معلومة

هل يحتوي الحمض النووي على معلومات تتجاوز تخليق البروتين؟

هل يحتوي الحمض النووي على معلومات تتجاوز تخليق البروتين؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

من المعروف أن المعلومات الجينية مخزنة في الحمض النووي. بقدر ما أعرف ، فإن الحمض النووي لديه معلومات فقط في بروتين مستوى. ماذا عن المستويات الأعلى ، مثل العضيات والخلايا والأنسجة والأعضاء؟ هل هناك أي ناقل معروف للمعلومات على هذا المستوى؟ إذا لم يكن الأمر كذلك ، فما الذي يوجه تلك المستويات من الهيكل؟

الفرضية: فوق مستوى البروتين ، لا يوجد نمط وراثي حقيقي / نمط ظاهري. بدلاً من ذلك ، يتم كل شيء من خلال الانقسام الخلوي. لذلك ، لا يوجد فصل بين المعلومات والتجسيد. بدلاً من ذلك ، يتم ذلك من خلال نموذج تكرار النموذج الأولي: تنمو الخلايا وتنقسم ، مما يؤدي إلى إنشاء المزيد من الخلايا. أما عن التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا ، والتنظيم في الأنسجة والأعضاء: فالمعلومات وأنظمة التحكم الخاصة بذلك غير معروفة حاليًا.


يا له من سؤال في الوقت المناسب.

هل يحتوي الحمض النووي على معلومات تتجاوز تخليق البروتين؟

نعم. في الواقع ، تشكل جينات ترميز البروتين جزءًا صغيرًا - أقل من 2٪ - من الحمض النووي الكامل. هناك بالطبع العديد من الجينات الأخرى التي لا تُكوّد بروتينًا: هناك جينات لـ RNA الريبوسومي ونجد المزيد والمزيد من الجينات التي تكوِّد لـ RNAs صغيرة ، مثل الحمض الريبي النووي النقال (tRNA). ولكن حتى لو عدنا كل تلك الجينات ، فلن نتجاوز ربما 10٪ من إجمالي الحمض النووي.

بدلاً من ذلك ، يتم تخصيص معظم الحمض النووي لتنظيم التعبير الجيني ، والأهم من ذلك عبر ربط عوامل النسخ (لكن الصورة أكثر تعقيدًا من ذلك). مع ختام مشروع ENCODE ، تم نشر عدد كبير من الأوراق البحثية التي تظهر أن معظم الحمض النووي في الواقع متورط بنشاط في ربط العديد من العوامل (على الرغم من أنه من غير المعروف مقدار ذلك الذي ساهم بالفعل في لياقة الخلية).

لكنني اختطفت سؤالك قليلاً هنا. لذا دعنا نعود إلى ما أنت مهتم به بالفعل:

ماذا عن المستويات الأعلى ، مثل العضيات والخلايا والأنسجة والأعضاء؟

لا توجد آلية معروفة (بخلاف التنظيم المذكور سابقًا) يمكنها ترميز مثل هذه المعلومات في الحمض النووي. قد يكون من الصعب استبعاد وجودها بشكل قاطع ولكن بالنظر إلى أننا لم نعثر عليها أي الآلات التي ستكون ضرورية لقراءة مثل هذه المعلومات ، يمكننا أن نكون واثقين تمامًا من عدم وجودها.

إذا لم يكن الأمر كذلك ، فما الذي يوجه تلك المستويات من الهيكل؟

المستويات العليا من التنظيم هي في جميع المظاهر الناشئة. هذا هو ، هم عاقبة من منظمة المستوى الأدنى. على سبيل المثال ، خذ الهيكل الخلوي الذي يحمل الكثير من البنية الفيزيائية للخلية. يتكون من معقدات بروتينية مختلفة تتشكل تلقائيًا من خلال تجميع البروتينات الكروية (مثل الأكتين). هناك العديد من الطرق التي يمكن من خلالها توجيه العملية ، ولكن اللافت للنظر أنها عشوائية إلى حد كبير - أي في الغالب غير موجهة ، ولا تزال تنجح في بناء هيكل عظمي مستقر ، ببساطة بفضل الخصائص الجزيئية المشفرة في البروتينات.

أعتقد أن هذا هو موضوع شائع لتنظيم الخلية: يتم ترميز اللبنات الأساسية بواسطة الحمض النووي ، ويتم تنظيم وفرتها بإحكام. كل شيء آخر ، أي التنظيم عالي المستوى - يتبع ذلك: وفرة وتوطين البروتينات الصحيحة.

أما عن التمايز إلى أنواع مختلفة من الخلايا ، والتنظيم في الأنسجة والأعضاء: فالمعلومات وأنظمة التحكم الخاصة بذلك غير معروفة حاليًا.

