تعريف عملية الاستنساخ والترجمة

شرح عملية النسخ والترجمة

توفر جيناتنا المعلومات اللازمة لبناء البروتينات في الجسم، ومع ذلك، فإنها لا تنتج البروتينات مباشرة. يتم إنتاج البروتينات من خلال عمليتي النسخ والترجمة.

وببساطة فإن الاستنساخ أو النسخ والترجمة تشبه إلى حد كبير نفس النسخ والترجمة الذي يتم إجراؤه على أي معلومة حيث يتم أخذ المعلومات الموجودة في الحمض النووي، ثم يتم استخدامها لإنتاج البروتين ، وتتم عملية النسخ من خلال استخدام خيط من الحمض النووي يستخدم كقالب لبناء جزيء يسمى جزيء الحمض النووي الريبي RNA.

جزيء الحمض النووي الريبي هو الوسيط بين الحمض النووي وإنتاج البروتينات، وأثناء عملية الترجمة، ينقل جزيء الحمض النووي الريبي المعلومات التي تم إنشاؤها من الحمض النووي إلى ماكينات بناء البروتين.

الحمض النووي والحمض النووي الريبي جزيئات متشابهة وكلاهما مبني من جزيئات أصغر تسمى النيوكليوتيدات، وتتكون البروتينات من سلسلة من الأحماض الأمينية بدلاً من النيوكليوتيدات، النسخ والترجمة هما العمليتان اللتان تقومان بتحويل سلسلة من النيوكليوتيدات من الحمض النووي إلى سلسلة من الأحماض الأمينية لبناء البروتين المطلوب.

الفرق بين RNA و DNA

كلا من RNA و DNA جزيئات متشابهة جدا، وكلاهما من الأحماض النووية (أحد جزيئات الحياة الأربعة)، وكلاهما مبني على أساس نيوكليوتيدات ويحتوي كل منهما على أربع قواعد نيتروجينية تتزاوج.

يتألف خيط الحمض النووي من سلسلة من النوكليوتيدات المتصلة، ويتضمن كل نوكليوتيد سكرًا وقاعدة نيتروجينية ومجموعة فوسفاتية.

كما يوجد ما مجموعه أربع قواعد نيتروجينية مختلفة في الحمض النووي:

• الأدينين (A)
• الثايمين (T)
• الجوانين (G)
• السيتوزين (C).

وغالبًا ما يتم العثور على خيط من الحمض النووي مرتبطًا بحبل آخر من الحمض النووي ليشكلا معًا شكل حلزون مزدوج، ويتم ربط الشريطين من الحمض النووي معًا بواسطة قواعدهما النيتروجينية، تشكل القواعد ما يسمى “أزواج القاعدة” حيث يترابط الأدينين والثايمين معًا ويترابط الجوانين والسيتوزين معًا.

الأدينين والثايمين هما قواعد تكميلية ولا يرتبطان بالجوانين والسيتوزين، في حين يرتبط الجوانين والسيتوزين ببعضهما البعض فقط وليس بالأدينين أو الثايمين.

توجد اختلافات رئيسية بين بنية جزيئات الحمض النووي والحمض النووي الريبي، حيث يحتوي كل منهما على سكريات مختلفة، فالحمض النووي يحتوي على سكر الديوكسيريبوز، بينما يحتوي الحمض النووي الريبي على سكر الريبوز.

وفي حين أن ثلاثة من القواعد النيتروجينية الأربعة موجودة هي نفسها في الحمض النووي والحمض النووي الريبي إلا أن جزيئات الحمض النووي الريبي لديها قاعدة تسمى (uracil (U بدلاً من قاعدة الثايمين الموجودة في الحمض النووي DNA وأثناء عملية النسخ ، يستبدل اليوراسيل موضع الثايمين ويشكل أزواجًا تكميلية مع الأدينين.

خطوات Transcription

النسخ هو عملية إنتاج خيط من الحمض النووي الريبوزي من خلال استخدام خيط آخر من الحمض النووي كقالب. تمامًا كطريقة استخدام الحمض النووي كقالب لتكرار الحمض النووي، يتم استخدامه مرة أخرى كقالب أثناء النسخ، ويتم إعادة كتابة المعلومات المخزنة في جزيئات الحمض النووي أو “النسخ” منها إلى جزيء جديد من الحمض النووي الريبوزي RNA.

توفر كل قاعدة نيتروجينية في جزيء الحمض النووي (DNA) جزءا من المعلومات لإنتاج البروتينات، ويحتوي الشريط الحمضي النووي على تسلسل محدد من القواعد، ويوفر هذا التسلسل المحدد المعلومات اللازمة لإنتاج بروتين معين في الجسم.

ومن خلال النسخ ، يتم نسخ تسلسل قواعد الحمض النووي إلى تسلسل متبادل للقواعد في خيط من الحمض النووي الريبي، أيضًا خلال النسخ ، يتم تمرير معلومات جزيء الحمض النووي إلى الشريط الجديد من الحمض النووي الريبي والذي يمكنه بعد ذلك نقل المعلومات إلى مكان إنتاج البروتينات، وتعرف جزيئات RNA المستخدمة لهذا الغرض باسم الرنا المرسال (messenger RNA (mRNA.

