15: الجينات والبروتينات
- Page ID
- 196605
\( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)
Since the rediscovery of Mendel’s work in 1900, the definition of the gene has progressed from an abstract unit of heredity to a tangible molecular entity capable of replication, expression, and mutation. Genes are composed of DNA and are linearly arranged on chromosomes. Genes specify the sequences of amino acids, which are the building blocks of proteins. In turn, proteins are responsible for orchestrating nearly every function of the cell. Both genes and the proteins they encode are absolutely essential to life as we know it.
- 15.0: مقدمة للجينات والبروتينات
- منذ إعادة اكتشاف عمل مندل في عام 1900، تطور تعريف الجين من وحدة مجردة للوراثة إلى كيان جزيئي ملموس قادر على التكرار والتعبير والتحور. تتكون الجينات من الحمض النووي ويتم ترتيبها خطيًا على الكروموسومات. تحدد الجينات تسلسل الأحماض الأمينية، وهي اللبنات الأساسية للبروتينات. في المقابل، تكون البروتينات مسؤولة عن تنظيم كل وظيفة من وظائف الخلية تقريبًا.
- 15.1: الشفرة الجينية
- تؤدي عملية النسخ الخلوي إلى توليد الحمض النووي الريبي (mRNA)، وهو نسخة جزيئية متنقلة من جين واحد أو أكثر بأبجدية A و C و G و uracil (U). تعمل ترجمة قالب mRNA على تحويل المعلومات الجينية القائمة على النيوكليوتيد إلى منتج بروتيني. تتكون تسلسلات البروتين من 20 حمضًا أمينيًا شائعًا؛ لذلك، يمكن القول أن أبجدية البروتين تتكون من 20 حرفًا. يتم تعريف كل حمض أميني من خلال تسلسل ثلاثي النوكليوتيد يسمى الكودون الثلاثي.
- 15.2: النسخ الأولي
- إن بدائيات النواة، التي تشمل البكتيريا والعتيقة، هي في الغالب كائنات أحادية الخلية تفتقر، بحكم تعريفها، إلى النواة المرتبطة بالغشاء والعضيات الأخرى. الكروموسوم البكتيري عبارة عن دائرة مغلقة تساهميًا، على عكس الكروموسومات حقيقية النواة، غير منظمة حول بروتينات الهستون. تسمى المنطقة المركزية من الخلية التي يوجد فيها الحمض النووي الأولي بالنوكليويد. غالبًا ما تحتوي بدائيات النواة على بلازميدات وفيرة عبارة عن جزيئات DNA دائرية أقصر قد تحتوي فقط على جين واحد أو عدد قليل من الجينات.
- 15.3: النسخ حقيقي النواة
- تؤدي بدائيات النواة وحقيقيات النوى بشكل أساسي نفس عملية النسخ، مع بعض الاختلافات الرئيسية. الفرق الأكثر أهمية بين بدائيات النواة وحقيقيات النوى هو النواة والعضيات المرتبطة بالغشاء للأخير. مع ارتباط الجينات في النواة، يجب أن تكون الخلية حقيقية النواة قادرة على نقل الحمض النووي الريبي إلى السيتوبلازم ويجب أن تحمي الحمض النووي الريبي من التحلل قبل ترجمته.
- 15.4: معالجة الحمض النووي الريبي في حقيقيات النوى
- بعد النسخ، يجب أن تخضع حقيقيات النواة السابقة لـ mRNAs لعدة خطوات معالجة قبل ترجمتها. تخضع الحمض النووي الريبي حقيقي النواة (وبدائي النواة) أيضًا للمعالجة قبل أن تتمكن من العمل كمكونات في آلية تخليق البروتين.
- 15.5: الريبوسومات وتخليق البروتين
- يستهلك تخليق البروتينات طاقة الخلية أكثر من أي عملية أيضية أخرى. في المقابل، تمثل البروتينات كتلة أكبر من أي مكون آخر من الكائنات الحية (بخلاف الماء)، وتؤدي البروتينات تقريبًا كل وظيفة من وظائف الخلية. تتضمن عملية الترجمة، أو تخليق البروتين، فك تشفير رسالة mRNA إلى منتج متعدد الببتيد. يتم ربط الأحماض الأمينية تساهميًا عن طريق ربط روابط الببتيد بأطوال تتراوح من ~ 50 من بقايا الأحماض الأمينية إلى أكثر من 1000.
الصورة المصغرة: ينتج بوليميراز الحمض النووي الريبي mRNA من قالب DNA مزدوج الشريط. (CC BY-SA 3.0؛ توماس سبليتستوسر عبر ويكيميديا كومنز).