ػهى انساثت انالج

Epigenetics

دكتور وسف الشرك

ػهى انساثت انالج

Epigenetics

( (Epigenetics الالوراثة علم أو الالجن الوراثة علم• النمط أو الجن التعبر ف الوراثة التغرات دراسة هو

التغرات غر أخرى آلات عن تنتج والت الخلوي، الظاهري .الدنا تسلسل ف تحدث الت

.الالجن اإلسم هنا ومن •

ف تغر أي دون الجن وظفة ف تحدث لتعدالت شر فهو• .الدنا تشكل الت النوكلوتدات تسلسالت

الدنا مثلة التعدالت هذه على األمثلة وتتضمن •DNA methylation. ضبطان وكالهما الهستون، وتعدل

.عله قوم الذي الدنا تسلسل تعدل دون الجن التعبر

أن تظهر الالجنة الوراثة تدعم الت القاطعة والدالئل• على المترتبة التأثرات بتورث تسمح قد اآللات هذه

.الالحقة األجال إلى الوالدن تجارب

تتم الوراثة أن فكرة مع تتعارض الالجنة فالوراثة• إلى األبون من ورث الذي الجن الكود عبر فقط

.النسل

االنقسامات عبر التغرات هذه تبقى أن الممكن من• .أجال لعدة تبقى وقد الخلة، حاة بقة حتى الخلوة

الخاصة الدنا تسلسالت ف تغر أي حدث ال ولكن• التغرات لهذه الجنة عوامل تؤدي وإنما الح بالكائن .الح الكائن بسلوك

أضا ستخدم و Gene expression الجن التعبر•

ه ( (protein expression بروتن تعبر : مصطلح

ووظائف بنى إلى الجنة المعلومات بها تتحول الت العملة

.خلوة

بعملة تبدأ الخطوات متعددة عملة الجن التعبر عملة• النسخ بعد تعدالت النسخ،

طبعة على تعتمد الخلة عنها تعبر الت البروتن كمة•

االستقالبة والحالة للعضوة التطور مرحلة النسج،

.للخلة والفزولوجة

Transcription(االستنساخ)النسخ

قوم الت األنزمة النسخ عملة هو Transcription النسخ الوراثة، ف• لمورثة) الدنا تسلسل لتحول RNA polymerase بولمراز رنا أنزم بها المتممة الموافقة الرنا سلسلة إلى (ما

هده تسمى الرنا، إلى الدنا من الوراثة المعلومات نقل تم العملة وبهذه • (Centeral Dogma) المركزة النظر بوجهة النظرة

لها الفروسات من الكثر ان وجد لكن مستحل، العملة عكس أن عتقد كان• المكتسب المناعة نقص فروس مثل الدنا الى الرنا تحول على القدرةHIV.

مرحلة فإن ببتدة، سلسة تشكل حول معلومات حوي الدنا كون حالة ف• الرسول، الرنا تتوسطها طولة عملة من األولى المرحلة تكون النسخ .المطلوبة الببتدة السلسلة بتشكل وتنته

الرباسات من المكونة السلسلة من بروتن صنع مكن ثم من• ( (alfa (الفا)لولبا البروتن هذا كون أن الممكن من .(الرابوسوم)

( .(Beta (بتا) أوصفحا

خطىات االنتساخ الدنا على معنة بمنطقة RNA polymerase بولمراز رنا انزم رتبط1.

.ما جن اي بداة ف غالبا توجد والت المحفز تسمى

تعمل وانزمات كثرة استنساخ مساعدات الى وتحتاج جدا معقدة العملة هذه• .Helikaseهلكز أنزم بواسطو بعضهما عن الدنا شرط فصل على

,AMP, GMP وحدات بناء تم حث الحقق، النسخ تم وفها :االستطالة1.UMP, CMP وحدات من ATP,GTP,UTP,CTP استبدال تم انه العلم مع

.الرنا ف UMP بوحدات الدنا ف dTMP وحدات

على الحصول تم االنفصال هذا ومن بروفوسفات، وحدت فصل تم أنه أي• .التفاعل هذا التمام الالزمة الطاقة

االتجاه ف فكون الرنا بناء أما´5-´3 االتجاة ف الدنا بولمراز الرنا قرأ• .الفعال غر بالشرط للرنا المطابق الدنا شرط وسمى ,´3-´5 أي المعاكس

كون الراسل الرنا ان العلم مع.النسخ عملة من االنتهاء تم وفها :نتهاء3. ف الببتد عدد سلسلة لبناء جاهزا غر النواة حققة الكائنات ف

الستوبالزم إلى خرج أن قبل عدة بمراحل مر أن له البد اذ الستوبالزم .(mRNA-Processing)الراسل الرنا معالجة تسمى والت

ػبيم سخ

بعدة قوم بروتن هو Transcription Factor النسخ عامل أهمها ومن وظائف

(RNA Polymerase II 2 بولمرز الرنا إنزم توجه• (Promoter) المحفز إلى(

.النسخ عملة لتسهل الدنا سلسلت فصل•

النسخ عوامل ومنها النسخ عوامل من أنواع عدة وهناك• وتسمى ( (General Transcription Factorsالعمومة

ستخدمها الت المحفزات معظم مع لتوافقها االسم بهذا ((TFII بالرمز لها ورمز II بولمرز الرنا إنزم

