توجد المادة الوراثية في أنوية الخلايا الحية حيث تتكون من البروتين و كذلك الحمض النووي. وهي ما تعرف بالكروموسومات حيث تتكون الشفرة الوراثية من القواعد النيتروجينية المعروفة بالنيوكليوتيدات وفي هذا المقال سوف نتعرف على خصائص الشفرة الوراثية وأهميتها.
تعريف الشفرة الوراثية
تُعرف الشيفرة الوراثيّة بأنّها سلسلة من قواعد النوكليوتيدات في الأحماض النوويّة، حيث تُرمز الأحماض النووية إلى سلاسل الأحماض الأمينية في البروتينات بنوعيها؛ وهما: الحمض النوويّ (اختصاره: DNA)، والحمض النوويّ الريبوزي (اختصاره: RNA).
يتكوّن الحمض النووّي (DNA) من أربع قواعد نيوكليوتيديّة. وهي: أدينين (A)، وسايتوسين (C)، وغوانين (G)، وثايمين (T)، أمّا الحمض النووي الريبوزي (RNA) فيتكوّن من النيوكليوتيدات الآتية: أدينين، وغوانين، وسايتوسين، و كذلك يوراسيل (U)، كما يُطلق مصطلح الشّفرة الجينيّة أو الكودون إمّا على ثلاث قواعد من نيوكليوتيدات الأحماض الأمينيّة المتتابعة، أو على رمز بداية أو نهاية مركّب البروتين.
يمكنك الاطلاع على الهندسة الوراثية وتطبيقاتها
خصائص الشفرة الوراثية
خصائص الشفرة الوراثية وأهميتها، يوجد العديد من الخصائص التي تميّز الشيفرة الوراثيّة، وأهمّها:AUG.
- تعتبر الشيفرة الورائية غير متشابكة أو متقطعة. فكل شيفرة تشكل مجموعات مستقلة من 3 قواعد، ولا يوجد تشابك بينها، كما يمكن قراءة الشيفرة من خلال نقطة بداية محددة. بحيث يتم عد 3 قواعد في كل مرة، ولهذا تعتبر نقطة البداية مهمة للغاية، حيث يطلق عليها اطارات القراءة .
- تعتبر الشيفرة الوراثية محدّدة، حيث يوجد شفرة جينيّة محددة لنفس الحمض الأميني. مثل: كودونات UUU لحمض فينيل ألانين التي من غير الممكن أن ترمز لحمض أميني آخر.
- تتشابه الشيفرة الوراثيّة لدى جميع الكائنات الحية. ولكن هذا لا يشمل شيفرة المتقدّرات، فبينما تشير AGA و AGG إلى الأرجنين في السيتوبلازم، فإنّها تشير إلى رمز الإنهاء في الشيفرات المتقّدرة.
- يمكن أن يكون للحمض الأميني الواحد عدة شيفرات. ولكن الشيفرة الواحدة تمثّل حمضاً أمينياً واحداً، باستثناء التريبتوفان ، والميثيونين اللّذان يوجد لكل حمض أمينيّ لديهما عدة شيفرات.
- يوجد 3 كودونات من أصل 64 شيفرة وراثية لا ترمز لأي حمض أميني. ويطلق عليها كودونات التوقّف أو كودونات الانتهاء ، وهي: UAA ،UAG ،UGA. حيث يتوقف الريبوسوم هنا، وينهار في الحمض النووي الريبوزي الناقل (mRNA).
- يعتبر AUG رمز البداية في معظم البروتينات،و لكن هناك بعض الحالات التي يكون فيها GUG رمز البداية، كما يعُتبر الميثيونين الحمض الأمينيّ الوحيد الذي يتمّ تحديده من خلال رمز واحد.
شاهد ايضا الحمض النووي الذي يحمل الشفرة الوراثية من النواة الى الريبوسومات ؟
ترجمة الشفرة الوراثية
وتعنى عملية الترجمة هي ترجمة ترتيب معين من النيو كليوتيدات لجزئ RNA m إلى تريب معين من الأحماض الأمينية فى جزئ البروتين .
وتشتمل عملية تخليق البروتين على ثلاثة خطوات هى :
- بدء عملية الترجمة .
- استطالة سلسلة عديد الببتيد . ( تفاعل بناء البروتين )
- إنهاء تكوين سلسلة عديد الببتيد ( إنهاء بناء البروتين )
الخطوة الأولى : بدء عملية الترجمة
- ترتبط تحت وحدة ريبوسوم صغيرة بجزئ m RNA الذى أول كودون به هو AUG ويكون متجها إلى أعلى .
- تتزاوج قواعد مضاد الكودون لجزئ t RNA الخاص بالميثيونين مع كودون AUG و بذلك يصبح الحمض الأمينى ميثيونين Methionine أول حمض أمينى فى سلسلة عديد الببتيد التى ستبنى .
- ترتبط وحدة ريبوسوم كبيرة بالمركب السابق ليكون كودون البدء AUG أو أول جزئ t RNA فى موقع الببتيديل (p) .
ملحوظة : يوجد على واحدة الريبسوم الكبيرة موقعان يمكن أن ترتبط بهما جزيئات t RNA
– الموقع الأول : يطلق عليه موقع الببتيديل (p) Peptidyle.
– الموقع الآخر : يطلق عليه أمينو آسيل (A) Amino – acyl .
الخطوة الثانية : استطالة سلسلة عديد الببتيد أو تفاعل بناء البروتين
- يرتبط مضاد كودون t RNA الثانى بالكودون التالى على جزئ m RNA فى الموقع A لوحدة الريبوسوم الكبيرة. وبالتالى يصبح الحمض الأمينى الذى يحمله هذا t RNA هو الحمض الأمينى التالى فى سلسلة عديد الببتيد .
- يحدث تفاعل نقل الببتيديل الذى ينتج عنه اتكوين رابطة ببتيدية بين الحمض الأمينى الأول والثانى والإنزيم الذى ينشط هذا التفاعل عبارة عن جزء من تحت وحدة الريبوسوم الكبيرة ، ونتيجة لذلك يتحرر الحمض الأمينى الأول ويصبح t RNA الأول فارغاً. ويترك الريبسوم وقد يلتقط ميثيونيناً آخر أما t RNA الثانى فيحمل الحمضين الأمينيين معاً.
- يتحرك الريبوسوم على امتداد m RNA ، وهذه العملية تأتى بـ t RNA الثانى إلى الموقع P على الريبسوم ويصبح A فارغاً ثم تبدأ الدورة مرة أخرى حيث يرتبط مضاد كودون ثالث على t RNA مناسب بكودون m RNA جالباً الحمض الأمينى الثالث إلى الموضع المناسب على الموقع A ، وترتبط سلسلة عديد الببتيد النامية بالحمض الأمينى الجديد القادم على هذا الجزئ من t RNA الثالث .
الخطوة الثالثة : إنهاء تكوين سلسلة عديد الببتيد
عندما يصل الريبوسوم إلى كودون وقف على m RNA فإن عامل الاطلاق يرتبط بكودون الوقف مما يجعل الريبوسوم يترك m RNA. حيث تنفصل وحدتا الريبسوم عن بعضهما البعض وتقف عملية بناء البروتين.
يمكنك الاطلاع على حقائق عن تاريخ البصمة الوراثية و استخداماتها
