الأحماض النووية وتخليق البروتين - الجلسة 3

نحن نعلم أن المعلومات الموجودة في DNA تُستخدم لبناء proteins. ولكن كيف يتم استخدام هذه المعلومات الموجودة في DNA لبناء proteins؟. ويحدث هذا من خلال التعبير الجيني. يشير التعبير الجيني إلى العملية التي يتم بها استخدام المعلومات الجينية المشفرة داخل الجين لإنتاج منتجات وظيفية، مثل proteins. يتضمن تحويل genetic code المخزنة في DNA إلى جزيء وظيفي. هذا الجزيء الوظيفي له دور مهم في العمليات الخلوية.

في عملية التعبير الجيني، الخطوة الأولى هي النسخ. النسخ هو العملية التي يتم فيها تحويل المعلومات الجينية المشفرة في DNA إلى جزيء RNA. يتم إجراء النسخ بواسطة إنزيم يسمى RNA polymerase. أثناء النسخ، يرتبط بوليميراز RNA بمنطقة محددة من DNA تعرف باسم منطقة المحفز. تحتوي منطقة المحفز على تسلسلات DNA التي توفر إشارات لبدء النسخ. يقوم إنزيم بوليميراز RNA بفصل خيوط DNA ويكشف عن جزء صغير من DNA.

ثم يتحرك بوليميراز RNA على طول قالب DNA. يتحرك بوليميراز RNA على طول شريط قالب DNA في اتجاه من three إلى five اتجاهات. وبينما تتحرك، فإنها تضيف nucleotides RNA التكميلية إلى شريط RNA النامي بناءً على تسلسل شريط قالب DNA. ترتبط nucleotides RNA معًا بواسطة روابط فسفودايستر. وهذا يشكل جزيء RNA الذي يكمل قالب DNA.

يستمر النسخ حتى RNAيصل البوليميراز إلى إشارة الإنهاء على قالب DNA. تؤدي إشارة الإنهاء إلى انفصال بوليميراز RNA عن قالب DNA. ونتيجة لذلك، يتم إطلاق جزيء RNA الذي تم تصنيعه حديثًا. يُطلق على جزيء RNA الذي تم تصنيعه حديثًا اسم RNA الرسول المسبق.

بعد النسخ، يخضع RNA الريبوزي الرسول لخطوات معالجة أخرى قبل أن يصبح جاهزًا للترجمة إلى proteins. وتسمى خطوات المعالجة هذه بتعديلات ما بعد النسخ. تتضمن تعديلات ما بعد النسخ التغطية والربط والبولي أدينيلات. دعونا نفهم هذه التعديلات.

التغطية هي إضافة غطاء nucleotide معدّل إلى الطرف five من RNA الريبوزي الرسول. يحمي الغطاء RNA الرسول من التحلل بواسطة النوكليازات الخارجية. له دور حاسم في التعرف على RNA الريبي الرسول بواسطة الريبوسومات لصنع proteins.

تتضمن عملية تعدد الأدينيلات إضافة جزء من nucleotides الأدينين إلى RNA الريبي الرسول لتشكيل ذيل البولي أ. يعمل ذيل البولي A على تعزيز استقرار RNA الريبي الرسول. يحمي الحمض النووي الريبوزي الرسول (RNA) من التحلل. يمكن أن يختلف طول ذيل البولي A.

في حقيقيات النوى، غالبًا ما تحتوي الجينات على مناطق غير مشفرة داخل مناطق مشفرة. تُسمى المناطق غير المشفرة بالإنترونات. وتسمى مناطق الترميز بالإكسونات. يجب إزالة المناطق غير المشفرة لتوليد RNA الريبوزي الرسول الناضج. الوصل هو عملية إزالة الإنترونات وربط الإكسونات معًا لتوليد جزيء RNA رسول ناضج جاهز للترجمة.

وأخيرًا، تحدث الترجمة في الريبوسومات لاستخدام RNA الريبوزي الرسول المعالج. الترجمة هي العملية التي يتم من خلالها استخدام المعلومات الجينية التي تحملها جزيئات RNA الريبوزي الرسول لتخليق proteins. يحدث في الريبوسومات.

تتضمن عملية الترجمة الخطوات التالية:. الخطوة الأولى تسمى المبادرة. في هذه الخطوة، يرتبط الرسول RNA بوحدة فرعية صغيرة من الريبوسوم. RNA الريبوزي الناقل وهو نوع من RNA يتعرف على start codon على RNA الرسول ويرتبط به. تتحد الوحدة الفرعية الكبيرة من الريبوسوم مع الوحدة الفرعية الصغيرة من الريبوسوم لتشكيل مجمع بدء الترجمة. الآن تم تجميع الريبوسوم وأصبح جاهزًا لمرحلة الاستطالة.

أثناء الاستطالة، ينزلق الريبوسوم على طول RNA الريبوزي الرسول في اتجاه محدد، من النهاية الأولية إلى النهاية النهائية. عندما تتحرك، فإنها تقرأ codons الموجودة في RNA الريبوزي المرسال. يمثل كل كودون حمضًا أمينيًا محددًا.

RNA الناقل، وهو أيضًا نوع من جزيئات RNA ، يحمل amino acids المقابلة إلى الريبوسوم. يُطلق على RNA الريبوزي الناقل أيضًا اسم tRNA. كل tRNAيحتوي الجزيء على تسلسل خاص يسمى الكودون المضاد والذي يتطابق مع الكودون الموجود على RNA الريبوزي الرسول. ال tRNAتعمل الجزيئات على ترتيب amino acids بالترتيب الصحيح ووضعها بحيث يمكن ربطها معًا. يساعد الريبوسوم في ربط amino acids معًا عن طريق تكوين روابط ببتيدية بينها. ونتيجة لذلك يتم تشكيل سلسلة متنامية من amino acids. هذه السلسلة تسمى سلسلة البولي ببتيد.

التعديلات بعد الترجمة هي تعديلات كيميائية تحدث على proteins بعد تصنيعها من خلال الترجمة. وتلعب هذه التعديلات دورًا حاسمًا في تنظيم بنية protein ووظيفته واستقراره وموقعه ونشاطه. هناك أنواع عديدة من التعديلات بعد الترجمة. بعض من أكثرها شيوعًا تشمل الفسفرة، والجليكوزيل، والأستلة، والمثيلة.

أثناء الفسفرة تتم إضافة مجموعة الفوسفات إلى بقايا الأحماض الأمينية المحددة. أثناء عملية الجليكوزيل، تتم إضافة جزيئات الكربوهيدرات إلى بقايا الأحماض الأمينية المحددة. أثناء عملية الأستلة، تتم إضافة مجموعة الأسيتيل إلى amino acids محددة. أثناء عملية الميثلة، تتم إضافة المجموعة الأمينية إلى amino acids محددة. تنظم هذه التعديلات نشاط protein والإشارات الخلوية والتفاعلات بين البروتينات.

لقد درسنا أن three أنواع من RNA تشارك في protein synthesis. وهي: RNA الريبوزي الرسول، RNA الناقل، والحمض RNA الريبوزي الريبوسومي. يحمل RNA الريبوزي الرسول المعلومات الوراثية من DNA إلى الريبوسومات. دوره الأساسي هو العمل كقالب protein synthesis. RNA الناقل مسؤول عن نقل amino acids إلى الريبوسومات أثناء protein synthesis. RNA الريبوزي الريبوسومي هو أحد مكونات الريبوسومات. تتكون الريبوسومات من RNA الريبوزي الريبوسومي protein.