طرقة العمل دنا بتسلسل ( (TFIIDالنسخ عوامل أحد بالتصاق النسخ عملة تبدأ•

منطقة ف الموجود ( (Tata Box تاتا صندوق باسم عرف معن .النسخ بدأ منطقة من نوكلوتد 25 بعد وعلى المحفز

عامل ف معن جزء طرق عن ( (TFIIDالنسخ عامل ارتباط تم• TATA Binding Protein TBP))تاتا ارتباط بروتن عرف النسخ

تغرات إلى هذا ودي تاتا صندوق مع الناسخ العامل ارتباط عند• وإنزم النسخ عوامل لبقة إشارة عط مما الدنا شكل ف فزائة

اإلنزم ارتباط إلى ؤدي مما نشط، محفز بوجود (II)بولمرز الرنا بداة معقد عرف ما لتكون المكان ف إضافة ناسخة وعوامل Transcription Initiation Complex) ) النسخ

إنزم بإنتاج ( (TFIIH النسخ عامل قوم المركب هذا تكون عند• الدنا سلسلت لفصل ؤدي مما ( (DNA Helicase هلكز دنا

المراد الدنا سلسلة من أكثر( II) بولمرز الرنا إنزم وتقرب .الرنا من قصرة شرائط إنتاج على ساعد مما نسخها،

النسخ عامل قوم عندما النسخ ف الرئسة المرحلة تبدأ•(TFIIH) بولمرز الرنا إنزم من جزء بفسفرة(II ) باسم عرف

إلى ؤدي مما ( (C Terminal Domianالطرف C نطاق وتم النسخ عوامل تحرر تم بحث المركب، ف جذرة تغرات المراد السلسلة من أكبر بشكل ( II)بولمرز الرنا إنزم تقرب (طولة رنا شرائط إنتاج) االستطالة عملة بدأ وبالتال نسخها .المطلوب الجن ونسخ

إلى العوامل هذه تذهب المركب من النسخ عوامل تحرر عند • .جدد من العملة لبدء آخر محفز

Helicaseهكز

الت اإلنزمات أنواع أهم أحد عتبر ( Helicase) كز هل• النووة األحماض تحلل عملات ف وحوي هام دور لها .والرنا الدنا مثل

اإلشرشة بكترا ف اإلنزم هذا من نوع 14 اكتشاف تم• .اإلنسان ف نوع 24 و E. coli المعوة

األحماض من معن بتسلسل اإلنزم أنواع معظم تتشارك• تتشابه جعلها مما الحوة بالوظائف عالقة له الذي األمنة

ثالث أدنوسن مع االرتباط مثل والوظائف الخصائص ف المختلفة التركبة األجزاء باق أما ( ATP) الفوسفات

.نوعه حسب معنة خاصة اإلنزم تعط أنها عتقد

تناسخ أهمها ومن وظائف بعدة كز الهل إنزمات تقوم•

عملة أي آخر بمعنى أو الرنا، ونسخ وتصلحه الدنا

.األمنة األحماض سلسلت فصل تتضمن حوة

من) إتجاه أي ف األمنة األحماض سلسلة فصل تم •

نوع بحسب وذلك (العكس أو 3 النهاة إالى 5 النهاة

.العملة ف المستخدم اإلنزم

جزئات تحلل من بوظفته للقام الطاقة اإلنزم ستمد •( (ATP

Transcription

• Process of copying DNA to RNA • Differs from DNA synthesis in that only one

strand of DNA, the template strand, is used to make mRNA

• Does not need a primer to start • Can involve multiple RNA polymerases • Divided into 3 stages

– Initiation – Elongation – Termination

Transcription: Transcriptional control

• Different promoters for different sigma factors

هل الغذاء واإلجهاد ؤدي إلى تغر سلىك وجنات

أجال المستقبل

مستوات ف التغرات أن حوانات على أجرت دراسات أظهرت• سلوك تغر إلى تؤدي أن الممكن من الغذائ النظام أو اإلجهاد .المستقبل أجال وجنات

الالجنة الوراثة التغرات تكون أن المحتمل فمن لهذا ونتجة • .موروثة

تغرات إحداث ف التدخن عادة تسبب ربما المثال، سبل على• فعلا تعطل بحث األجداد، ألحد النووي الحمض ف جنة ال وراثة .للسرطان مضادة معنة جنات عمل

الوحد العامل تكون ال قد الناس تناولها الت السموم فإن وبالتال • آباؤهم تناولها الت السموم إن بل بالسرطان؛ اإلصابة عندما المؤثر

السبب أضا ه تكون قد أجدادهم أو

تأثرات عن تكشف قد الت المادة التجارب هذه إجراء إن•

فمن وبالتال المستحل، حكم ف البشر على ألجال ممتدة

.التارخة بالبانات االستعانة بمكان األهمة

ف أطفال على أجرت الت الدراسات إحدى أظهرت وقد•

أجدادهم كان إذا ما على اعتمادا النمو ف اختالفات برستول

.عاما عشر أحد سن قبل المدخنن من

من القصر األجل ف فتكفت دفاعا، أجسامهم تفاعلت وربما•

زول أن إلى أو التالة، القللة لألجال الجنات تغر خالل

"الناعمة الوراثة" وصف عله طلق ما وهو ،"الخطر"

