من أعمال الطالبات في المشروع

مطوية من إعداد الطالبات

صور لعروض قامت الطالبات بإعدادها

الدرس الأول

                                                                   
                               صورة للعلماء الذين قاموا بالتجارب

                                                       
                                          بعض من تجارب العلماء :
                                             تجربة العالم جريفيث

                                   
                                    تجربة العالمان ولكنز و فرنكلين

تجربة العالم تشارجاف :

                                                  
                                           الدرس الثاني :

                                                                    الدرس الثالث :

                                                            الدرس الرابع :

بعض الأمراض الناتجة عن الطفرت

                                    زيارة مستشفى الأحساء و مقابلة د. أحمد فاروق



قمنا بزيارة لمستشفى الإحساء لمقابلة د. أحمد فاروق تخصص هندسة وراثية .

وهذه بعض الأسئلة المفيدة المطروحة من قبل الطالبات للمشروع :

1. السمنة والأسباب و العلاج .

2. العقم وعلاجه .

3.مرض متلازمة داون و إمكانية علاجه .

4. الأمراض الوراثية .

5. الطفرة وكيفية تكونها .

6. الهندسة الوراثية وكيفية علاج بعض الأمراض عن طريقها .



منشورات عن وراثة ألوان العيون ( أزرق , أخضر ) .

من إعداد الطالبتين : ألاء الهلال و أمل الرويشد .

مؤشرات تقييم الأداء الذاتي للطالبات

مشروع الأحياء

                                                    تابع أعمال الطالبات في المشروع :

                         فيديو يشرح تضاعف ال DNA  ونسخ ال RNA

                                              بعض من الأمراض الوراثية المتنحية

التقنيات الحيوية

التنظيم الجيني في بدائيات النوى

الكروموسومات

المنطقة الفعالة في بدائية النوى

بعض الصور للهندسة الوراثية

أمثلة على الطفرة

بكتيريا معدلة وراثية

الطفرات الوراثية وأسبابها

الهندسة الوراثية

مثال على الهندسة الوراثية في الطعام

مخلوقات معدلة وراثية

نباتات معدلة وراثية

البكتيريا

مشروع الأحياء

بسم الله الرحمن الرحيم

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

نحن طالبات الصف ثالث ثانوي مقررات (أ) بمدارس الكفاح الأهلية قمنا بعمل مشروع للأحياء بعنوان ( جمالي من أجدادي ) بإشراف الاستاذة سارة الملحم .

ومن أعمال الطالبات :

