Skip to main content
Global

11: آليات علم الوراثة الميكروبية

  1. Last updated
  2. Save as PDF
  • Page ID
    194617

    • \( \newcommand{\vecs}[1]{\overset { \scriptstyle \rightharpoonup} {\mathbf{#1}} } \) \( \newcommand{\vecd}[1]{\overset{-\!-\!\rightharpoonup}{\vphantom{a}\smash {#1}}} \)\(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \(\newcommand{\id}{\mathrm{id}}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\) \( \newcommand{\kernel}{\mathrm{null}\,}\) \( \newcommand{\range}{\mathrm{range}\,}\) \( \newcommand{\RealPart}{\mathrm{Re}}\) \( \newcommand{\ImaginaryPart}{\mathrm{Im}}\) \( \newcommand{\Argument}{\mathrm{Arg}}\) \( \newcommand{\norm}[1]{\| #1 \|}\) \( \newcommand{\inner}[2]{\langle #1, #2 \rangle}\) \( \newcommand{\Span}{\mathrm{span}}\)\(\newcommand{\AA}{\unicode[.8,0]{x212B}}\)

    في عام 1954، قال العالم الفرنسي والحائز على جائزة نوبل في المستقبل جاك مونود (1910-1976) بشكل مشهور: «ما هو صحيح في E. coli صحيح في الفيل»، مما يشير إلى أن الكيمياء الحيوية للحياة تم الحفاظ عليها طوال التطور وتم مشاركتها في جميع أشكال الحياة المعروفة. منذ تصريح مونود الشهير، تعلمنا الكثير عن آليات تنظيم الجينات والتعبير والتكرار في الخلايا الحية. تستخدم جميع الخلايا الحمض النووي لتخزين المعلومات، وتشترك في نفس الشفرة الجينية، وتستخدم آليات مماثلة لتكرارها والتعبير عنها. على الرغم من أن العديد من جوانب علم الوراثة مشتركة عالميًا، إلا أن الاختلافات موجودة بين الأنظمة الجينية المعاصرة. نحن نعلم الآن أنه ضمن الموضوع العام المشترك للآلية الجينية، هناك اختلافات كبيرة بين مجالات الحياة الثلاثة: Eukarya و Archaea والبكتيريا. بالإضافة إلى ذلك، تُظهر الفيروسات والطفيليات الخلوية ولكن ليس الخلايا الحية نفسها، تباينًا كبيرًا في مادتها الجينية وعمليات النسخ والتعبير الجيني. سمحت لنا بعض هذه الاختلافات بتصميم أدوات سريرية مثل المضادات الحيوية والأدوية المضادة للفيروسات التي تمنع على وجه التحديد تكاثر مسببات الأمراض ولكنها غير ضارة بمضيفيها.

    صورة مجهرية لخلية على شكل قضيب. صورة الفيلة.
    الشكل\(\PageIndex{1}\): قد لا يبدو أن الإشريكية القولونية (على اليسار) تشترك كثيرًا مع الفيل (على اليمين)، ولكن المخططات الجينية لهذه الكائنات المختلفة إلى حد كبير مشفرة في الحمض النووي. (اليسار الائتماني: تعديل العمل من قبل NIAID؛ حق الائتمان: تعديل العمل بواسطة Tom Lubbock)