.مفعوال األبطأ التطور قوى مع متوازة بصورة وعمل

.عكسها مكن الالجنة الوراثة التغرات هذه أن الحظ حسن من•

لعالج عقارات أربعة المتحدة الوالات أسواق ف ظهر فاآلن•

العقاقر هذه وتعمل جنة، ال وراثة تغرات عن الناتجة اللوكما

.الطبعة الواقة الجنات تشغل إعادة على

لعالج فقط لس مماثال، عقارا أربعن من أكثر تطور جري واآلن•

.الزاهامر مرض وحتى البدانة وأضا بل السرطان،

للتغرات الصحة الفحوص تصبح أن الممكن من المستقبل وف•

.اعتادة ممارسة الالجنة الوراثة

بالغة أهمة تشكل الجنات تزال ال عاما، خمسن من أكثر مرور بعد•

التحسن ضوء ف خاص وبشكل ــ المعقدة األمراض فهم محاولة ف

بعدا زال ال الجنات عصر إن .تغرها على العلماء قدرة ف الدائم

التعدل عصر إلى تحول لك ببساطة تقدم إن بل نهاته؛ عن

.الالجن الوراث

ف التغرات من كثر سبب قد الغذاء بأن الناس من كثر عتقد• (الدنا ف تغر أي هناك لس ) األساسة غر الجن مكونات السرطانة األمراض من كثر تسبب والت

السرطانة واألمراض ( (Epigenetics الالوراثة بن العالقة• عندها عام بشكل السرطانة الخالا ولكن واضحة، غر

المثتل الدنا من نسبا منخفضة مستوات(DNA methylation )

• but tumor cells generally have comparatively low levels of DNA methylation

Methyl metabolism showing some major metabolic intermediates, cofactors and dietary sources of methyl groups and an intersection with antioxidant metabolism through homocysteine, cysteine and glutathione.

تطور ف والمساهمة الحوة الجنات إقاف ف المثلة عملة تساهم قد•

.السرطان

والزنك الكحول مثل الغذائة المكونات من كثر بأن الدراسات وتشر•

وعلى بالسرطان، االصابة من والوقاة الدنا مثلة على تؤثر قد وغرهم

زادة سبب الفولك حامض ف المنخفض الغذاء بأن وجد المثال سبل

الجنات بعض ف الدنا مثلة عملة ف المفرضة

للتجمعات العامة الصحة الغذائة األنظمة تأثر مدى دراسة صعب•

. البشرة

مثل وما الغذاء نفس تناول الناس معظم قاوم أن المستغرب، من لس•

.ما حد إلى المختبر حوانات

نصف على شملت الت EPIC اسم باسم والمعروفة األوربة دراسة ربطة•

مثلة على الغذائ النظام تأثر أوروبة دولة عشرة ف شخص ملون

الروابط بعض هناك بأن ووجدت ، السرطانة األمراض وحدوث الدنا

.بالسرطان اإلصابة وخطر الغذائ النظام من الدنا مثلة معدالت بن

تؤثر أن مكن الغذائة المكونات بعض أن على الدلل هو فما•

معنة؟ جنات ف genes markers جنة عالمات على

عانون الذن المرضى على دراسة أجرت المثال، سبل على•

بأن ووجدوا ، الجنات ف الدنا ومثلتت المعدة سرطان من

والخضراوات األخضر الشاي استهالك بن عالقة هناك

ف الدنا ومثلت والقرنبط والكرنب الثوم مثل الصلبة

.األمعاء سرطان ف المشاركة الرئسة الجنات بعض

وشرب الفولك حمض تناول الباحثن من غرهم ربط كما•

كبر ربط هناك ووجدوا الجنات بعض ف مثلة على الكحول

سرطان حدوث ف تشارك الت الجنات بعض مثلة بن

حامض من المنخفضة مستوات والمستوات والعنق الرأس .الغذائ النظام ف الفولك

ة األمراض لخفض• خفض على تساعد الت األغذة تناول جب السرطان

ة الوراثة حدوث ن تات الجسم وإمداد ( (Epigeneticsالالج ثال بمmethylation ة األغذة بتناول ك بحامض الغن -: مثل الفول

ة خضراوات ا والبازالء الورق والكبد الشمس عباد وبذور والفاصول

ك، بحامض المدعمة واألغذة ة األغذة وبتناول الفول ن الغن بالكولض -: مثل والكبد (الكاكاوة ) السودان والفول والخس الب

ادة• ن الحامض ولز ن األم ون ا ة األغذة تناول جب المث بهذا الغن

ل واللوز الثوم-:مثل الحامض ا البراز واألبقار الدواجن ولحوم والفاصول

والسمك

والمحار األسماك مثل البحرة المنتجات تناول الزنك على وللحصول•

تامن على وللحصول• واللحوم األلبان منتجات تناوال جب 12ب ف

.والكبد

تسبب قد الت القولون ف األغذة بقاا من التخلص جب وأخرا•

العصائر مثل الفنولة والمواد باأللاف الغنة األغذة بناول األمراض

األحمر والعنب البرقوق ف المتواجدة الفنولة بالمواد الغنة والفاكهة

الكحول على المحتوي األحمر العصر بشرب وصى وقد وعصائرهم

الذي الكحول على العصر ألحتواء ،ونظرا المسلمن للغر بالنسبة مع تداخل الذي منه الرخص خصوصا ) Betaine) بتن على حتوي

مثلة حدوث خفض ف سبب والذي الجسم ف الفولك الحامض تفاعالت

الدنا

ف التغر سبب قد الذي والموجب السلب التدخن عن اإلبتعاد جب كما•

جنة اال الوراثة حدوث

من والتقلل والفاكهة الخضراوات تناول من اإلكثار فرد كل على جب•

.الكحولة وشرب التدخن عن والتوقف الغازة والمشروبات العصائر

Betaine • A betaine in chemistry is any neutral chemical

compound with a positively charged cationic functional group such as a quaternary ammonium or phosphonium cation (generally: onium ions) which bears no hydrogen atom and with a negatively charged functional group such as a carboxylate group which may not be adjacent to the cationic site.