الحامض النووي DNA :
أحد الأشياء التي حيرت العالم البريطاني تشارلز داروين ( 1809 - 1882 ) وسببت له الإحباط خلال تأليفه لكتابه ( أصل الأنواع ) الذي وصف فيه نظرية النشؤ والارتقاء هو أنه لم يكن قادرا على تفسير عملية الوراثة : أي كيف يرث الجنين خصائص ولديه ومع ذلك فإن الدليل إلى هذا اللغز كان موجودا في ذلك الزمن بفضل أعمال عالم البيولوجيا النمساوي غريغور مندل ( 1822 - 1884 ) الذي اقترح بأن كل الخصائص الموجودة عند الأنواع التي تتناسل بالجنس تتم وراثتها بما سماه ( عناصر ) يساهم لها كل من الوالدين للذرية .
ولقد سميت هذه العناصر لاحقا بالجينات أو المورثات genes ، ومن خلال جهود الكثير من العلماء أصبح الآن معروفا أن هذه الجينات هي جزء من الكروموزومات أو الصبغات chromosomes الموجودة في نواة الخلية الحية .
وفي سنة 1944 أثبت ثلاثة علماء أميركيون بدون شك أن المادة التي تنقل العناصر الوراثية هي ما يعرف بالحامض النووي deoxy - ribonucleic acid DNA المتواجد في كل الخلايا مع حمض نووي آخر هو حم ribonucleic acid RNA الذي يلعب دورا في نقل حامض DNA إلى البروتينات .
لكن لم يتم الكشف عن بنية الحامض النووي DNA قبل سنة 1953 على أيدي عالم البيولوجيا الجزيئية البريطاني فرانسيس كريك والكيميائي الأميركي جيمس واتسون وذلك في مقال نشر في ابريل سنة 1953 يصف البنية الحقيقة لجزيئية DNA العملاقة وهي جزيئية تحتوي بشكل مرمز على المعلومات التي نحتاج إليها لبناء وتوجه وصيانة أي عضو حي .
ولقد ساعد الفيزيائي النيوزيلاندي موريس ويلكنز وزميله البريطاني روزالند فرانكلين الأبحاث الخاصة بحامض DNA باستعمال أساليب التبلور بواسطة أشعة اكس لفحص تكوين الذرات في الجزيئية وقد طبق العالمان الأولان كريك وواتسون هذا الأسلوب في تفحص الجزيئيات الكبيرة والمعقدة الموجودة في الخلايا الحية وتمكنا من إظهار أن حامض DNA له بنية لولبية مزدوجة تشبه السلم اللولبي .
وجزيئية حامض DNA مكونة من سلسلتين فرعيتين من النيوكلوتيد nucleotide ( مركب عضوي ) بحيث يضم كل نيوكليوتيد المادة القاعدية base بيوراين purine أو بايريميدين pyrimidine هذه المواد القاعدية تتصل ببعضها البعض لتشكيل أزواج قاعدية تصل بين خيطين من جزيئية DNA لتشكيل اللولب المزدوج وتشكيل هذه الأزواج هو الذي يؤمن انتقال السلسلة القاعدية من جيل إلى آخر .
ومجموعات القواعد الثلاث تعرف بـ الراموزيات ( الوحدات الوراثية الأساسية ) codons وفيها يتم تخزين المعلومات الوراثية التي هي نتاج أحد الحوامض الأمينية والوحدة الفرعية لجزيئية البروتين ، والمعلومات المخزنة في كل راموز تنقل بواسطة الجزيئات الناقلة لحمض RNA ويتم تحويلها إلى حوامض أمينيه في الجسيمات الريباسية ribosomes وحشوه الخلية cytoplasm وهذه هي الآليات الصانعة للبروتينات في الخلية ، وتسلسل الراموزيات أو الوحدات الوراثية الأساسية هو الذي يحدد النظام الدقيق الذي تتصل فيه الحوامض الأمينية خلال عملية التحويل المذكورة سابقا وبالتالي تحدد نوع البروتين الذي يتم إنتاجه ، وبما أن البروتينات هي البني الأساسية لكل مادة حية فهي أيضا أنزيمات تضبط كل جوانب الأيض أو تحويل الطعام إلى مادة حية ، وهكذا فإن الرمز الوراثي مسئول عن بناء وضبط كامل العضو الحي .
وجزئيات حامض DNA في نواة الخلية تحتوي ما يصل إلى عشرة ملايين ذرة في لولبين ، وعندما تنقسم النواة يكون على جزيئية DNA أو الحامض النووي DNA أن تغزل حول نفسها بسرعة فائقة ، عدة مئات من الدورات في الثانية لتفكيك اللولبين وتحصل قراءة ونسخ الرسالة الوراثية في وقت قصير للغاية بحيث تجمع البروتينات انطلاقا من الحوامض الأمينية في غضون ثوان قليلة .
هذا اللغز المتعلق بتفكك حامض DNA النووي والذي أدى حله إلى إعطاء كريك رواتسون جائزة نوبل في الفيزيولوجيا أو علم الوظائف الجسدية في سنة 1962 أرسى أسس الهندسة الوراثية التي أطلقت ثورة في عالم البيولوجيا .

الشفرة الوراثية :
تعرف بأنها :
تتابع معين للنيوكليوتيدات في جزئ DNA يتم نقلها إلى صورة تتابع مقابل للنيوكليوتيدات في جزئ m RNA الذي يحملها إلى الريبوسومات لكي تترجم إلى تتابع معين للأحماض الأمينية في سلسلة عديد الببتيد التي تكون بروتين معين .
- أحرف الشفرة للشفرة الوراثية 4 أحرف تمثل النيوكليوتيدات الأربعة على m RNA وهى (A , G , C , U) أي أن اللغة الوراثية تتكون من 4 حروف أبجدية .
- كلمات الشفرة : يجب أن تكون حروف الشفرة 20 كلمة تعبر عن 20 حمض أميني المشتركة في بناء البروتين .
أ- فإذا رمزنا للحمض الأميني بحرف واحد لدلت الأربعة أحرف على 4 أحماض فقط ويبقى 16 حمض أميني بدون دلالات .
ب- كذلك لا يصح أن نرمز للحمض الأميني بحرفين فقط لأن الحروف الأربعة ستكون 16 كلمة شفرة CU+ = 16وهذا لا يكفى للدلالة عن 20 حمض أمينى التي تدخل في بناء البروتين .
ج- أما إذا رتبت الأربعة أحرف في صورة ثلاثياتCU+ لنتج 64 كلمة ثلاثية تكفى وتزيد للتعبير عن الأحماض الأمينية العشرين . إذا أصغر حجم نظري لكلمة شفرة = 3 نيوكليوتيدات .
د- أكدت الأبحاث بعد ذلك صحة وجود الشفرة ثلاثية سنة 1960.
هـ- سنة 1965 تم التعرف على الشفرات الخاصة بكل حمض أمينى والتي يطلق عليها أسم الكورونات .
لوحظ الآتي : قد يكون للحمض الأمينى أكثر من شفرة – كذلك يوجد كورون لبدء البروتين هو AUG وهناك ثلاثة كورونات لتوقف بناء البروتين هي ( UAG – UGA – UAA)
ويلاحظ أن الشفرة الوراثية كونية أو عامة : بمعنى أن الكورونات التي تدل على الأحماض الأمينية في الفيروسات والبكتيريا والفطريات والنبات والحيوان واحدة . وهذا يدل على أنها نشأت من أصل مشترك وأن الشفرة الوراثية تكونت بعد فترة وظلت بدون تغير لبلايين السنين .

