التحكم في التعبير الجيني PDF

‫‪ ٦ -٢‬التحكم في التعبير الجيني‬ ‫المعايير‬ ‫ ّ‬ ‫يعرف المصطلحين الجينات التركيبية والجينات المنظمة‪.‬‬ ‫ يقارن بين الجينات التركيبية والجينات المنظمة‪ ،‬مع إعطاء أمثلة على كل منها‪...

‫‪ ٦ -٢‬التحكم في التعبير الجيني‬ ‫المعايير‬ ‫ ّ‬ ‫يعرف المصطلحين الجينات التركيبية والجينات المنظمة‪.‬‬ ‫ يقارن بين الجينات التركيبية والجينات المنظمة‪ ،‬مع إعطاء أمثلة على كل منها‪.‬‬ ‫يعرف المصطلح أوبرون‪.‬‬‫ ّ‬ ‫ يذكر المجموعة الكبرى من الكائنات الحية التي تستخدم األوبرونات للتحكم‬ ‫في عملية النسخ ‪.‬‬ ‫ يصف ويشرح دور أوبرون في التحكم في إنتاج بيتا (‪ - ) β‬جاالكتوسيديز‬ ‫(الكتيز) في بعض البكتيريا‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  ‫يعرف المصطلحين االنزيمات القابلة للتثبيط واإلنزيمات القابلة للتحفيز‪.‬‬‫ ّ‬ ‫ يقارن بين اإلنزيمات القابلة للتثبيط واإلنزيمات القابلة للتحفيز‪ ،‬مع إعطاء‬ ‫أمثلة على كل منها‪.‬‬ ‫يعرف المصطلح عامل النسخ ‪.‬‬‫ ّ‬ ‫ يذكر المجموعة الكبرى من الكائنات الحية التي تستخدم عوامل النسخ‬ ‫للتحكم في عملية النسخ ‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  ‫‪ ٦ -٢‬التحكم في التعبير الجيني‬ ‫‪β‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  ‫متى يُقال عن الجين «معبر عنه » ؟‬ ‫عندما يُنسخ إلى ‪ ،mRNA‬ثم تتم ترجمة ‪mRNA‬إلنتاج البروتين‬ ‫لن يتم التعبير عن جين إنتاج الميالنين مطلقًا في خاليا عضلة القلب‪.‬بم تفسر ذلك‬ ‫ الوظيفة األساسية‪:‬‬ ‫ عضلة القلب‪ :‬وظيفتها األساسية هي ضخ الدم إلى جميع أنحاء الجسم‪.‬ال تحتاج إلى‬ ‫حماية من األشعة فوق البنفسجية‪ ،‬ألنها تقع داخل الجسم‪.‬‬ ‫ الجلد‪ :‬يتعرض ألشعة الشمس بشكل مباشر‪ ،‬لذا يحتاج إلى الميالنين لحمايته‪.‬‬ ‫ التخصص الخلوي‪ :‬كل خلية لها وظيفتها الخاصة‪ ،‬وعضلة القلب ليست مسؤولة عن إنتاج الصبغات‪.‬‬ ‫ البيئة‪ :‬عضلة القلب ال تتعرض للبيئة الخارجية‪ ،‬وبالتالي ال تحتاج إلى حماية من األشعة فوق‬ ‫البنفسجية‪.‬‬ ‫ التنظيم الجيني‪ :‬العوامل التي تحفز إنتاج الميالنين غير موجودة في خاليا عضلة القلب‪.‬‬ ‫لذا‪ ،‬يمكننا القول إن عدم إنتاج الميالنين في عضلة القلب هو نتيجة للتخصص الخلوي والتنظيم‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬ ‫الدقيق للتعبير الجيني في الجسم‪.‬‬  ‫التحكم الجيني في بدائيات النواة‬ ‫مثال ‪ :‬الجين الذي يشفر إلنتاج إنزيم بيتا (‪ -) β‬جالكتوسيديز )يعرف أيضًا باسم الكتيز ‪).‬‬ ‫تستخدم بعض البكتيريا هذا اإلنزيم لتحليل الالكتوز في بيئة البكتيريوم إلى جلوكوز وجالكتوز‪ ،‬حيث يمكن‬ ‫( وهو مثال للجين التركيبي )‬ ‫امتصاصهما واستخدامهما كمصدر للطاقة في الخلية‪.‬‬ ‫يتم التحكم في التعبير عن جين الالكتيز من قبل جينات أخرى توجد بالقرب منه على‬ ‫‪DNA‬الحلقي (جزيء ‪ ،( DNA‬وتسمى الجينات المنظمة ‪.‬‬ ‫يختلف عدد جزيئات إنزيم بيتا (‪ - ) β‬جالكتوسيديز الموجودة في بكتيريوم اإلشريكية‬ ‫القولونية ‪ ،‬مع اختالف تركيز الالكتوز في الوسط الذي تنمو فيه‪.‬‬ ‫وتتغير كمية اإلنزيم عن طريق تشغيل أو إيقاف نسخ جين بيتا (‪ - ) β‬جالكتوسيديز‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  β ABU AZHAD  ‫تسلسل األحداث عند عدم وجود الكتوز في الوسط الذي تنمو فيه البكتيريوم‪.‬‬ ‫ يشفر الجين المنظم لبروتين يس ّمى ال ُمثبط ‪.‬‬ ‫ يرتبط ال ُمثبط بمنطقة المشغل‪ ،‬قريبًا من جين بيتا ‪-β‬جالكتوسيديز‪.‬‬ ‫ ألن المثبط مرتبط بمنطقة المشغل‪ ،‬فإن ذلك يمنع ارتباط ‪RNA‬بوليميريز بمنطقة المحفز‪.