المحتوى الجينى الوراثى للخلية

السلام عليكم

والجين ببساطة عبارة عن مقطع الـ ( DNA ) الذى يعمل كـ ( طابعة وناسخ للإنزيمات , وإصدار الشفرات , التى تترجم إلى أوامر , لقيام الخلية بالوظائف الطبيعية المختلفة ) , ودعونا نلقى نظرة على عملية تحول الـ ( DNA ) إلى انزيمات بصورة كاملة حتى نفهم كيفية عمله .
- بالطبع سمعنا عن جزئ الـ ( DNA ) الذى يشبه الشكل اللولبى المزدوج ( DOUBLE STRAND )
- إن الـ ( DNA ) يشبه خيطين ملتفين معاً فيما يشبه لولب طويل , ويتواجد الـ ( DNA ) فى جميع الخلايا كقاعدة مزدوجة مصنوعة من أربعة أنواع مختلفة من الـ (NUCLEOTIDES ) , وكل زوج من القواعد يتكون من جزئين من الـ ( NUCLEOTIDES )
- ويرتبط الزوجين معاً مثل الدرجات فى السلم الحلزونى , فإن البناء الكلى يلتف ويتحول إلى لولب , ويبلغ طول هذا السلم فى إحدى خلايا ( E.coli ) حوالى أربعة ملايين زوج من القواعد , وترتبط النهايات سوية لتكون دائرة , ثم تكبس هذه الدائرة لتناسب حجم الخلية , فيما يعرف بالنواة .
- وتعرف المادة الوراثية كلها باسم المادة الجينية ( GENOME ) , وقد قام العلماء بفك شفرة هذه الدائرة " هذه المادة الجينية " , أى أن العلماء يعرفون الـ (4 ملايين ) زوج من القواعد اللازمة لبناء تكوين ( DNA ) لخلية (E.coli ).
- أما ( DNA ) لدى البشر فيتكون من 3مليار من أزواج القواعد .
- وتتكون الإنزيمات من عشرون نوعاً من الأحماض الأمينية مرتبطة جميعاً فى نظام معين .
- ومن هنا فالسؤال هو كيف نحصل من ( DNA ) مكون من أربعة (NUCLEOTIDES ) على إنزيمات تتكون من 20 نوعاً من الاحماض الامينية ؟
- هناك أجابتين لهذا السؤال :
1- هناك بروتين معقد وغريب يطلق عليه ( RIBOSOME ) والذى يقرأ (RNA ) والذى يصدر من ( DNA ) ويحوله الى سلاسل من الاحماض الامينية .
2- ولكى نحصل على الأحماض الأمينية الصحيحة فإن (RIBOSOME ) يأخذ ( NUCLEOTIDES ) ويقسمها على مجموعات , مكونة من ثلاثة إنزيمات للتفرقة بين الأحماض الأمينية العشرون , وهذا يعنى أن كل ثلاثة أزواج من القواعد فى سلسلة ( DNA ) تأخذ رمز لحمض أمينى واحد فى إنزيم .
- وبما أن ( DNA ) يتكون من أربعة قواعد مختلفة , ولأن الكود الجينى للبروتين يتكون من ثلاث قواعد , ولأن ( 4× 4× 4= 64 ) فهناك 64 نموذج ممكن للكود الجينى .
- بما أن هناك عشرين حمض أمينى فقط , فهذا يعنى بعض الزيادة .
- وفى ( DNA ) يتواجد (100 – 1000 كود ) - ( 300 - 3000 قاعدة ) .
- تحدد الأحماض الأمينية للإنزيم , ثم كود جينى يميز نهاية السلسلة أى أن السلسلة هى مجموعة من القواعد التى يطلق عليها PROMOTER .
- ثم مجموعة من PROMOTER , الاكواد الجينية للجينات فى النهائة الكود الجينى فى نهاية السلسلة .
- إن الخيط الطويل من الـ ( DNA ) فى خلية بكتريا E.coli به شفرات لحوالى 4000 جين تقوم هذه الجينات بتحديد حوالى 1000إنزيم فى السيتوبلازم فى خلية E.coli .
- وهناك الكثير من الجينات المتطابقة .
- ولخلق انزيم فلابد للخلية أن تنقل الجين من الـ ( DNA ) إلى MESSENGER RNA .
- ويقوم بعملية النقل انزيم يطلق عليه POLYMERASE RNA ويرتبط هذا الأنزيم POLYMERASE RNA بـ dna عند نقطة الرواج ويفصل بين طرفى خيط dna ثم يقوم بنسخ أحد طرفى خيط dna إلى خيط RNA .
- إن RNA ,RIBONUCLEIC يشبه إلى حد كبير ( DNA ) ولكنه يكون فى حالة وحيدة " أى أن طرفيه منفصلان " فى حين أن DNA طرفين متشابين فيما يشبه اللولب . إذن فوظيفة Rna polymerase هى نسخ جين من dna وتحويله إلى طرف مستقل من messenger rna ويتحول الطرف المفرد من messenger rna إلى RIBOSOME .
- ويبدو RIBOSOME فى البداية كأنه كود جينى فى messenger rna , ثم يجد الحمض الأمينى المناسب لهذا الكود الجينى – ثم يمسك به وبعدها يبحث عن الكود الجينى التالى ويجد الحمض الأمينى المناسب ويضمه إلى الحمض الامينى الأول ثم يجد الكود الأمينى الثالث وهكذا . ...
- وبالإختصار فإن RIBOSOME يقرأ الأكواد الجينية ويحولها إلى احماض امينية معاً ليكون سلسلة كبيرة وعندما يصل إلى الكود الجينى النهائى الأخير " كود التوقف " فإن RIBOSOME يقوم باطلاق السلسلة كلها .
- وبالطبع تعد تلك السلسلة الطويلة من الأحماض الأمينية انزيماً , ثم تلتف لتكون شكلها المميز وتسبح بحرية وتبدأ فى أداء أى ردود أفعال يقوم بها الأنزيم .
- من الواضح أنه ليست عملية بسيطة – إن RIBOSOME بناء معقد من الإنزيمات ويرتبط RIBOSOMAH RNA بالكثير من الجزيئات , ويساعد RIBOSOME انزيم آخر هو ATP والذى يساعده من خلال مرورة بـ MESSENGER RNA ومن خلال تجميعه للأحماض الأمينية معاً .
- انزيم ىخر يساعد RIBOSOME وهو TRANSFER RNA وهو مجموعة مكونة من 20 جزئ خاص يعملون كناقل للعشرين حمض امينى , وعندما ينتقل RIBOSOME للكود الجينى التالى فإن الجزئ الصحيح لـ TRANSFER RNA يكتمل مع الحمض الأمينى الصحيح .
ثم يقوم RIBOSOME بعزل الأحماض اللأمينية عن TRANSFER RNA ويضمه للسلسلة الطويلة من الأنزيمات وبعدها يخرج RIBOSOME جزئ TRANSFER RNA " الخالى " حتى يمكنه التقاط حمض امينى آخر من النوع الصحيح .

