السنة الثالثة ثانوي · علوم الطبيعة والحياة · الوحدة الأولى

تركيب البروتين في علوم الطبيعة والحياة 3 ثانوي: دروس تفاعلية

هذه الوحدة الأولى من المجال الأول «التخصص الوظيفي للبروتينات» في كتاب علوم الطبيعة والحياة للسنة الثالثة ثانوي، شعبة العلوم التجريبية.

ابدأ الدرس الأول 4 دروس40 سؤالًا مشروحًا12 تجربة تفاعلية
عن الوحدة والكفاءة المستهدفة

تنطلق من سؤال الكتاب: كيف تتمكن الكائنات الحية من تركيب البروتين؟ فتتبع المعلومة الوراثية من ADN في النواة إلى ARNm، ثم ترجمتها في الهيولى إلى سلسلة من الأحماض الأمينية. ابدأ من الخريطة: اضغط على درس لتفتحه، أو على خط بين درسين لتعرف ما يربطهما.

الكفاءة المستهدفة: يشرح كيف تركّب الخلية بروتيناتها انطلاقًا من المعلومة الوراثية، بالاستنساخ في النواة ثم الترجمة في الهيولى، اعتمادًا على تحليل الوثائق التجريبية.

دروس الوحدة

  1. 1 مقر تركيب البروتين ودور الـ ARN المورثات محفوظة في النواة، والبروتينات توجد في الهيولى: فكيف تصل تعليمات التركيب من النواة إلى مكان صنع البروتين؟ من ADN إلى ARNm · 24 خطوة · الكتاب ص 10–15
  2. 2 استنساخ المعلومات الوراثية الموجودة على مستوى ADN كيف تنسخ الخلية مورثة واحدة من ADN الطويل إلى جزيئة ARNm تخرج إلى الهيولى؟ ولماذا يكون الفطر Amanita phalloides سامًا؟ من ADN إلى ARNm · 23 خطوة · الكتاب ص 16–19
  3. 3 الترجمة: الشفرة الوراثية أربعة أحرف فقط في لغة ARNm، وعشرون حمضًا أمينيًا في لغة البروتين: كيف تُترجم الأولى إلى الثانية؟ من ARNm إلى بروتين · 23 خطوة · الكتاب ص 20–23
  4. 4 مراحل الترجمة ومصير البروتين في الهيولى عضيات كثيرة ومتنوعة: أين يُركَّب البروتين بالضبط؟ ومن يحمل الأحماض الأمينية إليه؟ وأين يذهب البروتين بعد تركيبه؟ من ARNm إلى بروتين · 24 خطوة · الكتاب ص 24–31
خريطة الوحدة

اضغط على درس لتفتحه، أو على خط لتعرف العلاقة

  • من ADN إلى ARNm — في النواة: نسخ المعلومة الوراثية
  • من ARNm إلى بروتين — في الهيولى: ترجمة الشفرة الوراثية
نسخ المورثة تتابع القواعد التصوير الإشعاعي ARNm يُترجم مكانان منفصلان الرامزة المضادة الدرس 1 مقر التركيب الدرس 2 الاستنساخ الدرس 3 الشفرة الوراثية الدرس 4 مراحل الترجمة
العلاقات بين الدروس (6)
مقر التركيب ↔ الاستنساخ نسخ المورثة

في الدرس الأول رأينا أن ARNm يُصنع في النواة ويحمل نسخة من المعلومة الوراثية إلى الهيولى. في درس الاستنساخ نرى كيف يُصنع: ARN بوليميراز يقرأ السلسلة المستنسخة ويربط النيوكليوتيدات المكمّلة.

مقر التركيب ↔ الشفرة الوراثية تتابع القواعد

الجزء المتغير في سلسلة ARN هو تتابع قواعدها الآزوتية: هذا التتابع هو الرسالة نفسها، يُقرأ ثلاث قواعد بثلاث في الشفرة الوراثية.

مقر التركيب ↔ مراحل الترجمة التصوير الإشعاعي

التجربة نفسها على خلايا البنكرياس العنقودية: بعد 3 دقائق يكون الإشعاع في الشبكة الهيولية المحببة، وإذا تابعناه حتى 120 دقيقة رأينا مصير البروتين بعد تركيبه (الوثيقتان 10 و11).

الاستنساخ ↔ الشفرة الوراثية ARNm يُترجم

ARNm الناتج عن الاستنساخ يحمل تتابعًا مكمّلًا للسلسلة المستنسخة. تقرأ الترجمة هذا التتابع رامزة برامزة، فيحدد تتابع قواعد المورثة تتابع الأحماض الأمينية.

الاستنساخ ↔ مراحل الترجمة مكانان منفصلان

عند حقيقيات النواة يحدث الاستنساخ والنضج في النواة والترجمة في الهيولى. عند البكتيريا، دون غشاء نووي، تبدأ الريبوزومات بترجمة ARNm قبل انتهاء استنساخه.

الشفرة الوراثية ↔ مراحل الترجمة الرامزة المضادة

الريبوزوم لا يقرأ الشفرة وحده: كل ARNt يحمل حمضًا أمينيًا ورامزة مضادة مكمّلة لرامزته، فيضع الحمض الأميني المناسب مقابل كل رامزة، من AUG حتى رامزة التوقف.

