الكلمات المفتاحية

نمذجة تضاعف DNA: 10 – 100

تضاعف: 10 – 100

نمذجة تضاعف DNA

المقدمة:

هل سبق لك أن تساءلت كيف تكون أجسامنا قادرة على تكرار ونقل المعلومات الوراثية من جيل إلى جيل؟ إنها عملية رائعة، ونحن اليوم نتعمق في عالم نمذجة تكرار الحمض النووي. سواء كنت من عشاق علم الأحياء، أو طالبًا يدرس علم الوراثة، أو ببساطة فضوليًا بشأن تعقيدات الحياة نفسها، ستأخذك هذه التدوينة في رحلة مبهجة عبر الأعمال الداخلية لخلايانا. استعد لكشف الأسرار الكامنة وراء تكرار الحمض النووي بينما نكشف أسراره معًا!

عناصر المقالة:

1.      ما مادة الوراثة DNA؟

2.      اكتشاف DNA :

3.      تركيب DNA:

4.      نموذج DNA :

5.  نسخ DNA:

6.      الجينات:

7.  تصنيع البروتينات :

8.  الحمض النووي الريبوزي (RNA) :

9.  الجينات المسيطرة (والمتحكمة ):

10.  الختام:

ما مادة الوراثة DNA؟

لماذا كانت حروف الهجاء من أهم الأشياء التي يجب أن نتعلمها عند دخولك المدرسة؟

لأنها الشفرة التي تفك اسرار اللغة العربية ، و كذلك تستعمل الخلية الشفرات المختزنة في مادتها الوراثية ، و التي تكون على مركب كيميائى يُسمى الحمض النووي المنقوص الأكسجين أو DNA  الذى يحوى معلومات خاصة بنمو و نشاط المخلوقات الحية.

انظر إلى الشكل 1 الذي يوضح كيفية تخزين DNA في الخلايا التي تحتوي على نواة. فعندما تنقسم تنقسم الخلية يتضاعف DNA، و ينتقل إلى الخلايا الجديدة. و بهذه الطريقة تحصل كل خلية جديدة على المعلومات نفسها الموجودة في الخلية الأصلية . لذلك يجب أن تكون كل خلية تتكون في جسمك او في جسم اى مخلوق حي آخر تحتوي على DNA

اكتشاف DNA :

اكتشف العلماء منذ منتصف عام 1800م أن نواة الخلية تحتوى على جزيئات كبيرة أطلقوا عليها اسم الأحماض النووي . و في عام 1950م تمكن الكيميائيون من معرفة مكونات الحمض النووي DNA، و لكنهم لم يستطيعوا في حينها بماء نموذج يصف كيفية ترتيب هذه المكوٌنات لتشكيل جزئ  DNA

تركيب DNA:

في عام 1952م اكتشف العالمين العالمة روزاليند فرانكلين أن DNA يتركب من سلسلتين من الجزيئات لهما شكل لولبى ، و بالاعتماد على الأشعة السينية توصلت الدكتورة فرانكلين إلى أن شكل DNA يشبه السلم الحلزونى . و في 1953 و بناء على ما توصلت إليه العالمة فرانكلين و غيرها من العلماء استطاع العالمان جيمس و اطسون وفرانسيس كريك بناء نموذج لجزئ DNA

نموذج DNA :

ما شكل dna ؟ بناء على نموذج واطسون وكريك يتكون جانبًا السلم الحلزونى من تعاقب السكر و هو السكر الخماسى المنقوص الأكسجين _ و مجموعة الفوسفات. في حين تتكون درجات السلم من جزيئات تُسمى القاعدة النيتروجينية. و يحتوي الـ DNA على أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية ، هي: الأدينين، (A) ، و الجوانين G)) ، و السايتوسين C))  ،و الثايمين T))  . و قد لاحظ العلماء أن كمية السايتوسين في الخلية تساوى دائما كمية الجوانين، و كمية الأدنين مساوية لكمية الثايمين ، مما جعلهم يفترضون ان القواعد النيتروجينية تكون مرتبطة في أزواج (كل قاعدتين معاً)، كما في الشكل حيث يرتبط الأدنين في السلسلة الأولى مع الثايمين في السلسلة المقابلة، و يرتبط الجوانين مع السايتوسين، و تكون أزواج القواعد النيتروجنية متداخلة كما في العاب قطع التركيب.

نسخ DNA:

عندما تتضاعف الكروموسومات قبل الانقسام المنصف أو المتساوى تتضاعف كمية DNA  داخل النواة. و قدر أظهر نموذج واطسون و كريك كيف يحدث ذلك، حيث تنفصل السلستين في DNA إحداهما عن الآخر، ثم ترتبط قواعد نيتروجينية  جديدة فيتكون DNA جديد، يتحمل ترتيب القواعد النيتروجينية نفسها في DNA  الأصلى ،كما في الشكل 2.

