تركيب البروتين

تركيب البروتين

تصميم الدرس :

مقدمة
تركيب البروتين
مقر تركيب البروتين
استنساخ المعلومة الوراثية
الترجمة
الوحدة التعليمية
التقويم


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

مقدمة :


إن كفاءة الكائنات الحية في الوصول إلى درجة عالية من التنظيم و المحافظة على النمط الظاهري و التي تحدد نوع البروتينات لتشكل ADN للنوع تنشأ من المعلومات الوراثية الموجودة في جزيئة الهذه الأخيرة أحد المكونات الأساسية لأجسام الكائنات الحية من المنظور الوظيفي حيث تؤمن وظائف خلاياها و نسجها و أعضائها. سنتعرض في هذا المجال لبعض الأسئلة الأساسية المتعلقة بالتخصص الوظيفي لهذه البروتينات و هي:

* ما هي آلية تعبير المورثات و العناصر المتدخلة في ذلك ؟
*
ما هي العلاقة بين بنية و وظيفة البروتين ؟



* ما هو دور البروتينات في الدفاع عن الذات ؟

تركيب البروتين :



تركب الخلية أنماط مختلفة من البروتينات متخصصة وظيفيا، يخضع هذا التركيب لمعلومة وراثية توجد على مستوى المورثة .
تمتلك الخلية إذن نظم خاصة تستخدمها بكفاءة في ترجمة المعلومة الوراثية إلى بروتين مما يطرح إلى تتابع محدد ADN التساؤل التالي: كيف تترجم هذه المعلومة الوراثية الموجودة في السلسلة المن الأحماض الآمينية في جزيئة البروتين ؟
* يتميز مرض الليفة الكيسية العضوية نذكرمنها القصبات الهوائية على مستوى الرئتين بطبقة كثيفة من المخاط ينجم عنه صعوبة في التنفس يتسبب التعفن المتكرر أحيانا على مستوى الرئتين إلى تلاشي النسيج الرئوي.
تتكون الطبقة المبطنة للرئتين من خلايا مخاطية قد تتجمع لتشكل غدد مركبة و مفرزة للمخاط.
يكون هذا المخاط عند الشخص السليم رطب وسائل و يعمل على حجز الأجسام الغريبة المستنشقة مع الهواء ثم تطرد بواسطة أهداب الخلايا المخاطية ( الوثيقة 2 ).



ما عند الشخص المصاب يكون المخاط أكثر سمكا و لزوجة نتيجة تجمع البكتيريا و الخلايا الميتة (بواسطة الإستجابة المناعية) حيث يصعب طرحه (الوثيقة 3)
* بينت الدراسات الحديثة وجود قنوات من طبيعة بروتينية(يرمز لها بـــ CFTR) تنقل شوارد -C1 على مستوى الغشاء الهيولي للخلايا المخاطية .
[img][/img]

عند الشخص السليم يؤدي تدفق هذه الشوارد إلى تشكيل مخاط رطب و سائل.

- أما عند الشخص المصاب يتسبب عدم تدفق الشوارد إلى إفراز مخاط كثيف و لزج .

تلخص الوثيقة ( 4 ) تتالي الأحماض الأمينية التي تدخل في تركيب البروتين الغشائي عند الشخصين السليم و المصاب.

عند الشخص السليم يؤدي تدفق هذه الشوارد إلى تشكيل مخاط رطب و سائل.

- أما عند الشخص المصاب يتسبب عدم تدفق الشوارد إلى إفراز مخاط كثيف و لزج .

تلخص الوثيقة ( 4 ) تتالي الأحماض الأمينية التي تدخل في تركيب البروتين الغشائي عند الشخصين السليم و المصاب.



مراجعة :


( *أعطت تجربة الزرع النووي النتائج الممثلة بالوثيقة)



* تمثل الوثيقة ( 6 ) إحدى الصبغيات و بعض المورثات التي تحملها


. كيف تبين المعطيات السابقة أن :

أ - التعبير المورثي يترجم على المستوى الجزيئي، بتركيب بروتين، مصدر النمط الظاهري للفرد على المستوى العضوي، الخلوي و الجزيئي الوراثية.



