الدرس 122 : حمض RNA الرسول (m-RNA ) - جزء أول | مدونة أحمد النادى لأحياء الثانوية العامة

حمض RNA الرسول [ m-RNA ) [ Messenger Rna ) :

هو جزئ RNA أحادى السلسلة ( منفرد وغير ملتف ) ، يحمل وينقل تعليمات وراثية ( رسالة وراثية تشمل عدد ونوع وترتيب الأحماض الأمينية المكونة لبروتين معين ) من جين معين على DNA فى النواة مطلوب ترجمته ، إلى الريبوسومات الموجودة فى سيتوبلازم خلايا حقيقية النواة بسبب أن الجينات على DNA غير متحركة لخارج النواة حيث :
تعمل الريبوسومات على ترجمة تلك التعليمات إلى أحماض أمينية لبناء بروتين معين تحتاجه الخلية .

حمض RNA الرسول (m-RNA ) – الترجمة – بروتين – الريبوسومات – الأحماض الأمينية

إذن:

♦ m-RNA هو وسيط بين DNA والبروتين ( بروتين DNA -> m-RNA -> ) .

♦ m-RNA هو جزئ مستنسخ من قطعة من أحد سلسلتى DNA .

♦ يتعدد m-RNA بتعدد البروتينات حيث أن كل بروتين له جين معين وبالتالى له m-RNA نوعى خاص بهذا البروتين شفرته تحدد عدد ونوع وترتيب مواقع الأحماض الأمينية الداخلة فى تركيب هذا البروتين .

ملحوظة :

الجين :

هو عبارة عن أقل قطعة من DNA على كروموسوم ما مسئولة عن تكوين بروتين معين أو سلسلة فى بروتين لإظهار صفة معينة .

فمثلاً :

♦ لون الشعر صفة يتحكم فيها جين موجود فى خلايا بصيلات الشعر مسئول عن تكوين بروتين الميلانين ( صبغة ) .

♦ حماية الجسم ضد الأجسام الغريبة تقوم به بروتينات تسمى الجلوبيولينات المناعية ( الأجسام المضادة ) مسئول عن تكوينها جين معين .

♦ نقل الأكسجين فى خلايا الدم لتوصيله لخلايا الجسم يقوم به بروتين الهيموجلوبين مسئول عن تكوينه جينين على كروموسومين مختلفين .

تركيب جزئ m-RNA ( الشكل العام ) :

تركيب m-RNA– موقع الإرتباط بالريبوسوم – ذيل عديد الأدينين – الثالث الثانوى

1- موقع الإرتباط بالريبوسوم عند الطرف `5 ( فى بداية جزئ m-RNA ) :

♦ هو تتابع للنيوكليوتيدات فى بداية كل جزيئات m-RNA المنسوخة من الـ DNA , ولايحمل شفرة وبالتالى لا يترجم إلى أحماض أمينية .

♦ يتعرف m-RNA على الريبوسوم من خلال هذا الموقع ثم يرتبط به بحيث يصبح أول كودون هو AUG متجهاً إلى أعلى وهو الوضع الصحيح للترجمة إلى البروتين المقابل .

♦ يتم الإرتباط مؤقتاً بين AUG و RNA الريبوسومى فى القطعة الصغرى وهو إرتباط غير معلوم لأن القواعد النيتروجينية ليست هى المرتبطة برغم أنه من المعلوم أن الأشرطة ترتبط عن طريق قواعدها النيتروجينية حيث أن الإرتباط يتم ومازالت القواعد النيتروجينية لـ m.Rna معرضة للقراءة والترجمة .

2- ذيل عديد الأدينين عند الطرف 3' ( فى نهاية جزئ m-RNA ) :

♦ هو تتابع مكون من 200 أدينوزين لايمثل شفرة وبالتالى لايترجم إلى أحماض أمينية ضمن البروتين المتكون ولكنه مسئول عن حماية m-RNA من التحلل بواسطة الإنزيمات الموجودة فى السيتوبلازم .

♦ هذا التتابع لاينسخ أثناء نسخ m-RNA من الـ DNA ، حيث أن آخر كودون يتم نسخه هو كودون الوقف من التتابع المكمل له على DNA ولكن يتم إضافته فى النواة قبل الخروج للسيتوبلازم أثناء معالجة مابعد النسخ .

♦ هذا التتابع يوجد بعد كودون الوقف وإنتهاء الترجمة مما يمنع وصول تحت وحدتا الريبوسوم له ولا يرتبط به مضادات الكودونات الخاصة بـt-RAN لأنه لا يمثل شفرة , وبالتالى إذا أثرت عليه إنزيمات السيتوبلازم وفصلت منه وحدات مع مرور الوقت فلن يتأثر البروتين المتكون .

