درس تفاعلي لطلاب الصف التاسع
كما تعلمنا سابقاً أن DNA هو المادة الوراثية التي تحمل المعلومات الجينية، لكن تصنيع البروتينات (التي تحدد معظم صفات الكائن الحي) لا يحدث في النواة حيث يوجد DNA، بل في السيتوبلازم داخل الريبوسومات. فكيف يتم نقل المعلومات من DNA إلى الريبوسومات؟ هنا يأتي دور الحمض النووي الريبوزي RNA.
الحمض النووي الريبوزي (RNA) هو حمض نووي يلعب دوراً وسيطاً أساسياً في نقل المعلومات الوراثية من DNA وترجمتها إلى بروتينات وظيفية.
تعتمد معظم صفات الإنسان - ومنها لون الشعر، والطول، ووظائف الجسم المختلفة - على البروتينات التي تصنّعها الخلايا. تدخل البروتينات في بناء الخلايا والأنسجة، أو تعمل كإنزيمات لتسريع التفاعلات الحيوية. المعلومات اللازمة لتصنيع كل بروتين تكون مخزنة في DNA.
ويسمى الجزء من DNA المحمول على الكروموسوم والمسؤول عن تصنيع بروتين معين باسم الجين. يحتوي الكروموسوم الواحد على مئات أو آلاف الجينات.
تتكون البروتينات من سلاسل طويلة من وحدات بنائية تسمى الأحماض الأمينية. يحدد تسلسل القواعد النيتروجينية في الجين (الشفرة الوراثية) تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين الناتج. أي تغيير في تسلسل القواعد قد يؤدي إلى تغيير في تركيب البروتين ووظيفته.
فكر: ماذا تتوقع أن يحدث إذا حدث خلل في جين معين ولم يتم تصنيع البروتين المسؤول عنه بشكل صحيح؟
توجد الجينات (DNA) في النواة، بينما تحدث عملية تصنيع البروتينات في الريبوسومات الموجودة في السيتوبلازم. لنقل "وصفة" تصنيع البروتين من النواة إلى المصنع (الريبوسوم)، تستخدم الخلية أنواعًا مختلفة من الحمض النووي الريبوزي (RNA):
ينسخ الشفرة الوراثية من DNA في النواة ويحملها إلى الريبوسومات في السيتوبلازم.
يقوم بقراءة الشفرة على mRNA وإحضار الحمض الأميني المناسب إلى الريبوسوم.
يشكل المكون الرئيسي للريبوسومات (مصانع البروتين) ويساعد في ربط الأحماض الأمينية معاً.
كل جزيء tRNA متخصص في حمل حمض أميني واحد محدد. كما يحتوي على تسلسل من ثلاث قواعد نيتروجينية يسمى المضاد كودون (Anticodon)، وهو مكمل للكودون الموجود على mRNA، وهذا يسمح له بالتعرف على المكان الصحيح لوضع الحمض الأميني أثناء الترجمة.
يُصنَع RNA في النواة كنسخة من جزء من DNA، ولكنه يختلف عنه في عدة جوانب هيكلية وكيميائية مهمة:
تذكر دائمًا: في RNA، تحل قاعدة اليوراسيل (U) محل قاعدة الثايمين (T) الموجودة في DNA. هذا هو الاختلاف الرئيسي في القواعد النيتروجينية بينهما.
في DNA (بين السلسلتين):
عند تكوين RNA من DNA:
بعد أن يتم نسخ المعلومات الوراثية من DNA إلى mRNA في النواة، يخرج mRNA إلى السيتوبلازم لتبدأ المرحلة الثانية وهي الترجمة، حيث يتم تحويل لغة الأحماض النووية (القواعد النيتروجينية) إلى لغة البروتينات (الأحماض الأمينية) بمساعدة الريبوسومات و tRNA.
الشفرة الوراثية هي مجموعة القواعد التي تحدد كيف يتم ترجمة تسلسل القواعد النيتروجينية في RNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين. كل ثلاث قواعد متتالية على mRNA (كودون) تشفر لحمض أميني واحد (أو إشارة بدء/إيقاف).
انقر على زر البدء لمشاهدة تمثيل مبسط لعملية النسخ (انتقال المعلومة من DNA إلى mRNA) والترجمة (تحويل mRNA إلى بروتين) في الخلية.
صنّف القواعد التالية بوضعها في المنطقة الصحيحة (DNA أو RNA). انقر على قاعدة من الأسفل ثم انقر على المنطقة المناسبة لوضعها فيها.
انقر هنا لوضع قواعد DNA
انقر هنا لوضع قواعد RNA
القواعد المتاحة (انقر لتحديد):
(يمكن وضع نفس القاعدة عدة مرات في منطقتها الصحيحة)
أمامك سلسلة DNA قالب. قم ببناء سلسلة mRNA المكملة لها.
اختر القواعد بالترتيب من اليمين إلى اليسار لإضافتها إلى شريط mRNA:
أمامك شريط mRNA مقسم إلى كودونات (ثلاث قواعد). مهمتك هي اختيار جزيء tRNA الصحيح الذي يحمل الرمز (X, Y, Z) المناسب لكل كودون بالترتيب لبناء سلسلة البروتين.
انقر على جزيء tRNA الصحيح للكودون الأول:
1. ما الفرق الرئيسي بين DNA و RNA من حيث القواعد النيتروجينية؟
2. ما هو الدور الرئيسي لجزيء mRNA في الخلية؟
3. أي من الأحماض النووية التالية يوجد عادةً على شكل سلسلة واحدة في الخلية؟
4. كم عدد القواعد النيتروجينية في mRNA التي تشكل "كودون" واحد يرتبط بحمض أميني واحد؟
5. أين تحدث عملية تصنيع البروتين داخل الخلية؟
