وراثة جزيئية PDF

‫الوراثــة الجـزيـئـيـة‬ ‫‪Molecular Genetics‬‬ ‫تعريف وتركيب وتضاعف مادة الوراثة‬ ‫منذ أوائل القرن العشرين أصبح من الثابت أن انتقال الصفات الوراثية للكائنات الحية يرتبط ارتباطا‬ ‫وثيقة بسلوك الكروموسو...

‫الوراثــة الجـزيـئـيـة‬ ‫‪Molecular Genetics‬‬ ‫تعريف وتركيب وتضاعف مادة الوراثة‬ ‫منذ أوائل القرن العشرين أصبح من الثابت أن انتقال الصفات الوراثية للكائنات الحية يرتبط ارتباطا‬ ‫وثيقة بسلوك الكروموسومات أثناء االنقسام الميوزي‪.‬وقد أكدت تحارب توماس مورجان على وراثة لون‬ ‫العين في الدروسوفيال أن المادة الوراثية أو الجينات توجد بالكروموسومات‪.‬وقد أدى إثبات ذلك إلى إجراء‬ ‫تجارب عديدة لتعريف المادة الوراثية الموجودة بالكروموسومات‪.‬وقد أوضحت نتائج دراسات عديدة أن‬ ‫الكروموسومات تتكون من كمية ثابتة من الحمض النووي الريبوزي منقوص األكسجين‬ ‫‪( Deoxyribonucleic acid‬دنا ‪ ،)DNA -‬ويشارك في تركيب الكروموسومات أيضا الحمض النووي‬ ‫الريبوزی ‪( Ribonucleic acid‬رنا ‪ )RNA-‬والبروتينات ‪ Proteins‬ويوجد من البروتينات‬ ‫الكروموسومية بروتينات قاعدية صغيرة الوزن الجزيئي تسمی بروتينات هستونية ‪Histone proteins‬‬ ‫وبروتينات غير مستونية ‪.Non histone proteins‬‬ ‫وقد أثبتت كثير من األدلة والبراهين أن الدنا ‪ DNA‬هو مادة الوراثة ألنه المركب الوحيد داخل‬ ‫الكروموسومات الذي تتوفر به الخصائص األساسية للجينات‪.‬‬ ‫األدلة على أن دنا ‪ DNA‬هو مادة الوراثة‬ ‫تنقسم الدالئل على أن دنا هو مادة الوراثة إلى أدلة مستمدة من قياس كمية دنا في أنوية خاليا الكائنات‬ ‫حقيقية النواة من النباتات والحيوانات ومن خصائص جزئ دنا‪ ،‬وأدلة مستمدة من تجارب على الدنا في‬ ‫الكائنات بدائية النواة مثل ظاهرة التحول والطفور في البكتريا استنقال الجينات عبر الفيروسات وآلية دخول‬ ‫الفيروسات البكتيرية إلى خاليا البكتريا‪.‬ويمكن إيجاز األدلة على أن دنا هو مادة الوراثة في النقاط التالية‪:‬‬ ‫ب‪ -‬أدلة مستمدة من قياسات وخصائص دنا‬ ‫‪ -1‬أن وجود دنا داخل الخلية يقتصر على الكروموسومات التي توجد بالنواة بينما‬ ‫تتواجد المركبات األخرى‪ ،‬التي تشارك في تركيب الكروموسوم (رنا والبروتينات والمواد الدهنية)‪ ،‬في‬ ‫النواة وفي السيتوبالزم‪.‬‬ ‫‪ -2‬أن دنا ذو وجود دائم بكمية ثابتة في النواة وال يمر بتغيرات من خالل عمليات األيض (االستقالب)‬ ‫‪ Metabolism‬التي تتم بالخلية بينما المركبات األخرى تتكون وتختفي أثناء حياة الخلية‪.‬‬ ‫‪ -3‬أن جميع خاليا الكائن الحي تحتوي على نفس الكمية من دنا وتتناسب كمية الدنا مع عدد الجينات كما تتناسب‬ ‫غالبا مع عدد وحجم الكروموسومات في خاليا الكائنات المختلفة‪.‬‬ ‫]‪[56‬‬ ‫‪ -4‬أن الخاليا الجسدية ثنائية المجموعة الكروموسومية ألي نوع من الكائنات تحتوي على ضعف كمية دنا‬ ‫الموجود في الخاليا الجنسية أحادية المجموعة الكروموسومية‪.‬ويتفق ذلك مع انعزال الجينات‬ ‫والكروموسومات أثناء االنقسام الميوزي‪.‬‬ ‫‪ -5‬أن دنا يتكون من سلسلتين متكاملتين من النيوكليوتيدات وأنه يتضاعف بأن تعمل كل سلسلة بمثابة قالب‬ ‫لتخليق سلسلة جديدة متكاملة معها أي مشابه تماما للسلسلة التي انفصلت عنها‪.‬وتتم هذه العملية بدقة متناهية‬ ‫مما يجعل من الممكن انتقال نفس الجزيئات من الدنا األجيال متعاقبة دون تغيير‪.‬‬ ‫‪ -6‬أن الحد األقصى المتصاص األحماض النووية لألشعة فو البنفسجية يحدث عندما يكون طول موجة هذه‬ ‫األشعة ‪ 260‬نانومتر وهي نفس الموجة التي تتمكن عندها هذه األشعة من إحداث الطفرات التي يدل حدوثها‬ ‫على تغيير في المادة الوراثية‪.‬وعلى النقيض من ذلك فإن أقصى حد من امتصاص البروتينات لألشعة الفوق‬ ‫بنفسجية يحدث عندما يكون طول الموجه ‪ 280‬نانومتر‪.‬‬ ‫ت‪ -‬التحول في البكتريا‬ ‫ظاهرة التحول ‪ Transformation‬في البكتريا الفضل في تعريف مادة الوراثة (الجينات) وفهم‬ ‫خصائصها الطبيعة وتركيبها الكيميائي‪ ،‬ويرجع اكتشاف التحول إلى عام ‪ 1928‬عندما نشر جريفث‬ ‫‪ Griffith‬بعض النتائج الشيقة والهامة عن بكتيريا االلتهاب الرئوي ‪ Diplococcus pneumonia‬والتي‬ ‫لم يجد لها تفسيرا في ذلك الوقت‪ ،‬وجد جريفث أن المقدرة على إحداث االلتهاب الرئوي في الفئران تتوقف‬ ‫على وجود حوصلة جيالتينية من السكريات عديدة التسكر ‪ Polysaccharide capsule‬حول خاليا‬ ‫بكتيريا االلتهاب الرئوي وأن وجود هذه الحوصلة يميز الساللة الممرضة ‪ Virulent‬من هذه البكتيريا عن‬ ‫ساللة أخرى غير ممرضة ‪.Avirulent‬وعند زراعة الساللة الممرضة على مزارع األجار بأطبا بترى‬ ‫فإنها تنمو في مستعمرات بكتيرية ملساء الحواف ‪ Smooth colony outlines‬ومن ثم تسمى هذه‬ ‫الساللة ‪ ،S type-‬أما الساللة غير المحاطة بحوصلة فإنها تنمو في مستعمرات خشنة الحواف على مزارع‬ ‫األجار ‪ Rough colony outlines‬كما أنها غير ممرضة وتسمى‪R-type‬‬ ‫قام جريفث بحقن مجموعة من الفئران بخاليا حية من الساللة الممرضة فكانت النتيجة إصابة الفئران كلها‬ ‫بااللتهاب الرئوي وموتها‪.‬وحقن مجموعة أخرى من الفئران بخاليا حية من الطراز غير الممرض فلم تتأثر‬ ‫الفئران ولم يظهر عليها أعراض المرض ألن خاليا هذا الطراز تملك في دم الفئران بواسطة خاليا الدم‬ ‫البيضاء‪.‬قام جريفث بعد ذلك بحقن مجموعة من الفئران بخاليا من الطراز الممرض‪ ،‬ولكن بعد قتلها بالغليان‬ ‫فلم تتأثر الحيوانات‪ ،‬ثم قام بحقن مجموعة من الفئران بمزيج مكون من خاليا غير ممرضة وخاليا مقتولة‬ ‫من الساللة الممرضة فوجد أن الفئران تموت‪.