الترجمة وتخليق البروتين Protein Synthesis

وتعنى عملية الترجمة هي ترجمة ترتيب معين من النيو كليوتيدات لجزئ RNA m إلى تريب معين من الأحماض الأمينية في جزئ البروتين .

وتشتمل عملية تخليق البروتين على ثلاثة خطوات هي :
أ- بدء عملية الترجمة .
ب- استطالة سلسلة عديد الببتيد . ( تفاعل بناء البروتين )
ج- إنهاء تكوين سلسلة عديد الببتيد ( إنهاء بناء البروتين )

الخطوة الأولى : بدء عملية الترجمة
1- ترتبط تحت وحدة ريبوسوم صغيرة بجزيء m RNA الذي أول كودون به هو AUG ويكون متجها إلى أعلى .
2- تتزاوج قواعد مضاد الكودون لجزئ t RNA الخاص بالميثيونين مع كودون AUG وبذلك يصبح الحمض الأمينى ميثيونين Methionine أول حمض أمينى في سلسلة عديد الببتيد التي ستبنى .
3- ترتبط وحدة ريبوسوم كبيرة بالمركب السابق ليكون كودون البدء AUG أو أول جزئ t RNA في موقع الببتيديل (p) .
ملحوظة : يوجد على واحدة الريبوسوم الكبيرة موقعان يمكن أن ترتبط بهما جزيئات t RNA
- الموقع الأول : يطلق عليه موقع الببتيديل (p) Peptidyle.
- الموقع الآخر : يطلق عليه أمينو آسيل (A) Amino – acyl .
الخطوة الثانية : استطالة سلسلة عديد الببتيد أو تفاعل بناء البروتين
1- يرتبط مضاد كودون t RNA الثاني بالكودون التالي على جزئ m RNA في الموقع A لوحدة الريبوسوم الكبيرة وبالتالي يصبح الحمض الأمينى الذي يحمله هذا t RNA هو الحمض الأمينى التالى فى سلسلة عديد الببتيد .
2- يحدث تفاعل نقل الببتيديل Peptidyl transferase reaction الذي ينتج عنه تكوين رابطة ببتيدية بين الحمض الأمينى الأول والثاني – والإنزيم الذي ينشط هذا التفاعل عبارة عن جزء من تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة ، ونتيجة لذلك يتحرر الحمض الأمينى الأول ويصبح t RNA الأول فارغاً ويترك الريبوسوم وقد يلتقط ميثيونيناً آخر أما t RNA الثاني فيحمل الحمضين الأمينيين معاً.
3- يتحرك الريبوسوم على امتداد m RNA ، وهذه العملية تأتى بـ t RNA الثاني إلى الموقع P على الريبوسوم ويصبح A فارغاً ثم تبدأ الدورة مرة أخرى حيث يرتبط مضاد كودون ثالث على t RNA مناسب بكودون m RNA جالباً الحمض الأمينى الثالث إلى الموضع المناسب على الموقع A ، وترتبط سلسلة عديد الببتيد النامية بالحمض الأمينى الجديد القادم على هذا الجزيء من t RNA الثالث ، ثم يتكرر التتابع .

الخطوة الثالثة : إنهاء تكوين سلسلة عديد الببتيد
عندما يصل الريبوسوم إلى كودون وقف على m RNA فإن عامل الإطلاق Release factor يرتبط بكودون الوقف مما يجعل الريبوسوم يترك m RNA حيث تنفصل وحدتا الريبوسوم عن بعضهما البعض وتقف عملية بناء البروتين .

ملحوظة :
1- ما أن يبرز الطرف 5َ لجزئ m RNA
من الريبوسوم حتى يرتبط تحت وحدة ريبوسوم
صغيرة أخرى تبدأ بدورها بناء بروتين .
2- عادة ما يتصل بجزيء m RNA عدد من
الريبوسومات قد يصل إلى المائة يترجم كل منها
الرسالة بمروره على m RNA ، ويطلق عليه عندئذ عديد الريبوسوم ( polyribosome).

البروتين :

البروتين مركب عضوي معقّد التركيب ذو وزن جزيئي عالٍ يتكون من أحماض أمينية مرتبطة مع بعضها بواسطة رابطة ببتيدية . البروتين ضروري في تركيب ووظيفة كلّ الخلايا الحية وحتى الفيروسات.

