درس الترجمة سنة ثالثة ثانوي

 درس الترجمة بكالوريا 

مقدمة

.يتم تركيب البروتين في الهيولى (كما رأينا سابقا),لكن الهيولى تحتوي على تراكيب و عضيات مختلفة ومتنوعة.

الاشكالية

ماهي العضيات التي تساهم في تركيب البروتين؟

و اين يتم تركيبه بالضبط ؟

و ماهي مراحل حدوثها ؟

الفرضيات:

يتم تركيبه في الشبكة الهيولية المحببة 

العضيات التي تساهم في هذه العملية الشبكة الهيلوية المحببة و الريبوزمات

مراحلها البداية و الاستطالة و النهاية 

جمع المعلومات و التقصي 

1-مقر تركيب البروتين 

تم عن طريق التصوير الاشعاعي الذاتي تحديد مقر تركيب البروتين في هيولى الخلية بعد حقنها بأحماض امينية موسومة بنظير مشع. كما تم بالمجهر الالكتروني اخذ صورة بتكبير قوي لموقع تركيب الروتين.

النتائج محصل عليها في الوثيقة-1-

إستخراج المعلومات من الوثيقة 

-العضيات المتدخلة في تركيب البروتين هي الريبوزومات و ARNm

-البوليوزوم او متعدد ريبوزوم هو إتحاد عدة ريبوزومات بجزيء واحد من الـ ARNm حيث يقوم كل ريبوزوم بتركيب سلسلة بيبتدية في ان واحد ,و هو يركب نوعا واحد من البروتينات فقط بسبب اتحادعدة ريبوزومات بنفس جزيئة ال  ARNm .

العلاقة بين سرعة  تركيب البروتين و متعدد الريبوزوم هي في وجود متعدد الريبوزوم يركب البروتين بطريقة سريعة و بكميات معتبرة حسب حاجة الخلية 

تستطيع سلسلة  ARNm واحدة تركيب عدة جزيئات من البروتين 

إثبات دور متعدد الريبوزم 

تم في تجربة دراسة كمية البروتين المصنعة في مستخلص خلوي يحتوي على كل مستلزمات الترجمة في وجود متعدد الريبوزوم حيث تم إضافة انزيم الريبونوكلياز (إنزيم خاص يفكك الـ ARNm) اظهرت نتائج التجربة إختفاء متعدد الريبوزوم و عدم تشكل البروتين .

مايمكن إستنتاجه من التجربة ان متعدد الريبوزوم عنصر ضروري لتركيب البروتين 

رسم تخطيطي لمتعدد الريبوزوم 

انماط الـARN الهيولية :

تبين التجربة الموضحة في الوثيقة 2 فصل الاحماض النووية الريبية ARN الهيولية بطريقة الطرد المركزي و قياس كميتها اثناء فترة تركيب البروتين و خارج هذه الفترة عن طريق قياس شدة الامتصاص (تزداد شدة الامتصاص بزيادة الكمية) 

النتائج المحصل عليها موضحة في الوثيقة 2 

كما ان دراسات اخرى حول خصائص الانواع المختلفة من الـARN الهيولية في الخلايا مكنت من الحصول على الجدول الممثل في الوثيقة 3 

مبدأ إستعمال تقنية الطرد المركزي 

تستعمل تقنية الطرد المركزي لفصل مكونات المحلول المنحلة و غير المنحلة أو فصل مكونات الخلية بعد  سحقها ، كما تستعمل لفصل الجزيئات الكبيرة عن بعضها مثل فصل أنواع البروتينات و انواع من  الأحماض النووية حسب اختلاف كثافتها

تحليل مقارن بين منحنى تسجيل أ وب  

من خلال الوثيقة  التي تمثل فصل الاحماض الريبية الهيولية بطريقة الطرد المركزي و قياسها اثناء و خارج فترة تركيب البروتين نلاحظ عند كل التسجيلين أ و ب اربعة اشوك بنفس الكثافة 1,2,3,4 و ظهور شوكة 5 في التسجيل أ اثناء فترة تركيب البروتين و غيابها في التسجيل ب خارج فترة تركيب البروتين 

التفسير: سبب وجود الشوكة 5 في التسجيل أ و غيابها في ب لأن هذه الشوكة تمثل  ARNm الذي يظهر في فترة تركيب البروتين فقط 

الشوكات 1.2.3.4 هي انواع من ARN الهيولية و تكون ثابت موجودة دائما و تتدخل في تركيب البروتين 

تحديد الشوكات الممثلة في الوثيقة 2 

الـARN الممثل بشوكات 1,2,3 عبارة عن ARNr= ARN ribosomique  لانه يمثل نسبة 80% من مجموع ARN و معدلات ترسيبه هي على التوالي 23.16.5 