• A betaine thus may be a specific type of zwitterion.

• Historically the term was reserved for trimethylglycine only.

• It is used as a medicine as well.

• The correct pronunciation of the compound reflects its origin and first isolation from sugar beets, and does not derive from the Greek letter beta (β).

• However, it is often mispronounced beta-INE or even BEE-tayn In biological systems, many naturally occurring betaines serve as organic osmolytes, substances synthesized or taken up from the environment by cells for protection against osmotic stress, drought, high salinity or high temperature.

• Intracellular accumulation of betaines, non-perturbing to enzyme function, protein structure and membrane integrity, permits water retention in cells, thus protecting from the effects of dehydration.

• It is also a methyl donor of increasingly recognized significance in biology.

حصغ انبشح ف انخهت

الدنا

الرنا

البروتنات

والبروتنات DNAتصنع

الوراثة الجنة المعلومات على DNA الدنا حتوي•

األمنة األحماض لتصنع

.البروتنات لتكون بعضها مع األمنة األحماض تتحد•

ف والتحكم المخلوق الصفات البروتنات نوعة تحدد•

الخلة وظائف على DNA الدنا تحصل و شئ بكل البروتنات تقوم•

الثناء كل

السلم إلتواء مثل ملتوي كبر جزء عن عبارة الدنا•

بطرق ترتبهم مكن الذي نكلوتدات أربعة من تكون• مختلفة

واللتان بعضهما حول ملتفتان سلسلتان عن عبارة دنا•

إرتباط : مثل التكملة القواعد طرق عن مرتبطان

A-Tالثامن– األدنن1.

C-Gجوانن مع الستوزن إرتباط2.

للبروتن (كودنة) رمزة قواعد ثالثة -: كودون •

,GGT هو DNAالدنا ف الجالسن رمز : مثال معن

GGC, GGA, GGG

لكل خاصة رموز لها العشرن األمنة األحماض جمع•

DNA الدنا ف منها

األمنة لألحماض األبجدة الحروف تمثل الرموز هذه•

.الح الكائن ف المختلفة البروتنات بتصنع تقوم الت

الذي البروتن، لتصنع القالب ه (Codons)الرموز•

ف (rRNA الرباس الرنا) ربوسومات ف تم

الستوبالزم

Amino Acid SLC DNA codons

Isoleucine I ATT, ATC, ATA

Leucine L CTT, CTC, CTA, CTG, TTA, TTG

Valine V GTT, GTC, GTA, GTG

Phenylalanine F TTT, TTC

Methionine M ATG

Cysteine C TGT, TGC

Alanine A GCT, GCC, GCA, GCG

Glycine G GGT, GGC, GGA, GGG

Proline P CCT, CCC, CCA, CCG

Threonine T ACT, ACC, ACA, ACG

Serine S TCT, TCC, TCA, TCG, AGT, AGC

Tyrosine Y TAT, TAC

Tryptophan W TGG

Glutamine Q CAA, CAG

Asparagine N AAT, AAC

Histidine H CAT, CAC

Glutamic acid E GAA, GAG

Aspartic acid D GAT, GAC

Lysine K AAA, AAG

Arginine R CGT, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG

بعضهما، مع تماما متطابقان الناتجان الجزئان أن الحظ•

النوكلوتادات ترتب حث من (األصل) األم الجزيء ومع

وعددها،

تضاعف أثناء ف تركبة تغرات تحدث قد انه غر•

DNA، جددة، وراثة صفات عنها تنتج

نسبة أن إال ،Mutations طفرات التغرات هذه وتسمى•

جدا ضئلة حدوثها

:يبدة انساثت انذب األدنت انخ حثبج أ الكروموسومات، على محمولة الجنات أن إلى العلماء توصل أن بعد•

ساد ،الدنا النووي والحمض البروتنات من تتكون الكروموسومات وان ف الهائل للتنوع نظرا الوراثة مادة ه البروتنات أن بداة االعتقاد .تركبها وتعقد أنواعها

جزيء تركب واكتشاف العلماء، بها قام الت الدققة التجارب أن إال • ولست ،الدنا أن إلى قادت العشرن، القرن من الثان النصف ف الدنا

.الوراثة مادة ه البروتنات

:الوراثة مادة بها تتصف أن جب الت الصفات ه ما• الوراثة المعلومات خزن على وقدرتها تركبها بن التالؤم ـ 1•

النشاطات تنظم الت األنزمات مثل من بروتنات إلى وترجمتها .الح الكائن ونمو األضة

المعلومات ونقل الخلة، انقسام خالل الذات التضاعف على قدرتها ـ 2• .آخر إلى جل من فها الوراثة