 

تركيب البروتين

العديد من البروتينات تشكل الإنزيمات أَو وحدات بروتينية تدخل في تركيب الإنزيماتِ. كما يقوم البروتين بأدوار أخرى هيكليةِ أَو ميكانيكيةِ، مثل تشكيل الدعامات والمفاصل ضمن الهيكل الخلوي. تلعب البروتينات مهام حيوية أخرى فهي عضو مهم في الاستجابة المناعية وفي تخزين ونقل الجزيئات الحيوية كما تشكل مصدرا الأحماض الأمينية بالنسبة للكائنات التي لا تستطيع تشكيل هذه الأحماض الأمينية بنفسها.

البروتينات أيضا واحدة من الجزيئات الضخمة الحيوية إلى جانب عديدات السكريدات والدسم والأحماض النووية، وهذه الجريئات الضخمة الحيوية تشكل بمجموعها مكونات المادة الحية الأساسية.

تحتوي الخلايا الحية على العديد من المركبات والعناصر الكيميائية البسيطة والمعقدة وهي مهمة بشكل بحت في بقاء الخلية على قيد الحياة، ومن أمثلة تلك العناصر والمركبات على الترتيب الصوديوم والبوتاسيوم والكلور... إلخ وكذلك الكربوهيدرات - نشويات وسكريات - والدهون والبروتينات.

بنية البروتين 

 

البنية الأولية للبروتين

يتركب البروتين من عدد من الأحماض الأمينية - مواد تحتوي على مجموعة كربوكسيل COOH- حمضية ومجموعة أمين NH2-قاعدية لذا فإن لها تأثير متعادل - ترتبط تلك الأحماض مع بعضها بروابط كيميائية تعرف بالروابط الببتيدية، ثم تتشكل من هذا الشكل الأولي إلى أشكال ثانوية وثالثية ورابعية طبقا لروابط أخرى - هيدروجينية وأيونية - تحافظ على شكل البروتين إما كروي globular أو خيطي fibrous.

يتألف البروتين من سلسلة ببتيدية مؤلفة من ترابط أحماض أمينية تلتف فيما بعد لتشكل بنية ثلاثية الأبعاد فريدة (يتميز كل بروتين ببنية مختلفة عن البروتينات الأخرى، تدعى هذه البنية بالحالة الأصلية للبروتين وتتحدد حسب ترتيب الأحماض الأمينية في عملية الترابط التي تشكل السلاسل البروتينية.

• بنية أولية: تحددها تسلسل الأحماض الأمينية

• بنية ثانوية: تتألف من بنى ثانوية تتشكل من التفاف السلاسل الببتيدية على بعضها بشكل حلزونات ألفا وصفائح بيتا.

• بنية ثالثية: وهي ما يحدد شكل البروتين النهائي، تتألف من اجتماع البنى الثانوية للبروتين (لوالب ألفا وصفائح بيتا) بوساطة قوى فيزيائية غير تكافئية لتعطي الشكل النهائي للبروتين

• بنية رابعية: يستخدم عادة هذا المصطلح للدلالة على البنية التي تكونها اتحاد بروتينين أو أكثر في ما يسمى الوحدة البروتينية، مثال: الهموجلوبين.

البنية الأولية والثانوية والثالثية عادةً ما تتعلق بالبروتينات ذات التراكيب المطوية, أما بالنسبة للبنية الرابعية فهي عادةً ما تتعلق بالبروتينات أو الدهون ذوات التجمع الذاتي self-assembly. البنية البروتينية غير ثابتة إطلاقا بل تتغير لتأدية وظائفها المختلفة ولتحقيق هذا التغيير البنيوي يحدث تغير في ارتباطات البنية الثالثية والرابعية، لذلك ندعو هذه البنى الثالثية والرابعية تشكيلات كيميائية وما يحدث لها من تغيرات بالتغيرات التشكيلية conformational changes.

الوظائف

يشارك البروتين تقريبا في جميع العمليات الخلوية بما فيها تنظيم الوظائف الخلوية مثل نقل الإشارات الخلوية والاستقلاب فعملية تحطيم البروتينات نفسها تجري في الخلية بالاستعانة بأنزيمات (و هي مركبات بروتينية) تدعى بروتيازات.

آلية التنظيم البروتيني

يمكن للبروتينات أن تربط بها جزيئات كيماوية متنوعة و شوارد معدنية ضمن تجويفات خاصة في بنيتها تدعى : مواقع الارتباط Bindingsites ومع ذلك تتميز البروتينات باصطفائية كيميائية عالية تجاه المركبات التي ترتبط بها. تدعى المركبات التي ترتبط بالبروتينات لجينات ligand، أما شدة الارتباط لجين-بروتين فهي إحدى خصائص موقع الارتباط وتدعى الألفة affinity.