الجين هو جزء معين من الحمض النووي ، وتحدد تسلسل النوكليوتيدات الموجودة داخل الجين ترتيبه وتركيبه داخل جزيء الحمض النووي الريبوزي.

يتم نسخ خيط واحد فقط من الحلزون المزدوج المكون للحمض النووي لكل جين، وهذا الخيط يعرف باسم “حبل القالب”، ويتم استخدام نفس القالب الحمضي النووي في كل مرة يتم فيها نسخ هذا الجين المعين، ويمكن نسخ الشريط المقابل للحلزون المزدوج للحمض النووي للجينات الأخرى.

يتحمل إنزيم يسمى “RNA polymerase” مسؤولية فصل خيوط الـ DNA المكونة للحلزون المزدوج في الدي إن أي.

تختلف معدلات نسخ الجينات، فعند الحاجة إلى إنتاج كميات كبيرة من بروتين محدد، يمكن نسخ جين واحد باستخدام العديد من إنزيمات بوليميريز RNA في وقت واحد، مما يتيح إنتاج عدد كبير من البروتينات من جزيئات RNA مختلفة في وقت قصير.

مراحل الترجمة

يتم تنفيذ عملية الترجمة بعد النسخ، وهي العملية التي يتم فيها استخدام المعلومات المنقولة في جزيئات mRNA لتكوين البروتينات.

يوفر التسلسل المحدد للنيوكليوتيدات في جزيء mRNA رمزًا لإنتاج بروتين بسلسلة محددة من الأحماض الأمينية، وهذا يشبه بشكل كبير كيفية بناء الحمض النووي الريبي من العديد من النيوكليوتيدات، ويتكون البروتين من سلسلة من الأحماض الأمينية.

تسمى سلسلة الأحماض الأمينية التي تتكون منها البروتين “سلسلة البولي ببتيد”، وتتحرك وتثني على نفسها لتشكل البروتين.

– أثناء عملية الترجمة، يتم “ترجمة” معلومات الجين الريبوزي إلى لغة الببتيدات المتعددة، أي يتم تحويل تسلسل النوكليوتيدات إلى سلسلة من الأحماض الأمينية.

يحدث عملية الترجمة في الريبوسومات، والريبوسومات هي آلات خلوية صغيرة تتحكم في إنتاج البروتينات في الخلايا.

تتألف هذه المنصة من بروتينات وجزيئات الحمض النووي الريبوزي (RNA) وتوفر موقعًا لجزيئات mRNA للارتباط بجزيئات tRNA .

يتصل كل جزيء tRNA بحمض أميني وينقل الحمض الأميني اللازم إلى الريبوسوم، حيث يتم ربط جزيئات الحمض النووي الريبوزي النقلي (tRNA) بالقواعد التكميلية لجزيء mRNA .

يتم تغذية mRNA و tRNA المرتبطين بالريبوسوم، ويتم إضافة الأحماض الأمينية المرتبطة بالمرسلRNA النقال إلى سلسلة الببتيد المتنامية أثناء تحركها عبر الريبوسوم.

وتتم ترجمة قواعد النيوكليوتيد إلى 20 حمض أميني مختلف، وعلى الرغم من أن جزيئات RNA تحتوي فقط على أربعة أنواع مختلفة من القواعد النيتروجينية، إلا أن هناك 20 نوعا من الأحماض الأمينية المختلفة التي تستخدم لبناء البروتينات. ومن أجل تحويل الأربعة إلى 20، يقوم مزيج من ثلاث قواعد نيتروجينية بتوفير المعلومات حول حمض أميني واحد.

ما هو الكودون

تُسمى كل ثلاث قواعد نيتروجينية مجتمعة والتي توفر المعلوماتللحمض الأميني “الكودون”، وتحتوي سلسلة الكودونات على المعلومات الخاصة بإنتاج سلسلة الببتيد البروتيني.

يوجد مجموعة كودونات مختلفة تبلغ 64 كودونًا ، ويتم ترجمة أكثر من كودون واحد إلى حمض أميني واحد.

يتضح أن خيطًا من الرنا المرسال يحتوي على العديد من الأكواد التي توفر المعلومات للعديد من الأحماض الأمينية.

يقرأ جزيء الحمض الريبوزي النووي النقال (tRNA) كودونًا واحدًا على طول خط mRNA، ويقوم بجمع الأحماض الأمينية اللازمة من السيتوبلازم.

يعود الحمض النووي الريبي النقال إلى الريبوسوم مع الحمض الأميني، ويتشكل رابط بين الأساس النيتروجيني للرنا المرسال والحمض الأميني، ويتم إضافة الحمض الأميني إلى نهاية السلسلة الببتيدية، في حين يتحرك جزيء الحمض النووي الريبي عبر الريبوسوم.