؟الثالث االندوسبرم نسج ف DNA كمة تتوقع كم•

؟ المخصبة والبوضة الذكري المشج ف كمته مع مقارنة•

عند الذات التضاعف على DNA قدرة التجارب أثبتت -4•

المعلومات نقل على قدرته عن وهذا الخلة، انقسام

.آخر إلى جل من حملها الت الوراثة

الوراثة المادة هوDNA أن العلماء تجارب أثبتت -5•

العالم اثبت فقد الوراثة، الصفات تحدد عن المسؤولة عن تجارب ف م، 1944 عام وزمالؤه ( (Avery افري

بكترة خلة من انتقلت الت الوراثة المادة أن البكترا .DNA مادة ه جددة صفات ظهور وسببت أخرى، إلى

عمل النسخطرقة •

بتسلسل ( (TFIIDالنسختبدأ عملة النسخ بالتصاق أحد عوامل •

ف الموجود (Tata Box)تاتا دنا معن عرف باسم صندوق

. نوكلوتد من منطقة بدأ النسخ 25منطقة المحفز وعلى بعد

ف معن جزء طرق عن ( (TFIID النسخ عامل ارتباط تم•

تاتا ارتباط بروتن عرف النسخ عاملTATA Binding Protein TBP) ) العامل ارتباط عند

ف فزائة تغرات إلى هذا ودي تاتا صندوق مع الناسخ

الرنا وإنزم النسخ عوامل لبقة إشارة عط مما الدنا شكل ارتباط إلى ؤدي مما تنشط، محفز بوجود IIبولمرز

عرف ما لتكون المكان ف إضافة ناسخة وعوامل اإلنزم

transcription Initiation Complex النسخ بداة معقد

( (FIIHالنسخ عامل قوم المركب هذا تكون عند•

ؤدي مما ( (DNA Helicaseهلكز دنا إنزم بإنتاج

II بولمرز الرنا إنزم وتقرب الدنا سلسلت لفصل على ساعد مما نسخها، المراد الدنا سلسلة من أكثر

.الرنا من قصرة شرائط إنتاج

عامل قوم عندما النسخ ف الرئسة المرحلة تبدأ• بولمرز الرنا إنزم من جزء بفسفرة ( TFIIH) النسخ

II نطاق باسم عرف C الطرف

•C Terminal Domian) ) جذرة تغرات إلى ؤدي مما

تقرب وتم النسخ عوامل تحرر تم بحث المركب، ف نسخها المراد السلسلة من أكبر شكل IIبولمرز الرنا إنزم

(طولة رنا شرائط إنتاج) االستطالة عملة بدأ وبالتال

.المطلوب الجن ونسخ

العوامل هذه تذهب المركب من النسخ عوامل تحرر عند•

.جدد من العملة لبدء آخر محفز إلى

Transcription: النسخ DNA (DNA unzips) الدنا ف سلسلتن فتح1.

DNA الدنا من المعلومات نسخ mRNA الرسول رنا2.

-:كالتال DNA من RNA تختلف•

ف سلسلتن من بدل واحدة سلسلة علىRNA تحتوي•

DNA

الدنا ف كما ناقصا ولس الربوس علىRNA تحتوي•

DNA

الثامن من بدال Uracil الورسل RNA تستعمل•

Thymine

إلى النواة من genetic codeالجن الرمزRNA تحمل .3

الستوبالزم ف الموجود الربوسوم

: Translation الترجمة

rRNA (ribosomal RNA) ربوسول الرنا رتبط 1.

أو الرموز قراءة ف وبدأ mRNA الرسول الرنا مع

.codons الشفرات

مع وربطها األمنة األحماض tRNA الناقل الرنا حمل2.

.النامة البروتنة السلسلة البروتن إنتاج إكتمال عند البروتنة السلسلة تحرر3.

ملخص لتصنع البروتن والدنا

مع تماما متطابقان الناتجن الجزئن أن الحظ•

حث من (األصل) األم الجزيء ومع بعضهما،

وعددها النوكلوتادات ترتب

تضاعف أثناء ف تركبة تغرات تحدث قد انه غر •DNA، جدد وراثة صفات عنها تنتج

أن إال ،Mutations طفرات التغرات هذه وتسمى•

جدا ضئلة حدوثها نسبة

بناء البروتن ف الخلة

الدنا معلومات أن تجربا ثبت لقد• .الخلة ف البروتنات بناء عن مسؤولة

عدد ببناء الخاصة الدنا صنع الدنا أن• إلى النواة من معن ببتدد

وسمى الستوبالزم، ف الرابوسومات الرسول الرنا الجزيء هذا

m RNA) Messenger RNA)، على الدنا من جزء نسخ عملة وتدعى عملة وأما النسخ، الرسول،عملة الرنا