ابدأ الدرس الأول
الدرس 1 · من ADN إلى ARNm · الكتاب المدرسي ص 10–15

مقر تركيب البروتين ودور الـ ARN

الدرس 1 · من ADN إلى ARNm

مقر تركيب البروتين ودور الـ ARN

المورثات محفوظة في النواة، والبروتينات توجد في الهيولى: فكيف تصل تعليمات التركيب من النواة إلى مكان صنع البروتين؟

  • 6 أفكار أساسية
  • 11 مفردة
  • 3 تجارب تفاعلية
  • 10 أسئلة مع الشرح
  • سؤال للنقاش

مرّر الشاشة أو استعمل زر «التالي» للانتقال بين الخطوات.

الملخص

تحمل جزيئة الموجودة في النواة (عند حقيقيات النواة) المعلومات الوراثية منظَّمة في صورة . يؤدي التعبير عن المورثة إلى تركيب بروتين، وهذا مصدر النمط الظاهري للفرد.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

بتقنية ، بعد تحضين خلايا عنقودية للبنكرياس 3 دقائق في وسط به أحماض أمينية موسومة بعنصر مشع، تظهر البروتينات المشعة في الهيولى على مستوى الشبكة الهيولية الداخلية المحببة: يتم تركيب البروتين في الهيولى، بعيدًا عن ADN.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

الخلايا البيضية للضفدع المحقونة بـ ARN مستخلص من الخلايا الأصلية لكريات الدم الحمراء للأرنب تركّب بروتيناتها الخاصة وتركّب الهيموغلوبين أيضًا: الـ ARN يحمل المعلومة اللازمة لتركيب البروتين.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

اليوراسيل المشع يظهر في النواة بعد فترة قصيرة ثم في الهيولى بعد فترة أطول: هذا الـ ARN يُصنع في النواة ثم ينتقل إلى الهيولى ناقلًا نسخة من المعلومة الوراثية، لذلك يسمى الرسول .

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

يتكون من سلسلة واحدة من . كل نيوكليوتيدة = حمض فوسفوريك + سكر + قاعدة آزوتية من أربع: A وG (بيورينية) وC وU (بيريميدينية). القاعدة U مميزة للـ ARN، ويقابلها T في ADN. وترتبط النيوكليوتيدات بـ في سلسلة لها نهاية ′5 ونهاية ′3.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

يتم التعبير عن المعلومات الوراثية في مرحلتين: في النواة، ثم في الهيولى.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

المفردات اضغط على البطاقة لترى معناها

ADNADN (acide désoxyribonucléique)

الجزيئة الحاملة للمعلومات الوراثية، توجد داخل النواة عند حقيقيات النواة.

مورثةGène

جزء من ADN يحمل المعلومة الخاصة بتركيب بروتين.

التعبير المورثيExpression génétique

تحويل المعلومة الوراثية لمورثة إلى بروتين، وهو مصدر النمط الظاهري.

التصوير الإشعاعي الذاتيAutoradiographie

تقنية تكشف مواقع المركبات الموسومة بعنصر مشع في خلية: يترك الإشعاع على فيلم حساس للضوء نقاطًا سوداء.

ARNmARN messager

الـ ARN الرسول: يُصنع في النواة وينقل نسخة من المعلومة الوراثية إلى الهيولى.

ARNARN (acide ribonucléique)

حمض نووي ريبي يتكون عمومًا من سلسلة واحدة من النيوكليوتيدات.

نيوكليوتيدةNucléotide

وحدة بناء الحمض النووي: مجموعة فوسفات + سكر + قاعدة آزوتية.

ريبوزRibose

سكر خماسي يدخل في نيوكليوتيدات ARN.

رابطة إستر فسفاتيةLiaison phosphodiester

رابطة بين مجموعة فوسفات نيوكليوتيدة وسكر النيوكليوتيدة المجاورة، تتكون بها السلسلة.

الاستنساخTranscription

تركيب ARNm في النواة انطلاقًا من مورثة على ADN.

الترجمةTraduction

تركيب سلسلة من الأحماض الأمينية في الهيولى انطلاقًا من ARNm.

المختبر انطلاقًا من الوثيقة 1 من النشاط 1 والوثائق 1 إلى 7 من النشاط 2

1. التصوير الإشعاعي الذاتي

اختر المادة المشعة (أحماض أمينية أو يوراسيل) ومدة التحضين ثم حمّض الفيلم: أين تظهر النقاط السوداء؟ ماذا تستنتج عن مقر تركيب البروتين ومقر صنع الـ ARN؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

2. الخلايا البيضية للضفدع

اختر مجموعة الخلايا ثم افصل بروتيناتها المشعة: قارن المنحنيات الثلاثة. من أين جاءت معلومة تركيب الهيموغلوبين في المجموعة الثالثة؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

3. بناء سلسلة ARN

ركّب نيوكليوتيدة باختيار السكر والقاعدة، ثم اربطها بالسلسلة. هل يقبل الـ ARN السكر منقوص الأكسجين أو القاعدة T؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

اختبر نفسك

1أين توجد جزيئة ADN عند حقيقيات النواة؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: في النواة. ADN يبقى داخل النواة ويحمل المعلومات الوراثية، أما البروتينات فتوجد في الهيولى (الوثيقة 1 من النشاط 1).