ب- هو دعامة للصفات الـ .ADN


2. عرف المورثة إنطلاقا من الوثيقة 6



أقيم إجابتي :
- 1 أ - تبين الوثيقة ( 4 ) غياب الحمض الأميني فينيل ألانين ( رقم 508 في السلسلة ) عند الشخص المصاب. نجم عن تغير بنية هذا البروتين تغير في النمط الظاهري على مختلف المستويات:

- على المستوى الخلوي بعدم نفاذية شوارد الكلور و بالتالي إفراز مخاط كثيف و لزج ( الوثيقتين 2 و3)

- على مستوى العضوية بظهور صعوبة في التنفس ( الوثيقة1 )بسبب انسداد القصبات الهوائية .


ب - تشابه الفار الرمادي المولود حديثا مع السلالة من الفئران التي ساهمت بالنواة و عدم تشابهه مع السلالة التي ساهمت بالسيتوبلام (السوداء) و لا مع السلالة التي حملته (البيضاء) و بإعتبار أن الADN يوجد في النواة فإن كل ذلك يبين أن النواة هي دعامة الصفات الوراثية .



- 2 تبين الوثيقة ( 6) أن المورثة عبارة عن تتالي نكليوتيدات على مستوى الADN الأساسي للصبعي و تختلف هذه المورثات عن بعضها البعض في ترتيب و طبيعة القواعد الأزوتية .

- تعبر المورثة عن الصفات الوراثية الموافقة لها بواسطة بروتينات نوعية.


السؤال المطروح

: أين يتم تصنيع البروتينات؟

مقر تركيب البروتين
النشاط 1 :
المبدأ التجريبي :
يعتمد على تقنية التصوير الإشعاعي الذاتي و المتمثلة في :
* وسم المحضر ( الخلية ...) باستعمال النظائر المشعة و التي تتميز بإصدار إشعاعات معينة (،،)

* وضع طبقة من مستحلب فوتوغرافي به مركبات الفضة مثل جيلا تين يحمل بلورات بروم الفضة Ag Br على لوحة حساسة ( لوحة تصويرية أي فيلم فوتوغرافي ).
تصدر العناصر المشعة الموجودة في المحضر إشعاعات تؤثر على بروم الفضة حيث يحدث إرجاع شوارد الفضة بالإشعاعات الصادرة إلى فضة معدنية عالقة في الجيلاتين.

تظهر المناطق الموافقة لمناطق تواجد العنصر المشع في المحضر بقع بشكل حبيبات سوداء.


التجربة:
تزرع مجموعتان من الخلايا الحيوانية لمدة زمنية قصيرة في وسط يحتوي على حمض أميني مشع حيث : (H3) (اللوسين مثلا) الموسوم بالنظير المشع التريتيوم

- تنزع أنوية المجموعة الأولى من الخلايا بضع دقائق قبل زرعها بواسطة ماصة مجهرية، يرمز لهذه الخلايا ب ( م ).

- بينما يحافظ على أنوية المجموعة الثانية من الخلايا (تبقى محافظة على نواتها ) والتي يرمز لها ب (ن).

* أعطت الملاحظة المجهرية الصورة الممثلة في الوثيقة (7)


- ما هي المعلومة التي تقدمها لك هده التجربة في ما يخص مقر تصنيع البروتين ؟ علل إجابتك.



أقيم إجابتي :

- المعلومة : مقر تركيب البروتين: الهيولى

- التعليل: ظهور الإشعاع على مستوى الهيولى و غيابه على مستوى النواة يدل على أن اصطناع البروتين (دمج الحمض الأميني اللوسين المشع) يتم في هذه المنطقة.
تتواجد المعلومة الوراثية على مستوى ال ، ADN ، في النواة واصطناع البروتين يتم على مستوى الهيولى،

فما الذي يدير هذا الاصطناع؟


*- تأخذ النواة كما هو مبين في (الوثيقة شكل عادة كروي و يحيط بها غلاف نووي (مكون من غشائين) تتخلله ثقوب (قد يصل عددها 1 مليون عند بعض الخلايا) يصل قطر كل ثقب 0.1 نانومتر، تسمح هذه الثقوب بمرور و مبادلة المواد بين النواة و الهيولى.