عددة سلسلة بناء فه الترجمة األحماض من (بروتن) الببتدداد .األمنة

هرش العالمان اثبت وكما & Hershey) وشس

Chase) ف م 1952 عام

آكل الفروس على تجاربهما

أن ،(البكتروفاج) البكترا

DNA ،ولس الفروس

هو له البروتن الغالف

الخلة دخوله بعد المسؤول

على إجبارها على البكترة

فروسات إنتاج

قوم الربوسوم بقراءة الشفرة وربط األحماض

األمنة مع بعضها

انساثت انشفشة يفو

Genetic code : .قهب انساثت انؼهيبث بخز حقو انخ انساثت يبدة انذب أ ػشفج•

؟انذب ف انساثت انؼهيبث خز خى فكف•

ي خك ج كم فب نزا ،انذب جزء ي قطؼت انج أ انؼهو ي•

حخببغ G,C,T,A : أاع أسبؼت حشم انخ انكهحبذاث ي سهسهخ

حذد انشفشة، سهست حس انخ انذب سهسهخ إحذ ف انكهحبذاث ز

.ببؤب سخى ببخذذ ػذذة سهسهت ف األيت األحبض حخببغ

ي أي حط بكم خبصت شفشة جد خطهب رنك أ اناظح، ي•

أسبؼت حكف م نك .انبشحبث يب حخك انخ انؼشش األيت األحبض

األيت؟ األحبض ي ػب (20) نخشفش انكهحبذاث ي أاع

بحط انخبصت نهشفشة انكت انكهحبذاث ػذد ك أ جب كى•

األسئهت ػ اجب .انخبن انجذل ف انظش دقق رنك ػ نإلجببت احذ؟ أي

.حه انخ

الشيفرة في النيوكليوتايذات عذد أمينيبحامض الخاصة

الممكن األمينية عذد األحماض تشفيرها

1 4

2 16

3 64

ـ إذا كانت الشفرة الخاصة بحمض أمن واحد تتكون من نوكلوتاد واحد •فكم عدد الشفرات الناتجة؟ وهل تكف ،(A,T,C,G)من األنواع األربعة،

لتشفر عشرن نوعا من األحماض األمنة؟

من ـ إذا افترضنا أن هذه الشفرة الخاصة بحمض أمن واحد تتكون •فكم عدد الشفرات (,A,T,C,G)واحد من األنواع األربعة نوكلوتاد

الناتجة؟ وهل تكف لتشفر عشرن نوع من األحماض األمنة ؟

إذا افترضنا أن هذه الشفرة الخاصة بحمض أمن تتكون من •ثنائة على أساس انه ( 16)نوكلوتادن فان عدد الشفرات سكون

ترتبا مختلفا من النوكلوتادات األربعة، إذا رتبت بشكل ( 16)سنتج .ثنائات

م 1954عام (Gamow)لعلك توصلت إلى ما توصل إله العالم جامو •من أن كل شفرة تختص بحمض أمن معن جب أن تتكون من ثالثة

سكون كافا ( 64)نوكلوتادات، إذ أن عدد الثالثات ف هذه الحالة .نوعا من األحماض األمنة( 20)لتشفر

ومن الواضح، أن كل حمض أمن سمثل بأكثر من شفرة ثالثة •واحدة، وهذا عن زادة سرعة بناء السالسل الببتدة، والتقلل من اثر

.الطفرات الوراثة الخاصة بحمض أمن

وقد بدا أن تحدد عدد النوكلوتادات الخاصة بكل حمض أمن أمرا •راضا سهال، إال أن اإلنجاز األعظم ف الوراثة الجزئة كان تحدد

. ترتب هذه النوكلوتادات الخاصة بكل حمض أمن

أول إنجاز ف فك رموز (Nirenberg)سجل العالم نرنبرج وقد •الشفرة الوراثة، إذ تمكن من تحدد أن الشفرة الثالثة الخاصة

وبفضل جهود علماء آخرن UUUبالحمض األمن فنل أالنن ه تم التوصل إلى معرفة الشفرات الثالثة جمعها الخاصة بجمع أنواع

األحماض األمنة وتسمى الشفرة الثالثة الخاصة بحمض أمن معن Codonالكودون mRNAف جزيء

وقد توصل العلماء إلى أن الكودونات ه عامة ف جمع الكائنات الحة •كون نفسه ف ( فالن)الخاص بالحمض األمن (GUC)فمثال الكودون

.خالا الكائنات الحة جمعها، مما دل على وحدة خلق الكائنات الحة

الحظت أن الخطوة األولى ف عملة بناء البروتنات ه بناء سلسلة •mRNA منDNA وتسمى هذه العملة عملة النسخ، إذ أن التعلماتتم نسخها بصورة تتابع معن للنوكلوتادات ف ،DNAالوراثة mRNA وكون هذا التتابع متمما إلحدى سلسلتDNA وه السلسلة

.(T)حل محل الثامن (U)النشطة، إال أن نوكلوتاد الوراسل الت تحدد تسلسل mRNAوسمى تتابع النوكلوتادات ف جزيء

األحماض األمنة ف السلسلة عددة الببتاد الت ستم بناؤها الشفرة الوراثة

:وفق الخطوات التالة mRNAتم بناء •

عن بعضهما ف موقع محدد، DNAـ تفكك سلسلت 1• .نتجة تحلل الروابط الهدروجنة بنهما بفعل إنزم خاص

الحرة ف السائل النووي، RNAـ ترتبط نوكلوتادات 2•السلسلة )مع النوكلوتادات المتممة لها ف سلسلة الشفرة

الت تعمل كقالب لتكون سلسلة متممة DNAمن( النشطة .لها

الت اصطفت على طول RNAـ ترتبط نوكلوتادات 3•مع بعضها بعضا بروابط DNAسلسلة الشفرة ف

ولعب أنزم بلمرة ،mRNAتساهمة ف لتكون سلسلة من دورا أساسا ف RNA (RNA POLYMERASE)حمض

.تكون هذه الروابط

mRNAـ تتفكك الروابط الهدروجنة بن سلسلة 4•مما ؤدي إلى انفصال ،DNAالمتكونة، وسلسلة الشفرة ف

لعود االرتباط مرة DNAوابتعادها عن mRNAسلسلة .ف موضع انفصالهما DNAأخرى بن سلسلت

الناتجة mRNAالحظ أن ترتب النوكلوتادات ف سلسلة •الت DNAمما كون متمما لترتبها ف سلسلة الشفرة من

تحمل المعلومات الوراثة، إال أن نوكلوتاد الوراسل (U) حل محل الثامن(T).