الـARN الممثل بشوكة 4 عبارة عن الـARNt =ARN transfer لانه يمثل 15% من مجموع ARN و معامل الترسيب هو 4 

الـARN الممثلة بالشوكة 5 هو الـ ARNm لانه يمثل 5% من مجموع الـARN ووزنه الجزيئي و عدد النكليوتيدات مختلف و لانه بظهر في فترة تركيب البروتين فقط 

سبب وراء إختلاف عدد النكليوتيدات في الـ ARNm لانه كل مرة الخلية تقوم بإستنساخ المورثة حسب حاجتها للبروتين اذا كان عدد البروتينات التي تحتاجها كثير ومختلف يكون عدد النكليوتيدات في  ARNm كثير و العكس لهذا عدد النكليوتيدات (طول المورثة) يكون متغير .

سبب اختفاء  ARNm بعد تركيب البروتين هو تفككه الى نكليوتيدات و عودته الى النواة 

معلومة مفيدة 

معنى معامل الترسيب هو مدى تحلزن سلسلة ARN  الرقم 23 معناه متحلزن ب 23عقدة  و معنى حرف S نسبة لمكتشفها سفادبورغ Svedberg 

بنية و مكونات الريبوزوم:

سمحت الدراسات المنجزة على الريبوزومات في البكتيريا بالحصول على الاشكال الموضحة في الوثيقة 4 

البنية الفراغية للريبوزوم :

توصلت الابحاث و الدراسات المتقدمة ايضا الى تحديد البنية الفراغية للريبوزوم و كما توضحه الوثيقة 5 

الطبيعة الكيميائية للريبوزوم 

يتكون الريبوزوم من بروتينات و احماض نووية  من نوع ARNr  ( طبيعة بروتينية نووية) 

وصف لبنية الريبوزوم 

يتكون الريبوزوم من تحت وحدة صغرى و تتكون تحت الوحدة الصغرى (بالنسبة للبكتيريا ) من ARNr 16s و 21 نوع من البروتينات  و معامل الترسيب 30S.

يتكون الريبوزوم ايضا  من تحت وحدة كبرى تحتوي على موقعين لتثبيت الاحماض الامينية A.P  يتكون ايضا من نوعين من ARNr  هما 5s . 23s و 31 نوع من البروتينات و يصل معامل ترسيبه الى 60S .

معامل الترسيب الكلي لكلا الوحدتين مع بعض 70S.

وظيفة التحت وحدتين 

تحت وحدة الصغرى: تثبيت  و قراءة شفرة الـ ARNm 

تحت الوحدة الكبرى: تثبيت و ربط الاحماض الامينية بواسطة الموقعين A.P 

بنية الـARNt 

توضح الوثيقة 6 البنية الفراغية للـARNt  و الاشكال المختلفة لتمثيل هذه البنية بصورة بسيطة 

الوثيقة 6

من خلال الوثائق الممنوحة نستنتج أن بنية الـARNt عبارة عن موقعين واحد لتثبيت الحمض الاميني و الثاني موقع الرامزة المضادة 

رسم تخطيطي بسيط لبنية الـARNt 

وصف البنية الثلاثية للـARNt 

يتكون الـARNt  من من سلسلة واحدة متعدة النكليوتيدات تلتف لتأخذ شكل L مقلوية 

للـARNt موقعين: الاول موقع تثبيت الحمض الاميني و الثاني موقع الرامزة المضادة 

عدد جزيئات الـARNt 

هناك 64 رامزة تشفر لـ20 حمضا امينيا و التي تتوافق مع 64 رامزة مضادة,لكن بإمكان الـARNt  الواحد التعرف على عدة رامزات , و منه لا يمكننا تحديد عدد ثابت للـARNt  في الخلية العادية بينما في المتوكندري يوجد 22 ARNt  اما في الصانعة الخضراء فهو 32 ARNt .

الخاصية البنيوية للـARNt 

-للـARNt  بنية فراغية ثلاثية الابعاد نتيجة إنطواء السلسلة البيبتيدية,تمتلك هذه البنية تجاويف في الموقع الفعال,بنيته الفراغية مكملة لبنية جزء محدد من مادة التفاعل 

الخاصية الوظيفية

وظيفة تحفيزية لأن هذه البنية تمتلك موقع فعال و على مستواة يحدث التفاعل الكيميائي.