بما أن البروتينات تتدخل في كل عملية تتم ضمن الخلايا الحية، لذلك فإن التحكم في العمليات الحيوية يمكن أن يتم عن طريق التحكم بفعالية هذه البروتينات. هذا التنظيم لمل البروتينات يمكن أن يتم عن طريق شكل البروتينات أو تركيزها :

ما المركبات الرئيسية التي تسهم في تركيب البروتين

تساهم في عملية تركيب البروتينات في الخلية الحية المركبات الآتية: حمض(DNA)-حمض (RNA)المرسال-حمض(RNA)الناقل-الريباسات

نسخ المادة الوراثية لا تتحول المعلومات الوراثية في المورثات إلى بروتينات مباشرة حيث تقوم المورثة بنسخ ال(RNA)المرسال الخاص بها حاملا إلى الهيولى رسالة المورثة التي يعبر عنها بلغة النوكليوتيدات بالاتجاه(5َ إلى 3َ)على ال(RNA) المرسال لذلك تدعى سلسة(DNA) المورثة السلسلة الناسخة أو المشفرة.

خصائص البروتينات

للبروتينات تأثير متعادل على ورقة دوار الشمس.

أمثلة للبروتينات

• ألبيومين (بروتين بياض البيض)

• غلبوبيولين (-كريين- في الدم واللبن)

• أنسولين (هرمون ينظم سكر الدم)

الرايبوسوم :

الريبوسوم هو أحد عضيات الخلايا الحية المؤلف من بروتينات ريبوسومية ورنا ريبوسومي، مهمته الأساسية ترجمة الرنا المرسال إلى سلاسل ببتيدية تترابط فيما بعد لتشكيل البروتينات، وبالتالي هو أحد المراكز المهمة في عملية تحويل المعلومات الوراثية إلى البروتينات المشفرة ضمن هذه الصيغة الوراثية.تتكون الريبوسومات من وحدتي بروتينات، لا تجتمع مع بعضها اِلا في حالة تخلق البروتين,اِحدى هذه الوحدات أكبر من الأخرى. يمكن تخيل الريبوسوم على أنه المصنع الذي يحول المعلومات الوراثية المشفرة إلى تسلسل ببتيدي من أحماض أمينية. يمكن للريبوسومات أن تسبح في الخلية بحرية أو ترتبط بالشبكة البلاسمية الداخلية أو إلى الغلاف النووي (بالإنجليزية: Nuclear envelope).تقوم الريبوسومات المبعثرة في الهيولي باِنتاج البروتينات الخاصة بالخلية.أما الرايبوسومات التي مرتبطة بالشبكة الاِندوبلازمية والغلاف النووي فتنتج البروتينات الخاصة بالغشاء الخلوي أو تلك التي قد لاتخص الخلية نفسها مثل الهرمونات. يعتبر الريبوسوم مجموعة ريبوزيم (بالإنجليزية: Ribozyme)، لذلك يعتقد أنه من بقايا عالم الرنا.تسمى مجموعة الريبوسومات التي تعمل على نفس الرنا الراسل بالبوليسوم(Polysom). لوحظت الريبوسومات في منتصف الخمسينات من قبل جورج بالاد بوساطة المجهر الإلكتروني كجسيمات كثيفة أو حبيبات.[1] ونال على هذا الاكتشاف جائزة نوبل.

انواع الريبوسومات

1. ريبوسومات الخلايا البدائية: حيث تكون أصغر حجما من الريبوسومات في الخلايا حقيقية النواة,وتتكون من وحدات(70S (S=Svedberg-Unit.الوحدة الصغرى 30S والوحدة الكبرى 50S.وحدة القياس S غير قابلة للجمع، لأنها تعبر عن قوة الطرد المركزي لهذه الجسيمات. هذه الريبوسومات توجد في البكتيريا وكذالك الحبيبات الخيطية داخل الخلية.ونظرا لهذا الاِختلاف تكون الريبوسومات البكتيرية هدفا للكثير من الأدوية المضادة للبكتيريا من امثلتها:Tetrazykline وAminoglykoside على 30S ,وMakrolide Chloramphenicol على 50S.

2. ريبوسومات الخلايا الحقيقية: وتتكون من وحدات 80S بحيث أن الوحدة الكبرى تكون 60S والوحدة الصغرى 40S.وتمثل وحداتا الريبوسوم مجتمعتين ما يقارب 4,2 و.ك.ذ..وتحتوي على ما يقاب 85 بروتينا و 3 rRNA.تحتوي هذه البروتينات على الكثير من الأحماض الأمينية ذات الخاصية القاعدية مثل الأرجنين والليسين لأنها موجبة الشحنة مما يمكنها الاِلتحام بالرنا الراسل بطريقة أفضل.

