- صف بنية النيوكليوتيدات، بما في ذلك نيوكليوتيد الفوسفات ATP (لا يُتوقع الصيغ البنائية)
- قُل إن القواعد أدينين وجوانين هي بيورينات ذات بنية حلقتين، وأن القواعد سيتوسين وثايمين ويوراسيل هي بيريميدينيات ذات بنية حلقة واحدة (لا يُتوقع الصيغ البنائية للقواعد)
- صف بنية جزيء DNA كـ حلزون مزدوج، بما في ذلك: • أهمية الازواج القاعدية المتممة بين strand من 5′ إلى 3′ وstrand من 3′ إلى 5′ (s strands متعاكسة الاتجاه) • الاختلافات في الروابط الهيدروجينية بين أزواج C–G وA–T • ربط النيوكليوتيدات بواسطة روابط فوسفوديستر
- صف التضاعف شبه المحافظ لـ DNA خلال الطور S من الدورة الخلوية، بما في ذلك: • أدوار DNA polymerase وDNA ligase (لا يُتوقع معرفة الإنزيمات الأخرى في تضاعف DNA في الخلايا وأنواع مختلفة من DNA polymerase) • الاختلافات بين strand التقدم وstrand التأخر كنتيجة لإضافة DNA polymerase للنيوكليوتيدات فقط في اتجاه 5′ إلى 3′
- صف بنية جزيء RNA، باستخدام مثال RNA الرسول (mRNA)
الأحماض النووية وتخليق البروتين
A-Level علم الأحياء · الموضوع 6
9:37
الحمض النووي وتخليق البروتين
داخل كل خلية تقريباً يوجد جزيء طوله متران تقريباً، مطوي بإحكام شديد بحيث لا يمكنك رؤيته. إنه الحمض النووي (DNA)، وهو مكتوب بـ…
سرد باللغة الإنجليزية · ترجمة مدمجة بالإنجليزية + الصينية
6.1
النيوكليوتيدات — اللبنات الأساسية
المنهج
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
الأحماض النووية (DNA وRNA) هي بوليمرات من وحدات صغيرة تسمى النيوكليوتيدات. يتكون كل نيوكليوتيد من ثلاثة أجزاء مرتبطة معاً:
- مجموعة فوسفات،
- سكر (سكر 5-كربوني)،
- قاعدة تحتوي على النيتروجين.
ATP هو نيوكليوتيد خاص. يحتوي على القاعدة أدينين، والسكر ريبوز، وثلاثة مجموعات فوسفات. يؤدي انفصال آخر مجموعة فوسفات إلى إطلاق طاقة للخلايا.
هناك خمسة قواعد، في مجموعتين:
- البيورينات لها حلقة مزدوجة (حلقتان): أدينين وجوانين.
- البيريميدينات لها حلقة واحدة (حلقة واحدة): سيتوسين وثايمين ويوراسيل.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| nucleic acid/njuːˈklɪɪk ˈæsɪd/ | nucleic acid |
| nucleotide/ˈnjuːklɪɒtaɪd/ | نيوكليوتيد |
| phosphate/ˈfɒsfeɪt/ | فوسفات |
| base/beɪs/ | القاعدة |
| adenine/ˈædəniːn/ | الأدينين |
| ribose/ˈrɪbəʊs/ | ريبوز |
| energy/ˈenədʒi/ | طاقة |
| purine/ˈpjʊəriːn/ | purine |
| guanine/ˈɡwɑːnaɪn/ | الغوانين |
| pyrimidine/ˈpɪrɪmɪdiːn/ | pyrimidine |
| cytosine/ˈsaɪtəsaɪn/ | سيتوسين |
| replication/ˌreplɪˈkeɪʃn/ | التضاعف |
| semi-conservative replication/ˈsemi kənˈsɜːvətɪv ˌreplɪˈkeɪʃn/ | تضاعف نصفي الحفظ |
| enzyme/ˈenzaɪm/ | إنزيم |
| polymerase/ˌpɒlɪməˈreɪz/ | بوليميراز |
| leading strand/ˈliːdɪŋ strænd/ | leading strand |
| lagging strand/ˈlæɡɪŋ strænd/ | lagging strand |
6.1
بنية الحمض النووي
جزيء DNA عبارة عن شريطين ملتفين معاً في شكل حلزون مزدوج.