‬وبعد موتها تمكن جريفث من عزل خاليا حية من الطراز‬ ‫]‪[57‬‬ ‫الممرض من أجسام الفئران الميتة‪.‬وقد قدم جريفث تعليال لهذه النتائج مضمونه أن هناك عامال ما أطلق‬ ‫عليه عامل التحول ‪ Transforming principle‬يخرج من الخاليا الممرضة المقتولة ويؤخذ بواسطة‬ ‫الخاليا غير الممرضة فيجعلها ممرضة‪.‬والواقع أن هذا العامل مسئول عن نقل صفة تكوين حوصلة‬ ‫السكريات العديدة من الطراز الممرض إلى الطراز غير الممرض‪.‬‬ ‫وفي عام ‪ 1944‬نشر أفرى ‪ Avery‬وماكلويد ‪ McLeod‬ومكارتی ‪ McCarty‬نتائج تجربة ذكية أثبتت‬ ‫بالدليل القاطع أن دنا هو مادة الجينات‪ ،‬فقد قام هؤالء العلماء بتجزئة خاليا بكتريا االلتهاب الرئوي وفصل‬ ‫مكوناتها عن بعضها وقياس مقدرة كل مكون من هذه المكونات (البروتينات‪ ،‬الدنا‪ ،‬الرنا) على انفراد على‬ ‫إحداث تحول الساللة غير الممرضة إلى ساللة ممرضة من بكتيريا االلتهاب الرئوي‪.‬وأثبتت نتائج هذه‬ ‫التجربة أن الدنا هو المركب الوحيد داخل الخلية الذي يستطيع منفردا عند مزجه مع خاليا من الطراز غير‬ ‫الممرض إلى خاليا ممرضة محاطة بحوصلة من السكريات العديدة تسبب االلتهاب الرئوي‪.‬وللتأكد من ذلك‬ ‫قام هؤالء العلماء بمعاملة مستخلص الخاليا الميتة من الطراز الممرض بإنزيم الديوكسي ريبونيوكلييز‬ ‫‪ Deoxyribonuclease‬الذي يسبب هدم الدنا فلم يتمكن المستخلص بعد ذلك من تحويل خاليا الساللة‬ ‫غير الممرضة الحية إلى خاليا الساللة الممرضة‪.‬‬ ‫]‪[58‬‬  ‫ج‪ -‬آلية غزو الفيروسات لخاليا البكتريا‬ ‫استخدم هيرشي وتشيس فيروسات البكتيريوفاج لتحديد الجزيء الذي يحمل المادة الوراثية‪.‬وبنا ًء على‬ ‫تجارب العلماء اآلخرين‪ ،‬عرف ك ٌّل منهما أن الحمض النووي )‪ (DNA‬يحتوي على الفوسفور على عكس‬ ‫البروتينات‪ ،‬وأن البروتينات تحتوي على الكبريت‪ ،‬على عكس الحمض النووي ‪ (DNA).‬ومن ثم‪ ،‬استخدم‬ ‫ك ٌّل منهما هذه المعلومات في تجاربه‪.‬‬ ‫تُنت َج فيروسات البكتيريوفاج في المختبرات عن طريق زراعة البكتيريا ثم السماح لفيروسات البكتيريوفاج‬ ‫بإصابتها‪ ،‬بحيث يُمكن لهذه الفيروسات التكاثر بداخلها‪.‬وعليه أَنتج هيرشي وتشيس مجموعةً من فيروسات‬ ‫شع‪.‬وهو ما يعني أن فيروسات البكتيريوفاج ستحتوي‬ ‫البكتيريوفاج باستخدام وسط يحتوي على فوسفور ُم ٍّ‬ ‫على حمض نووي ُمش ّ ٍع‪.‬وبالمثل‪ ،‬أُنتجت مجموعة أخرى من فيروسات البكتيريوفاج باستخدام وسط يحتوي‬ ‫على الكبريت ال ُمش ّ ِع‪ ،‬بحيث تحتوي فيروسات البكتيريوفاج هذه على بروتينات ُمشعة‪.‬بعد ذلك‪ ،‬استخدم ك ٌّل‬ ‫]‪[59‬‬ ‫منهما مجموعت َي فيروسات البكتيريوفاج هذه في إصابة مزرعتين مختلفتين من البكتيريا‪ ،‬كما هو موضح‬ ‫في الشكل ‪.9‬‬ ‫كما نعلم‪ ،‬عندما تُصيب فيروسات البكتيريوفاج البكتيريا‪ ،‬فإنها تحقن الخلية البكتيرية بمادتها الوراثية‪.‬‬ ‫وبمجرد حدوث ذلك في المزرعتين البكتيريتين‪ ،‬قام هيرشي وتشيس بمزج كل خليط من الخليطين باستخدام‬ ‫عزلت األغلفة‬ ‫جهاز خلط لفصل األغلفة البروتينية الفيروسية عن أس ُ‬ ‫طح الخاليا البكتيرية‪.‬بعد ذلك‪ُ ،‬‬ ‫البروتينية الفيروسية عن الخاليا البكتيرية في الخليطين بواسطة جهاز الطرد المركزي‪ ،‬والذي يفصل‬ ‫مكونات الخليط بنا ًء على وزنها‪.‬‬ ‫َوجد العا ِلمان أن البكتيريا المصابة بفيروسات البكتيريوفاج في وسط البروتينات ال ُمشعة ال تظهر عليها‬ ‫ي عالمة تشير لوجود نشاط إشعاعي‪.‬أما بالنسبة إلى البكتيريا المصابة بفيروسات البكتيريوفاج في وسط‬ ‫أ ُّ‬ ‫الحمض النووي ال ُمش ّ ِع‪ ،‬فقد ت َبين لهم أنها ُمشعة‪ ،‬كما هو موضح في الشكل ‪.9‬هذه المالحظة أثبتت‪ ،‬دون‬ ‫شك‪ ،‬أن الحمض النووي )‪ (DNA‬هو المادة الوراثية التي ُحقنت في البكتيريا واندمجت معها‪.‬‬ ‫تُعد كل تجربة من التجارب التي تناولناها في هذا الشارح مرحلة مهمة في رحلة تحديد الطبيعة البيوكيميائية‬ ‫كون الحمض النووي )‪ (DNA‬هو المادة َ الوراثيةَ معلومةٌ ال تُقدر بثمن‬ ‫للمادة الوراثية‪.‬وقد ثَبَت أن معرفةَ ْ‬ ‫في مجال العلوم الحديثة والرعاية الصحية‪.‬على سبيل المثال‪ ،‬يمكن اليوم عالج المرضى الذين يُعانون من‬ ‫أمراض وراثية‪ ،‬مثل التليف الكيسي والهيموفيليا وبعض أنواع السرطان عن طريق استهداف مقطع محدد‬ ‫من الحمض النووي )‪ (DNA‬ال َمعيب والذي يُس ِبّب المرض‪.‬ومن دون األسس التي وضعها هؤالء العلماء‬ ‫في القرن العشرين‪ ،‬ما كان الطب في المكانة التي هو عليها في الوقت الحالي‪.‬‬ ‫]‪[60‬‬ ‫الذي تتكاثر به‪.‬إال أن هذه الفيروسات في بعض األحيان تخرج عن اعتدالها تحت ظروف معينة مثل‬ ‫التعرض لألشعة فو البنفسجية‪ ،‬وتبدأ في التكاثر بسرعة مثل الفيروسات الممرضة التي تقتل كل الخاليا‬ ‫التي تصيبها ويتكون نسال كثيرة من الفيروسات يقتل الخلية التي يعيش بما فتتحلل الخلية وتنطلق الفيروسات‬ ‫لتهاجم خاليا جديدة تعيش بها الفيروسات مرة أخرى بصورة معتدلة‪.‬وقد لوحظ أن الفيروس المعتدل يأخذ‬ ‫معه بعض جينات الخلية البكتيرية المتحللة وينقلها إلى الخلية الجديدة التي يعيش بها‪.