مكونات الأحماض النووية :

تتكون الكروموسومات في الخلايا الحية من مادتين أساسيتين:

• الحمض DNA، الذي يشكل المادة الوراثية، ومجموعة من البروتينات تعرف بالهوستونات، حيث يقوم شريط الـ DNA بالالتفاف حولها بشكل متكرر مشكلا النيوكليوسوم، فيؤدي إلى تكثيف المادة الوراثية مما يساعد على تخزينها في حيز صغير داخل أنوية الخلايا.

• الحمض RNA، الذي يوجد منه أنواع متعددة، ويلعب كل من هذه الأنواع دورا أساسيا في ترجمة المادة الوراثية في جزيء DNA إلى بروتينات عدة، تقوم بأداء كافة الوظائف اللازمة لحياة الكائنات الحية.

التركيب الكيميائي للأحماض النووية

تتكون الأحماض النووية DNA و RNA من سلاسل من وحدات كيمائية تسمى بـ النيكلوتيدات، ويتكون كل نيوكلوتيد من ثلاث مكونات رئيسية:

• جزيء سكر خماسي (ريبوزي، أو ريبوزي منقوص الأكسجين).

• مجموعة من الفوسفات.

• قاعدة نيتروجينية. وتتكون القواعد النيتروجينية من:

أ- بيورينات(purines)، وتشمل قاعدتين هما: أدنين A، غوانين G، وتتألف كل منها من حلقتين.

ب- بيرمدينات(pyrmidines)، وتشتمل على ثلاث قواعد: ثايمين T، سايتوسين C، ويوراسيل U، ويتألف كل منها على حلقة واحدة.

و يختلف تركيب النيوكليوتيدات بعضها عن بعض بناء على نوع القاعدة النيتروجينية الموجودة فيها، وجزيء السكر.

الحمض النووي DNA :

•  مقالة مفصلة: DNA

DNA، هو اختصار لـ (الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين). ويتألف من سلسلتين من النيوكليوتيدات تلتفان حول بعضهما بشكل حلزوني، ويلاحظ أن القاعدة النيتروجينية أدنين A تكون في أحد السلاسل تكون متقابلة مع القاعدة النيتروجينية ثايمين(تيمين) T في السلسلة الثانية، وترتبط معها برابطتين من الروابط الهيدروجينية بينما تكون القاعدة النيتروجينية غوانين G متقابلة مع القاعدة النيتروجينية سايتوسين C وترتبط معها 3 روابط هيدروجينية.

و القاعدة النيتروجينية يوراسيل U، لا تدخل في تركيب DNA.

و تتكون سلسلة الحمض النووي DNA من ارتباط مجموعة من الفوسفات في كل نيوكليوتيد مع سكر الرايبوز منقوص الأكسجين في النيوكليوتيد. وتشكل سلسلة القواعد النيتروجينية في جزيء DNA مخزون المعلومات الوراثية، ويسمى ترتيبها بالشيفرة الوراثية التي تميز الكائنات الحية عن بعضها.

الحمض النووي RNA :

•  مقالة مفصلة: RNA

تعني RNA، الحمض النووي الرايبوزي، ويتألف من سلسلة واحد فقط من النيوكليوتيدات التي ترتبط بعضها مع بعض بنفس الطريقة التي يرتبط بها جزيء DNA، ولكنه يختلف عن جزيء DNA في احتوائه على القاعدة النيتروجينية يوراسيل U، بدلا من احتوائه على الثيامين T ، في حين يحتوي الاثنان على القواعد النيتروجينية (أدينين A) و ( جوانين G ) و ( سيتوسين C).

توجد ثلاث أنواع من الحمض النووي RNA داخل الخلايا وهي:

• mRNA أو RNA الرسول، ويقوم بنقل الشيفرة الوراثية من الجينات في النواة إلى الرايبوسومات، ليتم تصنيع البروتينات المختلفة داخل السيتوبلازم.

• tRNA أو RNA الناقل، ويقوم بنقل الأحماض الامينية في السيتوسول إلى الرايبوسومات لاستخدامها في عملية بناء البروتينات.

• rRNA أو الرايبوسومي، يستخدم في إنتاج الرايبوسومات في النوية داخل نواة الخلية

• الفرق بين DNA و RNA

الحمض النووي DNA	الحمض النووي RNA
يتكون من سكر رايبوزي منقوص الأكسجين	يتكون من سكر رايبوزي غير منقوص الأكسجين
يحتوي على القاعدة النيتروجينية الثايمين	يحتوي على القاعدة النيتروجينية اليوراسيل
يتكون من شريط مزدوج	يتكون من شريط مفرد

آلية تضاعف الحمض النووي DNA

مقدرة الخلايا الحية في الحفاظ على درجة عالية من الدقة في الاستمرار في وظائفها من جيلا لآخر تعتمد على قدرتها على مضاعفة المعلومات الوراثية المخزونة في جزيء الـ DNA، المكون للكروموسوم، ويكون ذلك في الطور البيني قبيل عملية الانقسام وإنتاج خلايا جديدة.