2حُضنت خلايا عنقودية للبنكرياس 3 دقائق في وسط به أحماض أمينية مشعة. أين تظهر البروتينات المشعة؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: في الهيولى، على الشبكة الهيولية الداخلية المحببة. الوثيقتان 1 و2 من النشاط 2: النقاط السوداء على الشبكة الهيولية الداخلية المحببة. مقر تركيب البروتين هو الهيولى.

3لماذا نستعمل أحماضًا أمينية موسومة بعنصر مشع؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: لتتبّع مواقع البروتينات المتشكلة حديثًا بالتصوير الإشعاعي الذاتي. الأحماض الأمينية تدخل في البروتينات الجديدة، فيكشف الإشعاع على الفيلم أين تتشكل هذه البروتينات.

4في الوثيقة 3 من النشاط 2، ما الذي يميّز المجموعة الثالثة (خلايا بيضية للضفدع محقونة بـ ARN من الخلايا الأصلية لكريات الدم الحمراء للأرنب)؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: تركّب بروتيناتها الخاصة والهيموغلوبين أيضًا. تظهر قمتا البروتينات الخاصة بالخلايا البيضية وقمة ثالثة في موضع الهيموغلوبين: الـ ARN المحقون حمل معلومة تركيبه.

5لماذا استُعمل اليوراسيل المشع في الوثيقة 4 من النشاط 2؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: لأن اليوراسيل قاعدة مميزة للـ ARN، فيوسم الـ ARN المتشكل. القاعدة U توجد في ARN وحده (ويقابلها T في ADN)، فالإشعاع يدل على مواقع الـ ARN الجديد.

6بعد فترة قصيرة يكون الإشعاع في النواة، وبعد فترة أطول في الهيولى. نستنتج أن:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: الـ ARN يُصنع في النواة ثم ينتقل إلى الهيولى. ترتيب ظهور الإشعاع يبيّن مسار الـ ARN: يتشكل في النواة ثم يخرج إلى الهيولى حيث يتم تركيب البروتين.

7سُمّي الـ ARNm بالرسول لأنه:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: يحمل نسخة من المعلومة الوراثية من النواة إلى الهيولى. يُصنع ARNm انطلاقًا من مورثة ثم يحمل نسختها إلى الهيولى. نقل الأحماض الأمينية دور ARNt (الدرس 4).

8أي ممّا يلي لا يدخل في تركيب نيوكليوتيدة ARN؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: قاعدة التيمين T. قواعد ARN هي A وG وC وU. القاعدة T خاصة بـ ADN، لذلك تُستعمل U لتمييز ARN عن ADN.

9الإماهة الكلية لعينة من ARN بالقاعدة NaOH تعطي:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: حمض فوسفوريك وسكر ريبوز وأربع قواعد آزوتية A وG وC وU. الوثيقة 5 من النشاط 2: قاعدتان بيورينيتان A وG، وقاعدتان بيريميدينيتان C وU، مع السكر والحمض الفوسفوري.

10كيف ترتبط النيوكليوتيدات في سلسلة ARN؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: بروابط إستر فسفاتية بين مجموعة الفوسفات وسكر النيوكليوتيدة المجاورة. الوثيقتان 6 و7: الجزء الثابت (فوسفات + سكر) يكوّن هيكل السلسلة بروابط إستر فسفاتية، والقواعد هي الجزء المتغير.

نتيجتك في الاختبار

أجب عن الأسئلة لترى نتيجتك.

للنقاش

لماذا تحتاج الخلية إلى وسيط (ARNm) ينقل نسخة من المعلومة الوراثية إلى الهيولى، بدل أن يخرج ADN نفسه من النواة؟ اقترح تفسيرًا وعلّله.

لا توجد آراء بعد. كن أول من يشارك.

أنهيت الدرس 1

دروس مرتبطة

الدرس التالي: الاستنساخ خريطة الوحدة
الدرس 2 · من ADN إلى ARNm · الكتاب المدرسي ص 16–19

استنساخ المعلومات الوراثية الموجودة على مستوى ADN

الدرس 2 · من ADN إلى ARNm

استنساخ المعلومات الوراثية الموجودة على مستوى ADN

كيف تنسخ الخلية مورثة واحدة من ADN الطويل إلى جزيئة ARNm تخرج إلى الهيولى؟ ولماذا يكون الفطر Amanita phalloides سامًا؟

  • 5 أفكار أساسية
  • 10 مفردات
  • 3 تجارب تفاعلية
  • 10 أسئلة مع الشرح
  • سؤال للنقاش

مرّر الشاشة أو استعمل زر «التالي» للانتقال بين الخطوات.