    • 11.1: ما هي الجينات؟
      يتكون الجين من الحمض النووي الذي يتم «قراءته» أو نسخه لإنتاج جزيء RNA أثناء عملية النسخ. يوفر أحد الأنواع الرئيسية لجزيء الحمض النووي الريبي، والذي يُطلق عليه اسم messenger RNA (mRNA)، المعلومات الخاصة بالريبوسوم لتحفيز تخليق البروتين في عملية تسمى الترجمة. يشار إلى عمليات النسخ والترجمة بشكل جماعي باسم التعبير الجيني.
    • 11.2: تكرار الحمض النووي
      عملية تكرار الحمض النووي هي عملية شبه محافظة، مما ينتج عنه جزيئان من الحمض النووي، يحتوي كل منهما على خيط أبوي واحد من الحمض النووي وخيوط واحدة مركبة حديثًا. في البكتيريا، يحدث بدء التكاثر عند أصل التكاثر، حيث يتم فك الحمض النووي فائق اللفائف بواسطة جيراز الحمض النووي، ويتم تصنيعه بمفرده بواسطة الهليكاز، ويتم ربطه ببروتين رابط أحادي الجديلة للحفاظ على حالته أحادية الجديلة.
    • 11.3: نسخ الرنا
      أثناء عملية النسخ، يتم نسخ المعلومات المشفرة داخل تسلسل الحمض النووي لجين واحد أو أكثر إلى خيط من الحمض النووي الريبي، ويسمى أيضًا نسخة RNA. يعمل جزيء الحمض النووي الريبي أحادي الجديلة الناتج، والذي يتكون من ريبونوكليوتيدات تحتوي على قواعد الأدينين والسيتوزين والجوانين واليوراسيل، كنسخة جزيئية متنقلة من تسلسل الحمض النووي الأصلي. يتطلب النسخ في بدائيات النواة وفي حقيقيات النوى حلزون الحمض النووي المزدوج للاسترخاء جزئيًا في منطقة تخليق الحمض النووي الريبي.
    • 11.4: تخليق البروتين (الترجمة)
      يستهلك تخليق البروتينات طاقة الخلية أكثر من أي عملية أيضية أخرى. في المقابل، تمثل البروتينات كتلة أكبر من أي جزيء كبير آخر من الكائنات الحية. إنها تؤدي تقريبًا كل وظيفة من وظائف الخلية، وتعمل كعناصر وظيفية (مثل الإنزيمات) وعناصر هيكلية. تتضمن عملية الترجمة، أو تخليق البروتين، الجزء الثاني من التعبير الجيني، فك تشفير رسالة mRNA بواسطة ريبوسوم إلى منتج متعدد الببتيد.
    • 11.5: الطفرات
      الطفرة هي تغيير وراثي في تسلسل الحمض النووي للكائن الحي. قد يكون للكائن الحي الناتج، والذي يُطلق عليه اسم الطافر، تغييرًا واضحًا في النمط الظاهري مقارنة بالنوع البري، وهو النمط الظاهري الأكثر شيوعًا في الطبيعة. يتم منح التغيير في تسلسل الحمض النووي إلى mRNA من خلال النسخ، وقد يؤدي إلى تغيير تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين عند الترجمة.
    • 11.6: كيف تحقق بدائيات النواة اللاجنسية التنوع الجيني
      كيف تخلق الكائنات الحية التي يكون وضعها الإنجابي السائد هو اللاجنسي تنوعًا جينيًا؟ في بدائيات النوى، يعد نقل الجينات الأفقي (HGT)، وهو إدخال مادة وراثية من كائن حي إلى كائن حي آخر داخل نفس الجيل، طريقة مهمة لإدخال التنوع الجيني. يسمح HGT حتى للأنواع ذات الصلة البعيدة بمشاركة الجينات، مما يؤثر على أنماطها الظاهرية.
    • 11.7: تنظيم الجينات - نظرية أوبيرون
      يحتوي الحمض النووي الجيني على كل من الجينات الهيكلية، التي تقوم بترميز المنتجات التي تعمل كهياكل خلوية أو إنزيمات، والجينات التنظيمية، التي تقوم بترميز المنتجات التي تنظم التعبير الجيني. يعد التعبير عن الجين عملية منظمة للغاية. في حين أن تنظيم التعبير الجيني في الكائنات متعددة الخلايا يسمح بالتمايز الخلوي، في الكائنات أحادية الخلية مثل بدائيات النواة، فإنه يضمن عدم إهدار موارد الخلية في صنع البروتينات التي لا تحتاجها الخلية في ذلك الوقت.
    • 11.E: آليات علم الوراثة الميكروبية (تمارين)

    الصورة المصغرة: DNA Double Helix. (المجال العام؛ Apers0n).