شروط تضاعف جزيء DNA

1. جزيء DNA الذي تلتزم مضاعفته ليتم إنتاج جزيئات DNA جديدة تحمل نفس المعلومات الوراثية.

2. كميات كافية من النيوكليوتيدات الأربعة المختلفة التي تدخل في تركيبة (A, G, C, T).

3. إنزيم التضاعف (إنزيم بلمرة DNA)، إضافة إلى بعض الإنزيمات والبروتينات الأخرى اللازمة لإتمام العملية.

خطوات عملية التضاعف

1. تنفصل سلسلتا جزيء DNA بعضها عن بعض بشكل تدريجي، نتيجة تكسّر الروابط الهيدروجينية التي تربط القواعد النيتروجينية ببعضها، فتتحول إلى سلاسل أحادية بدءا من نقطة محددة، وينشطر بشكل طولي حتى نهاية السلسلة.

2. يرتبط إنزيم التضاعف بالسلسلة الأحادية، ويقوم بوضع النيوكليوتيدات - الموجودة في السائل النووي - الواحدة تلو الأخرى بشكل متمم حسب ترتيب القواعد النيتروجينية الموجودة في سلسلة جزيء DNA الذي يتم تضاعفه بحيث يتم وضع نيوكليوتيد T مقابل نيوكليوتيد A، ونيوكليوتيد G مقابل نيوكليوتيد C، وتستمر هذه العملية بتحرك إنزيم التضاعف من نقطة البدأ حتى نهاية السلسلة.

3. تتم عمليتي تضاعف سلسلتي جزيء DNA في وقت واحد وبنفس السرعة، فينتج من هذه العملية جزيئان كاملان من DNA، يحتوي كل منهما على سلسلة قديمة وأخرى جديدة.

4. بعد الانتهاء من هذه العملية تقوم بروتينات الهستونات الأصلية والجديدة بالارتباط جميعها بجزيئي DNA، لتكوين الكروموسومات وتكثيفها داخل النواة.

الطفرة الوراثية

يؤدي حدوث أي خطأ في ترتيب أو تسلسل القواعد النيتروجينية في جزيء DNA إلى تغيير المعلومات الوراثية، فينتج عن ذلك بما يسمى بالطفرة، كما يؤدي هذا التغير في الخلايا الجسدية إلى خلل لدى الفرد الذي حدث له ذلك التغيير، وفي حالة حصول الطفرة الوراثية في الخلايا الجنسية يصبح بالإمكان نقل هذه الطفرة من جيل لاخر، وذلك يؤدي إلى ظهور الأمراض الوراثية.

عوامل حدوث الطفرة الوراثية

1. عوامل داخلية: أثناء عملية التضاعف يقوم إنزيم التضاعف بوضع النيوكليوتيدات في غير موضعها الصحيح، وتنتج الطفرة عند عدم قدرة الخلايا على إصلاح كافة الأخطاء الناتجة عن ذلك.

2. عوامل خارجية: كالإشعاعات المختلفة، وبعض المواد الكيميائية، أو بعض أنواع الفيروسات التي تؤدي إلى إحداث تغيير في تركيب القواعد النيتروجينية لجزيء DNA.

و تكمن خطورة هذه الطفرات عند حصولها في الجينات الموجودة على الكروموسومات، مما يؤدي إلى التأثير على عملها أو إيقاف عملها بشكل تام، فيسبب ذلك حدوث الاختلال في الوظائف المتربطة بهذه الجينات وظهور لعديد من الأمراض.

ملاحظات

• بالإمكان التعرف على عدد الكروموسومات وحجمها عن طريق فصلها عن مكونات الخلية الأخرى وصبغ جزيء الـ DNA بصبغات خاصة ذات ألوان مختلفة.

• عدد النيوكليوتيدات الموجودة في كروموسومات الإنسان تبلغ 3.2 مليار نيوكليوتيد، بينما يبلغ عددها على الكروموسوم الوحيد في بكتيريا القولون E.coli حوالي مليون نيوكليوتيد.

• الجينات في كروموسومات الإنسان تحتل فقط ما مقداره 5% من حجم الكروموسوم تقريبا، في حين أن 95% من المساحة المتبقية ليس فيها جينات.

• الحمض النووي DNA موجود في نواة الخلية، إضافة إلى وجوده أيضا في المايتوكندريا في الخلايا التي لها نواة حقيقية كخلايا الإنسان كما توجد في البلاستيدات الخضراء.

• التركيب الكيميائي الأساسي للحموض النووية متطابق في كافة خلايا الكائنات الحية من نباتات وحيوان وحتى في الفيروسات وتختلف في الطول وترتيب سلسلة القواعد النيتروجينية.

