فصل ۲: رونویسی - جریان اطلاعات در یاخته

فصل ۲: جریان اطلاعات در یاخته

گفتار ۱: رونویسی

• واحد سازندهٔ دنا نوکلئوتید است.
• واحد سازندهٔ پلی پپتید آمینواسید است.
• هر توالی سه تایی از نوکلئوتیدهای دنا، نوعی آمینواسید را نشان می دهد.
• در DNA، چهار نوع نوکلئوتید وجود دارد، ۶۴ توالی سه نوکلئوتیدی مختلف می تواند رمز ساخت پلی پپتیدها با ۲۰ نوع آمینواسید باشد.
• یک آمینواسید ممکن است بیش از یک رمز داشته باشد.
• پلی پپتیدها بر اساس اطلاعات DNA در سیتوپلاسم ساخته می شوند.
• پروتئین سازی در هسته انجام نمی شود، زیرا رِناتنها درون هسته وجود ندارند.
• رناها در فرآیند رونویسی از روی قسمتی از یک رشته دنا ساخته می شوند.
• محل ساخت پلی پپتیدها ← رِناتنهای موجود در سیتوپلاسم است.
• محل رمزهای مربوط به پلی پپتیدها ژن‌ها بر روی مولکول DNA است.
• حمل کنندهٔ دستورات ساخت پلی پپتیدها از مولکول دنا به رنتنها mRNA (رنای پیک) است.
• رونویسی ساخته شدن رنا از روی قسمتی از یک رشته دنا است.
• اساس رونویسی شبیه همانندسازی است، نوکلئوتیدهای رشته دنا، نوکلئوتیدهای مکمل در زنجیره رنا قرار میگیرند و به هم متصل می شوند.
• در همانندسازی، دئوکسی ریبونوکلئوتیدها در برابر نوکلئوتیدهای مکمل رشته الگو قرار میگیرند، اما در رونویسی ریبونوکلئوتیدها در برابر نوکلئوتیدهای مکمل رشته الگو قرار می گیرند.
• محصول همانندسازی مولکول دنا و محصول رونویسی مولکول رِنا می باشد.
• برخلاف همانندسازی که در هر چرخهٔ یاختهای یکبار انجام میشود، رونویسی یک ژن می تواند در هر چرخه بارها انجام شود و چندین رشته رنا ساخته شود.
• همانندسازی توسط دو آنزیم هلیکاز و دنابسپاراز انجام میشود در حالیکه در رونویسی فقط یک آنزیم به نام رنابسپاراز نقش دارد.
• همانندسازی ویرایش دارد اما رونویسی ندارد.
• در همانندسازی کل دو رشتهٔ دنا مورد استفاده قرار میگیرند اما در رونویسی فقط بخشی از یک رشته دنا مورد استفاده قرار می گیرد.
• در پیش هسته ایها فقط یک نوع رنابسپاراز وجود دارد.
• در هوهسته ایها سه نوع رنابسپاراز وجود دارد.
• نوع ۱: رِنای رِناتنی (rRNA) را میسازد.
• نوع ۲: رنای پیک (mRNA) را میسازد.
• نوع ۳: رنای ناقل (tRNA) را می سازد.

جدول مقایسهای دنابسپاراز و رنا بسپاراز

مراحل رونویسی

• رونویسی فرایندی پیوسته است، ولی برای سادگی موضوع آن را به سه مرحله: آغاز، طویل شدن و پایان تقسیم میکنند.
• در این مراحل آنزیم رنا بسپاراز، عمل رونویسی را از بخشی از یک رشته دنا انجام میدهد.

مرحلهٔ آغاز

• آنزیم رنابسپاراز به توالی نوکلئوتیدی ویژه ای در مولکول دنا به نام راه انداز متصل میشود.
• • راه انداز: توالی خاصی در مولکول دنا است که رنابسپاراز به آن متصل میشود.
• • نقش: راه انداز موجب میشود رنابسپاراز اولین نوکلئوتید مناسب را به طور دقیق پیدا و رونویسی را از آنجا آغاز کند
• نکته راه انداز بخشی از دنا بوده و بنابراین نوکلئیک اسید است.
• نوکلئوتیدهای راه انداز رونویسی نمیشوند.
• راه انداز اولین محل اتصال آنزیم رنابسپاراز و مولکول دنا میباشد
• مولکول دنا توسط آنزیم رنابسپاراز (در این مرحله، آنزیم پیوندهای هیدروژنی را بین بین دو رشته دنا میشکند) باز میشود.
• نحوهٔ عمل رنابسپاراز به این صورت است که آنزیم با توجه به نوع نوکلئوتید رشته الگوی دنا، نوکلئوتید مکمل را در برابر آن قرار میدهد و سپس این نوکلئوتید را به نوکلئوتید قبلی رشته رنا متصل میکند (بوسیلهٔ پیوند فسفودی استری).
• در رونویسی نوکلئوتید اوراسیلدار رنا به عنوان مکمل در برابر نوکلئوتید آدنیندار دنا قرار می گیرد.