‬‬ ‫ النتيجة‪ ،‬لن تنسخ الجينات التركيبية الثالثة‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  ‫عندما يوجد الالكتوز في الوسط الذي تنمو فيه البكتيريوم تحدث العمليات اآلتية‪:‬‬ ‫ تمتص البكتيريوم الالكتوز‪.‬‬ ‫ يرتبط الالكتوز مع البروتين ال ُمثبط‪ ،‬األمر الذي يؤدي إلى تغيير شكله ومنعه من االرتباط مع‬ ‫‪ DNA‬في موقع التشغيل‪.‬‬ ‫طا‪ ،‬األمر الذي يؤدي إلى إنتاج ‪ mRNA‬من الجينات التركيبية الثالثة‪.‬‬ ‫ لم يعد النسخ ُمثب ً‬ ‫يتم تشغيل الجينات ونسخها في آن واحد‪.‬فيمكن اآلن أن تمتص البكتيريوم الالكتوز وتفككه‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  - β - β ABU AZHAD  ‫لماذا نحتاج إلى الجينات المثبطة؟‬ ‫دورا حاس ًما في تنظيم التعبير الجيني‪ ،‬مما يضمن إنتاج‬ ‫ تنظيم التعبير الجيني‪ :‬تلعب الجينات المثبطة ً‬ ‫البروتينات الصحيحة في الوقت والمكان المناسبين‪.‬‬ ‫ الحفاظ على التوازن‪ :‬تساعد الجينات المثبطة في الحفاظ على التوازن في الخلية‪ ،‬حيث تعمل جنبًا إلى‬ ‫جنب مع الجينات المحفزة لتحديد كمية البروتينات المنتجة‪.‬‬ ‫ االستجابة لإلشارات‪ :‬تستجيب الجينات المثبطة لإلشارات الخارجية والداخلية للخلية‪ ،‬مما يسمح لها‬ ‫بالتكيف مع التغيرات في البيئة‪.‬‬ ‫أمثلة على الجينات المثبطة‪:‬‬ ‫ جينات كابتة لألورام‪ :‬تعمل هذه الجينات على تثبيط نمو الخاليا غير الطبيعي ومنع تطور األورام‪.‬‬ ‫ جينات تنظيم دورة الخلية‪ :‬تساعد هذه الجينات في التحكم في مراحل دورة الخلية المختلفة‪.‬‬ ‫ جينات االستجابة لإلجهاد‪ :‬تنشط هذه الجينات استجابة لإلجهاد وتساعد الخلية على البقاء على قيد‬ ‫الحياة‪.‬‬ ‫دورا حيويًا في تنظيم عمل الخلية‪.‬فهي تعمل كـ "فرامل" تمنع التعبير‬ ‫باختصار‪ ،‬الجينات المثبطة تلعب ً‬ ‫عن الجينات غير الضرورية أو الضارة‪ ،‬مما يساعد في الحفاظ على صحة الخلية والكائن الحي‪.‬‬  ‫عوامل النسخ في حقيقية النواة‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬ ABU AZHAD  ‫كيف تعمل عوامل النسخ؟‬ ‫‪.1‬االرتباط بالـ ‪ DNA:‬تمتلك عوامل النسخ مناطق خاصة تسمح لها باالرتباط بتسلسالت محددة من‬ ‫النيوكليوتيدات على الحمض النووي‪ ،‬تسمى هذه التسلسالت المحفزات‪.‬‬ ‫‪-٢‬التفاعل مع إنزيم ‪ RNA‬بوليميريز‪ :‬بعد االرتباط بالمحفز‪ ،‬تتفاعل عوامل النسخ مع إنزيم ‪RNA‬‬ ‫بوليميريز‪ ،‬وهو اإلنزيم المسؤول عن عملية النسخ‪.‬‬ ‫تسهيل أو منع بدء النسخ‪:‬‬ ‫‪.1‬عوامل النسخ المنشطة‪ :‬تعمل هذه العوامل على تسهيل ارتباط إنزيم ‪RNA‬بوليميريز بالمحفز‬ ‫وبدء عملية النسخ‪ ،‬مما يؤدي إلى زيادة معدل إنتاج ‪RNA‬‬ ‫‪.٢‬عوامل النسخ المثبطة‪ :‬تعمل هذه العوامل على منع ارتباط إنزيم ‪RNA‬بوليميريز بالمحفز‪،‬‬ ‫مما يؤدي إلى تقليل أو منع عملية النسخ‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬  ‫مثال على دور عوامل النسخ‬ ‫ تنظيم دورة الخلية‪ :‬هناك عوامل نسخ محددة تتحكم في مراحل دورة الخلية المختلفة‪.‬إذا حدث‬ ‫خلل في هذه العوامل‪ ،‬فقد يؤدي ذلك إلى نمو غير منضبط للخاليا وظهور األورام‪.‬‬ ‫ االستجابة لإلجهاد‪ :‬عندما تتعرض الخلية لإلجهاد‪ ،‬يتم تنشيط عوامل نسخ معينة تعمل على‬ ‫إنتاج بروتينات تساعد الخلية على التكيف مع هذا اإلجهاد‪.‬‬ ‫باختصار‪ ،‬عوامل النسخ هي بروتينات أساسية لتنظيم التعبير الجيني‪.‬فهي تعمل كـ "مفاتيح"‬ ‫تتحكم في تشغيل وإيقاف الجينات‪ ،‬مما يسمح للخلية باالستجابة للتغيرات في البيئة الداخلية‬ ‫والخارجية‪.‬‬ ‫‪ABU AZHAD‬‬