‬‬ ‫وإلثبات ذلك قام زندر وليدربرج سنة ‪1952‬م باستزراع ساللتين من بكتيريا التيفوئيد إحداهما تحتاج إلى‬ ‫الحمض األميني ميثونين ‪ Methionine‬لعدم قدرتها على تصنيعه بنفسها أي أنها غير ذاتية التغذية للميثونين‬ ‫ولكنها ذاتية التغذية للحمض األميني ثريونين ‪ Thrionline‬ويرمز لطرازها الوراثي "‪ ،met th‬أما الساللة‬ ‫األخرى فكانت ذاتية التغذية للميثونين وغير ذاتية التغذية للثريونين ويرمز لطرازها الوراثي ‪،met thr‬‬ ‫ويعيش بها فيروس بكتيريا التيفوئيد المسمی ‪ Phage P22‬في صورة معتدلة‪ ،‬وعند خلط الساللتين معا‬ ‫وزراعتهما على وسط غذائي يفتقر إلى كل من الميثونين والثريونين ظهرت بعض الخاليا البكتيرية البرية‬ ‫التي يمكنها النمو على وسط غذائي ال يوجد به أي من هذين المركبين أي أن القدرة على تكوين أي من‬ ‫المركبين قد انتقلت من ساللة إلى ساللة أخرى‪.‬وحيث أن الفيروس ‪ P22‬قد انتقل من الساللة ‪، met thr‬‬ ‫إلى الساللة األولى "‪ met thr‬فقد افترض زندر وليدربرج أن المقدرة على تكوين الميثونين قد انتقلت مع‬ ‫هذا لفيروس‪.‬‬ ‫]‪[61‬‬ ‫والستبعاد إمكانية انتقال هذه الصفة عن طريق االقتران ‪ Conjugation‬أو التحول ‪Transformation‬‬ ‫قام زندر وليدربرج بزراعة الساللتين المذكورتين في نفس الوسط الغذائي مفصولتين عن بعضهما بمرشح‬ ‫بكتيري يمنع اختالطهما‪ ،‬ولكنه يسمح بمرور جزيئات الفيروس‪ ،‬وذلك بزراعتهما في أنبوب على شكل‬ ‫حرف ‪U‬تسمى أنبوب ديفيس ‪ ،Davis U tube‬ومرة أخرى الحظ زندر وليدربرج أن بكتيريا ذاتية التغذية‬ ‫لكل من الميثونين والثيرونين يتم الحصول عليها بعد فترة من النمو في ذراعي االنبوب‪.‬وحيث ان المرشح‬ ‫البكتيري يمنع امكانية االقتران بين الساللتين وأن الفيروس يمكنه النفاذ خالل المرشح البكتيري وان دنا‬ ‫الفيروس يمتزج بدنا البكتريا فالبد ان يكون هناك وسيلة انتقال صفة تكوين الميثونين من ساللة الي ساللة‬ ‫اخري من بكتريا التيفوئيد‪.‬‬ ‫]‪[62‬‬  ‫‪RNA‬الرنا هو مادة الوراثة في بعض الفيروسات‬ ‫وظائف المادة الوراثية ‪DNA‬‬ ‫‪.1‬حمل معلومات جينية مه ّمة النتقال الصفات الوراثية من جيل آلخر‪.‬‬ ‫‪.2‬احتوائه على التعليمات المه ّمة والضرورية للكائنات الحية للنمو والتطور والتكاثر‪ ،‬وتكون هذه التعليمات‬ ‫خزنةً في سلسلة ثنائية من النيكلوتيدات األساسية‪.‬‬ ‫ُم ّ‬ ‫‪.3‬قيام اإلنزيمات بقراءة المعلومات الموجودة في جزيئات الحمض النووي‪ ،‬لتنسخها في جزيئات منفصلة يُس ّمى‬ ‫ك ّل منها الحمض النووي الريبوزي المرسال (‪ ،)mRNA‬ث ّم ترجمتها إلى لغة تفهمها األحماض األمينية‪.‬‬ ‫‪.4‬قيام الخلية بتطبيق هذه التعليمات لربط األحماض األمينية مع بعضها البعض إلنتاج نوع محدد من البروتين‪،‬‬ ‫حيث ّ‬ ‫إن هناك أكثر من ‪ 20‬نوع من األحماض األمينية التي يُمكن ربطها بطر مختلفة‪ ،‬لتمنح الحمض‬ ‫النووي الفرصة لتشكيل مجموعة واسعة من البروتينات‪.‬‬ ‫]‪[63‬‬  ‫تركيب الحمض الديؤکسی ريبوزی ‪DNA‬‬ ‫يتكون الدنا من وحدات بنائية هي النيوكليوتيدات ‪ Nucleotides‬تتشابه كلها في أنها تتركب من جزئ‬ ‫سكر الريبوز منقوص األكسجين ومجموعة الفوسفات وإحدى القواعد النيتروجينية األربعة األدينين‬ ‫‪ Adenine‬والجوانين ‪ Guanine‬والثيمين ‪ Thynine‬والسيتوسين‪ Cytosine‬ترتبط في سلسلة طويلة‬ ‫‪ Polynucleotide chain‬حيث تتصل ببعضها بروابط فوسفو ‪ -‬استرية ‪Phosphoester bonds‬‬ ‫تربط بين ذرة الكربون رقم ‪ 3‬لسكر نيوكليوتيدة وذرة الكربون رقم ‪ 5‬لسكر النيوكليوتيدة التالية لها‪.‬وتتصل‬ ‫القواعد النيتروجينية بذرة الكربون رقم ‪ 1‬في جزئ السكر بروابط تساهمية ‪ Covalent bonds‬تربط‬ ‫بين السكر وذرة النيتروجين رقم ‪ 9‬في الحلقة الخماسية من األدينين والجوانين وبين السكر وذرة النيتروجين‬ ‫رقم ‪ 1‬في الثيمين والسيتوسين‪.‬‬ ‫وقد أجرى شارجاف ‪ Chargaff‬وزمالؤه خالل أربعينات القرن العشرين دراسات كيميائية دقيقة تضمنت‬ ‫تحليل مكونات الدنا في كثير من أنواع البكتريا‪ ،‬أوضحت نتائجها أن عدد القواعد البيورينية يتساوى مع عدد‬ ‫القواعد البريميدينية‪ ،‬كما أوضحت أن عدد قواعد األدينين يتساوى دائما مع الثيمين وأن عدد قواعد الجوانين‬ ‫يتساوى دائما مع السيتوسين‪.‬ويؤكد ذلك أن القواعد النيتروجينية توجد بعالقة داخلية ثابتة في جزيء الدنا‬ ‫حيث إن‪:‬‬ ‫]‪[64‬‬  ‫والجوانين = السيتوسين‬ ‫األدينين = الثيمين‬ ‫وأن األدينين ‪ +‬الجوانين = الثيمين ‪ +‬السيتوسين‪.‬‬ ‫وعلى العكس من ذلك فإن نسبة األدينين ‪ +‬الثيمين إلى الجوانين ‪ +‬السيتوسين تختلف اختالفا كبيرا في‬ ‫دنا المستخلص من كائنات مختلفة ولكل كائن نسبة ثابتة دائمة من القواعد النيتروجينية في مادته الوراثية‪.‬‬ ‫الحلزون المزدوج لدنا‬ ‫باإلضافة إلى النتائج الكيميائية التي سجلها شارجاف قام كل من فرانكلين ‪ Franklin‬وولكنز ‪Wilkins‬‬ ‫في بداية خمسينات القرن العشرين بإجراء دراسات على التركيب البنائي لجزيء الدنا لكشف خواصه‬ ‫الطبيعية بدراسة نظام انکسار أشعة روتنجن المعروفة باألشعة السينية أو أشعة اكس عند مرورها عبر جزئ‬ ‫الدنا‪.‬أوضحت دراسات فرانكلين وولكنز أن جزئ الدنا غير متناظر وأنه طويل جدا وذو تركيب معقد‪ ،‬يبلة‬ ‫عرضه ‪ 20‬أنجستروم وتتراص فيه النيوكليوتيدات على مسافات منتظمة قدرها‪ 3.4‬أنجستروم األنجستروم‬ ‫= ‪ 8-10‬سم)‪.‬كما الحظا أن سلسلتي الجزيء تلتفان حول محور على مسافات متساوية هي ‪ 34‬أنجستروم‬ ‫أي يوجد ‪ 10‬أزواج من النيوكليوتيدات في كل لفة‪.‬‬ ‫استنادا إلى النتائج الكيميائية التي حصل عليها شارجاف ونتائج انحرافات األشعة السينية التي حصل عليها‬ ‫فرانكلين وولكنز تمكن العالمان واطسون ‪ Watson‬وكريك ‪ Crick‬عام ‪ 1953‬من التوصل إلى التركيب‬ ‫البنائي الصحيح لجزيء الدنا‪.