كل شريط له عمود فقري متناوب من السكر (هنا السكر هو ديوكسي ريبوز) والفوسفات. يرتبط سكر نيوكليوتيد واحد بفوسفات الآخر بواسطة رابطة فوسفاتيسترية.
يتم ربط الشريطين معاً بقواعدهما التي تتقابل في المنتصف. الارتباط دقيق — هذا هو الارتباط القاعدي التكميلي:
- A يرتبط دائماً مع T، محتفظاً به بواسطة اثنتين من الروابط الهيدروجينية.
- C يرتبط دائماً مع G، محتفظاً به بواسطة ثلاثة روابط هيدروجينية (لذا فإن زوج القواعد C–G أصعب في الانفصال).
الشريطان يسيران في اتجاهين متعاكسين: أحدهما يمشي من 5′ إلى 3′ بينما الآخر يمشي من 3′ إلى 5′. نقول إنهما متعاكسان في الاتجاه.
السلم المسطح أعلاه ملتف في شكل لولبي. هذا النموذج الممتلئ للمكان، حيث كل ذرة كرة، يظهر الشكل الحقيقي لـ الحلزون المزدوج:
استكشف
استكشف سلم الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين (DNA).
اضغط على كل جزء من الحلزون المزدوج — سلسلتان ظهريتان مضادتين للتوازي مع أزواج القواعد المكملة كدرجات السلم.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| base pair/beɪs peə/ | زوج القواعد |
| antiparallel/ˌæntɪˈpærəlel/ | antiparallel |
6.1
تضاعف الحمض النووي
يحدث تضاعف DNA (النسخ) خلال طور S من دورة الخلية. إنه نصف محافظ: يحتفظ كل جزيء جديد بشريط قديم وشريط جديد. الخطوات هي:
- ينفك الحلزون المزدوج وتتكسر الروابط الهيدروجينية، sehingga ينفصل الشريطان.
- يعمل كل شريط قديم كنموذج. ترتبط النيوكليوتيدات الحرة بالقواعد المكشوفة عن طريق الارتباط القاعدي التكميلي.
- تقوم إنزيم بوليميريز DNA بربط النيوكليوتيدات الجديدة في شريط. يمكنه فقط إضافة النيوكليوتيدات في اتجاه 5′ إلى 3′.
بسبب قاعدة 5′ إلى 3′ هذه، يتم بناء الشريطين الجديدين بطرق مختلفة:
- الشريط الرائد يُبنى بشكل مستمر، متابعاً الانفتاح.
- الشريط المتأخر يُبنى في قطع قصيرة، تعمل مبتعدة عن نقطة الانفتاح. يقوم الإنزيم DNA ligase بعد ذلك بربط هذه القطع معاً.
استكشف
التضاعف شبه المحفوظ.
مرر خطوة بخطوة بنسخ DNA. ينحل اللولب، كل شريط قديم يُشكّل قالباً لشريط جديد، وتنتهي العملية بجزيئين متطابقين.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| ligase/ˈlɪɡeɪs/ | ليغاز |
| gene/dʒiːn/ | جين |
6.1
RNA
يُصنع الحمض النووي الريبوزي (RNA) أيضًا من نيوكليوتيدات، ولكنه يتكون من سلسلة واحدة، وسكره هو ريبوز، ويستخدم اليوراسيل بدلاً من الثايمين. النوع الأهم هنا هو الحمض النووي الريبوزي الرسول (mRNA)، الذي يحمل نسخة من تعليمات الجين خارج النواة ليتم استخدامها.