مرحلهٔ طویل شدن

• در این مرحله رنابسپاراز ساخت رنا را ادامه میدهد که در نتیجه آن رنا طویل میشود.
• همچنان که مولکول رنابسپار از به پیش میرود، دو رشته دنا در جلوی آن باز و در چندین نوکلئوتید عقبتر، رنا از دنا جدا میشود و دو رشته دنا مجددا به هم میپیوندند.بنابراین در محل رونویسی و نواحی مجاور آنها حالتی شبیه حباب ایجاد میشود که به سوی انتهای ژن پیش میرود.
• رونویسی از ابتدای ژن آغاز شده و در انتهای ژن پایان می پذیرد.

مرحلهٔ پایان

• پس از رسیدن آنزیم رِنابسپاراز به توالی ویژه ای در مولکول دنا به نام توالی پایان، رونویسی تمام شده و آنزیم از مولکول دنا و رنای تازه ساخته شده جدا میشود.
• پس از جداشدن آنزیم، دو رشته دنا به هم متصل میشوند.
• توالی پایان برخلاف راه انداز؛ رونویسی نمیشود.
• ژن بخشی از مولکول دنای دو رشته ای است ولی رونویسی از روی هر دو رشته یک ژن انجام نمیشود.
• اگر رونویسی از روی هر دو رشتهٔ ژن انجام شود، رنا و پلی پپتید ساخته شده از روی دو رشتهٔ مکمل DNA بسیار متفاوت میباشند.
• رشته مورد رونویسی یک ژن ممکن است با رشته مورد رونویسی ژن مجاور خود یکسان یا متفاوت باشد.

مقایسه شروع رونویسی و شروع همانندسازی

تغییر رناها

• رنایی که در هسته رونویسی میشود با رنایی که در سیتوپلاسم وجود دارد تفاوتهایی دارد.
• این تغییرات در بیشتر رناها انجام میشود.
• تغییرات رناها برای انجام کارهای این مولکولها انجام میشود.

تغییرات رنای پیک

• رنای پیک ممکن است دستخوش تغییراتی در حین رونویسی و یا پس از آن شود.
• یکی از تغییرات پس از رونویسی در یوکاریوتها حذف بخشهایی از مولکول رِنای پیک (پیرایش) است.
• در بعضی ژنها توالی های معینی از رنای ساخته شده (اینترون یا میانه) جدا و حذف میشود و سایر بخشها به هم متصل میشوند و یک رنای پیک یکپارچه میسازند. به این فرایند پیرایش گفته میشود.

میانه (اینترون)

• به این نواحی که در مولکول دنا وجود دارد ولی رونوشت آن در رنای پیک سیتوپلاسمی حذف شده میانه (اینترون) می گویند.

بیانه (اگزون)

• به سایر بخشهای مولکول دنا که رونوشت آنها حذف نمیشوند بیانه (اگزون) گفته میشود.

رنای نابالغ یا اولیه

• رنای رونویسی شده از رشته الگو که دارای رونوشتهای میانهٔ دنا است.

رنای بالغ

• در اثر حذف رونوشتهای میانه از رنای اولیه و پیوستن بخشهای باقی مانده به یکدیگر، ساخته میشود.
• میانه و بیانه قطعاتی از مولکول DNA بوده و جنس آنها DNA است.
• مولکول رنا میانه و بیانه ندارد و تنها دارای رونوشتهایی از این توالی ها میباشد.
• رنای نابالغ در هسته اما رنای بالغ هم در هسته و هم در سیتوپلاسم یافت میشود.
• پروکاریوتها (پیش هسته ایها) عمل پیرایش ندارند
• רRِنای اولیه بدون تغییر باقی میماند.