‬وطبقا لنموذج واطسون وكريك يوجد جزئ الدنا في صورة حلزون مزدوج‬ ‫‪ Double helix‬حيث تلتف سلسلتي النيوكليوتيدات في شكل حلزوني حول محور واحد‪ ،‬وترتبط‬ ‫النيوكليوتيدات في السلسلتين مع بعضها بروابط هيدروجينية ‪ Hydrogen bonds‬تربط بين القواعد‬ ‫النيتروجينية في إحدى السلسلتين وقواعد السلسلة األخرى بنظام ثابت ال يمكن أن يتحقق إال إذا تقابل األدينين‬ ‫مع الثيمين وتقابل الجوانين مع السيتوسين‪ ،‬وتكوين أزواج القواعد ‪ Base pairs‬بهذه الطريقة هي إحدى‬ ‫المالمح الفريدة لجزئ الدنا حيث يحدد ترتيب القواعد في إحدى السلسلتين ترتيب القواعد في السلسلة‬ ‫األخرى‪ ،‬لذلك فإن سلسلتي النيوكليوتيدات في الحلزون المزدوج مکملتين لبعضهما فارتباط األدينين بالثيمين‬ ‫يتم برابطتين هيدروجينيتين بينما يتم ارتباط الجوانين والسيتوسين بثالث روابط هيدروجينية‪.‬‬ ‫وفي نموذج واطسون وكريك يوجد السكر والفوسفات في وضع متعاكس أي أن لهما استقطابا كيميائية‬ ‫‪5‬‬ ‫متضادة‪.‬لهذا نجد أن الروابط الفوسفواسترية بين السكر والفوسفات في إحدى السلسلتين في االتحاد ‪3‬‬ ‫بمعنى أن جزي السكر يتصل بمجموعة فوسفات عن طريق ذرة الكربون رقم ‪ 5‬في السكر ويتصل بمجموعة‬ ‫الفوسفات التالية عن طريق ذرة الكربون رقم ‪ 3‬في نفس السكر‪.‬بينما نجد في السلسلة المقابلة المكملة أن‬ ‫]‪[65‬‬ ‫‪ ،3‬ولهذه القطبية المتعاكسة التصال السكر بالفوسفات في السلسلتين المتقابلتين‬ ‫االتصال في االتجاه ‪5‬‬ ‫في الجزيء أهمية كبيرة في ميكانيكية تضاعف المادة الوراثية ونسخ الرسالة الوراثية منها‪.‬‬ ‫ويوفر عدم تحديد نظام ثابت لتتابع القواعد النيتروجينية طوليا في كل من سلسلتی جزئ دنا االحتياجات‬ ‫الواجب توافرها في مركب يحمل المعلومات الوراثية‪.‬ويسمح التعدد النسبي لكل من القواعد األربعة بترتيبات‬ ‫طولية كثيرة لهذه القواعد في جزئ الدنا ‪.DNA‬‬ ‫تكرار الدنا ‪DNA-Replication‬‬ ‫يعد من أهم العمليات الحيوية الخلوية‪ ،‬فلوال تضاعف ال ‪ DNA‬لماتت معظم الخاليا‪ ،‬فهي وسيلة للتطور‬ ‫والتجديد والنمو‪.‬تنتهي العملية بيناء جزيني ال ‪ DNA‬مطابقان لجزيء الحامض النووي الرايبوزي منقوص‬ ‫األوكسجين الرئيسي‪ ،‬وتكون عملية تضاف ال ‪ DNA‬على ثالث انواع‪- :‬‬ ‫‪ -5‬التضاعف المحافظ ‪Conservative Replication‬‬ ‫‪ -6‬التضاعف شبه المحافظ ‪Semiconservative Replication‬‬ ‫‪ -7‬التضاعف المنتشر ‪Dispersive Replication‬‬ ‫]‪[66‬‬ ‫ويكون التضاعف شبه المحافظ هو األكثر شيوعا في الكائنات الحية‪ ،‬ويستخدم في هذه العملية عدة أنزيمات‬ ‫مثل ‪ DNA polymerase‬و‪ RNA polymerase‬و ‪ Helicase‬و ‪Unwinding protein,‬‬ ‫‪Ligase , Primase‬‬ ‫تبدأ العملية عند قيام إنزيم ‪ Helicase‬بفك سلسلتي ال ‪ DNA‬عن بعضهما ليفسح المجال لكل سلسلة من‬ ‫الحامض النووي الرايبوزي منقوص األوكسجين ببناء سلسلة متممة ومكملة لها باعتماد قاعدة االزدواج‬ ‫القاعدي‪ ، Base pairing‬بعدها ترتبط البروتينات الرابطة ‪ Unwinding proteins‬بسلسلتي ال‬ ‫‪DNA‬المنفصلتين لمنع اعادة ارتباطهما ببعض بعد قيام إنزيم ال ‪ Helicase‬بفك السلسلتين تتنشأ نقاط‬ ‫منشأ التضاعف ‪ Origin‬في السلسلتين ليتكون موقع التضاعف الذي يعرف بشوكة التضاعف‬ ‫‪Replication Fork‬ويكون شكلها قريب من شكل الحرف|‪. Y‬‬ ‫يقوم ‪ DNA polymerase‬وهو على ثالثة أنواع بتصنيع سالسل ال ‪ DNA‬الجديدة‪ ،‬اذ يتم بناء‬ ‫السلسلتين الجديدتين باتجاه واحد وهو من ‪ 5‬إلى‪ 3‬وذلك لقدرة ‪DNA polymerase‬على إضافة‬ ‫نيوكليوتيدات جديدة الى مجموعة الهيدروكسيل )‪ (OH‬المرتبطة مع درة الكربون رقم ‪ 3‬فقط‪.‬‬ ‫يكون بناء إحدى السلسلتين الجديدتين بشكل مستمر وسريع‪ ،‬لذلك تسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتقدمة‬ ‫‪ Leading strand‬وتتخذ من سلسلة الحامض النووي الرايبوزي منقوص األوكسجين األصلية ذات االتجاه‬ ‫‪ '3-'5‬قالبا ‪ Template‬لها والسبب لسرعة بناء السلسلة هو وجود مجموعة الهيدروكسيل متاحة‬ ‫‪ Available‬مما يسهل عمل ال ‪ DNA polymerase‬أما السلسلة المقابلة فيكون بناؤها بطيء نسبيا‬ ‫مقارنة بالسلسلة المتقدمة‪ ،‬وتسمى هذه السلسلة بالسلسلة المتأخرة ‪ Lagging strand‬وتتخذ من السلسلة‬ ‫األصلية للحامض النووي الرايبوزي منقوص‬ ‫األوكسجين ذات االتجاه ‪-٣‬ج' قالبه لها‪.‬اذ يتم تصنيع هذه السلسلة بشكل أكثر تعقيدا مقارنة بالسلسلة المتقدمة‪.‬‬ ‫ولغرض أن يقوم ال ‪ DNA polymerase‬بعمله البد أن يقوم انزيم آخر وهو ‪ Primase‬بيناء قطع من‬ ‫ال ‪ RNA‬تسمى ‪ Primer‬لذلك نجد قطعة واحدة من ال ‪ Primer‬في السلسلة المتقدمة وعدة قطع في‬ ‫السلسلة المتأخرة بعدها يتم ازالة قطع ال ‪ RNA‬واستبدالها بنيوكليوتيدات الى ‪ DNA‬وبفعل نوع من انزيم‬ ‫ال ‪.DNA polymerase‬بعدها يتم ربط النيوكليوتيدات التي تسبقها بواسطة األنزيم الالحم ‪Ligase‬‬ ‫وذلك عن طريق تكوين الروابط الفوسفاتية ثانية الستر بين ذرتي الكربون الثالثة والخامسة‪.‬‬ ‫في السلسلة المتأخرة يتم بناء السلسلة الجديدة على شكل قطع غير متصلة‪ ،‬كل قطعة تحتوي ما بين ‪١۰۰-‬‬ ‫‪ ١۰۰۰‬نيوكليوتيد‪ ،‬وتسمى هذه القطع بقطع أوكازاكي‪ Okazaki fragments‬ويتم وصل هذه القطع‬ ‫الحقا بواسطة اإلنزيم الالحم او الرابط ‪.Ligase‬‬ ‫]‪[67‬‬ ‫تكون عملية تضاعف الكروموسوم في الخاليا حقيقية النواة ‪ Eukaryotic Colls‬أكثر تعقيدا مما هو‬ ‫عليه في الخاليا بدائية النواة ‪ Prokaryotic Cells‬والفايروسات وقد يعود السبب الى طول الكروموسوم‬ ‫ووجود البروتينات المرتبطة مع ال ‪ DNA‬ورغم ذلك فان أوجه التشابه في تضاعف كروموسوم كال النوعين‬ ‫من الخاليا هي ‪:‬‬ ‫‪ -1‬يكون تضاعف شبه محافظ‬ ‫‪ -2‬يحدث التضاعف باتجاهين‬ ‫‪ -3‬يتكون البادئ ‪ Primer‬في كالهما‪.