. أما عندما يكون كل زوج من القواعد النيتروجينية مسؤولاً عن حمض أميني واحد فإن القواعد الأربع تكون مسؤولة عن 16 40 × 4 أو (4) حمض أمينيا، لكن إذا كانت مجموعة من ثلاث قواعد نيتروجينية مسؤولة عن حمض أميني واحد فإنها مسؤولة عن (41) أو 64 حمضًا أمينيا محتملاً، وهذا يوفر شفرات أكثر من المطلوب لعشرين حمضًا أمينياً، وهي أصغر تركيب محتمل للقواعد لكي يوفر شفرات كافية للأحماض الأمينية. وهذا لا يعني أن الشفرة موجودة في أزواج القواعد نفسها، ولكنها موجودة على طول سلاسل DNA وبينت التجارب في ستينيات القاعدة الثالثة A UGG القاعدة الثانية انتهاء انتهاء phenylalanine UUA leucine القاعدة الأولى A พบบ phenylalanine UCU serine UAU tyrosine UGU cysteine UUC UCC serine UAC tyrosine UGC cysteine UCA UAA UGA A serine UUG leucine UCG UAG serine tryptophan CUU leucine CCU proline CAU histidine CGU arginine CUC leucine CUA leucine CUG leucine AUU isoleucine AUC isoleucine CCC proline CCA proline CCG glutamine proline CAC histidine CAA glutamine CAG A AAU ACU asparagine threonine AAC ACC asparagine threonine CGC arginine CGA arginine CGG arginine AGU Senine AGC senne AUA Isoleucine methionine GUU valine GUC valine GUA valine GUG valine ACA threonine ACG threonine GCU alanine GCC alanine GCA alanine GCG alanine AAA lysine AAG lysine GAU aspartate GAC aspartate GAA glutamate GAG glutamate :AGA arginine AGG arginine GGU glycine GGC glycine GGA glycine GGG glycine A A (بده) AlG الشكل 13-6 يفيد" معجم" الشفرة القرن السابق أن الشفرة في DNA هي فعلاً شفرة مكونة من ثلاث قواعد نيتروجينية. الوراثية هذا في معرفة الكودونات الخاصة بالأحماض الأمينية. و تسمى الشفرة الثلاثية القواعد النيتروجينية في DNA أو mRNA الشفرة الوراثية حده الترتيب المحتمل للكودونات التي يمكن أن ينتج عنها سلسلة الأحماض (الكودون) codon؛ حيث يتم نسخ القواعد الثلاثة كلها المكونة للكودون في DNA إلى شفرة في mRNA . ويبين الشكل 13- معجم" الشفرة الوراثية. لاحظ الأمينية التالية: بدء سیرین هستدین أن الكودونات كلها - ما عدا ثلاثة منها هي كودونات الانتهاء- تحدد حمضًا أمينيا تربتوفان انتهاء. واحدًا، أما الكودون AIG فمسؤول عن الحمض الأمينسي الميثيونين، وهو أيضا يعمل عمل كودون بدء. الترجمة Translation عندما يُصنع mRNA وتتم معالجته ينتقل نحو الرايبوســــومات. وهذا يعني أن mRNA يجب أن يغادر النواة ويدخل السيتوبلازم في المخلوقات الحية الحقيقية النوى وعندما يصبح في السيتوبلازم ترتبط النهاية 5 بالرايبوسوم. فتبدأ هنا قراءة الشفرة وترجمتها لبناء بروتين من خلال عملية تُسمى الترجمة Translation تتبع الشكل 14-6 وأنت تدرس الترجمة. في الترجمة تعمل جزيئات RNA) عمل مفسرات لترتيب الكودونات على mRNA. وينطوي tRNA على شكل ورقة البرسيم، ويتم تنشيطه براتزيم يعمل على ربط حمض أميني محدد على النهاية 3 . وفي منتصف الشريط المطوي هناك ترتيب مكون من 3 قواعد نيتروجينية يُسمى الكودون (شفرة) المضاد، وكل كودون مضاد متمم للكودون على mRNA وعلى الرغم من أن الشفرة على DNA و RNA تقرأ من 5 إلى 3 فإن قراءة الكودون المضاد تكون من 3 إلى 5. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

568 عمليتا النسخ والترجمة Transcription and Translation الشكل 14-6 تحدث عملية النسخ في النواة. أما الترجمة فتحدث في السيتوبلازم وينتج عنها عديد الببتيد (البروتين). mRNA منسوخ إنزيم بلمرة RNA معالجة mRNA DNA N نواة يتم إزالة الإنترونات ومعالجة mRNA انترونات أحماض أمينية اكسونات م نسخ mRNA عن سلسلة DNA الأساسية بواسطة الريم ثقب نووي بلمرة RNA السيتوبلازم تنشيط الحمض الأميني ينشط إنزيم tRNA جزيئًا بربط حمض أميني خاص على كل RNA. إنزيم tRNA يغادر mRNA النواة ويرتبط مع وحدات بناء الرائيوسومات. mRNA RNA نشط کودون مضاد أميني خاص کودون رائبوسوم الترجمة وحدات بناء الرائبوسومات 5 تضيف جزيئات tRNA أحماضها الأمينية إلى سلسلة عديد الببتيد كلما تحرك mRNA عبر الرائبوسوم بإضافة كودون واحد في كل مرة، وعندما تصل إلى كودون الانتهاء تتوقف الترجمة، ويحرر عديد البينيد. وزارة التعليم Minist qof LaLeative 2023-1445