• الرابطة الهيدورجينية بين القواعد النيتروجينية في جزيء DNA هي رابطة بين ذرة هيدروجين من قاعدة نيتروجينية وذرة نيتروجين من قاعدة نيتروجينية متقابلة معها.

• عملية التضاعف تبدأ من نقطة معينة في جزيء DNA بشكل دائم ولها تركيب خاص، ويوجد في كروموسوم البكتيريا نقطة واحد فقط، بينما يوجد في كروموسومات الإنسان الآلاف من هذه المواقع ليتيح إتمام العملية بسرعة.

• إنزيم تضاعف جزيء DNA يقوم بعملية وضع النيوكليوتيدات ضمن التلسلسل اللازم بدقة متناهية، ومع ذلك قد تحدث بعض الأخطاء، وتقوم الخلايا بإصلاح هذه الأخطاء بعد الانتهاء من عملية التضاعف بآليات خاصة وذلك باستخدام مجموعة من الإنزيمات.

• تستطيع الخلية أن تقوم بإصلاح الطفرات الوراثية التي قد تحدث في جزيء DNA بواسطة آليات خاصة لذلك. ويحدث الخلل غالباً عندما يكون معدل حصول هذه الطفرات أعلى من قدرة الخلايا على إصلاحها

نسخ (وراثة)

في الوراثة، الترجمةTranscription هو عملية النسخ الأنزيمية التي يقوم بها أنزيم رنا بوليميراز RNA polymerase لتحويل تسلسل الدنا (لمورثة ما) إلى سلسلة الرنا الموافقة المتممة وبهذه العملية يتم نقل المعلومات الوراثية من الدنا إلى الرنا، تسمى هده النظرية بوجهة النظر المركزية(Central Dogma).كان يعتقد أن عكس العملية مستحيل, لكن وجد ان الكثير من الفيروسات لها القدرة على تحويل الرنا اِلى الدنا مثل فيروس نقص المناعة المكتسب HIV. في حالة كون الدنا يحوي معلومات حول تشكيل سلسة ببتيدية، فإن مرحلة النسخ تكون المرحلة الأولى من عملية طويلة تتوسطها الرنا المرسال، وتنتهي بتشكل السلسلة الببتيدية المطلوبة. من ثم يمكن صنع بروتين من السلسلة المكونة من الريباسات (الرايبوسوم). من الممكن أن يكون هذا البروتين لولبيا(الفا) (alfa) أوصفيحيا (بيتا) (Beta).

خطوات الاِنتساخ

1. الاِبتداء: يرتبط اِنزيم رنا بوليمراز RNA polymerase بمنطقة معينة على الدنا تسمى المحفز والتي توجد غالبا في بداية اي جين ما.هذه العملية معقدة جدا وتحتاج اِلى مساعدات اِستنساخ كثيرة واِنزيمات تعمل على فصل شريطي الدنا عن بعضيهما (Helikase).

2. الاِستطالة: وفيها يتم النسخ الحقيقي، حيث يتم بناء وحدات AMP, GMP, UMP, CMP من وحدات ATP,GTP,UTP,CTP مع العلم انه يتم اِستبدال وحدات dTMP في الدنا بوحدات UMP في الرنا.أي أنه يتم فصل وحدتي بيروفوسفات، ومن هذا الاِنفصال يتم الحصول على الطاقة اللازمة لاِتمام هذا التفاعل.يقرأ الرنا بوليميراز الدنا في الاِتجاة 3´-5´أما بناء الرنا فيكون في الاِتجاه المعاكس أي 5´-3´, ويسمى شريط الدنا المطابق للرنا بالشريط غير الفعال.

3. الاِنتهاء: وفيها يتم الاِنتهاء من عملية النسخ.مع العلم ان الرنا الراسل يكون في الكائنات حقيقة النواة غير جاهزا لبناء سلسلة عديد الببتيد في السيتوبلازم اِذ لابد له أن يمر بمراحل عدة قبل أن يخرج إلى السيتوبلازم والتي تسمى معالجة الرنا الراسل(mRNA-Processing

   عملية إرتباط القواعد النيتروجينية

   
   

   

4. عملية النسخ

5. 

6. عملية تضاعف DNA

7. 

                                                القواعد النيتروجينية
   

   

8. عملية بلمرة DNA

   

                                                       
   

   

9. سلسلة DNA

   

                                      مراحل تكون الكروموسوم
   

    

10.                                                  سلسلة DNA
    

    

11. العالم جريفث

    

12. العالم ألفري

                                            تركيب النيوكليوتيدات

                                   تجربة العالمين هيرشي و تشيس

تركيب DNA

                                       تجربة العالم جريفث

الجينات

تركيب الكروموسوم

العالمين هيرشي و تشيس

                                      العالمين واتسون وكريك