‬‬ ‫‪ -4‬يتكون هناك سلسلة متقدمة ‪ Leading‬وسلسلة متأخرة ‪ Lagging‬في كليهما‪.‬‬ ‫‪ -5‬يكون اتجاه البناء في كليهما من ‪ 5‬الي ‪.3‬‬ ‫]‪[68‬‬  ‫التعبير الجيني والشفرة الوراثية‬ ‫تحتوي المادة الوراثية (الجينات) على المعلومات الالزمة إلظهار األشكال الظاهرية للصفات‪.‬وحيث أن‬ ‫الجينات هي الحمض النووي الديوكسي ريبوز (دنا) فإن التعبير الجيني ‪ Gene expression‬هو اآللية‬ ‫التي يقوم من خاللها دنا الموجود في الكروموسومات بالتعبير عن الصفات الظاهرية‪ ،‬أي كيفية ممارسة‬ ‫الجينات لعملها في الكائنات الحية‪.‬وقد حدث تقدم كبير في فهم تفاصيل الجزء األول من مسار فعل الجين‬ ‫الذي يتشابه في كل الكائنات الحية ويسمى بالعقيدة األساسية للوراثة ‪ Central dogma‬ويتلخص في أن‬ ‫المعلومات تنتقل من الدنا إلى رنا المرسال ثم إلى البروتينات في تتابع دقيق طبقا لشفرة ثابتة‪.‬‬ ‫والنموذج التبسيطي لهذا الجزء يتلخص في أن المعلومات الوراثية كامنة في ترتيب تتابع النيوكليوتيدات‬ ‫في الحلزون المزدوج لدنا‪ ،‬وأن التابع الخاص بجين ما ينتقل إلى جزئ رنا المرسال في صورة سلسلة مفردة‬ ‫بواسطة عملية النسخ ‪ ، Transcription‬وفي هذه العملية يتم نسخ إحدى سلسلتی دنا إلى سلسلة مكملة لها‬ ‫من رنا المرسال‪ ،‬وتقوم األخيرة بحمل المعلومات من النواة إلى الريبوسومات في السيتوبالزم حيث تقوم‬ ‫بتوجيه األحماض األمينية ‪ Amino acids‬لتتحد مع بعضها في سلسلة ببتيدية من عديد من األحماض‬ ‫األمينية ‪ Polypeptide chain‬في عملية تسمى نقل أو ترجمة الشفرة ‪ ،Translation‬وخالل عملية‬ ‫الترجمة يشفر تتابع النيوكليوتيدات في سالسل رنا المرسال التتابعات األحماض األمينية في السالسل الببتيدية‬ ‫التي تتكون منها البروتينات بمساعدة نوعين آخرين من الحمض الريبوزی هما رنا الناقل الذي يقوم بنقل‬ ‫األحماض األمينية إلى الريبوسومات ورنا الريبوسومي الذي يشارك في تكوين الريبوسومات (شكل ‪.)9-8‬‬ ‫وتتم هذه العملية بواسطة شفرة وراثية تعمل بنجاح في كل الحاالت‪ ،‬وهي أن لكل حمض أميني شفرة أو‬ ‫أكثر من ثالث نيوكليوتيدات في رنا المرسال‪.‬وتساهم البروتينات في األنشطة الخلوية المختلفة بطر متعددة‬ ‫فقد تكون بروتينات وظيفية كاإلنزيمات أو تركيبية كبروتينات العضالت‪.‬‬ ‫ويدل التبسيط السابق للخطوات األولى في التعبير الجيني على أن الجين الواحد يؤدي إلى تكوين إنزيم‬ ‫واحد‪.‬‬ ‫]‪[69‬‬  ‫نسخ االحماض الريبوزية ‪RNA Description‬‬ ‫األحماض الريبوزية هي الوسيط الذي يحمل التعليمات الوراثية من النواة إلى أماكن تخليق البروتينات في‬ ‫الريبوسومات بالسيتوبالزم‪.‬ولذلك فإن جزيئات الرنا توجد في النواة حيث يتم نسخها من الدنا وفي‬ ‫السيتوبالزم حيث يتم تخليق البروتينات‪.‬ويختلف الرنا عن الدنا في أنه يتكون من نيوکليوتيدات مرتبة طوليا‬ ‫في سلسلة مفردة تحتوي على سكر الريبوز ‪ Ribose sugar‬وليس الريبوز منقوص األكسجين‬ ‫‪ Deoxyribose‬كما في الدنا‪ ،‬كما أن القاعدة النيتروجينية يوراسيل ‪ Uracil‬هي التي تشارك في تركيب‬ ‫نيوکليوتيدات رنا وليس الثيمين ‪ Thymine‬كما في الدنا‪.‬ويتم تخليق الرنا بطريقة مشابهة للطريقة التي يتم‬ ‫بها تضاعف الدنا حيث تتفكك سلسلتي النيوكليوتيدات في جزئ الدنا وتعمل إحدى السلسلتين كقالب‬ ‫‪ Template strand‬لتخليق سلسلة من النيوكليوتيدات التي يدخل سكر الريبوز والقاعدة النيتروجينية‬ ‫يوراسيل في تركيبها لتكوين جزي الرنا‪.‬ومثل تضاعف الدنا فإن نسخ رنا من الدنا ينظمه إنزيم بلمرة رنا‬ ‫‪. RNA polymerase‬ومن األشياء األولية التي عرفت عن عملية تخليق الرنا من الدنا أن اتجاه تكوين‬ ‫الرنا يكون في االتجاه ‪ 3‬الي ‪ 5‬وأن سلسلة جزئ الرنا تكون مشابهة في ترتيب النيوكليوتيدات بها لسلسلة‬ ‫دنا القالب التي نسخت منها عدا االختالفان األساسيان حيث يحل الريبوز محل الديؤکسی ريبوز واليوراسيل‬ ‫محل الثيمين‪.‬‬ ‫ومن الشواهد التي تدل على نسخ رنا من إحدى سلسلتي الدنا فقط استعمال طريقة تهجين األحماض النووية‬ ‫التي توصل إليها شبيجلمان ‪ Spiegelman‬ومعاونوه خالل ستينات القرن العشرين‪.‬فقد وجد هؤالء العلماء‬ ‫أنه عندما يتم تسخين جزئ الدنا إلى درجة ‪ 95‬تتفكك الروابط الهيدروجينية التي تربط سلسلتيه فتنفصالن‬ ‫عن بعضهما فيما يسمى بالمسخ أو الدنترة ‪ ،Denaturation‬ومن ثم يتحول جزئ الدنا من حلزون مزدوج‬ ‫إلى سالسل مفردة‪.‬وعند تخفيض درجة حرارة الدنا المتكون من سالسل منفردة فإن سلسلتيه تتحدان مرة‬ ‫أخرى لتكوين حلزون مزدوج‪.‬وقد استعمل شبيجلمان ومعاونوه هذه الخاصية وقاموا بتطبيقها على الدنا‬ ‫والرنا‪ ،‬فقد قاموا بعزل رنا من الفاج المسمی ‪ T2‬ومن بكتيريا األمعاء وتجين سلسلة هذا الرنا مع سالسل‬ ‫دنا مفردة حصلوا عليها بمعاملة الدنا الموجود بالفاج ودنا البكتيريا بالحرارة‪ ،‬وكانت النتيجة أن رنا الذي تم‬ ‫فصله من الفاج حدث له عجين مع سلسلة من دنا الفاج فقط وليس مع دنا البكتيريا‪.‬وقد أثبتت هذه التجربة‬ ‫أي ضا أن إحدى سلسلتی دنا يمكنها تكوين جزئ هجين مع سلسلة رنا‪.