تخليق البروتين: النسخ والترجمة والتمارين

تخليق البروتين هو آلية إنتاج البروتين يحدده الحمض النووي ، والذي يحدث في مرحلتين تسمى النسخ والترجمة.

تحدث العملية في سيتوبلازم الخلايا وتتضمن أيضًا الحمض النووي الريبي والريبوزومات والإنزيمات المحددة والأحماض الأمينية التي ستساعد في تسلسل البروتين المراد تكوينه.

مراحل التعبير الجيني أو الجيني.

باختصار ، يتم "نسخ" الحمض النووي بواسطة الرنا المرسال (mRNA) ثم "تتم ترجمة" المعلومات بواسطة الريبوسومات (مركبات RNA الريبوسومية وجزيئات البروتين) وعن طريق الناقل RNA (tRNA) ، الذي ينقل الأحماض الأمينية ، والذي سيحدد تسلسله البروتين المطلوب شكلت.

التعبير الجيني

يتم تنظيم خطوات عملية تخليق البروتين بواسطة الجينات. التعبير الجيني هو اسم العملية التي تولد بها المعلومات الموجودة في الجينات (تسلسل الحمض النووي) المنتجات الجينات ، وهي جزيئات الحمض النووي الريبي (في خطوة نسخ الجينات) والبروتينات (في خطوة الترجمة الجين).

النسخ الجيني

في هذه المرحلة الأولى ، يتم فتح جزيء الحمض النووي ، وتكون الرموز الموجودة في الجين موجودة نسخت لجزيء الحمض النووي الريبي. ال إنزيم بوليميراز الحمض النووي الريبي يرتبط بأحد طرفي الجين ، ويفصل بين خيوط الحمض النووي ، وزوج الريبونوكليوتيدات الحرة مع خيط الحمض النووي الذي يعمل كقالب.

تسلسل قواعد النيتروجين يتبع RNA بالضبط تسلسل قواعد الحمض النووي ، وفقًا للقاعدة التالية:

• U مع A (Uracil-RNA و Adenine-DNA) ،
• A مع T (Adenine-RNA و Thymine-DNA) ،
• C مع G (Cytosine-RNA و Guanine-DNA) و
• G مع C (Guanine-RNA و Cytosine-DNA).

ما يحدد بداية ونهاية الجين الذي سيتم نسخه هي متواليات نوكليوتيد محددة ، والبداية هي منطقة المروج من الجين والنهاية هي منطقة المحطة. يتناسب بوليميراز الحمض النووي الريبي مع منطقة المروج للجين وينتقل إلى المنطقة الطرفية.

الترجمة الجينية

ال سلسلة بولي ببتيد يتكون عن طريق انضمام الأحماض الأمينية وفقًا لتسلسل النيوكليوتيدات من مرنا. يسمى هذا التسلسل mRNA كودون، يتم تحديده من خلال التسلسل الأساسي لخيط DNA الذي كان بمثابة القالب. وبالتالي ، فإن تخليق البروتين هو ترجمة المعلومات الموجودة في الجين ، وهذا هو سبب تسميته بالترجمة الجينية.

الكود الجيني: الكودونات والأحماض الأمينية

هناك تطابق بين تسلسل القواعد النيتروجينية ، التي تشكل كودون mRNA ، و أحماض أمينية المرتبط به يسمى الكود الجيني. تشكل مجموعة ثلاثية من القواعد 64 كودونًا مختلفًا تتوافق معها 20 نوعًا من الأحماض الأمينية التي ستؤلف البروتينات.

انظر الشكل التالي لدائرة الشفرة الجينية التي يجب قراءتها من المنتصف إلى الخارج ، إذن مثال: كودون AAA مرتبط بالحمض الأميني ليسين (Lys) ، GGU هو جليكاين (Gly) و UUC هو فينيل ألانين (Phe).

دائرة الكود الجيني. كودون AUG ، المرتبط بالحمض الأميني الميثيونين ، هو كودون البدء وكودونات UAA و UAG و UGA بدون أحماض أمينية مرتبطة بها ، هي أكواد الإيقاف.

يُقال إن الشفرة الجينية "متدهورة" لأن العديد من الأحماض الأمينية يمكن ترميزها بنفس الكودون ، مثل السيرين (Ser) المرتبط بكودونات UCU و UCC و UCA و UCG. ومع ذلك ، هناك حمض أميني ميثيونين مرتبط بكودون AUG واحد فقط ، والذي يشير إلى بداية الترجمةو 3 وقف الكودونات (UAA و UAG و UGA) غير مرتبط بأي حمض أميني يشير إلى نهاية تخليق البروتين.

تعلم المزيد عن الكود الجيني.

تشكيل سلسلة بولي ببتيد

تمثيل تخطيطي للارتباط بين الريبوسوم و tRNA و mRNA لتكوين البروتين.

يبدأ تخليق البروتين بالارتباط بين الحمض الريبي النووي النقال (الحمض الريبي النووي النقال) و الريبوسوم و الرنا المرسال. يحمل كل حمض أميني tRNA حمضًا أمينيًا يسمى تسلسله الأساسي أنتيكودون، يتوافق مع كودون mRNA.

يرتبط الحمض الريبي النووي النقال الذي يحمل الميثيونين ، الموجه بواسطة الريبوسوم ، بـ mRNA حيث يوجد الكودون المقابل (AUG) ، ويبدأ العملية. ثم يتم إيقاف تشغيله ويتم تشغيل الحمض النووي الريبي (tRNA) آخر ، وبذلك يتم جلب حمض أميني آخر.

تتكرر هذه العملية عدة مرات لتشكيل سلسلة البولي ببتيد ، والتي يتم تحديد تسلسل الأحماض الأمينية الخاصة بها بواسطة مرنا. عندما يصل الريبوسوم أخيرًا إلى منطقة الرنا المرسال حيث يوجد كودون توقف ، فإن نهاية عملية.