الملخص

يختلف ADN عن ARN: ADN سلسلتان ملتفتان، سكره ، وقواعده A وT وC وG؛ أما ARN فسلسلة واحدة، سكره الريبوز، وقاعدته U بدل T.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

تركيب جزيئة ARNm في النواة انطلاقًا من إحدى سلسلتي ADN هي ، وفق تكامل القواعد: A يقابلها U، وT يقابلها A، وC يقابلها G، وG يقابلها C. فيكون تتابع ARNm مطابقًا للسلسلة غير المستنسخة مع U مكان T.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

يقوم بالاستنساخ إنزيم . والـ α-أمانيتين، مثبط نوعي لهذا الإنزيم مستخرج من الفطر السام Amanita phalloides، يوقف تشكّل ARNm كلما زاد تركيزه. ويمكن لعدة إنزيمات أن تستنسخ المورثة نفسها في آن واحد، فيسرع الاستنساخ.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

يتم الاستنساخ في ثلاث خطوات: (يرتبط الإنزيم بمنطقة بداية المورثة ويفتح سلسلتي ADN بتكسير الروابط الهيدروجينية)، ثم (يتنقل الإنزيم على طول المورثة ويربط نيوكليوتيدات ARN وفق تتابع ADN)، ثم (يصل إلى نهاية المورثة، فينفصل ARNm والإنزيم وتلتحم سلسلتا ADN).

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

عند حقيقيات النواة يسمى الناتج المباشر . في النواة تُحذف منه (Introns) وتبقى (Exons)، فيصبح ARNm ناضجًا أقصر يخرج إلى الهيولى. لا توجد هذه الظاهرة عند أوليات النواة مثل البكتيريا.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

المفردات اضغط على البطاقة لترى معناها

ريبوز منقوص الأكسجينDésoxyribose

سكر نيوكليوتيدات ADN؛ ينقصه أكسجين واحد مقارنة بالريبوز.

الاستنساخTranscription

تركيب ARNm في النواة انطلاقًا من السلسلة المستنسخة لمورثة.

السلسلة المستنسخةBrin transcrit

سلسلة ADN التي يقرؤها الإنزيم ويركّب ARNm مكمّلًا لها.

ARN بوليميرازARN polymérase

الإنزيم الذي يفتح ADN ويقرأ السلسلة المستنسخة ويربط نيوكليوتيدات ARN.

الانطلاقInitiation

أول خطوة: ارتباط الإنزيم بمنطقة بداية المورثة وفتح سلسلتي ADN.

الاستطالةÉlongation

تنقل الإنزيم على المورثة وإضافة نيوكليوتيدة بعد أخرى إلى ARNm.

النهايةTerminaison

وصول الإنزيم إلى نهاية المورثة وانفصال ARNm والإنزيم.

ARNm أوليARN pré-messager

الـ ARNm الناتج مباشرة عن الاستنساخ عند حقيقيات النواة، قبل النضج.

القطع غير الدالةIntrons

قطع تُحذف من ARNm الأولي لأنها لا تُترجم إلى أحماض أمينية.

القطع الدالةExons

قطع تبقى في ARNm الناضج وتُترجم إلى أحماض أمينية.

المختبر انطلاقًا من الوثائق 2 و3 و4 و5 و7 و8 من النشاط 3

1. الاستنساخ قاعدة بقاعدة

حرّك إنزيم ARN بوليميراز على قطعة ADN في الوثيقة 5، واختر لكل قاعدة من السلسلة المستنسخة النيوكليوتيدة المكمّلة. قارن ARNm الناتج بالسلسلة غير المستنسخة.

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

2. تأثير α-أمانيتين

غيّر تركيز α-أمانيتين وراقب الإنزيمات على المورثة ونسبة تشكّل ARNm. ماذا تستنتج عن دور ARN بوليميراز؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

3. نضج ARNm

المس القطع غير الدالة في ARNm الأولي لتحذفها، ثم قارن طول ARNm الناضج بطول السلسلة المستنسخة (الوثيقتان 7 و8).

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

اختبر نفسك

1أي ممّا يلي يميّز ARN عن ADN؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: قاعدة اليوراسيل U بدل التيمين T. الوثيقة 1 من النشاط 3: ARN سلسلة واحدة، سكره الريبوز، وقواعده A وG وC وU.

2ما الإنزيم المسؤول عن الاستنساخ؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: ARN بوليميراز. إنزيم ARN بوليميراز يرتبط ببداية المورثة ويفتح ADN ويربط نيوكليوتيدات ARN. الريبونيوكلياز يفكك ARNm.

3أمام القاعدة A في السلسلة المستنسخة لـ ADN، يضع الإنزيم في ARNm القاعدة:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: U. التكامل في الاستنساخ: A مع U (لا يوجد T في ARN)، وT مع A، وC مع G.

4جزء من السلسلة المستنسخة: TAC GGA. ما تتابع ARNm المقابل؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: AUG CCU. نكتب مكمّل كل قاعدة مع U بدل T: T←A، A←U، C←G، G←C، G←C، A←U فنحصل على AUG CCU.