‬وتجدر اإلشارة أن سالسل دنا المتشابهة‬ ‫في ترتيب النيوكليوتيدات بما يمكن تسجينها بذات الطريقة وأن لتهجين األحماض النووية تطبيقات متعددة‬ ‫في التجارب الوراثية الحديثة‪.‬‬ ‫]‪[70‬‬  ‫أنواع االحماض الريبوزية‬ ‫توجد عدة أنواع مختلفة من الحمض النووي الريبوزي تُخلق جميعًا بطريقة النسخ السابقة‪.‬النوع األول‬ ‫هو الحمض النووي الريبوزي الرسول)‪ ، (mRNA‬وهذا مسئول عن نقل المعلومات الوراثية من النواة إلى‬ ‫]‪[71‬‬ ‫السيتوبالزم لتخليق البروتين‪.‬النوع الثاني هو الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي)‪ ، (rRNA‬وهو جزء‬ ‫ال يتجزأ من تركيب الريبوسومات‪.‬أما النوع الثالث فهو الحمض النووي الريبوزي الناقل)‪ ، (tRNA‬ويعمل‬ ‫محو ًال ينقل األحماض األمينية أثناء عملية تخليق البروتين‪.‬‬ ‫باعتباره جزيئًا ّ ِ‬ ‫من المثير لالهتمام أنه في بدائيات النوى يوجد نوع واحد من إنزيمات بلمرة الحمض النووي الريبوزي‬ ‫مسئول عن تخليق جميع جزيئات ‪ RNA‬المختلفة هذه‪ ،‬أما في حقيقيات النوى فتوجد أنواع مختلفة متع ّدِدة‬ ‫من هذه اإلنزيمات ك ٌّل منها مسئول عن تخليق نوع مختلف من الحمض النووي الريبوزي‪.‬‬ ‫‪ -1‬رنا المرسال ‪mRNA‬‬ ‫الحمض الريبوزی المرسال هو الناقل للشفرة الوراثية من الدنا‪ ،‬والجينات هي أجزاء من دنا يتم نسخها‬ ‫في شريط رنا المرسال‪.‬وكل جين تسبقه عدة نيوكليوتيدات يتراوح طولها بين ‪ 10‬و‪ 20‬نيوکليوتيدة في‬ ‫منطقة تسمى الحافز ‪ Promoter‬تشمل سبعة قواعد من األدينين والثيمين ولذا تسمى صندو تاتا ‪TATA‬‬ ‫‪ box‬يعتقد أنها موضع ارتباط إنزيم بلمرة رنا من أجل ابتداء عملية نسخ رنا‪.‬يلي منطقة الحافز منطقة‬ ‫تسمى مضاد القائد ‪ Antileader‬ثم منطقة التتابعات الشافرة أو الشفرات الفعالة ‪Coding sequences‬‬ ‫التي يتبعها منطقة تسمى مضاد الجرار ‪ Antitrailor‬وتنتهي الجينات بتتابعات من النيوكليوتيدات تسمى‬ ‫منطقة تتابعات اإلنشاء أو التتابعات الناهية ‪ Terminating sequences‬تشمل نيوکليوتيدات محتوية‬ ‫على األدينين وتتابعات بالندرومية ‪ ،Palindromic sequences‬وهي تتابعات في إحدى سلسلتی دنا‬ ‫تتعاكس مع تتابعات مقابلة في سلسلة دنا األخرى تعمل على إنشاء نسخ شريط الحمض الريبوزي المرسال‪.‬‬ ‫في البكتيريا وغيرها من بدائيات النواة حيث ال يوجد غشاء نووي‪ ،‬يفصل الدنا عن السيتوبالزم يكون من‬ ‫الممكن لرنا المرسال أن يشترك في عملية نقل الشفرة أي في عملية تخليق البروتينات وهو الزال في عملية‬ ‫النسخ من دنا‪ ،‬أما في الكائنات حقيقية النواة حيث يوجد غشاء نووي يفصل الدنا الموجود بالنواة عن‬ ‫الريبوسومات بالسيتوبالزم فإن عملية نقل الشفرة ال تبدأ إال بعد نسخ الشفرة بالكامل حيث يتعين أن ينتقل‬ ‫رنا المرسال من النواة إلى السيتوبالزم‪.‬ويطلق على رنا المرسال فور نسخه من دنا في حقيقيات النواة رنا‬ ‫المرسال األولى‪ Pre-mRNA‬وأثناء انتقاله من النواة إلى السيتوبالزم تحدث به عدد من التغيرات تسمی‬ ‫تغيرات نضج الجزئ أو تحورات ما بعد النسخ ‪ Post transcription modifications‬ومن أهم هذه‬ ‫التغيرات حذف أو انتقاص جزء كبير من رنا المرسال الذي تم تخليقه داخل النواة‪.‬ومن األدلة التي أثبتت‬ ‫ذلك بعض التجارب التي أجريت في منتصف سبعينات القرن العشرين باستخدام تهجين األحماض النووية‬ ‫والتي دلت على أن جزئ رنا المرسال الذي يتم نسخه من دنا يكون حجمه أكبر بكثير من حجم جزئ رنا‬ ‫المرسال الذي يشترك في تخليق البروتينات‪.‬‬ ‫]‪[72‬‬ ‫ومن غير المعروف أسباب اختفاء أو انتقاص أجزاء من رنا المرسال بعد نسخها‪ ،‬ولكن حدوث ذلك يؤكد‬ ‫أن كل النيوكليوتيدات في جزئ رنا المرسال ال تحمل شفرة وراثية فعالة‪.‬ومن المعتقد أن الزيادة في جزئ‬ ‫هذا الحمض والتي تحتوي على تتابعات غير حاملة لشفرات وراثية ‪ Non coding sequences‬والتي‬ ‫تسمى األجزاء الصامتة أو الدخلونات ‪ ،Introns‬توفر الحماية األجزاء الجين التي تحمل شفرات وراثية‬ ‫فعالة‪ ،‬تمثل األجزاء المحورية الفعالة من الجين وتسمى الخرجونات ‪ ،Exons‬من اإلنزيمات الهادمة لرنا‬ ‫‪ RNA nucleases‬أثناء وجود الجزيء في النواة‪.‬وتحدث به بعض التغيرات التركيبية األخرى في رنا‬ ‫المرسال أهمها إضافة نيوكليوتيدة تحتوي على جوانين ممثل يسمي ‪ - 7‬مثيل جوانيسين ‪methyl‬‬ ‫‪ guanisine-7‬على النهاية ‪ 5‬من السلسلة وإضافة عدد من النيوكليوتيدات المحتوية على األدينين تسمی‬ ‫ذيل عديد األدينين ‪ Polyadenine tail‬على النهاية ‪ 3‬من الجزيء‪.‬‬ ‫وبصفة عامة فإن طول جزئ رنا المرسال يختلف من حين آلخر تبعا لحجم البروتين المطلوب تخليقه ونوعية‬ ‫األحماض األمينية التي تشترك في تركيبه‪.‬ولكن كل جزيئات رنا المرسال لها هيكل تركيبي ثابت حيث‬ ‫يوجد في بدايته عند النهاية ‪ 5‬منطقة تسمي القائد ‪ Leader‬يتراوح طولها بين ‪ 20‬و‪ 600‬نيكولوتيدة تتبعها‬ ‫الشفرة الثالثية البادئة ‪ Start codon‬والتي تتكون دائما من الحروف الثالث ‪ AUG‬تليها منطقة الشفرات‬ ‫الفعالة التي تنتهي بأحد ثالث شفرات لإليقاف ‪ Stop codon‬هي ‪ UAA‬او ‪ UAG‬او ‪ UGA‬ثم منطقة‬ ‫تسمي القاطرة او الجرار ‪ Trailor‬عند النهاية ‪ 3‬للجزيء‪.‬ومن المعتقد ان منطقة القائد تعمل علي تثبيت‬ ‫الجزئ بالريبوسومات اثناء عملية تخليق البروتينات نتيجة لتكامل قواعدها مع قواعد مقابلة في جزئ رنا‬ ‫الريبوسومي‪ ،‬اما منطقة الجرار فتعمل علي ربط رنا المرسال بالشبكة االندوبالزمية‪.