في الحقيقة ، الكثير يكون معروف هنا ، ويعود إلى التنظيم على مستوى الحمض النووي: نحن نعلم أن الجينات يتم التعبير عنها بشكل تفاضلي اعتمادًا على نوع الخلية ومرحلة التطور (والمرحلة في دورة الخلية). هذا التنظيم معقد للغاية وفك تشفيره عملية بطيئة. ومع ذلك ، فإن العوامل المتضمنة هنا يتم فك تشفيرها واحدة تلو الأخرى. هذا هو مجال علم الأحياء التطوري.


15.4: تخليق البروتين

  • بمساهمة سوزان واكيم وأمبير مانديب جريوال
  • أساتذة (البيولوجيا الجزيئية الخلوية وعلوم النبات) في كلية بوت

العقيدة المركزية في علم الأحياء

لك الحمض النووي، أو حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، يحتوي على الجينات التي تحدد هويتك. كيف يمكن لهذا الجزيء العضوي التحكم في خصائصك؟ يحتوي الحمض النووي على تعليمات لجميع البروتينات التي يصنعها جسمك. البروتينات، بدوره ، حدد هيكل ووظيفة جميع خلاياك. ما الذي يحدد ملف بروتين& هيكل rsquos؟ يبدأ بتسلسل أحماض أمينية التي تشكل البروتين. يتم ترميز تعليمات صنع البروتينات بالتسلسل الصحيح للأحماض الأمينية في الحمض النووي.

الشكل ( PageIndex <1> ): النسخ والترجمة (تخليق البروتين) في الخلية.

تم العثور على الحمض النووي في الكروموسومات. في الخلايا حقيقية النواة ، تبقى الكروموسومات دائمًا في النواة ، لكن البروتينات تصنع في الريبوسومات في السيتوبلازم أو على الشبكة الإندوبلازمية الخشنة (RER). كيف تصل التعليمات الموجودة في الحمض النووي إلى موقع تخليق البروتين خارج النواة؟ نوع آخر من الحمض النووي هو المسؤول. هذا الحمض النووي RNA أو حمض الريبونوكليك. الحمض النووي الريبي هو جزيء صغير يمكنه الضغط من خلال المسام في الغشاء النووي. ينقل المعلومات من الحمض النووي في النواة إلى الريبوسوم في السيتوبلازم ثم يساعد في تجميع البروتين. باختصار:

DNA & rarr RNA & rarr Protein

كان اكتشاف تسلسل الأحداث هذا علامة فارقة في علم الأحياء الجزيئي. يطلق عليه العقيدة المركزية لعلم الأحياء. العمليتان المتضمنتان في العقيدة المركزية هي النسخ و ترجمة.

الشكل ( PageIndex <2> ): نظرة عامة على النسخ والترجمة. تظهر اللوحة العلوية الجين. يتكون الجين من إطار القراءة المفتوح (المعروف أيضًا باسم تسلسل الترميز) المحاط بتسلسلات تنظيمية. في بداية الجين ، يحتوي التسلسل التنظيمي على محفز حيث يعلق بوليميريز الحمض النووي الريبي ويبدأ النسخ. في نهاية إطار القراءة المفتوح ، يحتوي التسلسل التنظيمي على فاصل (غير موضح). تُظهر اللوحة الوسطى ما قبل mRNA الذي يتم تعديله عن طريق استئصال الإنترونات والحفاظ على exons. وهذا ما يسمى تعديل النسخ اللاحقة. يحتوي mRNA الناضج على غطاء 5 بوصات وذيل بولي-أ. تعرض اللوحة السفلية تركيب البروتين عبر الترجمة.


ما هو دور الحمض النووي في تخليق البروتين؟ (مع الصور)

دور الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين في تخليق البروتين هو دور المخطط. إنه دليل لبنية البروتينات التي يتم إنتاجها. بدون الحمض النووي ، فإن الريبوسومات في أي خلية معينة لن تعرف الترتيب الذي يتم وضع الأحماض الأمينية فيه. الحمض النووي له نفس الوظيفة في كل من الخلايا بدائية النواة وخلايا حقيقية النواة ، على الرغم من وجود اختلافات طفيفة.

الحمض النووي عبارة عن سلسلة من الأحماض النووية مرتبة في بوليمرين أو خيوط. يحتوي كل خيط على مجموعة واحدة من الأحماض الأمينية التي تتصل بحمض أميني معاكس على البوليمر الآخر لإنتاج هيكل يشبه سلم منظف النوافذ. ترتيب الأحماض الأمينية هو خريطة جينية للمعلومات تخبر الخلية بكيفية تنظيمها وتخبر الخلايا بكيفية الاندماج لتشكيل كائن حي أكبر. يتم استخدام المعلومات مباشرة لبناء مكونات الخلية مثل الحمض النووي الريبي (RNA) والبروتين.

إن وجود الحمض النووي في تخليق البروتين أمر حيوي. تخليق البروتين هو عملية تكوين بروتين جديد داخل الخلية. تتم العملية برمتها داخل الريبوسوم ، وهو نوع من مصنع البروتين ، داخل الخلية. الريبوسومات الحرة في الخلايا حقيقية النواة وجميع الريبوسومات في الخلايا بدائية النواة تصنع البروتينات في السيتوبلازم.