عملة بناء (: 34)شكل mRNA

نسخها تم الت mRNA نسخة أن العلماء الحظ وقد •

(200000) على تحتوي النواة ف مباشرة

ف النوكلوتادات عدد أن حن ف نوكلوتاد، حوال الستوسول إلى وصولها عند mRNA سلسلة

ذلك؟ تفسر فما .نوكلوتاد (1000)

تركبة لتغرات تخضع األولة mRNA سلسلة إن•

التغرات هذه وتسمى متخصصة، أنزمات تنظمها الشكل وبن . mRNA Processingمعالجة عملات

:التغرات هذه أهم المقابل

تضمن ال mRNA السلسلة من أجزاء إزالة ـ 1•

الجزء هذا وسمى الببتاد عدد سلسلة لبناء شفرات .Intron انترون

قطع بعدmRNA من الفعالة األجزاء التحام ـ 2•

شفرات على حتوي الذي والجزء االنترونات وفصل وتسمى Exon إكسون سمى سالسل إلى ستترجم

والتحام االنترونات قطع بعدmRNA سلسلة

عبر وتنتقل الناضجة، mRNA سلسلة اإلكسونات

.بالرابوسومات لترتبط الستوسول إلى النواة

:ووظائفها RNAأنواع أخرى من •

عدة أنواع من DNAصنع جزيء •: اهمهما RNAالحمض النووي

،tRNAالناقل إضافة إلى ، rRNAوالرابوسوم،

mRNA. • : tRNAجزيء •ف النواة، أن tRNAتم بناء •

هذا الجزيء تكون من سلسلة واحدة من النوكلوتادات تلتف لتكون

ورتبط أحد . ثالث حلقاتمع حمض أمن tRNAطرف

معن، ف حن أن الحلقة المقابلة لهذا الطرف تحتوي على ثالثة

نوكلوتادات، وتكون متممة ألحد وتسمى mRNAكودونات

tRNAالنوكلوتادات الثالثة ف . Anticodonالكودون المضاد

تركب الربىسىم

عرفت سابقا أن الرابوسوم عضات خلوة •تختص ببناء البروتنات، وأنها تتكون من

تبدأ عملة بناء ،rRNAبروتنات الرابوسوم ف النوة، وتتركب من وحدتن

صغرة وكبرة وتحتوي كل منهما : بنائتنعلى أنواع مختلفة من الجزئات البروتنة

تنتقل هاتان الوحدتان عبر ثقوب ،rRNAو الغالف النووي إلى الستوسول، وعند

كونان رابوسوما mRNAارتباطهما مع .فعاال

الحظ أن الرابوسوم الناتج وفر مواقع • ،mRNA، tRNAخاصة الرتباط جزئات

فهناك موقعان على الوحدة الكبرة الرتباط وموقع واحد على ،tRNAجزئن من

.mRNAالوحدة الصغرة الرتباط جزيء

عملة ترجمة الشفرة الوراثة •translation :

:بناء سلسلة عددة الببتاد *•

تسمى عملة بناء سلسلة من •عدد الببتاد )األحماض األمنة

بحسب تتابع الكودونات ف ( mRNA عملة الترجمة .

وتتضمن عملة الترجمة سلسلة معقدة من الخطوات الت تنظمها

تتبع هذه . أنزمات متخصصةالخطوات من خالل الشكل

:التالعملة "خطوات بناء سلسلة عدد الببتاد (: 38)شكل

"الترجمة

بالحمض األمن؟ tRNAما نوع الطاقة المستخدمة ف عملة تحمل •

ف الرابوسوم وتم ذلك اعتمادا على mRNAالت تحمل أحماض أمنة بسلسلة tRNAـ ترتبط جزئات 4• .mRNAمع الكودون المتمم له ف tRNAبحث رتبط الكودون المضاد ف mRNAترتب الكودونات ف

متجاورة تحمل أحماض أمنة، تكون روابط ببتدة بن كل حامضن أمنن tRNAسهل وجود جزئات ـ 5•، كون ترتب األحماض األمنة فها وفقا (عدد الببتاد)متجاورن، نتج عنه بناء سلسلة من األحماض األمنة

.mRNAلترتب الكودونات المكونة للشفرة الوراثة ف تباعا لقوم كل جزيء منها مرة أخرى بنقل حمض tRNAوتنفصل جزئات . تنفصل السلسة الببتادة الناتجة ـ 6•

.أمن من النوع نفسه

ولعلك تتساءل كف تم إنهاء بناء سلسلة عدد الببتاد؟•

عند الوصول إلى كودون . إن هناك كودونات ال تشفر أحماضا أمنة معنة، لكنها تعمل كإشارات وقف أو إنهاء•وهذا ،tRNAف الرابوسوم ستقبل بروتنا خاصا بدال من (A)فان الموقع ،mRNAاالنتهاء على سلسلة

(.كما بالشكل التال)البروتن فصل سلسلة الببتاد المتكونة، فتنته عملة الترجمة

مرحلة إنهاء بناء السلسلة الببتادة(: 39)شكل

:نقل البروتن وتعدله •

ـ ما الذي حدد اتجاه البروتنات • بعد بنائها ف الرابوسوم؟

ـ لقد وجد أن تتابع عدد معن من •األحماض األمنة ف سلسلة

عدد الببتاد الت تم بناؤها بشك اإلشارة الالزمة لذلك، وسمى هذا التتابع لعدد من األحماض