‬‬ ‫]‪[73‬‬  ‫‪ -2‬رنا الناقل ‪tRNA‬‬ ‫جزيئات رنا الناقل ‪ Transfer RNA‬تعتبر صغيرة الحجم الجزيئي إذا قورنت بجزيئات رنا المرسال‬ ‫ورنا الريبوسومی‪.‬كما أن الشكل الظاهري لألحماض الريبوزية الناقلة ثابت إذ أنها جميعا تتشابه في عدد‬ ‫النيوكليوتيدات المكونة لها‪ ،‬ويتراوح الوزن الجزيئي لهذا الحامض بين ‪ 25.000‬و‪ 30.000‬دالتون‬ ‫ويتراوح عدد النيوكليوتيدات بما بين ‪ 75‬و‪ 80‬نيوكليوتيدة‪.‬وقد أوضحت الدراسات على أن جزيئات رنا‬ ‫الناقل لها ترکيب بنائی ثابت يشبه ورقة البرسيم حيث يلتف في شكل ثالث حلقات رئيسية متشابهة وعروة‬ ‫صغيرة‪.‬‬ ‫ومن السمات التي تتميز بها جزيئات رنا الناقل أن األجزاء التي تمثل أعنا الحلقات الثالث تتكون من‬ ‫سالسل مزدوجة وليست من سالسل مفردة‪.‬ومن سمات جزيئات رنا الناقل أيضا أن ترتيب النيوكليوتيدات‬ ‫متشابه في أجزاء كثيرة منه‪ ،‬على سبيل المثال فإن الترتيب ‪ ACC‬الذي يوجد في النهاية ‪ 3‬للجزئ التي‬ ‫ترتبط باألحماض األمينية وكذلك الترتيب ‪ UAG‬الذي يوجد في الحلقة رقم ‪ 4‬من الجزئ والتي يبدو أنها‬ ‫منطقة اتصال الجزئ بالريبوسوم هی ترتيبات ثابتة في الجزيئات المختلفة‪.‬أما القواعد الثالث التي تمثل‬ ‫مضاد الكودون في الحلقة رقم ‪ ،2‬المسماة بعروة الشفرة المضادة ‪ ،Anticodon loop‬فتختلف من جزئ‬ ‫آلخر‪.‬ومن سمات رنا الناقل أيضا استبدال بعض القواعد النيتروجينية األربعة أدينين ‪ -‬جوانين ‪ -‬يوراسيل‬ ‫‪ -‬سيتوسين بقواعد غير شائعة مثل اإلينوسين المشتق من األدينين والجوانيسين أحادي المثيل واليوريدين‬ ‫الكاذب واليوريدين ثنائي الهيدروجين ‪.‬‬ ‫]‪[74‬‬ ‫ولألحماض الريبوزية الناقلة دور أساسي في عملية تخليق البروتينات حيث إنها ترتبط باألحماض األمينية‬ ‫التكوين متراكب (معقد) يسمى أمينو أسيل رنا الناقل ‪ Aminoacyl tRNA complex‬ينتقل إلى أماكن‬ ‫محددة على الريبوسومات مرتبطة برنا المرسال‪.‬وتحتوي العروة الثانية من جزئ رنا الناقل على ثالث‬ ‫قواعد تسمى الشفرة المضادة أو مضاد الكودون ‪ Antiocodon‬تتكامل مع شفرات ثالثية مقابلة في رنا‬ ‫المرسال تسمى كل منها بالكودون ‪ Codon‬خالل نقل الشفرة الوراثية‪.‬‬ ‫‪ -3‬رنا الريبوسومی‪rRNA‬‬ ‫قبل اكتشاف الحمض الريبوزی المرسال ودوره في عملية التعبير الجيني کان االعتقاد الشائع أن رنا‬ ‫الريبوسومی ‪ rRNA‬هو الناقل للشفرة الوراثية من الدنا‪ ،‬حيث أن كمية هذا الحمض في الخلية تمثل أكثر‬ ‫من ‪ %80‬من األحماض الريبوزية بما‪ ،‬بينما يمثل رنا الناقل حوالي ‪ %15‬أما رنا المرسال فيمثل أقل من‬ ‫‪ % 5‬فقط‪.‬ورنا الريبوسومی له حجم ووزن جزيئي أكبر من رنا المرسال ورنا الناقل‪.‬والطريقة المتبعة‬ ‫لقياس حجم جزئ هذا الحمض هي أن يقدر بوحدات سفيدبرج التي تقيس حجم الجزئ اعتمادا على سرعة‬ ‫ترسيبه في جهاز الطرد المركزي‪.‬وعملية نسخ رنا الريبوسومي من الدنا تؤدي إلى تخليق جزئ أولى يسمى‬ ‫ريبوزی ريبوسومي أولى ‪ ،Pre rRNA‬ولهذا الجزئ في بدائيات األنوية ‪ 30‬وحدة سفيدبرج ووزن جزيئی‬ ‫=‪3.1‬مليون دالتون وينقسم بعد ذلك إلى ‪ 3‬جزيئات أصغر لها وحدات سفيدبرج ‪ 16‬و‪ 23‬و‪ 5‬وأوزان‬ ‫جزيئية‬ ‫‪ 0.55‬و‪ 1.1‬و‪ 0.42‬مليون دالتون على الترتيب‪.‬‬ ‫أما في الكائنات حقيقية األنوية فإن حجم جزئ رنا الريبوسومي األولى يختلف من مجموعة تصنيفية إلى‬ ‫أخرى ففى الخميرة مثال نجد أن حجم الجزئ ‪ 35‬وحدة سفيد برج وفي الحشرات ‪ 37‬وحدة وفي البرمائيات‬ ‫‪ 40‬وحدة سفيد برج أما في الثدييات فإن لهذا الحمض ‪ 45‬وحدة سفيد برج ووزن جزيئي يساوى‪ 4.1‬مليون‬ ‫دالتون‪.‬وينقسم هذا الجزئ إلى ‪ 3‬جزيئات لها وحدات سفيدبرج تساوى ‪ 28 ،5.8 ،18‬وأوزان جزيئية‬ ‫تساوى ‪ 0.67‬و‪ 0.6‬و‪ 1.75‬مليون دالتون على الترتيب‪.‬وحيث أن رنا الريبوسومی يشترك مع البروتينات‬ ‫في تكوين الريبوسومات وهي مواضع تخليق البروتينات في الخلية فسوف نشير إلى تركيب الريبوسومات‪.‬‬ ‫]‪[75‬‬    ‫نقل (ترجمة) الشفرة الوراثية‬ ‫بعد نسخ األحماض الريبوزية يقوم كل منها باالشتراك مع الريبوسومات وإنزيمات تخليق البروتينات‬ ‫بتجميع األحماض األمينية في سالسل ببتيدية ‪.Polypeptide chain‬وعملية نقل الشفرة منظمة تنظيم‬ ‫دقيقة يدعو إلى الدهشة وتنقسم التفاعالت التي تشملها هذه العملية إلى ثالث مراحل رئيسية تشتمل كل منها‬ ‫على عدد من التفاعالت الكيميائية وهذه المراحل هي تفاعالت تؤدي إلى ابتداء أو تأسيس السلسلة الببتيدية‬ ‫‪ Polypeptide chain initiation‬وتفاعالت تؤدي إلى استطالة السلسلة الببتيدية ‪Polypeptide‬‬ ‫‪ chain elongation‬وتفاعالت تسبب إنهاء (انتهاء) بناء السلسلة الببتيدية ‪Polypeptide chain‬‬ ‫‪termination‬‬ ‫أ‪ -‬تأسيس (ابتداء) السلسلة الببتيدية‬ ‫أولى خطوات إنشاء السلسلة الببتيدية‪ :‬هي تكوين ما يسمى بمعقد أو متراكب التأسيس أو االبتداء‬ ‫‪.Initiation complex‬ويمكن تلخيص التفاعالت البادئة لتكوين السلسلة في الخطوات التالية‪ -1 :‬ينظم‬ ‫عامل تأسيس يسمى عامل التأسيس الثالث ‪ Initiation factor (IF3)3‬اتحاد جزئ رنا المرسال مع الوحدة‬ ‫الريبوسومية الصغيرة‬ ‫ويمكن كتابة هذا التفاعل في بدائيات النواة كما يلي‪:‬‬ ‫‪mRNA+30S ribosome+IF3 => mRNA.30S.IF3‬‬ ‫ويبدو أن هناك ترتيبة خاصة من القواعد النيتروجينية في جزئ رنا المرسال له القابلية لالرتباط مع وحدة‬ ‫الريبوسوم الصغيرة يوجد قبل شفرة (كودون) التأسيس (‪.)AUG‬وقد وجد شاين ‪ Shine‬ودالجرانو‬ ‫‪ Dalgrano‬عام ‪ 1974‬أن هذا الترتيب يتكون من ‪ 12-8‬قاعدة أغلبها قواعد بيورينية منها الترتيب التالى‬ ‫‪ UAAGGAGGU‬عند النهاية ‪ 5‬من سلسلة رنا المرسال تقابلها قواعد بريميدينية متكاملة معها أي‬ ‫‪ AUUCCUCCA‬عند النهاية ‪ 3‬لرنا الريبوسومي المشارك في الوحدة الريبوسية الصغيرة‪.