هناك العديد من الخطوات لعملية تخليق البروتين. يتم استخدام الحمض النووي أثناء تخليق البروتين في المرحلة الأولى التي تسمى تخليق الأحماض الأمينية. المرحلة الثانية تسمى النسخ ، والمرحلة الأخيرة هي المكان الذي يترجم فيه الريبوسوم المعلومات إلى بروتين.

يقسم بروتين يسمى هيليكاز كلا من بوليمرات الدنا في تخليق البروتين. سيحتوي أحد الخيوط على مخطط البروتين الذي تتطلبه الخلية. سيتم نسخ هذا الخيط في الرنا المرسال (mRNA) عندما يتم تنظيم mRNA بحيث يتكون من الأحماض الأمينية المعاكسة لتلك الموجودة في قسم الحمض النووي الذي يتم نسخه.

ثم يأخذ mRNA المعلومات إلى الريبوسوم. سيقوم الريبوسوم بمعالجة الرنا المرسال بحيث يترجم رمز الحمض الأميني باستخدام الأضداد الموجودة في الرنا المرسال ، وبالتالي إعادة السلسلة إلى شكلها الأصلي. من هذا ، الريبوسوم يصنع البروتينات.

الكائنات الحية غير قادرة على تصنيع جميع الأحماض الأمينية. يوجد حوالي 20 نوعًا من الأحماض الأمينية المعروفة في العالم ، ويمكن للبشر تصنيع حوالي 12 منها. يتم تناول الباقي من خلال الطعام وفي بعض الأحيان الشراب.

ستقوم الخلية بدائية النواة بتحويل الحمض النووي في تخليق البروتين مباشرة إلى mRNA. ومع ذلك ، تقوم الخلايا حقيقية النواة أولاً بنسخ الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي النووي غير المتجانس (hnRNA). يتم إنشاء هذا hnRNA عندما يتم تغطية قسم البوليمر بـ 7-ميثيل-جوانوزين وذيل بولي أ. تقوم الخلية بعد ذلك بتحويل hnRNA إلى mRNA.


من الحمض النووي الريبي إلى البروتين: ترجمة

مثل ترجمة كتاب من لغة إلى أخرى ، يجب ترجمة الكودونات الموجودة على سلسلة من الرنا المرسال إلى أبجدية البروتينات الأحماض الأمينية. ترجمة هي عملية تصنيع سلسلة من الأحماض الأمينية تسمى أ بولي ببتيد. تتطلب الترجمة مساعدتين رئيسيتين: أولاً ، a & ldquotranslator ، & rdquo الجزيء الذي سيجري الترجمة ، وثانيًا ، ركيزة يتم ترجمة حبلا mRNA عليها إلى بروتين جديد ، مثل المترجم & rsquos & ldquodesk. أنواع أخرى من الحمض النووي الريبي. الركيزة التي تتم الترجمة عليها هي الريبوسوم. تذكر أنه تم العثور على العديد من الخلايا و rsquos ribosomes مرتبطة بـ ER الخام ، وتقوم بتوليف البروتينات الموجهة لجهاز Golgi.

RNA الريبوسوم (rRNA) هو نوع من الحمض النووي الريبي الذي ، مع البروتينات ، يؤلف بنية الريبوسوم. توجد الريبوسومات في السيتوبلازم كمكونين متميزين ، وحدة فرعية صغيرة وكبيرة. عندما يكون جزيء mRNA جاهزًا للترجمة ، تجتمع الوحدتان الفرعيتان معًا وترتبطان بـ mRNA. يوفر الريبوسوم ركيزة للترجمة ، حيث يجمع جزيء mRNA ومحاذاة مع الجزيئات و ldquotranslators & rdquo التي يجب أن تقوم بفك شفرتها. الشرط الرئيسي الآخر لتخليق البروتين هو جزيئات المترجم التي تتكوّن فيزيائيًا & rdquo من أكواد الرنا المرسال.

نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) هو نوع من الحمض النووي الريبي ينقل الأحماض الأمينية المناسبة إلى الريبوسوم ، ويربط كل حمض أميني جديد بالآخر ، ويبني سلسلة البولي ببتيد واحدًا تلو الآخر. وهكذا ينقل الحمض الريبي النووي النقال أحماض أمينية معينة من السيتوبلازم إلى عديد ببتيد متزايد. يجب أن تكون جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) قادرة على التعرف على الكودونات الموجودة على الرنا المرسال ومطابقتها مع الأحماض الأمينية الصحيحة. يتم تعديل الحمض الريبي النووي النقال لهذه الوظيفة. يوجد في أحد طرفي هيكله موقع ربط لحمض أميني معين. على الطرف الآخر ، يوجد تسلسل أساسي يطابق الكودون الذي يحدد الحمض الأميني الخاص به. يسمى هذا التسلسل المكون من ثلاث قواعد على جزيء الحمض الريبي النووي النقال أنتيكودون. على سبيل المثال ، يحتوي الحمض النووي الريبي (tRNA) المسؤول عن نقل الحمض الأميني جليكاين على موقع ربط للجليسين في أحد طرفيه. من ناحية أخرى ، يحتوي على مضاد كودون يكمل كودون الجلايسين (GGA هو كودون للجليسين ، وبالتالي فإن anticodon tRNAs يقرأ CCU). يمكن لجزيء الحمض الريبي النووي النقال ، المجهز بشحنته الخاصة ومضاد الكودون المطابق ، قراءة كودون mRNA المعترف به وإحضار الحمض الأميني المقابل إلى سلسلة النمو (الشكل 4).

