ثانوية: عبد الله بن مسعود *المسيلة*
المستوى: 3 علوم تجريبية مذكرة النشاط رقم( 3 ) المدة: 2 ساعــــــة
الأستاذ: طارق بن عويرة يوم: / / نوع الحصة : نظري
المجال التعليمي 1: التخصص الوظيفي للبروتينات
الوحدة التعليمية 1: تركيب البروتين
النشاط3: الترجمة (الشفرة الوراثية)
وضعية الانطلاق: يتم تركيب البروتين عن طريق ترجمة نسخة من المعلومات الوراثية المحمولة على جزيء ARNm ) الشفرة الوراثية ( إلى تتابع من الأحماض الآمينية.
طرح الإشكالية:كيف تتم عملية ترجمة الشفرة الوراثية ؟
البحث والتقصي:
1* كيف تترجم اللغة النووية إلى لغة بروتينية؟
أ: نقوم بوضع الاحتمالات الممكنة بين اللغتين:
1- كلمة نووية بحرف واحد و منه يكون عدد كلمات اللغة البروتينية في هذه الحالة هي 4 كلمات فقط.
2- كلمة نووية بحرفين يعطي 16 كلمة بروتينية و هو عدد غير كاف لتغطية اللغة البروتينية.
3- كلمة نووية ب3أحرف تعطي 64 كلمة بروتينية و هو الاحتمال الأصح رغم أنه يعطي أكثر من 20 كلمة بروتينية.
ب: جدول الشفرة الوراثية:
الرامزة = 3 أحرف نووية = كودون .
1- يعود سبب الفرق بين عدد الكلمات في اللغتين إلى وجود المرادفات.
2- يمكن وجود:- مرادفة واحدة مثل Met ((AUG
- مرادفتين مثل Phe( UUU، UUC)
- 3 مرادفات Ile(AUU، AUC، AUA)
- 4 مرادفات Val(GUU، GUC، GUA، GUG)
- 6 مرادفات Arg(AGA، AGG، CGU، CGC، CGA، CGG)
3- ليس لكل كلمة في اللغة النووية ما يقابلها في اللغة البروتينية انما توجد رامزات ليس لها معنى ، بمعنى أنها لا تشفر لأي حمض أميني و تدعى رامزات التوقف ((UGA UAA UAG
2* كيف تم فك رموز الشفرة الوراثية ؟
تم فك رموز الشفرة الوراثية بتحضير اصطناعي معلوم التسلسل، و بعدها تم تحديد تسلسل الأحماض الآمينية في متعدد الببتيد الناتج و بالتالي تحديد معنى الرامزات.
- الرامزة :UUU توافق Phe.
- الرامزة: AAA توافقLes.
- الرامزة:CCC توافق pro.
- الرامزة: GGG توافق Gly.
الخلاصة:
- تُنسخ المعلومة الوراثية بشفرة خاصة: تدعى الشفرة الوراثية.
- إن وحدة الشفرة الوراثية هي ثلاثية من القواعد تدعي الرامزة تٌشفر لحمض أميني معين في البروتين .
- تُشفر عادة لنفس الحمض الأميني عدة رامزات ماعدا الرامزات التالية: UGA ;UAG ; UAA التي لا تُشفر لأي حمض أميني وتمثل رامزات توقف القراءة.
التقويم:
شكل باستعمال قطعة ARNm من اقتراحك ، متعدد ببتيد مكون من 10 أحماض أمينية مستعينا بجدول الشفرة الوراثية


نشاط عملي: استعمال برنامج Anagèneالمدة: 1 ساعــــــة


تحليل مقارن لتتابع نيوكليوتيدات و تتابع الأحماض الآمينية باستعمال برنامج Anagene

* نعم تتوافق نتائج الوثيقة 3 مع ما توصلنا إليه سابقا حول طريقة تحويل المعلومات الوراثية في عمليتي النسخ و الترجمة.
- التعليل : السلسلة 1 هي السلسلة غير المستنسخة تشبه سلسلة ال ARNm مع فرق U بدل T
* الفرق بين تتابع النيوكليوتيدات في مورثتين مختلفتين بسيط هو فقط في قاعدة واحدة T بدلA .
حيث تفيد هذه المقارنة في اكتشاف اختلاف التتابع وبالتالي سبب الطفرة الوراثية
* حساب النسبة المئوية للتشابه بين أجزاء المورثات (Delta، Gamma، Alpha ) مع جزء المورثة (Beta):
- عدد نيوكليوتيدات Beta هو 444 .
- تحتوي Delta على 444 نكليوتيدة تتشابه مع Beta في 411 نكليوتيدة ، و منه نسبة التشابه هي 92.6 ℅
- تحتوي Gamma على 444 نكليوتيدة تتشابه مع Beta في 339 نكليوتيدة ، و منه نسبة التشابه هي 76.4 ℅
- تحتوي Alphaعلى 429 نكليوتيدة تتشابه مع Beta في 264 نكليوتيدة ، و منه نسبة التشابه هي 61.5 ℅
* نستنتج أن نسبة التشابه بين مورثات تشرف على تصنيع بروتين واحد في أنواع حيوانية مختلفة : عالي أي أن الاختلاف طفيف وهذا ناتج عن الاختلاف في تتابع النكليوتيدات .