دور الرائبوسوم The role of ribosome يتكون الرائبوسوم من وحدتين بنائيتين، الشكل .614 وهاتان الوحدتان لا تكونان مرتبطتين معا عندما لا تدخلان ضمن عملية ترجمة البروتين. وعندما يترك mRNA النواة تجتمع وحدتا الرائبوسوم معا وترتبطان بـ mRNA لإنتاج الرائبوسوم الفعال. وعندما يتم ارتباط mRNA مع الرابيوسوم يتحرك RNA مع كودونه المضاد CAD الذي يحمل الميثيونين ويرتبط مع كودون البدء -AUG- على mRNA على النهاية 5 من mRNA. يوجد في تركيب الرايبوسـوم أخدود (شق) يسمى الموقع P، الذي يتحرك نحوه tRNA المتمم لـ mRNA . ثم يتحرك tRNA آخر نحو أخدود آخر في الرايبوســـوم يسمى الموقع ، يحوي الكودون الثاني لـ mRNA هو UI الذي يشقر الحمض الأميني فينيل ألانين؛ ويكون كودونه المضاد على tRNA . يعمل جزء من rRNA في الرايبوسوم عمل إنزيم محفز لتكوين رابطة بين الحمض الأميني الجديد في الموقع A والحمض الأميني في الموقع ، وعندما يتم ربط الحمضين الأمينيين ينتقل tRNA في الموقع P إلى الموقع الثالث، ويُسمى الموقع ، حيث يغادر tRNA الرايبوسوم. ويتحرك الرايبوسوم بعد ذلك، حيث يتغير موقع tRNA في الأخدود A إلى الموقع ، الشكل 614 سيدخل الآن tRNA جديد الموقع ، متمما الكودون الجديد التالي على mRNA هو .AAA إرشادات الدراسة المخطط ارسم مخططا يربط بين عملية تضاعف DNA، وعمليتي النسخ والترجمة. مختبر تحليل البيانات 1-6 بناءً على بيانات حقيقية فسر البيانات كيف يمكن للفيروس أن يؤثر في عملية النسخ ؟ لدراسة عملية بناء RNA استعمل العلماء جزينًا مميزا بمادة مشعة لتتبع الجزيئات يصبح هذا الجزيء مضينا (مشعًا) عندما يرتبط مع RNA حديث التكوّن، وتزداد الإضاءة كلما زاد طول سلسلة RNA . لذا يمكن استعمال هذا الجزيء المميز في تتبع بناء RNA. وقد أضاف العلماء في هذه التجربة المضاد الحيوي ريفامبين (rif) إلى إنزيمات بلمرة RNA مستخرجة من فيروس (T7RANP) البيانات والملاحظات 8 Mycobacterium smegmatis (M. smegmatis RNAP), E. coli (E.coli RNAP) مقارنة الإشعاع مع إضافة ريفامبين M. smegmatis RNAP --E. col RNAP+rf - - T7RNAP =nf - M. smeg RNAP+nf 1250 E. coli RNAP 1000 T7 RNAP 750 500 250 0 1 2 3 4 5 6 7 ثم تتبعوا بناء RNA . التفكير الناقد 1. صف العلاقة بين مستوى الإشعاع والزمن في كل تجربة لم يتم إضافة الريفاميين إليها. 2. استنتج، إلام تشير العلاقة بين مستوى الإشعاع والزمن في كل حالة يضاف إليها الريفامبين؟ 3 فسر. أي جزيئات RNA في المخلوقات الحية السابقة تأثر بناؤها أكثر بالمضاد الحيوي ريفاميين؟ أخذت البيانات في هذا المختبر من: الزمن (sec) Mermas, Salvatore A.. al. 2004. Real-time measurement of in vitro transcription. Nucleic Acids Research 32.9.e: 72. وزارة التعليم Ministry of Education 569 2023-1445

التقويم 3-6 الخلاصة . يدخل ثلاثة أنواع رئيسة من RNA في وتستمر عملية إضافة وربط الأحماض الأمينية بالتتابع الذي يحدده mRNA. ويستمر الرائبوسوم في التحرك إلى أن يدخل الموقع A كودون انتهاء، حيث يشير كودون الانتهاء إلى نهاية تصنيع البروتين، ولا يوجد لهذا الكودون كودون مضاد على tRNA وهناك بروتينات تسمى عوامل الإطلاق (عوامل فك الارتباط)، تحرر mRNA من آخر tRNA تم ترجمته، ثم تفكك وحدات بناء الرايبوسوم، منهية بذلك بناء البروتين. فهم الأفكار الرئيسة .1 الفكرة الرئيسة لخص العملية التفكير الناقد .5 الرياضيات في علم الأحياء تصنيع البروتين هي: mRNA ، و tRNA، التي تستعمل فيها شفرة DNA إذا كانت الشفرة الوراثية .rRNA, في تصنيع بروتين. التي تمثل الحمض الأميني تسمى عملية بناء mRNA من سلسلة 2 صف وظيفة كل مما يأتي تتكون من أربع قواعد في كل کودون بدلاً من ثلاث، فما في تصنيع البروتين: tRNA عدد الكودونات التي يمكن الحصول عليها؟ .mRNA, .rRNA, DNA عملية النسخ. الترجمة عملية يتم من خلالها ربط mRNA مع الرايبوسوم وتصنيع 3 فرق بين الكودونات والكودونات البروتين. المضادة. بناء mRNA. • يحتوي mRNA في المخلوقات الحية 4 وضح دور إنزيم بلمرة RNA في الحقيقية النواة على إنترونات يتم إزالتها قبل مغادرته النواة ويُضاف أيضًا غلاف وذيل عديد الأدينين على 570 .mRNA وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445