الشكل 5. من الحمض النووي إلى البروتين: النسخ من خلال الترجمة. ينتج عن النسخ داخل نواة الخلية جزيء mRNA ، والذي يتم تعديله ثم إرساله إلى السيتوبلازم للترجمة. يتم فك تشفير النسخة إلى بروتين بمساعدة جزيئات الريبوسوم و tRNA.

تتكون الترجمة من ثلاث مراحل رئيسية ، مثل عمليات تكرار الحمض النووي ونسخه ، وهي: البدء والاستطالة والإنهاء. يحدث البدء بربط الريبوسوم بنسخة mRNA. تتضمن مرحلة الاستطالة التعرف على مضاد كودون الحمض الريبي النووي النقال مع كودون الرنا المرسال التالي في التسلسل. بمجرد أن يتم ربط متواليات الكودون والكودون (تذكر ، أنها أزواج قاعدة مكملة) ، يقدم الحمض الريبي النووي النقال حمولة الأحماض الأمينية الخاصة به ويتم ربط خيط البولي ببتيد المتنامي بهذا الحمض الأميني التالي. يحدث هذا الارتباط بمساعدة الإنزيمات المختلفة ويتطلب طاقة. يقوم جزيء الحمض النووي الريبي (tRNA) بعد ذلك بإطلاق خيط الرنا المرسال ، وتحول خصلة الرنا المرسال كودونًا واحدًا في الريبوسوم ، ويصل الحمض النووي الريبي المناسب التالي بمضاد الكودون المطابق. تستمر هذه العملية حتى يتم الوصول إلى الكودون النهائي على الرنا المرسال والذي يوفر رسالة & ldquostop & rdquo تشير إلى إنهاء الترجمة وتؤدي إلى إطلاق البروتين الكامل الذي تم تصنيعه حديثًا. وهكذا ، يتم نسخ الجين داخل جزيء الحمض النووي إلى mRNA ، والذي يتم ترجمته بعد ذلك إلى منتج بروتيني (الشكل 5).

بشكل عام ، سيتم ترجمة نسخ mRNA في وقت واحد بواسطة عدة ريبوسومات مجاورة. هذا يزيد من كفاءة تخليق البروتين. قد يترجم ريبوسوم واحد جزيء mRNA في دقيقة واحدة تقريبًا ، لذلك يمكن أن تنتج عدة ريبوسومات على متن نسخة واحدة عدة أضعاف عدد نفس البروتين في نفس الدقيقة. أ بوليبوزوم عبارة عن سلسلة من الريبوسومات تترجم خيطًا واحدًا من الرنا المرسال.

شاهد هذا الفيديو للتعرف على الريبوسومات. يرتبط الريبوسوم بجزيء الرنا المرسال لبدء ترجمة شفرته إلى بروتين. ماذا يحدث للوحدات الريبوسومية الصغيرة والكبيرة في نهاية الترجمة؟


هيكل الحمض النووي

اللبنات الأساسية للحمض النووي هي النيوكليوتيدات. المكونات المهمة لكل نيوكليوتيد هي القاعدة النيتروجينية ، و deoxyribose (5-carbon sugar) ، ومجموعة الفوسفات (انظر الشكل 2). يتم تسمية كل نوكليوتيد اعتمادًا على قاعدته النيتروجينية. يمكن أن تكون القاعدة النيتروجينية أ البيورين، مثل الأدينين (أ) والجوانين (ز) ، أو أ بيريميدين، مثل السيتوزين (C) والثايمين (T). Uracil (U) هو أيضًا بيريميدين (كما هو موضح في الشكل 2) ، ولكنه يحدث فقط في RNA ، والذي سنتحدث عنه أكثر لاحقًا.

الشكل 2. يتكون كل نوكليوتيد من سكر ومجموعة فوسفات وقاعدة نيتروجينية. السكر هو deoxyribose في DNA و ribose في RNA.

تتحد النيوكليوتيدات مع بعضها البعض عن طريق الروابط التساهمية المعروفة باسم روابط الفوسفوديستر أو الروابط. يتم ربط بقايا الفوسفات بمجموعة الهيدروكسيل المكونة من 5 كربون لسكر واحد من نيوكليوتيد واحد ومجموعة الهيدروكسيل المكونة من 3 كربون من سكر النوكليوتيد التالي ، مما يؤدي إلى تكوين رابطة 5′-3 phosphodiester.