1- يرتبط انزيم RNA POLYMERASE " لونه أصفر " بطرف من أطراف ( DNA ) عند نقطة من نقاط ترويج الجينات ثم تمشى مع طرف ( DNA ) وتقوم بعمل نسخة منه ى طرف MESSENGER RNA .
2- ثم يسبح MESSENGER RNA بحرية ويجد RIBOSOME .
3- يلحق RIBOSOME " لونه أخضر " بـ MESSENGER RNA ويمشى معه ليكون سلسلة من الأحماض الأمينية للإنزيم التى يمثلها الجين .
4- تلتف سلسلة الأحماض الأمينية لتكون شكلها المميز وتبدأ عملها .
- وكما ترى هناك العديد من العمليات داخل الخلية والتى تحافظ على حياة الخلية , وهناك جزئ ( DNA ) طويل ودقيق للغاية يقوم بالتعرف على جميع الإنزيمات التى تحتاجها الخلية .
- هناك انزيمات RNA POLYMERASE تلحق بطرف ( DNA ) فى نقاط البداية للجينات المختلفة وتقوم بنسخ ( DNA ) للجين " إلى جزئ MESSENGER RNA . ثم يسبح MESSENGER RNA إلى RIBOSOME , والذى يتعرف على الجزئ ويضمه إلى سلسلة الأحماض الأمينية .
- وتبتعد سلسلة الأحماض الأمينية من RIBOSOME وتلتف لتكون الشكل المميز لها حتى يمكنها البدء فى اداء مهمتها .
- إن السيتوبلازم لأى خلية تسبح مع جزيئات RIBOSOMES , RNA POLYMERASES , TRANSFER RNA , MESSENGER RNA والأنزيمات . وتقوم كل منهم بأداء وظيفتها باستقلال عن الآخرين .
- وبما ان الإنزيمات فعالة داخل الخلية وجميع الإنزيمات الضرورية موجودة فتكون الخلية حية " فعالة " .
- مثال ذلك " إذا اخذنا جزء من خلايا الخميرة واسأنا معالجته مثلاً . نضعها فى الخلاط حتى نطلق سراح الإنزيمات . إن السائل الناتج سوف يظل ينتج ثانى اكسيد الكربون والكحول من السكر لفترة من الوقت . وبما أن الخلايا ليست سليمة فهى ليست حية وبالتالى لا يتم انتاج انزيمات جديدة .
- وفى النهاية تنتهى الإنزيمات الموجودة وينتهى التفاعل داخل الخليط وبالتالى يصبح الخلايا والخليط " ميت ".

--------------------