‬ولذلك يسمى‬ ‫هذا الترتيب بتتابع شاين ودالجرانو‪.‬‬ ‫‪ -2‬ينظم عامل التأسيس الثاني ‪ )IF2) Initiation factor2‬ربط رنا الناقل ‪ tRNA‬مع الحمض األميني‬ ‫ميثونين ‪ Methionine‬في حقيقيات النواة (الفورميل ميثونين في حقيقيات النواة)‪ ،‬و يرتبط هذا العامل أوال‬ ‫مع الجوانبدين ثالثي الفوسفات ‪ )GTP) Gaunidine triphosphate‬للحصول على الطاقة الالزمة‬ ‫إلتمام هذا االرتباط ويمكن تلخيص هذا التفاعل كما يلي‪:‬‬ ‫‪IF2.GTP+tRNA.+fmet => tRNA.fmet.IF2.GTP‬‬ ‫]‪[78‬‬ ‫‪ -3‬يعمل عامل التأسيس األول ‪ )IF 1) Initiation factor 1‬ربط ناتج التفاعل األول مع ناتج التفاعل‬ ‫الثاني أي ‪ mRNA.30S.IF3‬مع ‪ tRNA.fimet.GTP.IF2‬ليعطي بذلك ما يسمى بمتراكب (معقد)‬ ‫تأسيس الوحدة الريبوسومية الصغيرة ‪ initiation complex S30‬مع انطال عوامل التأسيس الثالثة‬ ‫‪ IF3+IF2+IFI‬کما يلی‪:‬‬ ‫)‪mRNA.30S.IF3+tRNA.f.met.IF2.GTP => (30S.mRNA.TRNA.fmet‬‬ ‫ترتبط وحدة الريبوسوم الكبيرة (‪ )S ribosome subunit50‬مع المتراكب السابق ليتكون بذلك متراكب‬ ‫يسمى متراكب تأسيس الوحدة الريبوسومية الكبيرة ‪ ،initiation complex S70‬وتؤدي هذه اإلضافة‬ ‫إلى فقد المركب الغني بالطاقة جونيدين ثالثي الفوسفات مجموعة فوسفات وتحوله إلى جوانيدين ثنائي‬ ‫الفوسفات (‪ Guanidine diphosphate (GDP‬وانطال العوامل البادية الثالثة لكى تبدأ تفاعالت‬ ‫تأسيس سلسلة ببتيدية أخرى‪.‬‬ ‫ب‪ -‬استطالة السلسلة الببتيدية‬ ‫فور تكوين المتراكب البادئ للسلسلة يتخذ الحمض األميني فورميل ميثونين موضعا يسمى الموضع ‪P‬‬ ‫على وحدة الريبوسوم الكبيرة‪ ،‬وهو الموضع المخصص االستقبال األحماض األمينية المنقولة بجزيئات رنا‬ ‫الناقل‪.‬ثم تبدأ عملية استطالة السلسلة الببتيدية بإضافة أحماض أمينية جديدة إليه (شكل ‪.)15-8‬ويوجد على‬ ‫وحدة الريبوسوم الكبيرة موضعين ضروريان إلتمام استطالة السلسلة‪ ،‬موضع ترتبط به األحماض األمينية‬ ‫المرتبطة باألحماض الريبوزية الناقلة التي تتم إضافتها إلى السلسلة الببتيدية هو الموضع ‪ A‬وموضع يرتبط‬ ‫]‪[79‬‬ ‫به آخر جزيئات رنا الريبوزي الناقل الحامل للسلسلة الببتيدية التي تشمل األحماض األمينية المرتبطة مع‬ ‫بعضها في سلسلة ببتيدية يسمى الموضع ‪.P‬‬ ‫وطبقا للشفرة الوراثية إذا كانت الشفرة الثالثية الثانية في رنا المرسال هی ‪ UCC‬فإنها ترتبط بأمينو أسيل‬ ‫يتكون من رنا ناقل به شفرة مضادة من الحروف ‪ AGG‬مرتبط بالحمض األميني سيرين ‪ Ser‬الذي يتخذ‬ ‫مكانه في الموضع ‪ A‬على وحدة الريبوسوم الكبيرة‪.‬وينظم ارتباط األمينو أسيل الثاني عاملين لالستطالة‬ ‫‪ Elongation factors‬يسميان ‪ Tn & Ts‬في الكائنات األولية بينما يوجد عامل واحد يسمى ‪ EF1‬في‬ ‫الكائنات الراقية‪.‬‬ ‫بعد أن يرتبط األمينو أسيل الثاني الذي يشمل الحمض األميني سيرين بالموضع ‪ A‬تتكون رابطة ببتيدية‬ ‫بين السيرين والمثيونين المرتبط برنا الناقل األول‪ ،‬وينظم تكوين هذه الرابطة إنزيم يسمى ‪Peptidyl‬‬ ‫‪ transferase‬ويكون ناتج هذه الخطوة تكوين سلسلة بتيدية من حمضين أمينيين‪ ،‬هما الميثونين والسيرين‪.‬‬ ‫وفور تكوين هذه السلسلة ثنائية الببتيد تتم خطوة أساسية لنقل الشفرة الوراثية تسمى االنتقال أو تغيير الموضع‬ ‫‪ ،Translocation‬وذلك بأن ينطلق رنا الناقل األول تاركا الميثونين البادئ مرتبطا بالسيرين‪ ،‬وتتحرك‬ ‫الريبوسوم على رنا المرسال بمقدار شفرة ثالثية واحدة أي ثالث قواعد نيتروجينية في جزئ رنا المرسال‪،‬‬ ‫وبذلك تنتقل السلسلة الببتيدية المكونة من الميثونين والسيرين إلى الموضع ‪ P‬على وحدة الريبوسوم الكبيرة‪.‬‬ ‫ويسمى اإلنزيم الحافز على هذا االنتقال بإنزيم االنتقال أو إنزيم تغيير الموضع (ترانسلوكيز)‬ ‫‪ ،Translocase‬وبذلك يخلو الموضع ‪ A‬فيتم شغله بأمينو أسيل ثالث يحدده الكودون التالى في سلسلة رنا‬ ‫المرسال‪ ،‬ويتم تكوين رابطة ببتيدية بين الحمض األميني الثاني والثالث ثم يتبع ذلك خطوة تغيير موضع‬ ‫أخرى‪.‬‬ ‫]‪[80‬‬  ‫ج‪ -‬إنهاء السلسلة‬ ‫تستمر استطالة السلسلة الببتيدية بإضافة أحماض أمينية تبعا لترتيب القواعد النيتروجينية في سلسلة رنا‬ ‫المرسال حتى اكتمال ترجمة جميع الشفرات الثالثية الفعالة التي تتكون منها الرسالة الوراثية‪.‬والتي تنتهي‬ ‫]‪[81‬‬ ‫باحدى شفرات اإليقاف ‪ Stop codons‬وهي شفرات ليس لها شفرات مضادة باألحماض الريبوزية الناقلة‪.‬‬ ‫وتشمل الشفرات الوراثية في رنا المرسال ثالث شفرات إيقاف هي ‪ UAA‬و‪ UAG‬و ‪( UGA‬جدول ‪-8‬‬ ‫‪ ) 2‬توقف إضافة أحماض أمينية إلى السلسلة الببتيدية وبذلك يتم إنشاء تخليق السلسلة الببتيدية وانطالقها من‬ ‫الريبوسوم‪.‬ويتطلب ذلك إنزيمات تسمى العوامل التحرر أو عوامل اإلطال ‪ Release factors‬ترتبط‬ ‫بشفرة اإليقاف وتسبب تحرر السلسلة الببتيدية وانطالقها بعيدا عن الريبوسوم‪.‬من الجدير بالذكر أن ترجمة‬ ‫الرسالة الوراثية في رنا المرسال تتم بالعديد من الريبوسومات تسمى الريبوسومات العديدة يختص كل‬ ‫ريبوسوم بحيز معلوم من رنا المرسال‪.‬‬ ‫]‪[82‬‬