6.2
الشفرة الوراثية
المنهج
- قُل إن polypeptide مشفر بواسطة جين وأن الجين هو تسلسل من النيوكليوتيدات يشكل جزءًا من جزيء DNA
- صف مبدأ الشفرة الوراثية العالمية حيث ترمز مختلف triplets من قواعد DNA إما إلى أحماض أمينية محددة أو تقابل مبدئيات وبدايات شفرة التوقف
- صف كيفية استخدام المعلومات الموجودة في DNA أثناء النسخ والترجمة لبناء polypeptides، بما في ذلك أدوار: • RNA polymerase • messenger RNA (mRNA) • codons • transfer RNA (tRNA) • anticodons • ribosomes
- قُل إن strand من جزيء DNA المستخدم في النسخ يسمى strand المنسوخ أو strand القالب وأن strand أخرى تسمى strand غير المنسوخ
- اشرح أنه في حقيقيات النواة، يتم تعديل جزيء RNA المتكون بعد النسخ (transcript أولي) عن طريق إزالة التسلسلات غير المشفرة (introns) ودمج التسلسلات المشفرة (exons) لتشكيل mRNA
- قُل إن طفرة الجين هي تغيير في تسلسل أزواج القواعد في جزيء DNA قد يؤدي إلى polypeptide معدل
- اشرح أن طفرة الجين هي نتيجة استبدال أو حذف أو إدراج نيوكليوتيدات في DNA واستعرض كيف يمكن أن يؤثر كل نوع من هذه الطفرات على polypeptide المنتج
المصدر: منهج كامبريدج الدولي
الجين هو تسلسل من نيوكليوتيدات DNA يرمز لجزيء بولي ببتيد واحد.
تُقرأ الشفرة في مجموعات ثلاثية — مجموعات تتكون من ثلاثة قواعد. كل مجموعة ثلاثية إما أن ترمز لحمض أميني محدد واحد، أو تعمل كإشارة بدء أو توقف. الشفرة عالمية:几乎所有 الكائنات الحية تستخدم نفس المجموعات الثلاثية لنفس الأحماض الأمينية.
هناك 64 مجموعة ثلاثية ممكنة ولكن فقط 20 حمضًا أمينيًا شائعًا، لذا فإن معظم الأحماض الأمينية مشفرة بأكثر من مجموعة ثلاثية واحدة.
6.2
بناء البروتين: النسخ والترجمة
النسخ (في النواة)
يتم نسخ جين DNA إلى mRNA. هذه العملية تسمى النسخ.
- السلسلة التي يتم نسخها من DNA هي السلسلة القالبية؛ السلسلة الشريكة هي السلسلة غير المنسوخة.
- إنزيم بلمرة RNA يربط نيوكليوتيدات RNA التي ترتبط بقواعد القالب (مع ارتباط اليوراسيل بالأدينين).
- في حقيقيات النوى، يحتوي أول RNA يتم تصنيعه (النسخ الأولي) على أجزاء مشفرة تسمى الإكسونات وأجزاء غير مشفرة تسمى الإنترونات. يتم قص الإنترونات وربط الإكسونات معًا لتكوين mRNA النهائي.
الترجمة (على الريبوسوم)
يغادر mRNA النواة ويرتبط بـ ريبوسوم. بناء بولي الببتيد من شفرة mRNA يسمى الترجمة.
- يُقرأ mRNA في كودونات (كل كودون هو مجموعة ثلاثية واحدة من قواعد mRNA).
- جزيئات الحمض النووي الريبوزي الناقل (tRNA) تجلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم. كل tRNA يحتوي على أنتيكودون يرتبط بكودون مطابق.
- أثناء قراءة الكودونات بالترتيب، يقوم الريبوسوم بربط الأحماض الأمينية بـ روابط ببتيدية، مما يبني بولي الببتيد.
مثال محلل. reads a DNA template strand TAC GGA CTT. Give the mRNA codons, and say how long the polypeptide is. Transcribe by complementary base pairing, remembering that RNA uses uracil in place of thymine: TAC gives AUG, GGA gives CCU, CTT gives GAA. So the mRNA reads AUG CCU GAA. AUG is the start codon (methionine), so the polypeptide is three amino acids long - two once the start methionine is removed. Two errors cost most of the marks here: pairing A with T instead of U when writing mRNA, and transcribing the coding strand instead of the template strand. The mRNA is complementary to the template, and identical to the coding strand apart from U replacing T.