شدت و میزان رونویسی

• عامل موثر بر میزان رونویسی یک ژن مقدار نیاز یاخته به فرآورده های ژن است.
• بعضی ژنها مانند سازندهٔ رِنای رناتنی در یاخته های تازه تقسیم شده بسیار فعّالاند = زیرا باید تعداد زیادی از این نوع رناها بسازند.
• در ژنهایی با فعالیت زیاد همزمان تعداد زیادی رنابسپاراز در حال فعالیت میباشند دد ر نتیجه همزمان تعداد زیادی رنا در حال ساخت هستند.
• ژنهای فعال، رنابسپاراز در زمانهای مختلفی از رونویسی هستند.
• رناهایی که اندازهٔ بزرگتری دارند در در مراحل آخر رونویسی هستند.
• رناهایی که اندازه های کوچکتری دارند در در مراحل اولیهٔ رونویسی هستند.
• ابتدای ژن دارای رِناهای کوتاه و انتهای ژن دارای רRِناهای بزرگ میباشد.
• تمامی রِناهای ساخته شده از روی یک ژن کاملاً مشابه یکدیگر میباشند.
• تمام رنابسپارازهایی که همزمان درحال رونویسی از روی یک ژن میباشند نیز از یک نوع هستند.
• هر ژن فقط توسط رنابسپاراز مخصوص همان ژن رونویسی میشود.
• رنا بسپاراز نوع ۲ رونویسی کننده از ژن شمارهٔ ۱، فقط از روی این ژن میتواند රونویسی کند و رنای پیک بسازد.
• توالیهای بين ژنی، قطعاتی از مولکول دنا بوده که رونویسی نمیشوند.

گفتار ۲: به سوی پروتئین

• به ساخته شدن پلی پپتید از روی اطلاعات رنای پیک، ترجمه گفته میشود.
• رمزه (کدون): توالیهای ۳ نوکلئوتیدی در رنای پیک که هر کدام مربوط به یک آمینواسید میباشند.
• رمزه های روی رنای پیک تعیین میکنند که کدام آمینواسیدها باید در ساختار پلی پپتید قرار بگیرند.
• در یاخته ۶۴ نوع رمزه وجود دارد = برخی آمینواسیدها بیش از یک رمزه دارند.
• رمزه آمینواسیدها در جانداران یکساناند این موضوع نشان دهندهٔ منشاء مشترک بین جانداران است.
• رمزه های پایان: رمزه های UAG و UAA، UGA هستند.
• نکته رمزه های پایان در رنای پیک باعث پایان یافتن عمل ترجمه میشود.
• رمزه آغاز، AUG است که ترجمه از آن آغاز میشود. این رمزه معرفی آمینواسید متیونین نیز است.

عوامل لازم در ترجمه:

• رنای پیک دستورالعمل لازم برای ساخت رشتهٔ پلی پپتیدی از هسته محل ژنها به رناتن محل پروتئین سازی میآورد.
• آمینواسیدها مادهٔ اولیه تولید پلی پپتیدها هستند.
• רRنای ناقل آمینواسیدها را به رناتن میبرد.
• رناتنها محل تولید رشته های پلی پپتیدی اند
• ATP تامین کنندهٔ انرژی لازم برای فرآیند ترجمه میباشد.
• رنای ناقل در ساختار نهایی نوکلئوتیدهای مکمل میتوانند پیوند هیدروژنی ایجاد کنند به همین علت رنای یک رشته ای روی خود تا میخورد(تاخوردگی اولیه).
• توالی پادرمزه مکمل توالی رمزه است و هنگام ترجمه با یکدیگر پیوند هیدروژنی برقرار میکنند.
• رنای ناقل به جز در ناحیه پادرمزه ای، بقیه توالی هایشان مشابه با یکدیگر است.
• نوع توالی پادرمزهٔ هر رِنای ناقل تعیین کنندهٔ نوع آمینواسید متصل به آن میباشد.
• رﻧﺎﺗﻦ از دو زﯾﺮواﺣﺪ (ﺑﺨﺶ) ﮐﻮﭼﮏ و ﺑﺰرگ ﺳﺎﺧﺘﻪ ﺷﺪه اﺳﺖ.
• در ﺟﺎﯾﮕﺎه ﺑﺰرگ رِنﺎﺗﻦ ﺳﻪ ﺑﺨﺶ وﺟﻮد دارد: --- :A در ﺳﻤت راﺳـﺖ ﻗـرار داﺷـﺘﻪ و ﺟﺎﯾﮕﺎه ورود آﻣﯿﻨﻮااﺳﯿﺪ ﻣـﯽ ﺑﺎﺷـﺪ ﻫﻤﭽﻨـﯿﻦ ﭘﯿﻮﻧـﺪ ﭘﭙﺘﯿـﺪی در اﯾـﻦ ﺟﺎﯾﮕـﺎه ﺑﺮﻗـرار ﻣﯿﺸﻮد. --- P در وﺳط ﻗرار دارد و ﺟﺎﯾﮕاه ﭘﻠﯽ ﭘﭙﺘﯿﺪ ﻣﯽ ﺑﺎﺷﺪ. --- :Eدر ﺳـﻤﺖ ﭼـﭗ ﻗـرار دارد و ﺟﺎﯾﮕﺎه ﺧـﺮوج رﻧـﺎی ﻧﺎﻗـﻞ ﺑـﺪون آﻣﯿﻨﻮااﺳﯿﺪ ﻣﯽﺑﺎﺷﺪ.