من يشارك في التوليف؟

مقارنة بين جزيء DNA (مزدوج الجديلة) وجزيء RNA (منفرد تقطعت به السبل).

الحمض النووي

الجينات هي أجزاء محددة من جزيء الحمض النووي، والتي لها رموز سيتم نسخها إلى RNA. يحدد كل جين إنتاج جزيء معين من الحمض النووي الريبي.

لا يحتوي كل جزيء من جزيئات الحمض النووي على جينات ، فهناك البعض الذي لا يمتلك المعلومات اللازمة لنسخ الجينات ، وهو عبارة عن حمض نووي غير مشفر ، ووظيفته غير معروفة جيدًا.

RNA

جزيئات RNA يتم إنتاجها من قالب DNA. الحمض النووي هو خيط مزدوج ، يستخدم واحد فقط منه لنسخ الحمض النووي الريبي.

يشارك الإنزيم في عملية النسخ بوليميراز الحمض النووي الريبي. يتم إنتاج ثلاثة أنواع مختلفة ، لكل منها وظيفة محددة: mRNA - messenger RNA ، tRNA - نقل RNA و rRNA - RNA الريبوسومي.

الريبوسومات

أنت الريبوسومات وهي هياكل موجودة في الخلايا حقيقية النواة والخلايا بدائية النواة ، وتتمثل وظيفتها في تصنيع البروتينات. إنها ليست عضيات لأنها لا تحتوي على أغشية ، فهي أنواع من الحبيبات ، التي يتكون هيكلها من جزيء RNA الريبوزومي المطوي المرتبط بالبروتينات.

تتشكل من وحدتين فرعيتين وتقع في السيتوبلازم ، حرة أو مرتبطة بالشبكة الإندوبلازمية الخشنة.

تحقق من الاختلافات بين DNA و RNA.

تمارين

1. (MACK) كودونات UGC و UAU و GCC و AGC ، على التوالي ، للأحماض الأمينية السيستين والتيروزين والألانين والسيرين ؛ كودون UAG هو محطة ، أي أنه يشير إلى انقطاع الترجمة. جزء من الحمض النووي ، الذي يشفر تسلسل سيرين - سيستين - تيروسين - ألانين ، عانى من فقدان 9^ال قاعدة نيتروجينية. تحقق من البديل الذي يصف ما سيحدث لتسلسل الأحماض الأمينية.

أ) سيتم استبدال الحمض الأميني التيروزين بحمض أميني آخر.
ب) لن يترجم التيروزين الأحماض الأمينية ، مما ينتج عنه جزيء به 3 أحماض أمينية.
ج) لن يتم ترجمة التسلسل ، لأن جزيء الحمض النووي المتغير هذا غير قادر على قيادة هذه العملية.
د) ستتوقف الترجمة عند الحمض الأميني الثاني.
ه) لن يتعرض التسلسل للضرر ، حيث يتم تصحيح أي تعديل في حبلا DNA على الفور.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) ستتوقف الترجمة عند الحمض الأميني الثاني.

2. (UNIFOR) "يتم إنتاج RNA الرسول في ____I___ وعلى المستوى ____II___ ، يرتبط بـ ____IIII___ المشاركة في توليف ____IV___. " لإكمال هذه الجملة بشكل صحيح ، يجب استبدال I و II و III و IV ، على التوالي ، لكل:

أ) الريبوسوم - السيتوبلازم - الميتوكوندريا - الطاقة.
ب) الريبوسوم - السيتوبلازم - الميتوكوندريا - الحمض النووي.
ج) النواة - السيتوبلازم - الميتوكوندريا - البروتينات.
د) السيتوبلازم - النووي - الريبوسومات - الحمض النووي.
ه) النواة - السيتوبلازم - الريبوسومات - البروتينات.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: هـ) النواة - السيتوبلازم - الريبوسومات - البروتينات.

3. (UFRN) يتم تصنيع بروتين X المشفر بواسطة جين Xp على الريبوسومات من mRNA. ل لكي يحدث التوليف ، من الضروري أن تتم الخطوات ، في النواة وفي السيتوبلازم ، على التوالي. في:

أ) البدء والنسخ.
ب) بدء وإنهاء.
ج) الترجمة والإنهاء.
د) النسخ والترجمة.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: د) النسخ والترجمة.

4. (UEMA) الكود الجيني هو نظام معلومات كيميائي حيوي يسمح بإنتاج البروتينات التي تحدد بنية الخلايا وتتحكم في جميع عمليات التمثيل الغذائي. حدد البديل الصحيح حيث تم العثور على بنية الكود الجيني.

أ) تسلسل عشوائي للقواعد النيتروجينية A ، C ، T ، G.
ب) يشير تسلسل قواعد DNA المكسورة إلى سلسلة من النيوكليوتيدات التي يجب أن تتجمع لتشكيل بروتين.
ج) يشير تسلسل قواعد الحمض النووي الريبي المكسور إلى سلسلة من الأحماض الأمينية التي يجب أن تتجمع لتشكيل بروتين.
د) تسلسل عشوائي للقواعد النيتروجينية A، C، U، G.
ه) يشير تسلسل قواعد الحمض النووي المكسور إلى سلسلة من الأحماض الأمينية التي يجب أن تتجمع لتشكيل بروتين.

انظر للاجابة

البديل الصحيح: هـ) يشير تسلسل قواعد الحمض النووي المكسور إلى سلسلة من الأحماض الأمينية التي يجب أن تتجمع لتكوين بروتين.

قد تكون أيضا مهتما ب:

• السيتوبلازم
• هيكل البروتين
• مقدمة في علم الوراثة