5في الوثيقة 3 من النشاط 3، كلما زاد تركيز α-أمانيتين:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: نقصت نسبة تشكّل ARNm حتى تكاد تنعدم. α-أمانيتين يثبط ARN بوليميراز نوعيًا: النسبة 100 % في التراكيز الضعيفة جدًا ثم تنخفض حتى تقارب الصفر. إذن الإنزيم ضروري للاستنساخ.

6في الوثيقة 2، تقصر خيوط ARN قرب بداية المورثة وتطول كلما ابتعدنا عنها. ماذا يدل ذلك؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: أن الاستنساخ يسير في اتجاه واحد من بداية المورثة نحو نهايتها. كل إنزيم يطيل ARNm وهو يتقدم: الخيوط الأطول عند الإنزيمات الأبعد عن البداية، فاتجاه الاستنساخ من الخيوط القصيرة نحو الطويلة.

7في أي خطوة يفتح الإنزيم سلسلتي ADN بتكسير الروابط الهيدروجينية عند بداية المورثة؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: الانطلاق. في الانطلاق يرتبط ARN بوليميراز بمنطقة بداية المورثة ويفتح السلسلتين ليقرأ إحداهما.

8بعد انتهاء الاستنساخ عند حقيقيات النواة، ARNm الأولي:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: تُحذف منه القطع غير الدالة فيصبح ARNm ناضجًا أقصر. الوثيقتان 7 و8: ARNm الناضج أقصر من السلسلة المستنسخة، لأن القطع غير الدالة حُذفت في النواة.

9القطع الدالة (Exons) هي:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: القطع التي تبقى في ARNm الناضج وتُترجم إلى أحماض أمينية. القطع الدالة تُترجم إلى أحماض أمينية، أما غير الدالة (Introns) فتُحذف لأنها لا تُترجم.

10عند تهجين ARNm مع ADN مورثته عند البكتيريا لا تظهر مناطق أحادية (حلقات). السبب:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: ARNm عند البكتيريا لا يخضع للنضج، فيتطابق مع كامل السلسلة المستنسخة. الحلقات في الوثيقة 7 هي قطع ADN حُذف ما يقابلها من ARNm. عند بدائيات النواة لا توجد هذه الظاهرة.

نتيجتك في الاختبار

أجب عن الأسئلة لترى نتيجتك.

للنقاش

يسمّي الكتاب الفطر Amanita phalloides «الفطر السام». اعتمادًا على دور α-أمانيتين في الوثيقة 3، اشرح لماذا يمكن أن يكون تناوله خطيرًا على خلايا الإنسان.

لا توجد آراء بعد. كن أول من يشارك.

أنهيت الدرس 2

دروس مرتبطة

الدرس التالي: الشفرة الوراثية خريطة الوحدة
الدرس 3 · من ARNm إلى بروتين · الكتاب المدرسي ص 20–23

الترجمة: الشفرة الوراثية

الدرس 3 · من ARNm إلى بروتين

الترجمة: الشفرة الوراثية

أربعة أحرف فقط في لغة ARNm، وعشرون حمضًا أمينيًا في لغة البروتين: كيف تُترجم الأولى إلى الثانية؟

  • 5 أفكار أساسية
  • 7 مفردات
  • 3 تجارب تفاعلية
  • 10 أسئلة مع الشرح
  • سؤال للنقاش

مرّر الشاشة أو استعمل زر «التالي» للانتقال بين الخطوات.

الملخص

هي التعبير عن تتابع النيوكليوتيدات على ARNm، أي أو اللغة النووية، بتتابع أحماض أمينية في سلسلة بيبتيدية (اللغة البروتينية).

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

اللغة النووية من 4 أحرف (A وC وG وU) واللغة البروتينية من 20 كلمة. كلمات من حرف واحد تعطي 4 احتمالات، ومن حرفين 16: لا تكفي. ومن ثلاثة أحرف 64 احتمالًا: وحدة الشفرة هي ، أي ثلاث نيوكليوتيدات متتابعة تشفّر لحمض أميني واحد.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

تشفّر 61 رامزة لأحماض أمينية، فيُشفَّر معظم الأحماض الأمينية بأكثر من رامزة (2 أو 3 أو 4 أو 6)، ما عدا الميثيونين Met والتريبتوفان Trp. الرامزة AUG تشفّر الميثيونين وهي أول رامزة تُترجم: . أما UAA وUAG وUGA فلا تقابلها أحماض أمينية: .

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

فكّ نيرنبرغ رموز الشفرة في بداية الستينات: متعدد U في وسط فيه الأحماض الأمينية العشرون والمكونات الهيولية الضرورية، دون ADN أو ARN، أعطى متعدد بيبتيد من الفينيل ألانين Phe وحده. وبالطريقة نفسها: متعدد A ← متعدد Lys، متعدد C ← متعدد Pro، متعدد G ← متعدد Gly.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

يحوّل برنامج تتابع ADN إلى ARN ثم إلى أحماض أمينية، ويقارن المورثات: مورثة السلسلة β للهيموغلوبين تبدأ بـ ATG GTG CAC… فتعطي Met Val His… ومورثتها الطافرة في الوثيقة 4 تختلف عنها بقاعدة واحدة.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

المفردات اضغط على البطاقة لترى معناها

الترجمةTraduction

تحويل تتابع رامزات ARNm إلى تتابع أحماض أمينية في الهيولى.