مراحل ترجمه

• مرحله آغاز: اﺑﺘﺪا رِﻧﺎی ﭘﯿﮏ ﺑﻪ زﯾﺮواﺣﺪ ﮐﻮﭼﮏ رِﻧﺎﺗﻦ ﻣﺘﺼﻞ ﺷﺪه و زﯾﺮواﺣﺪ ﮐﻮﭼﮏ را ﺑﻪ ﺳﻤﺖ رﻣزهٔ آﻏﺎز ﺣﺪاﯾﺖ ﻣﯽﮐﻨﺪ.
• ﺳﭙﺲ در اﯾﻦ ﻣﺤﻞ رِﻧﺎی ﻧﺎﻗﻠﯽ ﮐﻪ ﻣﮑﻤﻞ رﻣزهٔ آﻏﺎز اﺳﺖ ﺑﻪ آن ﻣﺘﺼﻞ ﻣﯽﺷﻮد.
• • مرحله ی بعد، زﯾﺮواﺣﺪ ﺑﺰرگ رناتن ﻧﯿﺰ ﺑﻪ اﯾﻦ ﻣﺠﻤﻮﻋﻪ اﺿﺎﻓﻪ ﺷﺪه و ﺳﺎﺧﺘﺎر رِﻧﺎﺗﻦ ﮐﺎﻣﻞ ﻣﯽﺷﻮد زﯾﺮواﺣﺪ ﺑﺰرگ ﺑﻪ ﺻﻮرﺗﯽ ﻗرار ﻣﯽﮔﯿﺮد.
• زمزه آغاز: ﻗط ﺟﺎﯾﮕﺎه .P در زﯾﺮواﺣﺪ ﺑﺰرگ ﭘﺮ ﻣﯽﺷﻮد .
• ﭘﺲ اوﻟﯿﻦ رِﻧﺎی ﻧﺎﻗﻞ در ﺟﺎﯾﮕﺎه ﻣﯽ ﻧﺎﻗﻞ ﺑـه ﺟﺎﯾﮕﺎه ﻣﻨﺘﻘﻞ .Pﻗرار .Pﻣﯽ ﮔﯿﺮد اﻣﺎ رﻧﺎﻫﺎی ﺑﻌﺪی اﺑﺘﺪا وارد ﺟﺎﯾﮕﺎه ﺷﺪه و ﺳﭙﺲ ﺑﻪ ﺟﺎﯾﮕﺎه ﻣﻨﺘﻘﻞ .Aﺷﻮﻧﺪ.

مرحله ی طویل شدن

-- ورود دومین رِﻧﺎی ﻧﺎﻗﻞ ﺑﻪ ﺟﺎﯾﮕﺎه --- نکته: در اﯾﻦ ﻣﺮﺣﻠﻪ ﻣمکن اﺳﺖ رِﻧﺎﻫﺎی ﻧاقل ﻣﺨﺘﻠﻔﯽ وارد ﺷﻮﻧﺪ ﺟﺎﯾﮕﺎه،aاما ﻓﻘط ﺳه ﺑﻪ ﮐﻪ ﻣﮑﻤﻞ ﺑﺎﺷﻪ رﻣزهٔ ﺟﺎﯾﯿﮕﺎه،Aاﺳﺖ. اﺳﺘﻘرار ﭘﯿﺪا . ﻣﯽ ﮐﻨﺪ؛

• دو آمﯿﻨﻮااﺳﯿﺪ ﺟﺎﯾﮕﺎهp از رﻧﺎی ﻧﺎقل ﺧﻮد جداﺷو .شود و با آمﯿﻨﻮ اﺳﯿﺪ ﺟﺎﯾﮕﺎه ﭘﯿﻮﻧﺪ ﺑﺮ اﻗرار ﻣﯽ ﮐﻨﺪ .
• ﭘﯿﭘﺲ از از ﺟدا ﺷـودن آمﯿﻨﻮ اﺳﯿﺪ از رﻧﺎی ﻧﺎﻗﻞ ﺟﺎﯾﮕﺎه ،p