♦ هذا الذيل يقع بعد 3' لأنه يقع بعد آخر نيوكليوتيدة فى m-RNA ( آخر نيوكليوتيدة فى كودون الوقف ) .

الأدينوزين ( أدينين + ريبوز ) :

هو قاعدة أدينين مرتبطة بسكر الريبوز ولكنه ليس بنيوكليوتيدة لعدم إحتوائه على مجموعة فوسفات لذلك لايمثل شفرة ولا يترجم إلى أحماض أمينية .

تركيب m-RNA– ذيل عديد الأدينين - الأدينوزين – الثالث الثانوى

ملحوظة :

إذا ذكر عديد الأدينين بدون كودون وقف قبله فلا يعتبر ذيل ولكن يعتبر شفرة وراثية كل ثلاثة قواعد متتالية منه AAA تمثل شفرة وتترجم للحمض الأمينى الليسين .

تركيب m-RNA– ذيل عديد الأدينين - الأدينوزين - كودون الوقف – الثالث الثانوى

نسخ حمض RNA الرسول :

مقدمة :

إذا ذهبت إلى مكتبة ما لعمل بحث معين وتحتاج لجزء من كتاب نادر جداً داخل فى موضوع بحثك ولا يوجد هذا الكتاب إلا فى تلك المكتبة فقط ، هل ممكن أن تقوم بإقتطاع ذلك الجزء من الكتاب ؟ بالطبع لا ، ولو طلبت من أمين المكتبة أن يعطيك هذا الكتاب لتخرج به من المكتبة لتقوم بإستعماله خارجها لن يسمح لك ولكن الحل أن تقوم بتصوير الأجزاء من الكتاب التى تريدها داخل المكتبة على ماكينة التصوير بها ، بالمثل فإن DNA فى الخلية كتاب مهم جداً يعمل كدليل أو كتاب لتحضير كل أنواع البروتينات التى تحتاجها الخلية فى تركيبها أو فى القيام بوظائفها ، فعندما تحتاج الخلية لصناعة بروتين ما فمن المستحيل أن النواة ( وهى العقل المدبر للخلية والتى تحافظ على المعلومات الوراثية بداخلها وتنظم وقت نسخها على حسب حاجة الخلية ) تسمح بخروج الجين المسئول عن بناؤه من شريط الـDNA وإلا سيحصل هناك نقص فى المعلومات الوراثية فى تلك الخلية وبالتالى لن تنتج الخلية ذلك البروتين مرة أخرى ومن الممكن أن يصبح ذلك الجين معطوباً يسبب سرطان وعندما تنقسم تلك الخلية ستنتج خليتان معطوبتان أيضاً وهكذا ..

لذلك ستسمح الخلية بتصوير جزء الجين المطلوب فقط من شريط DNA فى صورة مشفرة ( على هيئة m-RNA ) داخل المكتبة ( وهى النواة ) ، لأنه لوخرج الجين على صورته (وهى الـ DNA ) سينسخ هذا الجين نفسه لأن DNA قادر على مضاعفة نفسه فستتكون قطعة من الـ DNA تتكامل مع تلك القطعة الخارجة من النواة ( الجين ) وبالتالى سيعبر عن الجين مرتين أو أكثروسيزيد أثره وستحصل مشاكل فى الخلية قد تؤدى إلى سرطانات لا قدّر الله , لذلك يتم نسخ الجين فى النواة ( فى صورة RNA ) ويخرج ليترجم فى السيتوبلازم على الريبوسومات ولأن RNA لا ينسخ نفسه وإنما يُنسخ فقط من DNA فلن يكون هناك قلق من وجود أكثر من صورة من الجين داخل الخلية .

نسخ m-RNA :

هى عملية يتم فيها تحويل تتابع معين من النيوكليوتيدات فى جزئ DNA إلى تتابع مكمل من النيوكليوتيدات فى جزئ m-RNA ( أى تحويل المعلومات الوراثية من لغة DNA إلى لغة RNA بشكل رسالة مشفرة وطبقاً للتكامل بين القواعد النيتروجينية ثم نقلها للسيتوبلازم لتترجم ) بفعل إنزيم يسمى إنزيم بلمرة RNA إلى أحماض أمينية تدخل فى تكوين بروتين معين .

ملحوظة :

♦ فى أوليات النواة ينسخ m-RNA إنزيم بلمرة RNA .

♦ فى حقيقيات النواة ينسخ m-RNA إنزيم بلمرة m-RNA .

الغرض من عملية النسخ :

تكوين ونسخ الشفرة الوراثية لجين معين فى DNA على شريط m-RNA ليترجم إلى بروتين مقابل ( بمعنى أن ينتقل الجين من DNA إلى m-RNA بشكل مشفر ) .