مقارنة بين ARNt و الـARNm 

هناك موضع إختلاف واحد فقط بينهما فكلاهما ذو طبيعة كيميائية نووية ريبية و كلاهما ينشط في الهيولى لكن بنية ARNt  عبارة عن سلسلة ملتفة على شكل حرف L مقلوبة اما ARNm سلسلة خطية غير ملتفة 

تنشيط الاحماض الامينية :

تتطلب عملية الترجمة ربط الحمض الاميني بـARNt  الخاص به و هو مايعرف بعملية تنشيط الاحماض الامينية -توضح الوثيقة 7 تنشيط الاحماض الامينية في الهيولى الى جانب البنية الفراغية للمعقد (إنزيم- ARNt ) 

إستخراج المعلومات من الوثائق

العناصر اللازمة لتنشيط الحمض الاميني هي: إنزيم,حمض اميني, الطاقة ATP و ARNt  

دور كل منها 

الأنزيم: يعمل على ربط الـARNt  بحمضه الاميني 

الأحماض الامينية : كل حمض اميني يرتبط بجزيئة ARNt  الخاص به 

الـATP: يوفر الطاقة اللازمة لعمل الانزيم و تثبيط الحمض الاميني 

الـARNt: يرتبط بالحمض الاميني الموافق له 

مراحل تنشيط الأحماض الامينية 

1)- توفر عناصر التنشيط :إنزيم,حمض اميني, الطاقة ATP و ARNt  

2)-تشكل معقد انزيم-مادة التفاعل 

ترتبط عناصر التفاعل :ARNt ,حمض اميني و الـATP بالموقع الفعال للإنزيم ليتشكل معقد (إنزيم-مادة التفاعل) 

3)-تحرير النواتج يحدث التفاعل بإماهة الـATP للحصول على طاقة تستعمل في ربط الحمض الاميني بالـARNt الخاص به.

-طبيعة الرابطة التي تكون بين ARNt و الحمض  الاميني الخاص به أسترية غنية بالطاقة دورها ربط الحمض الاميني بالـARNt النوعي في مكان تثبيت الحمض الاميني.

-اثناء الترجمة وعند إنفصال ARNt عن حمضه الاميني تتحرر هذه الطاقة التي تسمح بتشكل رابطة بيبتدية بين الحمض الاميني الموجود في الموقع P مع الحمض الاميني الموجود في الموقع A للريبوزوم

يقوم الـARNt بنقل الاحماض الامينية الموجودة في الهيولى الى منطقة تركيب البروتين حيث يسمح موقع تثبيت الحمض الاميني  بربط الحمض الموافق,فلكل حمض اميني ARNt خاص به, تسمح الرامزة المضادة بالتعرف على الشفرة الموجودة على الـARNm و تثبيت الحمض الاميني وفقا لها مثلا اذا كانت الشفرة AUG تشفر للحمض الاميني مثيونين يأتي الـARNt الذي يحمل الحمض الاميني ميثيونين و الرامزة المضادة تكون كالتالي UAC حيث تتكامل مع الشفرة AUG 

-العلاقة بين الـARNt و سلسلتي ADN : تماثل بين نكليوتيدات الرامزة المضادة المحمولة على ARNt مع نكليوتيدات السلسلة المستنسخة من الـADN ما عدا إختلاف في قاعدة موجودة على ARNt فبدل القاعدة  T توجد القاعدة U 

-العلاقة بين الـARNt و الـARNm : تقابل بالتكامل بين  القواعد الازوتية (للرامزات) الموجودة على الـARNm و الرامزة المضادة للـARNt حيث A تقابلها U و C تقابلها G

-إن عدد انزيمات الـARNt سينتيتاز نوعية للحمض الاميني و عددها 20 نوعا نفس عدد الاحماض الامينية كليا 

شروط حدوث الترجمة 

تتم عملية بناء البروتينات على مستوى الهيولى و لاثبات قدرة مختلف عضيات هذه الهيولى  على تركيب البروتين نجري التجربة التالية 

توضع كل عضية على حدة في وسط زجاجي,تضاف اليه الاحماض الامينية مشعة,مركب غني بالطاقة,انزيمات متخصصة و ARNm بعد عملية حضن لمدة زمنية كافية, تقدر كمية اشعاع البروتينات المصنعةفي مختلف الاوساط, محتوى كل انبوب و نتائجخ ممثلة في الجدول التالي 

تحليل النتائج

يمثل الجدول نتائج تجريبية للتأكد من الشروط الضروية لتصنيع البروتين حيث نلاحظ كمية الاشعاع كبيرة في الوسط الذي يحتوي على مسخلص خلوي كامل  و وسط الذي يحتوي على ميتوكندري + ميكروزومات  و إشعاع منخفض في باقي الاوساط 

سبب وجود اشعاع عالي في الوسطين اللذان يحتويان مستخلص خلوي كامل و ميتوكندري و ميكروزومات انهما كلاهما يحتويان على العضيات اللازمة لتركيب البروتين و هما ميتوكندري  التي توفر الطاقة ATP للخلية و التي يحتاجها في تنشيط الاحماض الامينية و الميكرزومات التي تقوم بتركيب البروتين (الريبزومات يحتويان على موقعين لتثبيت الاحماض الامينية موقع A وP)

-في الوسط الاخير الذي يحتوي  ميتوكندري و ميكروزومات  بعد غليها نلاحظ اشعاع منخفض لان غلي الميكرزومات ادى الى تثبيط عملها.