في الخمسينيات من القرن الماضي ، فرانسيس كريك وجيمس واتسون عملوا معًا لتحديد بنية الحمض النووي في جامعة كامبريدج بإنجلترا. كان علماء آخرون مثل لينوس بولينج وموريس ويلكينز يستكشفون هذا المجال بنشاط. اكتشف بولينج التركيب الثانوي للبروتينات باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية. في مختبر Wilkins & # 8217 ، كانت الباحثة Rosalind Franklin تستخدم طرق حيود الأشعة السينية لفهم بنية الحمض النووي. تمكن Watson و Crick من تجميع أحجية جزيء الحمض النووي معًا على أساس بيانات Franklin & # 8217s لأن كريك درس أيضًا حيود الأشعة السينية (الشكل 3). في عام 1962 ، مُنح جيمس واتسون وفرانسيس كريك وموريس ويلكنز جائزة نوبل في الطب. لسوء الحظ ، بحلول ذلك الوقت ، توفي فرانكلين ، ولم يتم منح جوائز نوبل بعد وفاته.

الشكل 3. عمل العلماء الرواد (أ) أدى جيمس واتسون وفرانسيس كريك وماكلين مكارتي إلى فهمنا الحالي للحمض النووي. اكتشف العالم روزاليند فرانكلين (ب) نمط حيود الأشعة السينية للحمض النووي ، والذي ساعد في توضيح هيكله الحلزوني المزدوج. (الائتمان أ: تعديل العمل بواسطة مارجوري مكارتي ، المكتبة العامة للعلوم)

اقترح واتسون وكريك أن الحمض النووي يتكون من خيوط الملتوية حول بعضها البعض لتشكيل اليد اليمنى حلزون. قاعدة الاقتران يحدث بين البيورين وبيريميدين وهما ، أزواج مع T و G أزواج مع C. الأدينين والثايمين هما أزواج قاعدية تكميلية ، والسيتوزين والجوانين هما أيضًا أزواج قاعدية مكملة. يتم تثبيت أزواج القاعدة بواسطة روابط هيدروجينية يشكل الأدينين والثايمين رابطتين هيدروجينيتين ، ويشكل السيتوزين والجوانين ثلاث روابط هيدروجينية. الخيوط هما مكافحة الشللفي الطبيعة ، فإن الطرف 3 من خصلة واحدة يواجه الطرف 5 من الخيط الآخر. يشكل السكر والفوسفات في النيوكليوتيدات العمود الفقري للهيكل ، بينما تتراكم القواعد النيتروجينية بالداخل. يتم فصل كل زوج أساسي عن الزوج الأساسي الآخر بمسافة 0.34 نانومتر ، ويبلغ قياس كل دورة من اللولب 3.4 نانومتر. لذلك ، توجد عشرة أزواج أساسية في كل دورة من اللولب. يبلغ قطر الحلزون المزدوج للحمض النووي 2 نانومتر ، وهو منتظم طوال الوقت. فقط الاقتران بين البيورين والبيريميدين يمكن أن يفسر القطر المنتظم. يؤدي التواء الخيطين حول بعضهما البعض إلى تكوين أخاديد رئيسية وثانوية متباعدة بشكل موحد (الشكل 4).

الشكل 4. الحمض النووي له (أ) بنية حلزونية مزدوجة و (ب) روابط فوسفوديستر. (ج) الأخاديد الرئيسية والثانوية هي مواقع ربط لبروتينات ربط الحمض النووي أثناء عمليات مثل النسخ (نسخ الحمض النووي الريبي من الحمض النووي) والتكرار.


الفرق بين تخليق البروتين وتكرار الحمض النووي

تعريف

تخليق البروتين: يشير تخليق البروتين إلى عملية يتم من خلالها إنتاج سلسلة خطية من الأحماض الأمينية بناءً على المعلومات المخزنة على الجين.

تكرار الحمض النووي: يشير تكرار الحمض النووي إلى عملية إنتاج نسخة متطابقة من جزيء DNA مزدوج الشريطة.

آلية

تخليق البروتين: النسخ والترجمة هما العمليتان المتضمنتان في تخليق البروتين.

تكرار الحمض النووي: يحدث إنتاج نسخة طبق الأصل من جزيء DNA موجود في تكرار الحمض النووي.

تحدث فيها

تخليق البروتين: يحدث تخليق البروتين داخل النواة وكذلك في السيتوبلازم.

تكرار الحمض النووي: يحدث تكرار الحمض النووي داخل النواة في حقيقيات النوى وفي سيتوبلازم بدائيات النوى.

تخليق البروتين: تشارك جزيئات الرنا المرسال في تخليق البروتين بصرف النظر عن الحمض النووي.