األمنة سلسلة اإلشارة signal peptide. وقد تم

تعدل البروتن الناتج تركبا باتحاده مع سكرات لتكون

بروتنات سكرة، أو مع مواد آلة نقل البروتن وتعدله(: 40)شكل دهنة لتكون البروتنات الدهنة

تمارن على صنع الرنا الرسول بإستخدام قالب الدنا

A T T A C A

C U A A U G U mRNA الرنا الرسول

،الرموز الترتب نفس ف معا األمنة األحماض ترتبط•

والجمل الكلمات كتابة ف حدث كما ، البروتن سلسلة لصنع

.األخرى اللغات ف وغرها العربة اللغة ف

mRNA CUA AUG UGC

Amino Acid

Amino

Acid

Amino

Acid

خطوات تصنع

البروتن بالصور

: DNA Replication جزيء تضاعف• تحتوي المتساوي االنقسام عن الناتجتن الخلتن أن العلماء الحظ•

.األم الخلة ف الموجودة DNA من نفسها الكمة على فكف الخلة انقسام عند تضاعف DNA جزيء أن عن وهذا •

ذلك؟ حدث

سلسلتن وجود افترض الذي وكرك، واتسون نموذج ساعد لقد• خطوات تتبع .DNA تضاعف عملة فهم على لولب بشكل ملتفتن

التال الشكل ف المبنة العملة هذه

الدناتضاعف جزيء خطوات شكل

إلى DNAكف تم نقل المعلومات من الدنا ....ولكن

الستوبالزم؟

الترجمة خطوات•

نفسه الرسول الرنا لصق1.

to) الصغرة الربوسوم بوحدة

the small subunit).

الرنا ف قواعد 6 تنكشف2.

الرسول

مع ) الناقل الرنا جزء مكمل3.

(المثاونن األمن الحامض

طرق عن الثنائة القاعدة مع

AUG مع UAC الشفرة فك

الرنا قواعد على الموجودة

عند الربوسوم ف الرسول

.P نقطة

ما العمل بنفس الناقل رنا قوم4.

الخطوة ف موضحة ه

A نقطة عند ولكن السابقة

ترانسفرز ببتدل األنزم كون5.

األحماض بن الببتدة الربطة

.األمنة

الربوسوم من النقل الرنا خرج6.

الربوسوم ف األول هو دخل الذي

(األمن الحامض بدون )

3)تحرك الربوسوم على طول رنا الرسول إلى موقع الشفرة التالة (قواعد

Pتحرك الرنا الناقل الثان إلى الموقع

تحد رنا الناقل أخر مع الرنا الرسول الحامل الحامض األمن ف الموقع A حامال

زداد نمو السلسلة الببتدة بهذه الطرقة حتى وصولها إلى موقع توقف التشفر

موقع وصوله عند الرسول رنا ترك للربوسوم إشارة

بأن ذلك معنى الرسول رنا على الموجود التشفر توقف

تكونه إكتمل قد البروتن

بواسطة تحدث أو spontaneousتلقائا الدنا ف الطفرات تحدث

mutagens العالة الحرارة درجات بواسطة المثال سبل على ،

الذري وواإلشعاع البنفسجة فوق واألشعة

تسبب والذي وتكلررها الجنات (شفرات) كود ف تغر الطفرات تسبب

ف حدوثها حالة ف النسل إلى تنتقل قد و الجسم خالا ف كبرا تغرا

الجنسة خالا

ضارة تكون قد أو ،مفدة قد أو ، تغر أي الطفرات تسبب ال مكن

10،000-6000 منذ الطفرة هذه حدث – الزرقاء عون طفرة :مثال

ف حدوثها ذلك ف السبب كون وقد واحد سلف الى ارجاعه مكن سنة،

الجدود أحد

هذه؟ الطفرة من نوع أي

الدنا والطفرات

DNA and Mutations

DNA and Mutations – Lets looks at different mutations

عض الكلب القطTHE DOG BIT THE CAT

DNA and Mutations - Substitution

عض الكلب القط

THE DOG BIT THE CAT

لو غر أحد الحروف ف هذه الجملة وحل محله حرف أخر

عض القلب القط

• Substitution - Replace just one letter:

THE DOG BIT THE CAR

DNA and Mutations - Deletion

عض الكلب القط

THE DOG BIT THE CAT

عند حدف حرف واحد وهو الباء من هذه الجملة تصبح كاألت

عض الكل القط

-:أو تحرك حرف من كلمة إلى أخرى ، تصبح الجملة كالتال

عض الكل القطب

• Deletion: Delete just one letter (T):

THE DOG BIT HEC AT

DNA and Mutations-Insertions

عض الكلب القط

THE DOG BIT THE CAT

• Insertion - Add just one letter (E):

عند إضافة حرف الراء إلى هذه الجملة كالتال

عرض الكل القطب

THE DOE GBI TTH ECA T

قراءة البروتن بإستمرار وتم إصالح لها القدرة على الخالا

األخطاء ف الدنا وبذلك تم معظم تصحح األخطاء الت تحدث ف

الدنا

Cells have “proof reading” proteins that

constantly check the DNA and fix errors, so

most are corrected