مفهوم الرمز الوراثي دروس علوم الحياة و الأرض الثانية بكالوريا

مفهوم الرمز الوراثي 

دروس علوم الحياة و الأرض الثانية بكالوريا

الفصل : آلية تعبير الخبر الوراثي

ملاحظة : الكلمات الموجودة في الموضوع و الملونة بالأزرق هي عبارة عن مصطلحات علمية ، و  تجدون تعريفها أسفل الموضوع .

مفهوم الرمز الوراثي

يساهم الـ ARNm في عملية تركيب البروتينات، بعد نسخه للخبر الوراثي المتواجد على مستوى الـ ADN. كل تغيير على مستوى الـ ADN، ينتج عنه تغيير في الـ ARNm المنسوخ، و كذلك على مستوى سلسلة الأحماض الأمينية الناتجة، مما يدل على أن هناك علاقة بين تسلسل النيكليوتيدات في الـ ARNm، و سلسلة الأحماض الأمينية.

للكشف عن العلاقة بين جزيئة الـ ARNm و سلسلة الأحماض الأمينية المُشكَّلة، قام العالم Nirenberg سنة 1961، بمساعدة مجموعة من الباحثين، بعدة تجارب، نلخصها فيما يلي :

- تم تحضير مستخلص بكتيري، يحتوي على جميع المواد الضرورية لتركيب البروتينات، تمت إزالة كل من الـ ADN و الـ ARNm منه، باستعمال أنزيمات ADNase و ARNase.

- تمت إضافة جزيئة ARNm اصطناعية، مكونة من فقط من نيكليوتيدات ذات القاعدة الآزوتية الأوراسيل (Poly U)، ثم قام بتحديد عديد البيبتيد الناتج بإنجاز تقنية النبذ.

- تم إجراء نفس العملية بالنسبة لـ ARNm مكون من نيكليوتيدات متشابهة (Poly C و Poly A).

تمثل الوثيقة أسفله، مراحل هذه التجربة و نتائجها.

1 : حلل التنائج المحصل عليها من خلال هذه التجربة ثم إستنتج العلاقة بين مكونات ال ARNm و سلسلة الاحماض الأمينية المركبة  ؟(الأجوبة الصحيحة عن الأسئلة أسفل الموضوع)

يتبين من خلال المعطيات السابقة أن النيكليوتيدات، تسلسلها و طبيعتها، تتحكم في سلسلة الأحماض الأمينية للبروتين الناتج، لكن عدد النيكليوتيدات يساوي 4 فقط مقابل 20 حمض أميني مختلف، مما يفرض توفر أكثر من نيكليوتيد على مستوى الـ ARNm، لإعطاء حمض أميني واحد.

2 : حدد عدد الأحماض الأمينية التي يمكن أن ينتجها نيكليوتيد واحد "نيكليوتيدين ثم ثلاث نيكليوتيدات من ال ARNm  ثم إستنتج أيهما ملائم لإنتاج عشرين حمض أميني مختلف  ؟(الأجوبة الصحيحة عن الأسئلة أسفل الموضوع)

إذن، فـ “الكلمات الرمز” على مستوى الـ ARNm، ما هي إلا ثلاثي نيكليوتيدات تسمى بالوحدات الرمزية، حيث أن كل وحدة رمزية يمكن أن تتحكم في إنتاج حمض أميني معين.

بما أن عدد الوحدات الرمزية (64) يفوق عدد الأحماض الأمينية الموجودة (20)، يتبين لنا ان هناك عدة وحدات رمزية ترمز إلى حمض أميني واحد (ظاهرة التكرار).

كشفت الدراسات عن وجود 61 وحدة رمزية ترمز إلى مختلف الأحماض الأمينية العشرين، بينما الثلاث وحدات رمزية المتبقية، فلا تشير إلى أي حمض أميني، لكنها في المقابل تعتبر وحدات بدون معنى Non Sens، لكونها تدل على نهاية أو توقف تركيب البروتين.

يسمى نظام التطابق بين الوحدات الرمزية التي يحملها ARNm، و بين الأحماض الامينية التي ترمز لها، بالرمز الوراثي Code Génétique، و يلخص الجدول أسفله، الأحماض الأمينية المقابلة لكل وحدة رمزية.