تكرار الحمض النووي: لا تشارك جزيئات الحمض النووي الريبي في تكرار الحمض النووي.

الانزيمات

تخليق البروتين: الإنزيم المتضمن في تخليق البروتين هو بوليميراز الحمض النووي الريبي.

تكرار الحمض النووي: Helicase و RNA primase و DNA polymerase هي الإنزيمات في تكرار الحمض النووي.

المنتج النهائي

تخليق البروتين: المنتج النهائي لتخليق البروتين هو جزيء بروتين.

تكرار الحمض النووي: المنتج النهائي لتكرار الحمض النووي هو نسخة طبق الأصل من جزيء DNA موجود.

استنتاج

يعد تخليق البروتين وتكرار الحمض النووي آليتين حيث تشارك جزيئات الحمض النووي مزدوجة الشريطة في القالب الأولي. تخليق البروتين هو تخليق تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين. تكرار الحمض النووي هو تخليق جزيء DNA جديد من جزيء DNA موجود. الفرق الرئيسي بين تخليق البروتين وتكرار الحمض النووي هو الآلية والمنتج النهائي للعمليتين.

مراجع:

1. بيلي ، ريجينا. "خطوات نسخ الحمض النووي." ThoughtCo ، متاح هنا.
2. "تخليق البروتين". SparkNotes ، متاح هنا.

الصورة مجاملة:

1. & # 8220 تخليق البروتين البكتيري & # 8221 بقلم جوان إل سلونكزوسكي ، جون دبليو فوستر & # 8211 علم الأحياء الدقيقة: علم متطور (CC BY-SA 3.0) عبر Commons Wikimedia
2. & # 82200323 تكرار الحمض النووي & # 8221 بواسطة OpenStax (CC BY 4.0) عبر ويكيميديا ​​كومنز

نبذة عن الكاتب: لاكنه

لاكنا ، خريجة البيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية ، هي عالمة أحياء جزيئية ولديها اهتمام واسع وحاد باكتشاف الأشياء ذات الصلة بالطبيعة


الذي يصف تدفق المعلومات في تخليق البروتين؟ A. RNA إلى DNA إلى بروتين B. DNA إلى RNA إلى بروتين C. بروتين إلى DNA إلى RNA D. بروتين إلى RNA إلى DNA

الحمض النووي هو الأرشيف المركزي الذي يحتوي على جميع المعلومات الجينية التي يحتاجها الكائن الحي. هذه المعلومات مقسمة إلى الجينات.

في عملية تسمى النسخ، المعلومات الواردة في الجين يتم نسخها إلى خيط قصير من حمض نووي مختلف قليلاً: RNA . هذا الخيط القصير يسمى messenger RNA ( مرنا ) ثم "مترجم" في البروتين.

لذلك ، الجواب ب.

ملحوظة: اهتزت "العقيدة المركزية" بشدة عندما تم اكتشاف إنزيم فيروسي قادر على نسخ الحمض النووي الريبي مرة أخرى إلى الحمض النووي:
اسم على مسمى النسخ العكسي، فهو لا يبطل "العقيدة": فهو لا ينتج البروتينات بحد ذاته. علاوة على ذلك ، يتم تصنيع الحمض النووي بواسطة RT سيظل نسخها (إلى mRNA) بواسطة الخلية المضيفة. سيتم بعد ذلك استخدام هذا الرنا المرسال لإنتاج البروتينات.

هنا شريط فيديو يلخص العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية باستخدام ورشة عمل DNA من PBS.


الحمض النووي للبروتين

تدمج هذه الوحدة التفاعلية عبر الإنترنت المكونة من 10 صفحات أو إطارات المعلومات النصية ، والنماذج الجزيئية ثلاثية الأبعاد ، والمحاكاة الجزيئية التفاعلية ، وعناصر التقييم المضمنة لتوجيه الطلاب في فهم نسخ تسلسل قاعدة الحمض النووي من الترجمة إلى النسخ إلى بروتينات داخل كل خلية. تقسم الوحدة التدريبات إلى الإطارين الزمنيين لليوم الأول والثاني. يمكن للمدرسين عرض استجابات تقييم الطلاب من خلال تعيين الوحدة النمطية داخل الفصل الدراسي الذي تم إنشاؤه داخل تطبيق Molecular Workbench. يجب تنزيل هذه الوحدة المستندة إلى Java على كل كمبيوتر. ملاحظة مهمة هي أن بيانات المستخدم لا يتم حفظها إلا إذا قام الطلاب والمعلمون بالتسجيل من خلال بوابة مشروع متاحة تسمى & ldquoInnovative Technology in Science Inquiry & rdquo: http://itsi.portal.concord.org/home

توقعات الأداء

HS-LS1-1 قم ببناء تفسير يعتمد على الأدلة الخاصة بكيفية تحديد بنية الحمض النووي لبنية البروتينات التي تؤدي الوظائف الأساسية للحياة من خلال أنظمة الخلايا المتخصصة.