الاستنتاج 

-تتمثل شروط تركيب البروتين في الميكروزومات و احماض امينية,انزيمات خاصة,طاقة.

تظهر اشكال و صور المجهر الالكتروني الموضحة في الوثيقة التالية عملية الترجمة 

كتابة البيانات 

1-اتجاه الترجمة

2-ARNm

3-ADN

4-ريبوزوم

5-سلسلة بيبتدية 

6-ARN بوليميراز 

توصلت الدراسات المختلفة في سنوات الستينات الى تحديد الية حدوث عملية الترجمة و المرحل المختلفة لحدوثها كما هو موضح في الوثيقة 9 

إستنتاج العناصر الضرورية لإنطلاق عملية الترجمة 

1-رامزة الانطلاق او البداية و المتمثلة في AUG الموجودة في سلسلة الـARNm

2-جزئية الـARNt الحاملة للرامزة المضادة UAC  و حمض الميثيونين

3-جزيئة الـARNt الحاملة للحمض الاميني الثاني 

4-تحن وحدتين الكبرى و الصغرى 

تحديد  الظواهر التي تحدث في نهاية الترجمة 

1-وصل الريبوزوم الى احد رامزات التوقف UGA UAG UAA 

2-إنفصال السلسلة البيبتيدية المتشكلة

3-إنفصال الميثيونين عن السلسلة البيبتيدية المتشكلة 

4-انفصال الـARNt عن حمضه الاميني الاخير

5-تفكك الريبوزوم الى تحت وحدتين يصبح غير وظيفي

6-تفكك الـARNm الى نكليوتيدات حرة في الهيولى 

إتجاه الترجمة 

تكون من النهاية 5' الى النهاية 3'

 العناصر المتدخلة في هذه المرحلة مع تحديد دور كل منها :

  ARNm :حمل و نقل المعلومة الوراثية ( عنصر وسيط بين الرسالة النووية و الرسالة البروتينية ) . :

 الريبوزومات : يتم في مستواها ترجمة المعلومة الوراثية المحمولة من طرف ال ARNmإلى سلسلة  - بيبتيدية .

 ARNt :  يرتبط كل ARNt  بحمض أميني معين يتكفل بنقله إلى منطقة تركيب البروتين ( الريبوزومات ) . 

- الأحماض الأمينية : تعتبر الوحدات المشكلة للبروتين .

- الأنزيمات : تشكيل الروابط البيبتيدية بين الأحماض الأمينية.

.  تثبيت الأحماض الأمينية على الARNt

. - الطاقة : تنشيط الأحماض الأمينية ربطها بالARNt ,ربط الأحماض الأمينية بعضها ببعض بواسطة روابط بيبتيدية

نص علمي حول مراحل الترجمة 

 النووية و هي الادن او الارن الى اللغة البروتينية و هي الاحماض الامينية فما هي مراحل هذه الظاهرة

مراحل ظاهرة الترجمة

و هي ثلاثة مرحل .. الانطلاق-الاستطالة-النهاية و سنتطق اليها على شكل نقاط

مرحلة الانطلاق

1-تتوضع تحت وحدة صغرى تحت 'ARNm'

2-يتوضع الARNt الحامل للمثيونين على رامزة الانطلاق

3-تتوضع تحت وحدة كبرى على تحت وحدة صغرى

4-يتوضع ال"ARNt" الحامل للحمض الاميني الثاني في الموقع A للريبورزم

5تتشكل رابط بيبتيدية بين الحمض الاميني الثاني و الاول

مرحلة الاستطالة

1-يتم الانزلاق بمقدار رامزة واحدة يغادر ARNt الاول مكانه ليصبح ARNt  الثاني في الموقع P ويصبح الموقع A شاغرا

2-يتوضع الARNt الثالث الحامل للحمض الاميني 3 للموقع A للريبوزوم

3-تتشكل رابطة بيبتدية بين الحمض الاميني2و3 وتستمر العملية بالانزلاق في كل مرة بمقدار رامزة مما يؤدي الى استطالة السلسلة البيبتيدية 

مرحلة النهاية 

عندما بصل الريبوزرم الى احد رامزات النهاية UGA.UAA.UAG يحدث ما يلي
1-ينفصل ARNt الحامل للحمض الاميني الاخير
2-تنفصل تحت وحدة صغرى و كبري
3-تنفصل السلسلة البيبتدية
4-يقطع الميثيونين met

مصدر الصورة  مذكرات الاستاذ فراح عيسى