*- توجد جزيئات الADN (الوثيقة 9) في أنوية الخلايا و هي ذات أوزان جزيئية ثقيلة و كذلك أطوالها كبيرة و تتكون من سلسلتين من النكليوتيدات تلتف حول بعضهما بصورة حلزونية ، قطر الحلزون يساوي 2 نانومتر ( 2 nm)




من خلال هذه المعطيات ، قدم فرضية تبين فيها الوسيلة التي تسري بها المعلومة الوراثية من النواة إلى الهيولى.


◄أقوم إجابتي :

الفرضية : بما أن قطر الثقب النووي ( 0.1 نانومتر) أقل من قطر جزيئة الـ ADN أي (2 نانومتر) فإن الـADN ليس هو المصيغ المباشر لبناء البروتين و لكن يوجد وسيط في نقل المعلومة الوراثية من الـ ADN إلى بروتين.


* لاختبار هذه الفرضية نقترح سلسلة من التجارب ضمن النشاط التالي :


النشاط 2 :

التجربة ( 1) : توضع ثلاث مجموعات من الخلايا في وسط يحتوي أحماض أمينية موسومة بنظير مشع.
المجموعة (أ) : خلايا إنشائية لكريات الدموية الحمراء (ك د ح) قادرة على تصنيع الهيموغلوبين (بروتين).
المجموعة (ب) : خلايا بيضية لضفدع (حيوان برمائي) تنتج بروتينات نوعية للضفدع، و في الظروف الطبيعية لا تركب الهيموغلوبين.
المجموعة ( ج ) : تحضن الخلايا البيضية للحيوان البرمائي ( الضفدع ) محقونة بنوع آخر من الـ ARN يعرف بالـARNm المستخلص من متعدد الريبوزوم أو البوليزوم (تجمع ريبوزومي) للخلايا الإنشائية للكريات الدموية الحمراء.
تستخرج البروتينات التي تدمج وتضم هذه العناصر المشعة من خلايا المجموعات الثلاثة ثم تفصل بتقنية خاصة (التسجيل اللوني) لتحديد موقعها ، تمثل المنحنيات ( أ، ب، ج) في (الوثيقة 10 ) النتائج المحصل عليها .


المبدأ التجريبي للهجرة الكهربائية :
تعتمد تقنية الهجرة الكهربائية على فصل جزيئات مادة ما لتأثير الحقل الكهربائي حسب درجة حموضة الوسط فتتحرك في هذا الحقل باتجاه القطب ذو الشحنة المعاكسة للتي تحملها و بسرعة تناسب هذه الشحنة .

التجربة (2) :

زرعت خلايا حيوانية و لمدة 15 دقيقة في وسط يحتوي على اليوراسيل المشع، ثم نقلت ولمدة عدة ساعات إلى وسط يحتوي على اليوراسيل العادي (غير مشع)، نتائج التصوير الإشعاعي الذاتي لهذه الخلايا ممثلة بالوثيقة ( 11 ) حيث تم الحصول على:
- الخلية الممثلة بالصورة (أ) بعد 12 ساعة من الزرع.
- الخلية الممثلة بالصورة (ب) بعد 3 أيام من الزرع.



1- إلى أي مدى تؤكد نتائج التجربتين 1 و 2 الفرضية المقترحة سابقا ؟
2- علل تسمية هذا النوع من الحمض الريبي النووي بالرسول.

التجربة (3) :


لتحديد التركيب الكيميائي لجزيئة الـ ADN نقوم بإماهته :

الاماهة الجزئية :
تعطي الاماهة الجزئية للARN في وجود إنزيم ARNase .

الإماهة الكلية:
في وسط حامضي بإضافة حمض كلور الماء في درجة حرارة °120 م النتائج المحصل عليها ممثل بالوثيقة (12).





1- قارن بين الإماهتين.
- 2 استنتج التركيب الكيميائي للـــ ARN