بيان توضيح: لا أحد

حدود التقييم: لا يشمل التقييم تحديد أنواع معينة من الخلايا أو الأنسجة ، أو أنظمة الجسم بالكامل ، أو الهياكل والوظائف البروتينية المحددة ، أو الكيمياء الحيوية لتخليق البروتين.

تم تصميم هذا المورد بشكل صريح للبناء على توقعات الأداء هذه.

تعليقات حول تضمين توقعات الأداء
تتناول الوحدة بشكل صريح توقعات الأداء حيث يقوم الطلاب بتحليل نماذج التركيب الجزيئي للحمض النووي والعمليات المرتبطة بالحمض النووي التي تعمل كقالب لنسخ وترجمة الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي إلى بروتينات. تبدأ الوحدة بدعوة الطلاب لاستكشاف بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي في نموذج تفاعلي ثلاثي الأبعاد. تأخذ الرسوم المتحركة اللاحقة للنماذج الجزيئية ثنائية الأبعاد للنسخ والترجمة والمحاكاة التفاعلية الطلاب خلال العملية لتشكيل أجزاء من البروتينات. قد يرغب المعلمون في مساعدة الطلاب على توصيل النماذج ثلاثية الأبعاد بنماذج ثنائية الأبعاد من خلال عرض كلا النوعين من النماذج للجزيء نفسه ومطالبة الطلاب بتحديد الأجزاء نفسها من الجزيء في كلا النموذجين. يتم توفير المحاكاة والنماذج التي تصف الطفرات بتنسيق مماثل. يعمل الطلاب أيضًا مع طفرات واستبدالات وتغيير الإطارات والصامتة والحذف والإدراج. في حين أن مفهوم الطفرات وتأثيراتها لا يتم تناولها بشكل مباشر في توقعات الأداء ، فإن إشراك الطلاب في هذا الجزء من النموذج قد يساعد الطلاب على فهم الروابط بين الحمض النووي والنسخ والترجمة والبروتينات بشكل أفضل ، وكيف يمكن أن تتأثر هذه العمليات الطفرات. خلال الوحدة النمطية ، يُطلب من الطلاب إنشاء تفسيرات للعمليات المختلفة باستخدام المعلومات التي جمعوها من النماذج التي قاموا بفحصها.

ممارسات العلوم والهندسة

تم تصميم هذا المورد بشكل صريح للبناء تجاه ممارسة العلوم والهندسة هذه.

تعليقات حول تضمين ممارسة العلوم والهندسة
تُشرك الوحدة الطلاب صراحةً في استخدام التمثيلات الجزيئية ثنائية الأبعاد ، والنماذج الجزيئية التفاعلية ثلاثية الأبعاد ، والمحاكاة التفاعلية للإجابة على الأسئلة لتوضيح التفاعلات بين مكونات الخلية لصنع بروتين. وتجدر الإشارة إلى أن الطلاب لا يقومون بإنشاء النماذج ولكنهم يستخدمون النماذج المتوفرة. يتم تضمين وتوضيح وظائف النواة والريبوسومات. تطلب الوحدة من الطلاب التقاط / التقاط إجاباتهم على أسئلة محددة طوال الوقت. يتم ذلك للطلاب لإظهار فهمهم للخطوات المختلفة في هذه العملية والعلاقة بين الخطوات. يُطلب من الطلاب أيضًا الإجابة عن أسئلة واضحة حول ما تم تسجيله كدليل على فهمهم لتخليق البروتين من قالب الحمض النووي. تم تضمين دليل المعلم المكون من 13 صفحة ويقدم أفكارًا حول المفاهيم الخاطئة المحتملة لدى الطلاب وأسئلة المناقشة التي تؤكد على المفاهيم الرئيسية والأفكار الإضافية. مثال على سؤال تم توفيره في دليل المعلم يوسع المعلومات ، "أين يتم النسخ في خلية حقيقية النواة؟ أين تتم الترجمة في خلية حقيقية النواة؟ ما هي ميزة هذا الترتيب؟ "يمكن للمدرسين دمج / تعديل بعض الأسئلة النهائية ، بحيث تطلب الأسئلة من الطلاب تكوين تفسيرات للعمليات ، بناءً على ما تعلموه من تحليل النماذج خلال النشاط. العديد من الأسئلة يمكن أيضًا استخدام أفكار التمديد لجعل هذه الوحدة مناسبة لدرجة الشرف أو فصل علم الأحياء في المدرسة الثانوية الأكثر تقدمًا.

الأفكار الأساسية التأديبية

يبدو أن هذا المورد مصمم للبناء على هذه الفكرة الأساسية التأديبية ، على الرغم من أن مطور الموارد لم يذكر ذلك صراحة.