الجواب الصحيح عن الأسئلة :

1 : حلل التنائج المحصل عليها من خلال هذه التجربة ثم إستنتج العلاقة بين مكونات ال ARNm و سلسلة الاحماض الأمينية المركبة  ؟

الجواب : عند إضافة ARNm إصطناعي يتوفر فقط على قاعدة الأوراسيل إلى المستخلص البكتيري، يُلاحظ أن عديد البيبتيد الناتج، يتكون من تسلسل نفس الأحماض الأمينية : الفنيل ألنين (Phe). تسلسل السيتوزين في الـ ARNm، يعطي تسلسل الأحماض الأمينية البرولين (Pro)، أما تسلسل الأدينين، فيعطي تسلسل الأحماض الأمينية الليزين (Lys).

نستنتج من هذه المعطيات، أن تسلسل النيكليوتيدات على مستوى الـ ARNm، يتحكم في تسلسل الأحماض الأمينية المُشكلة للبروتينات.

2 : حدد عدد الأحماض الأمينية التي يمكن أن ينتجها نيكليوتيد واحد "نيكليوتيدين ثم ثلاث نيكليوتيدات من ال ARNm  ثم إستنتج أيهما ملائم لإنتاج عشرين حمض أميني مختلف  ؟

الجواب :

بما أن البروتينات تتركب انطلاقا من العشرين حمض أميني المختلف، يجب أن تتواجد على الأقل 20 “كلمة رمز” في متتالية الـ ARNm، هذه الأخيرة تحتوي فقط على تسلسل أربعة نيكليوتيدات (A و C و G و U) :

إذا اعتبرنا أن كل حمض أميني، يُرمز له من طرف نيكليوتيد واحد من الـ ARNm، سنحصل فقط على 4 احتمالات أحماض أمينية مختلفة، و هذا غير كافي لإعطاء 20 حمض أميني، إذن فعدد النيكليوتيدات يجب ان يكون أكبر.

إذا اعتبرنا أن كل حمض أميني، يُرمز له من طرف نيكليوتيدين من الـ ARNm، سنحصل على 16 احتمالا فقط لأحماض أمينية مختلفة (16 = 4 × 4 = 42)، و بالتالي فعدد النيكليوتيدات أكبر.

أما إذا كان عدد النيكليوتيدات الرامزة لكل حمض أميني يساوي 3، فإن احتمالات الأحماض الأمينية المختلفة سيساوي 64 احتمال (64 = 4 × 4 × 4 = 43)، وهو عدد كافي لإنتاج الـ 20 حمض أميني.

يتبين مما سبق، أن كل حمض أميني، يتحكم فيه تسلسل ثلاث نيكليوتيدات من الـ ARNm (هذا ما أثبتته الدراسات)، و تسمى هذه النيكليوتيدات الثلاث بالوحدات الرمزية Codons.

تعريف المصطلحات العلمية الموجودة بالموضوع :

الأحماض الأمينية Acide Aminé : هي عبارة عن مركب كيميائي، يعتبر الوحدة الأساسية المشكلة للبروتينات. يسمى ارتباط عدة أحماض أمينية بعديد البيبتيد، و عندما يتجاوز عدد الاحماض الأمينية 100، تسمى البروتين.

الوحدات الرمزية (وحدة رمزية ) Codon : هي عبارة عن تسلسل ثلاثة نيكليوتيدات من جزيئة الـ ARNm، تتحكم في ترجمة أحد الاحماض الأمينية الـ 20 الممكنة.

وحدات بدون معنى (وحدة قف ) (Codon Non Sens (Codon Stop : هي إحدى الوحدات الرمزية الثلاث التي لا ترمز إلى أي حمض أميني، لكنها تدل على نهاية أو توقف التركيب البروتيني. هذه الوحدات الرمزية هي : UAA و UAG و UGA.

الرمز الوراثي Code Génétique : هي نظام يمكن من معرفة تسلسل الأحماض الأمينية على مستوى البروتين، انطلاقا من تسلسل النيكليوتيدات على مستوى جزيئة الـ ADN (أو الـ ARN). يتم التعبير عن الرمز الوراثي بجدول مكون من 64 خانة لمختلف احتمالات التقاء ثلاثة نيكليوتيدات (ثلاثي النيكليوتدات)، و الأحماض الامينية المقابلة لها، بالإضافة إلى الوحدات بدون معنى (وحدات قف).


باقي فقرات الفصل :

	عناوين الدروس	مشاهدة
1	تقديم (آلية تعبير الخبر الوراثي)
2	مفهوم الصفة و المورثة و الحليل و الطفرة
3	العلاقة صفة « بروتين و مورثة » بروتين
4	الاستنساخ «النسخ الوراثي»
5	مفهوم الرمز الوراثي
6	مراحل تركيب البروتينات «الترجمة»