المجال التعليمي 1[/COLOR]: التخصص الوظيفي للبروتينات
الوحدة التعليمية 1: تركيب البروتين
النشاط 4: مراحل الترجمة [/COLOR]
وضعية الانطلاق: تتمثل الترجمة في التعبير عن المعلومة الوراثية التي يحملها الـARNm الى متتالية من الأحماض الآمنية في السيتوبلازم.
طرح الإشكالية: -كيف يتم تركيب البروتين في الهيولى ؟
- ماهي العضيات التي تساهم في هذه العملية؟
- و ما هي مراحل حدوثها؟
البحث والتقصي: 1/ تحديد مقر الترجمة: 1
- العضيات المتدخلة هي الجسيمات الريبية (الريبوزومات) .
2- تعريف متعدد الريبوزوم (Polysomes ): البوليزوم يمثل ارتباط عدد من الريبوزومات بجزيء واحد من ARNm .
3- العلاقة بين متعدد الريبوزوم وكمية البروتين الناتج: متعدد الريبوزوم هو طريقة فعالة لتركيب البروتين بسرعة و لانتاج كمية معتبرة من نفس البروتين في زمن أقل.
2/ إثبات دور البوليزوم
المعلومة التي يمكن استنتاجها هي تشكل البوليزوم ضروري لتركيب البروتين.
3/ أنماط الـ ARN الهيولية
1- التحليل المقارن: تمثل شدة الامتصاص بدلالة كمية ARN داخل وخارج تركيب البروتين حيث تكون كمية انواع الـ ARNالمكونة للشوكات (القمم) 1-2-3-4 ثابتة خارج او خلال فترة تركيب البروتين بينما تغيب كمية الـ ARN في الشوكة 5 خلال تركيب البروتين وتزيد خلال فترة تركيبه.
- الاستنتاج: أحد أنواع ARN يظهر فقط خلال مرحلة تركيب البروتين.
2- تحديد نوع ال ARN: 4 ARNt 1-2-3 ARNr 5 ARNm
- التعليل: تم تحديد الأنواع على أساس معامل الترسيب فالنوع الذي له أصغر معامل ترسيب هو الأسرع.
3- السبب في إختلاف عدد النيوكليوتيدات في ARNm هو تغير طوله بتغير طول المورثة المستنسخة .

4/ بنية و مكونات الريبوزوم1- الطبيعة الكيميائية للريبوزوم: يتكون من بروتينات (65%) و أحماض نووية ريبية (35%) من نوع ARNr .
2- وصف بنية الريبوزوم: الريبوزوم عضية مكونة من تحت وحدتين ،الأولى كبرى و الثانية صغرى، تحتوي الوحدة الكبرى على موقعين ،موقع A خاص بالحمض الأميني و موقع P الخاص بالببتيد، تحتوي الوحدة الصغرى على موقع لقراءة الـ ARNm

5/ بنية ال ARNt
1- الأجزاء المشتركة بين مختلف الصور هي :سلسلة متعدد نكليوتيدات التفت حول نفسها نتيجة وجود قواعد متكاملة في بعض اجزائها مشكلة حرف L مقلوب، وتتميز بوجود موقعين مهمين: موقع تثبيت الحمض الأميني و موقع الرامزة المضادة Anti codon .
2- الرامزات المضادة: Ala CGA،Pro GGA،His GUA،Val CAA.