الجينات:

تعتمد معظم صفات الإنسان مثل لون الشعر والطول وغيرهما من الصفات على البروتينات التى تصنعها الخلايا المكونة للجسم. و تدخل  البروتينات فى بناء الخلايا  و الأنسجة ، أو تعمل الإنزيمات . و تكون المعلومات التي تستعملها الخلايا لتصنيع هذه البروتينات محمولة على DNA. و يُسمى الجزء من DNA المحمولة على الكروموسوم المسؤول عن تصنيع بروتين الجين Gene. ويحتوي الكروموسوم الواحد على مئات الجينات كما هو موضح في الشكل ٣. تتكون البروتينات من سلسلة من مئات أو آلاف الأحماض الأمينية، ويحدد الجين ترتيب الأحماض الأمينية المكونة للبروتين، فإذا تغير ترتيبها تغير البروتين. ولكن ماذا يحدث لخلايا الجسم عندما لا يُصنع بروتين ما، أو يحدث خلل في تصنيعه لسبب ما؟

تصنيع البروتينات :

توجد الجينات في النواة. إلا أن عملية تصنيع ! البروتينات

تحدث في الرايبوسومات الموجودة في السيتوبلازم. لذا تتم عملية نقل شفرة تصنيع البروتينات من النواة إلى الرايبوسومات عبر نوع آخر من الأحماض النووية هو الحمض النووي الرايبوزي أو RNA.

الحمض النووي الريبوزي (RNA) :

يُصنع الـ (RNA) في النواة، وهو نسخة طبق الأصل عن (DNA)، ولكنه يختلف عنه في بعض الخصائص. وبمقارنة تركيب (DNA) في الشكل وتركيب (RNA) في الشكل ٤ تظهر مجموعة من الاختلافات، منها:

(RNA) مكون من سلسلة واحدة، أما (DNA) ويتكون من سلسلتين. ويحتوي(DNA) على أربعة قواعد نيتروجينية هي: أدنين (A)، جوانين (G) ، ثايمين (T) سايتوسين (C)، أما (RNA) فيتكون من القواعد النيتروجينية نفسها إلا الثايمين(T) فيحل محله اليوراسيل (U). كذلك يحتوي (RNA) على سكر خماسي الكربون أما DNA يحتوي على سكر خماسي رايبوزي منقوص ذرة أكسجين. لذلك سمي بالحمض النووي الريبوزي المنقوص الأكسجين.

هناك ثلاثة أنواع من (RNA) في الخلية هي: الرسول (MRNA)، والناقل (RNA)، الرايبوسومي (rRNA). ويلعب (mRNA) دورًا مهما في بناء البروتينات؛ وتبدأ هذه العملية عندما ينتقل (RNA) من النواة إلى السيتوبلازم، وبعد ذلك يرتبط مع الرايبوسومات - التي تحتوي rRNA - المنتشرة في سيتوبلازم الخلية.

بعد الارتباط مع الرايبوسوم تبدأ عملية ارتباط الأحماض الأمينية بعضها مع بعض داخل الرايبوسوم، وترتبط كل قاعدة نيتروجينية من (mRNA) مع ما يقابلها في (RNA). وهكذا تستمر العملية، كما هو مبين في الشكل ٤. ثم ترتبط الأحماض الأمينية على (RNA) فيما بينها لتكوّن سلسلة طويلة ومترابطة. وهذا ما يشكل بداية سلسلة البروتين. وتحدد الشفرة التي يحملها (mRNA) ترتيب ارتباط الأحماض الأمينية، وبعد أن يفقد (RNA) الحمض الأميني يصبح حرا في السيتوبلازم ليحمل الأحماض الأمينية مجددًا كما فعل في المرة الأولى.

الجينات المسيطرة (والمتحكمة ):

 ربما تعتقد أن جميع الخلايا في جسم المخلوق الحي تصنع نفس البروتينات لأنها تحتوي على الكروموسومات والجينات نفسها غيراً أنَّ هذا لا يحدث. فكل خلية تستعمل بعض الجينات من بين آلاف الجينات الموجودة فيها لتصنيع البروتينات، وكل خلية تستعمل فقط الجينات التي تصنع البروتينات اللازمة للقيام بأنشطتها. فمثلاً تصنع البروتينات العضلية في الخلايا العضلية لا في الخلايا العصبية.

الختام:

1.  يُمكن القول أن مادة الوراثة DNA هي الشفرة البيولوجية التي تحمل معلومات حول نمو ونشاط المخلوقات الحية.

2.  تم اكتشاف DNA في منتصف القرن التاسع عشر، وفي عقود لاحقة تم فهم تركيبها وكيفية تخزينها ونسخها لإعادة تصنيع البروتينات التي تحتاجها الخلايا.

3.  الجينات، التي تحمل المعلومات الوراثية، تلعب دورًا أساسيًا في تحديد صفات الكائنات الحية وتوجيه الإنتاج البروتيني. وهذا الأمر يشرح كيف يتم تصنيع البروتينات التي تكون جزءًا أساسيًا من بنية ووظيفة الكائنات الحية.

قم بتنفيذ التجربة بنفسك من خلال منصة ڤلابي لمعامل العلوم الافتراضية