تعليقات حول تضمين الفكرة الأساسية التأديبية
تتناول الوحدة بشكل ضمني الفكرة الأساسية التأديبية من خلال تزويد الطلاب بفرصة العمل من خلال خطوات تخليق البروتين. سيتعين على المعلم دعم الطلاب في إجراء اتصال بين الجين كمنطقة محددة من الحمض النووي لتشفير البروتين.

مفاهيم متقاطعة

يبدو أن هذا المورد مصمم للبناء على هذا المفهوم الشامل ، على الرغم من أن مطور الموارد لم يذكر ذلك صراحة.

تعليقات حول تضمين مفهوم القطع الشامل
يركز جزء كبير من هذه الوحدة على ما يحدث لبنية البروتينات عند حدوث أنواع مختلفة من الطفرات ، ويتاح للطلاب فرصة ممارسة العمل مع كل نوع من أنواع الطفرات المختلفة الموصوفة. تم تضمين التغييرات في النيوكليوتيدات والكودونات ومضادات الشفرات نتيجة للطفرات وتوضيح آثار هذه التغييرات على تسلسل الأحماض الأمينية الناتجة. من خلال تحليل آثار التغييرات في تسلسل الحمض النووي على الحمض النووي الريبي والبروتينات المشفرة بواسطة الحمض النووي ، يمكن للطلاب تطوير فهم لكيفية السماح لهيكل الحمض النووي بأداء وظيفته في الخلية.


النسخ: صنع الحمض النووي الريبي وفقًا لتسلسل القاعدة في الحمض النووي

30 زوجًا أساسيًا (10 ثلاثة توائم) معروض على سبيل المثال - عادةً ما تكون الجينات الفعلية مئات أو آلاف الأزواج الأساسية في الطول

إن شريطين من الحمض النووي - الموضحين هنا باللونين الأسود والرمادي - منفصلان (تحت تأثير إنزيم بوليميريز الحمض النووي الريبي). يتشكل Messenger RNA - هنا باللون الأحمر - على شريط واحد - أسود - من الحمض النووي. الشريط الآخر - الرمادي - لا يشارك في هذه العملية.

تشكل خيط الرنا المرسال (mRNA) ثم يترك النواة ويمر إلى السيتوبلازم. الجزء المفتوح من الحمض النووي يعيد تشكيله في حلزون مزدوج ، كما كان من قبل.


صنع الحمض النووي الريبي (النسخ)

التعليمات المشفرة لإنتاج بروتين معين أو جزيء RNA موجود في أجزاء تسمى DNA الجينات.

يقوم الإنزيم بإرخاء قسم الحمض النووي لتشكيل الحمض النووي الريبي. هنا تصطف نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي (RNA) مع قواعدها التكميلية التي تقوم بنسخ المعلومات من الحمض النووي إلى الحمض النووي الريبي. يتكون الحمض النووي الريبي من ريبونوكليوتيدات ، والتي تتوافق مع تكاملاتها في الحمض النووي.

أزواج مع T.
أزواج C مع G
أزواج G مع C
أزواج U مع A.

يحتوي RNA على القاعدة اليوراسيل (يو) بدلا من الثايمين (T).

الربط RNA

تتم إزالة أجزاء جزيء الحمض النووي الريبي غير المطلوبة لتشفير البروتين وإعادة توصيل الجزء المتبقي. هذه العملية تسمى الربط والنتائج في رسول RNA (مرنا) جاهز للاستخدام كنموذج لتخليق البروتين.

يترك mRNA النواة عبر المسام النووية.

صنع البروتينات (ترجمة)

يتم ترجمة mRNA إلى بروتين في سيتوبلازم الخلية. يتم ذلك بواسطة نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي). هناك أنواع مختلفة من الحمض الريبي النووي النقال لكل من الأحماض الأمينية العشرين التي تشكل البروتينات. أحد طرفي جزيء الحمض الريبي النووي النقال يحمل 3 قواعد تسمى an مكافحة الكودون وهذه الأزواج مع القواعد التكميلية على الرنا المرسال. على الطرف الآخر من الحمض الريبي النووي النقال هو حمض أميني محدد.

يرسو الحمض الريبي النووي النقال على الرنا المرسال بمساعدة الريبوسومات. تحتوي الريبوسومات على مواقع يمكن أن ترتبط بها جزيئات الحمض النووي الريبي. تساعد الريبوسومات الحمض الأميني من رابطة الحمض النووي الريبي الأولى إلى الحمض الأميني للحمض النووي الريبي الثاني. عند تكوين الرابطة ، تترك جزيئات الحمض النووي الريبي (tRNA) الأولى وتتكرر العملية حتى يصل الريبوسوم إلى جزء من الرنا المرسال لا يرمز إلى حمض أميني. ينفصل الريبوسوم عن الرنا المرسال ويتم تحرير البروتين. ثم تطوى السلسلة الناتجة من الأحماض الأمينية إلى شكل ثلاثي الأبعاد معقد لتشكيل بروتين وظيفي.


شاهد الفيديو: Protein synthesis Transcription and Translation (شهر نوفمبر 2022).