الشفرة الوراثيةCode génétique

نظام التوافق بين الرامزات (اللغة النووية) والأحماض الأمينية (اللغة البروتينية).

الرامزةCodon

ثلاث نيوكليوتيدات متتابعة على ARNm تشفّر لحمض أميني واحد أو للتوقف.

رامزة الانطلاقCodon d'initiation

الرامزة AUG: تشفّر الميثيونين وهي أول رامزة تُترجم.

رامزات التوقفCodons stop

UAA وUAG وUGA: لا يقابلها حمض أميني، وعندها تنتهي الترجمة.

ARNm اصطناعيARNm synthétique

ARNm يُصنع في المخبر بتتابع معروف، مثل متعدد U، لمعرفة الحمض الأميني الذي يشفّره.

AnagèneAnagène (logiciel)

برنامج لعرض تتابعات ADN وARN والبروتين ومقارنتها، ولإجراء الاستنساخ والترجمة.

المختبر انطلاقًا من الوثائق 1 و2 و3 و4 من النشاط 4

1. كم حرفًا في الكلمة؟

غيّر عدد الأحرف في الكلمة النووية وعُدّ الكلمات الممكنة. ابتداءً من كم حرفًا تكفي الكلمات لـ 20 حمضًا أمينيًا؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

2. تجربة نيرنبرغ

أضف إلى الأنبوب ARNm اصطناعيًا (متعدد U أو A أو C أو G) أو ركّب تتابعًا خاصًا بك، وشاهد متعدد البيبتيد المتشكل. تحقّق بجدول الشفرة.

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

3. الترجمة بجدول الشفرة

ترجم بداية مورثة السلسلة β للهيموغلوبين رامزة برامزة، ثم بدّل إلى المورثة الطافرة: أي رامزة تغيّرت؟ وأي حمض أميني تغيّر؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

اختبر نفسك

1من كم حرفًا تتكون اللغة النووية للشفرة الوراثية؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: 4. أربعة أحرف هي قواعد ARNm: A وC وG وU.

2لو كانت الكلمة النووية من حرفين، كم كلمة يمكن تشكيلها؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: 16. 4 × 4 = 16 كلمة، وهي أقل من 20 حمضًا أمينيًا: الاحتمال مرفوض.

3لماذا تتكون الرامزة من ثلاث نيوكليوتيدات؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: لأن 4³ = 64 كلمة تكفي لـ 20 حمضًا أمينيًا، بينما 4 و16 لا تكفي. أصغر طول يعطي 20 كلمة على الأقل هو 3 أحرف: 4 × 4 × 4 = 64.

4الرامزة AUG تشفّر:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: الميثيونين Met، وهي رامزة الانطلاق. في جدول الشفرة (الوثيقة 1) AUG = Met، وهي أول رامزة تُترجم.

5أي مجموعة تمثل رامزات التوقف؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: UAA وUAG وUGA. هذه الرامزات الثلاث مكتوب أمامها Stop في الجدول: لا يقابلها أي حمض أميني.

6كم رامزة من الـ 64 تشفّر أحماضًا أمينية؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: 61. 64 − 3 رامزات توقف = 61 رامزة لـ 20 حمضًا أمينيًا.

7في تجربة نيرنبرغ، ARNm اصطناعي متعدد U يعطي متعدد بيبتيد من:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: الفينيل ألانين Phe. متعدد U لا يحمل إلا الرامزة UUU، والسلسلة المتشكلة كلها Phe: إذن UUU تشفّر Phe.

8الحمضان الأمينيان اللذان يُشفَّر كل منهما برامزة واحدة فقط:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: Met وTrp. Met بالرامزة AUG وحدها، وTrp بالرامزة UGG وحدها. أما Leu وSer وArg فلكل منها ست رامزات.

9في المورثة الطافرة للسلسلة β (الوثيقة 4) تصبح الرامزة السابعة GAG على ARNm الرامزة GUG. باستعمال الجدول، ماذا يتغير في البروتين؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: يُستبدل حمض الغلوتاميك Glu بالفالين Val. GAG = Glu وGUG = Val في الجدول: تغيّر قاعدة واحدة غيّر رامزة واحدة، فتغيّر حمض أميني واحد في السلسلة.

10يُشفَّر Leu بست رامزات مختلفة. نقول إن هذه الرامزات:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: مترادفة: لها المعنى نفسه في اللغة البروتينية. عدة كلمات في اللغة النووية تقابل الكلمة نفسها في اللغة البروتينية، كما سأل الكتاب عن «المرادفات».

نتيجتك في الاختبار

أجب عن الأسئلة لترى نتيجتك.

للنقاش

يُشفَّر معظم الأحماض الأمينية بعدة رامزات. هل ترى في ذلك فائدة إذا تغيّرت قاعدة واحدة في مورثة؟ استعن بجدول الشفرة لتعطي مثالًا يتغير فيه الحمض الأميني، وآخر لا يتغير فيه.

لا توجد آراء بعد. كن أول من يشارك.