مكان حدوث النسخ :

النواة .

وقت حدوث النسخ :

عندما تحتاج الخلية إلى تكوين بروتين معين سيدخل فى تركيبها أو فى وظيفة تقوم بها .

ملحوظة :

DNA يظل محمى داخل النواة ولا يغادرها بينما يخرج منها m-RNA حاملاً لجين معين بشكل مشفر ليمر من خلال ثقوب النواة ليتم ترجمته فى السيتوبلازم إلى البروتين المقابل .

m-RNA الرسول – ثقوب النواة – الريبوسومات – الترجمة – الثالث الثانوى

خطوات نسخ m-RNA من أحد شريطى DNA :

1- مرحلة الإنطلاق :-

يُفصل اللولب المزدوج عند موضع الجين المطلوب نسخه .

( أ ) تبدأ بإرتباط إنزيم بلمرة RNA ( RNA-POLYMERASE )بالمحفز ( موقع الإبتداء ) وذلك من خلال تعرف الإنزيم على الطرف 3` للقالب .

- أهمية ذلك الإرتباط :

التأكد من أن تلك المنطقة هى الصحيحة والمناسبة لبدء النسخ .

- يبدأ بعد الإرتباط مباشرة إنفصال الشريطين عن بعضهما ليبدأ النسخ .

إنزيم بلمرة RNA :

هو إنزيم يحفز إنتاج وبناء أشرطة m-RNA من DNA حيث يشرف ذلك الإنزيم على :

فصل الشريطين ثم إستخدام أحدهما كقالب ثم إضافة الريبونيوكليوتيدات الحرة الواحدة تلو الأخرى إلى النهاية 3` لشريط m-RNA الجديد وذلك حسب مبدأ تكامل وتقابل القواعد النيتروجينية ( يُراجع ويتأكد من صحة التكامل بين القواعد النيتروجينية ) .

المحفز :

- هو منطقة تمثل تتابع للنيوكليوتدات تمثل موقع الإبتداء لجين معين علىDNA .

- موجود على أحد شريطى DNA فقط وليس كلاهما حيث يكون ناحية الطرف 3' على القالب ( '3 --- > '5 ) الذى سيتم نسخ m.Rna منه فى إتجاه ( '5 --- > '3 ) حيث أنه يساعد إنزيم بلمرة RNA فى :

التعرف على بداية الجين المراد نسخه من السلسلة الصحيحة والذى يبدأ بـ TAC على DNA ليتكون AUG على m.rna ولايترجم إلى أحماض أمينية حيث :

يوجه المحفز إنزيم بلمرة RNA إلى الشريط الحامل للشفرة الوراثية الذى سيُنسخ قطعة منه إلى m-RNA وإلى الموقع الذى سيبدأ منه النسخ على هذا الشريط ، حيث يرتبط ذلك الإنزيم بتتابع المحفز فتنفتح السلسلة فى هذا الموضع لتبدأ عملية النسخ من هذا المكان .

ملحوظة :

إنزيم بلمرة RNA لاينسخ تتابعات المحفز وبالتالى فلاتترجم وبالتالى فهى منطقة بلاشفرة .

(ب) بعد إرتباط إنزيم بلمرة RNA بالمحفز تنفتح السلسلة وينفك إلتفافها وينفصل شريطى DNA عن بعضهما بكسر الروابط الهيدروجينية بينهما فى هذا الموقع وتبدأ عملية النسخ .

وحيث أن جزئ DNA يتكون من شريطين متكاملين ( بمعنى أن النيوكليوتيدات على كل شريط مكملة للنيوكليوتيدات على الشريط الآخر )

فيمكن نظرياً لأى جزء منه أن يُنسخ بفعل الإنزيمات إلى جزئين مختلفين من m-RNA كل منهما يتكامل مع أحد شريطى DNA ولكن بفضل المحفز يتم نسخ m-RNA من شريط واحد فقط يعمل كقالب وهوالشريط الذى يحوى المحفز ويسمى السلسلة المستنسخة ( وهى التى تحمل شفرة الجين المطلوب ترجمته إلى البروتين المقابل ) ، ويكون القالب فى إتجاه ( 3` البداية --< 5` النهاية )

أما الشريط الآخر هو الضامن للحفاظ على ثبات الصفات الوراثية ( حيث أنه يساعد فى إصلاح عيوب DNA ) .

محلوظة :

♦ فى الثانية الواحدة يتم نسخ 60 نيوكليوتيدة بواسطة إنزيم بلمرة RAN .

♦ أحياناً طول m-RNA المنسوخ من قطعة من DNA يكون أقصر منها وأقل فى عدد النيوكليوتيدات بسبب وجود أجزاء لا تمثل شفرة على DNA يتم إستبعادها وقصها من m-RNA لأنها لاتترجم إلى بروتين .