6/ تنشيط الأحماض الأمينية
تعرف عملية ربط الحمض الأميني بال ARNtالخاص به بعملية تنشيط الأحماض الأمينية، وتتطلب وجود إنزيم نوعي (امينواسيل arntسنتتاز Aminoacyl ARNt Synthétase) ) يعمل على الربط و توفر طاقة في شكل ATP.
* يحتوي الانزيم على موقع خاص بالـ ARNtومقع آخر خاص بالحمض الامني عند توضعهما يتشكل معقد في وجود ATPيتحرر ARNt مرتبطا بالحمض الاميني.
7/ مراحل حدوث الترجمة
تحليل الوثيقة 9 ص 29
أ- العناصر الضرورية لانطلاق الترجمة: تحت الوحدة الصغرى ، تحت الوحدة الكبرى ، ARNt الخاص ب Met ، ARNt الخاص بحمض أميني ثاني ،ARNm .
ب- اظواهر نهاية الترجمة : - انفصال السلسلة الببتيدية المتشكلة - انفصال ARNt الأخير
- انفصال ARNm ثم تفكيكه - انفصال تحت وحدتي الريبوزوم - انفصال Met من السلسلة الببتيدية
ج- وصف مراحل الترجمة:
* مرحلة الانطلاق: - ارتباط ARNm بتحت الوحدة الصغرى للريبوزوم ، ثم توضع ال ARNt الخاص بالحمض الأميني Met على رامزة الانطلاق AUG المتواجدة في ARNm و ذلك في الموقع P من الريبوزوم ،حيث يتعرف ARNt على الرامزة الموجودة في ARNm عن طريق الرامزة المضادة.ترتبط تحت الوحدة الكبرى و يتشكل بذلك معقد الانطلاق ، يتوضع ARNt الحامل للحمض الأميني الثاني في الموقع A من الريبوزوم وفق الرامزة الثانية على جزيء ال ARNm.يتم تكوين الرابطة الببتيدية بين الحمض الأميني الأول Met و الحمض الثاني بتدخل انزيمات خاصة و استهلاك طاقة .ينفصل الحمض الأميني الأول Met عن ال ARNtالذي ينفصل بدوره عن الموقع P من الريبوزوم.
* مرحلة الاستطالة: ينتقل الريبوزوم خطوة واحدة ( رامزة واحدة على ARNm )، مما يؤدي إلى وجود ال ARNtالحامل لثنائي الببتيد في الموقع P و يصبح الوقع A فارغا لاستقبال ARNt حامل لحمض أميني آخر ، حيث تبدأ دورة جديدة تؤدي إلى ربط حمض أميني ثالث وهكذا تستطيل السلسلة الببتيدية بمقدار حمض أميني واحد كل دورة.
* مرحلة النهاية : يصل الريبوزوم إلى رامزة توقف ( UAA، UAG ،UGA) على جزيء ال ARNmعندها تنفصل السلسلة الببتيدية المتكونة ، و ينفصل ARNt الأخير و تنفصل تحت وحدتي الريبوزوم عن بعضهما .يمكن لهذا الريبوزوم أو لريبوزوم آخر أن يعيد الدورة و ينطلق في تشكيل سلسلة ببتيدية أخرى.
ملاحظة: - عند أوليات النواة مثل البكتيريا تتم عملية تركيب البروتين في مرحلتين تتمان في نفس المكان و في آن واحد ، لذلك يمكن لمرحلة الترجمة أن تنطلق قبل انتهاء مرحلة الاستنساخ.
- أما عند حقيقيات النواة فلا يمكن للمرحلتين الحدوث في مكان واحد نظرا لوجود الغلاف النووي الذي يفصل بين النواة و الهيولى.
الخلاصة: -يتم ربط الأحماض الأمينية لتشكيل سلسلة ببتيدية على مستوى الريبوزومات التي تكون عادة متجمعة في وحدة واحدة تدعى متعدد الريبوزومات أو البوليزوم ، حيث تسمح القراءة المتزامنة لنفس ARNm من طرف عدة ريبوزومات بزيادة كمية البروتينات المصنعة .
-تتطلب عملية الترجمة كذلك تدخل ARNt الذي يقوم بنقل الأحماض الأمينية من الهيولى إلى الريبوزومات .يحتوي ARNt على موقعين لهما دور مباشر في عملية الترجمة : موقع ارتباط الحمض الأميني و موقع الرامزة المضادة Anticodon .
-يحتوي الريبوزوم على موقعين لتثبيت ARNt : موقع الحمض الأميني (موقع A) و موقع الببتيد (موقع p) كما يحتوي الريبوزوم على نفق في تحت الوحدة الكبرى لخروج السلسلة الببتيدية و نفق بين تحت الوحدتين لتوضع ARNm يسمح بإنزلاق و تنقل الريبوزوم على خيط ARNm
- يكتسب متعدد البيبتيد المتشكل تلقائيا بنية ثلاثية الأبعاد ليعطي بروتينا وظيفيا.
التقويم: نمذجة مرحلة الترجمة : عمل ينجز في البيت
- ماهومصير البروتين بعد تركيبه؟