أنهيت الدرس 3

دروس مرتبطة

الدرس التالي: مراحل الترجمة خريطة الوحدة
الدرس 4 · من ARNm إلى بروتين · الكتاب المدرسي ص 24–31

مراحل الترجمة ومصير البروتين

الدرس 4 · من ARNm إلى بروتين

مراحل الترجمة ومصير البروتين

في الهيولى عضيات كثيرة ومتنوعة: أين يُركَّب البروتين بالضبط؟ ومن يحمل الأحماض الأمينية إليه؟ وأين يذهب البروتين بعد تركيبه؟

  • 6 أفكار أساسية
  • 10 مفردات
  • 3 تجارب تفاعلية
  • 10 أسئلة مع الشرح
  • سؤال للنقاش

مرّر الشاشة أو استعمل زر «التالي» للانتقال بين الخطوات.

الملخص

تتم الترجمة في الهيولى على . تتجمع عدة ريبوزومات على ARNm نفسه في (polysome)، فتسمح القراءة المتزامنة بزيادة كمية البروتين المصنّع. وإذا فُكّك ARNm بإنزيم الريبونيوكلياز اختفى متعدد الريبوزوم ولم يتشكل البروتين.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

في الهيولى ثلاثة أنماط من ARN: الريبوزومي ARNr (80 %) والناقل (15 %) والرسول ARNm (5 %). يتكون الريبوزوم من تحت وحدة صغرى وتحت وحدة كبرى، كل منهما من ARNr وبروتينات (عند البكتيريا 30S و50S تعطيان 70S)، وفيه موقعان لتثبيت ARNt: و.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

جزيء ARNt سلسلة واحدة ملتفة (ورقة النفل أو حرف L مقلوب)، له موقع لتثبيت الحمض الأميني و التي تتكامل مع رامزة ARNm. ويُربط كل حمض أميني بالـ ARNt الخاص به في بتدخل إنزيم نوعي وطاقة في صورة ATP.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

للترجمة ثلاث مراحل: الانطلاق (ترتبط تحت الوحدة الصغرى بـ ARNm ويوضع ARNt حامل Met على رامزة الانطلاق AUG في الموقع P ثم ترتبط تحت الوحدة الكبرى)؛ الاستطالة (يدخل ARNt جديد إلى الموقع A وتتكون ثم ينتقل الريبوزوم رامزة واحدة)؛ النهاية (عند رامزة توقف تنفصل السلسلة البيبتيدية وARNt الأخير وتحتا الوحدتين).

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

بعد التركيب ينطوي البروتين وينضج ويوجَّه نحو مكان عمله. البروتينات الإفرازية كالأنسولين والكازيين تدخل ثم تنتقل بالحويصلات إلى جهاز غولجي، ومنه إلى التي تندمج مع الغشاء الهيولي وتحرّر محتواها خارج الخلية.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

عند أوليات النواة مثل البكتيريا يتم الاستنساخ والترجمة في المكان نفسه وفي آن واحد، فتبدأ الترجمة قبل انتهاء الاستنساخ. عند حقيقيات النواة يفصل الغشاء النووي بين المرحلتين.

اضغط على الكلمات الملوّنة لترى معناها.

المفردات اضغط على البطاقة لترى معناها

الريبوزومRibosome

عضية الترجمة: تحت وحدة صغرى وتحت وحدة كبرى من ARNr وبروتينات.

متعدد الريبوزومPolysome

عدة ريبوزومات تترجم في آن واحد جزيئة ARNm نفسها.

ARNtARN de transfert

الـ ARN الناقل: يحمل حمضًا أمينيًا ويتعرف على الرامزة برامزته المضادة.

الموقع PSite P

موقع الببتيد في الريبوزوم: فيه ARNt الحامل للسلسلة البيبتيدية.

الموقع ASite A

موقع الحمض الأميني في الريبوزوم: يستقبل ARNt الحامل للحمض الأميني الجديد.

الرامزة المضادةAnticodon

ثلاث قواعد في ARNt مكمّلة لرامزة ARNm.

تنشيط الأحماض الأمينيةActivation des acides aminés

ربط الحمض الأميني بالـ ARNt الخاص به بإنزيم نوعي وطاقة ATP.

الرابطة البيبتيديةLiaison peptidique

الرابطة بين حمضين أمينيين متتاليين في السلسلة البيبتيدية.

الشبكة الهيولية الداخلية المحببةRéticulum endoplasmique granuleux

شبكة أغشية تحمل ريبوزومات؛ يدخلها البروتين الإفرازي بعد تركيبه.

الحويصلات الإفرازيةVésicules de sécrétion

حويصلات تخرج من جهاز غولجي وتنقل البروتين إلى الغشاء الهيولي فتحرّره خارج الخلية.

المختبر انطلاقًا من الوثائق 1 و2 و5 و6 و9 و10 و11 من النشاط 5

1. الريبوزوم يترجم

اختر الـ ARNt الذي تتكامل رامزته المضادة مع الرامزة المقروءة، ثم كوّن الرابطة البيبتيدية وانقل الريبوزوم. تابع المراحل الثلاث حتى رامزة التوقف.