♦ النيوكليوتيدات الحرة التى تدخل فى تكوين m.Rna موجودة بداخل النواة ومصدرها هو الطعام الذى نتغذى عليه والمحتوى على كميات كبيرة من RNA والذى تتحلل إلى مكوناته الأولية .

♦ تسمى النيوكليوتيدات فى RNA بالريبونيوكليوتيدات بسبب أن سكرها ريبوزى وليس ديؤكسى ريبوزى .

♦ الإنزيم الذى نسخ شريط DNA من DNA وقت التضاعف هو إنزيم بلمرة DNA ، بينما الإنزيم الذى نسخ m.Rna من DNA وقت النسخ هو إنزيم بلمرة m.Rna وليس بلمرة RNA لأن فى حقيقيات النواة يوجد لكل نوع من RNA إنزيم بلمرة خاص به .

♦ المقصود بالجين : جزء من اللولب المزدوج لـ DNA ( يعنى الشريطين معاً وليس شريط واحد ) وإن كان يتم نسخه من أحد الشريطين والذى يحتوى على المحفز ، وذلك لأن جزئ DNA لايوجد على هيئة شريط مفرد .

(جـ) بذلك يعمل أحد الشريطين ( الذى عليه المحفز ) كقالب لبناء m-RNA ويكون القالب فى إتجاه ( من `3 البداية إلى `5 النهاية ) فيقوم إنزيم بلمرة RNA ببناء m-RNA فى إتجاه ( من`5 البداية إلى '3 النهاية ) .

ملحوظة :

يبدأ جزء السلسلة الذى يُنسخ على DNA بالمحفز ثم TAC وبذلك يبدأ m-RNA بشفرة البدء AUG .

m-RNA الرسول – المحفز – الريبوسومات – الترجمة – الثالث الثانوى

2- مرحلة ا لإستطالة :

( د ) يتحرك الإنزيم على إمتداد جزئ DNA ويقرأ تتابعات القواعد على القالب فى إتجاه واحد ويضيف نيوكليوتيدات RNA الحرة المتممة والمتكاملة معها حيث :

يتم ربط الريبونيوكليوتيدات المتكاملة وتجميعها بإنزيمات الربط إلى شريط m-RNA النامى واحدة بعد الأخرى فى إتجاه ( '5 --- > '3) حتى تنتهى القطعة المراد نسخها من DNA ( أى الوصول إلى نهاية الجين ) .

فمثلاً :

إذا كان تتابع القواعد فى سلسلة DNA هو )5` ATCGAC 3` (

فإن تتابع القواعد فى سلسلة m-RNA سيكون ) 3` UAGCUG 5` ( .

3- مرحلة النهاية :

( هـ ) عند وصول إنزيم بلمرة RNA إلى نهاية الجين الذى ينتهى بـ ATT أو ATC أو ACT يتم إستنساخ كودون التوقف على m-RNA وهى إما UAA أو UAG أو UGA

يعاد إلتفاف سلسلتى DNA مرة ثانية فى منطقة بعد أن يمر ويغادر الإنزيم تلك المنطقة

ثم ينفصل الإنزيم نهائياً بعد تمام عملية النسخ

ثم يكتمل التفاف السلسلتين ويذهب الإنزيم لينسخ جين جديد

وينفصل m-RNA ويتحرر ليترجم فى السيتوبلازم .

محلوظة :

♦ العلاقة بين شريط DNA غير المستنسخ ( غير القالب ) و m-RNA المتكون هى :

علاقة تماثل مع إستبدال القاعدة T فى DNA بـ القاعدة U فى m-RNA .

♦ mRna الأولى الذى ينتج من عملية النسخ مباشرة يحتوى على مناطق تمثل شفرة ومناطق لاتمثل شفرة كما هو الحال فى الجين المنسوخ منه على DNA ثم يتم إزالة المناطق غير المشفرة منه ثم يضاف موقع الإرتباط بالريبوسوم وكذلك ذيل عديد الأدينين .

♦ كل تضاعف لجزئ DNA يعتبر نسخ ( لأن عملية التضاعف لاتتوقف إلا بعد تمام نسخ كلا الشريطين )

ولايعتبر كل نسخ تضاعف ( لأن النسخ يتم لقطعة واحدة فقط من شريط واحد فقط ) .

♦ عدد أنواع إنزيمات البلمرة فى حقيقيات النواة أربعة أنواع :

DNA Polymerase

m.Rna Polymerase

r.Rna Polymerase

t.Rna Polymerase

♦ عدد أنواع إنزيمات البلمرة فى أوليات النواة نوعين :

DNA Polymerase

RNA Polymerase