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

2. متعدد الريبوزوم

غيّر عدد الريبوزومات على ARNm وشغّل الزمن: كم سلسلة بيبتيدية تتشكل؟ ثم أضف الريبونيوكلياز.

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

3. مصير البروتين بعد تركيبه

حرّك الزمن من 3 إلى 120 دقيقة وتابع النقاط المشعة في الخلية والمنحنيات: ما ترتيب العضيات التي يمر بها البروتين؟

يعمل المختبر التفاعلي بعد تحميل الصفحة؛ إذا لم يظهر فحدّث الصفحة أو فعّل JavaScript.

اختبر نفسك

1أين تتم ترجمة ARNm؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: على الريبوزومات في الهيولى. الوثيقة 1 من النشاط 5: سلاسل متعددة البيبتيد تخرج من ريبوزومات مصطفة على ARNm في الهيولى.

2ما فائدة متعدد الريبوزوم؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: قراءة متزامنة لـ ARNm نفسه تزيد كمية البروتين المصنّع. كل ريبوزوم يترجم ARNm من بدايته إلى نهايته: عدة ريبوزومات في آن واحد = عدة سلاسل متماثلة.

3عند إضافة الريبونيوكلياز إلى مستخلص خلوي يختفي متعدد الريبوزوم ولا يتشكل البروتين، لأن الإنزيم:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: يفكك ARNm الذي يربط الريبوزومات ويحمل المعلومة. الريبونيوكلياز إنزيم يفكك ARNm: دون رسالة لا ترجمة، وتتفرق الريبوزومات.

4أكثر أنماط ARN وفرة في الخلية (الوثيقة 3):
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: ARNr الريبوزومي (80 %). ARNr يشكل 80 % من ARN الخلية لأنه يدخل في بناء الريبوزومات الكثيرة.

5ما الرامزة المضادة لـ ARNt الذي يقرأ الرامزة GCU (Ala)؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: CGA. الرامزة المضادة مكمّلة للرامزة: G مع C، وC مع G، وU مع A، فهي CGA (ولا يوجد T في ARN).

6تنشيط الحمض الأميني يتطلب:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: إنزيمًا نوعيًا وطاقة ATP والـ ARNt الخاص به. الوثيقتان 7 و8: الحمض الأميني والـ ARNt يرتبطان بالإنزيم النوعي، ويتحول ATP إلى AMP، ثم يتحرر ARNt حاملًا حمضه الأميني.

7في مرحلة الانطلاق، أول ARNt يحمل:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: Met ويوضع على رامزة الانطلاق AUG في الموقع P. الوثيقة 9: الـ ARNt الأول برامزته المضادة UAC يحمل Met ويُثبَّت على AUG، ثم ترتبط تحت الوحدة الكبرى.

8في الاستطالة، بعد تكوين الرابطة البيبتيدية:
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: ينتقل الريبوزوم رامزة واحدة، فيصبح الموقع A فارغًا لاستقبال ARNt جديد. ينتقل ARNt الحامل للسلسلة إلى الموقع P، ويغادر ARNt السابق، ويستقبل الموقع A الـ ARNt التالي: حمض أميني واحد في كل دورة.

9متى تنتهي الترجمة؟
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: عندما يصل الريبوزوم إلى رامزة توقف UAA أو UAG أو UGA. لا يوجد ARNt لرامزات التوقف: تنفصل السلسلة البيبتيدية وARNt الأخير وتحتا الوحدتين.

10ترتيب الأماكن التي يمر بها بروتين إفرازي (الوثيقتان 10 و11):
الإجابة والشرح

الإجابة الصحيحة: الشبكة الهيولية الداخلية المحببة ← جهاز غولجي ← الحويصلات الإفرازية ← خارج الخلية. نسبة الإشعاع تبلغ قمتها في الشبكة المحببة عند 3 دقائق، ثم في جهاز غولجي نحو 15 دقيقة، ثم تتجمع في الحويصلات الإفرازية.

نتيجتك في الاختبار

أجب عن الأسئلة لترى نتيجتك.

للنقاش

عند البكتيريا تبدأ الترجمة قبل انتهاء الاستنساخ، أما عند الإنسان فلا يمكن ذلك (المخطط التحصيلي ص 35). اشرح السبب، ثم قل: ما الذي يسمح به فصل المرحلتين في خلايا حقيقيات النواة؟

لا توجد آراء بعد. كن أول من يشارك.

أنهيت الدرس 4

دروس مرتبطة

خريطة الوحدة

المصدر وما بعد الوحدة

أُعدّت هذه الصفحة من الكتاب المدرسي «علوم الطبيعة والحياة — السنة الثالثة ثانوي، شعبة العلوم التجريبية» (وزارة التربية الوطنية، الجمهورية الجزائرية الديمقراطية الشعبية)، المجال الأول، الوحدة الأولى، الصفحات 10–38، بمصطلحاته وأمثلته. القيم العددية في المخابر تقريبية لأغراض المحاكاة.

دروس وفروض علوم الطبيعة والحياة — السنة الثالثة ثانوي مواضيع شهادة التعليم المتوسط في علوم الطبيعة والحياة السنة الثالثة ثانوي