استكشف
من الجين إلى البروتين
مرّر عبر النظرية المركزية: يتم نسخ قالب الـ DNA إلى mRNA عبر الاقتران القاعدي (A→U، T→A، G→C، C→G)، ثم يُقرأ في كودونات ويُترجم إلى سلسلة من الأحماض الأمينية.
استكشف
من الجين إلى البروتين
مرر عبر كيفية تحول الجين إلى بروتين. النسخ ينسخ DNA إلى mRNA؛ الترجمة تقرأ mRNA لبناء سلسلة عديد الببتيد.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| thymine/ˈθaɪmaɪn/ | الثيمين |
| uracil/ˈjʊərəsɪl/ | اليوراسيل |
| double helix/ˈdʌbl ˈhiːlɪks/ | حلزون مزدوج |
| strand/strænd/ | سلسلة |
| deoxyribose/diːˈɒksɪrɪbəʊs/ | دوكسيريبوز |
| phosphodiester bond/ˈfɒsfəʊdɪstə bɒnd/ | phosphodiester bond |
| complementary base pairing/ˌkɒmplɪˈmentəri beɪs ˈpeərɪŋ/ | complementary base pairing |
| hydrogen bond/ˈhaɪdrədʒn bɒnd/ | رابطة هيدروجينية |
| polypeptide/ˌpɒlɪˈpeptaɪd/ | polypeptide |
| triplet/ˈtrɪplɪt/ | ثلاثية |
| amino acid/əˈmiːnəʊ ˈæsɪd/ | حمض أميني |
| codon/ˈkəʊdɒn/ | كودون |
| transcription/trænˈskrɪpʃn/ | النسخ |
| template strand/ˈtempleɪt strænd/ | سلسلة قالب |
| non-transcribed strand/nɒn trænˈskraɪbd strænd/ | سلسلة غير مُنسخة |
| primary transcript/ˈpraɪməri ˈtrænskrɪpt/ | ناقل أولي |
| exon/eɡˈzɒn/ | exon |
| intron/ɪnˈtrɒn/ | intron |
| ribosome/ˈriːbəʊsəʊm/ | الريبوسومات |
| translation/trænˈsleɪʃn/ | الترجمة |
| anticodon/ˌæntɪˈkəʊdɒn/ | مضاد الكودون |
| peptide bond/ˈpeptaɪd bɒnd/ | peptide bond |
6.2
طفرات الجينات
طفرة الجين هي تغيير في تسلسل قواعد جزيء DNA. قد تغير بولي الببتيد الناتج. هناك ثلاثة أنواع:
- الاستبدال — يتم استبدال قاعدة واحدة بقاعدة مختلفة. هذا يغير حمضًا أمينيًا واحدًا على الأكثر، وأحيانًا لا يغير شيئًا (لأن معظم الأحماض الأمينية لها أكثر من مجموعة ثلاثية).
- الحذف — يتم إزالة قاعدة.
- الإدراج — يتم إضافة قاعدة إضافية.
الحذف أو الإدراج يغير كيفية قراءة كل مجموعة ثلاثية لاحقة، لذلك يغير عادةً العديد من الأحماض الأمينية بعد تلك النقطة ويكون له تأثير كبير على بولي الببتيد.
استكشف
مختبر أنواع الطفرات
قارن بين الاستبدال والإدراج والحذف باستخدام تأثيرها على الشفرة.
مفردات
تدريب
| English | العربية |
|---|---|
| mutation/mjuːˈteɪʃn/ | طفرة |
| substitution/ˌsʌbstɪˈtjuːʃn/ | استبدال |
| deletion/dɪˈliːʃn/ | حذف |
| insertion/ɪnˈsɜːʃn/ | إدراج |
6.2
نصائح للامتحان
- DNA متعاكس الاتجاه، مماسك بواسطة روابط هيدروجينية (A=T اثنتان، C≡G ثلاثة)؛ النسخ شبه محافظ (يحفظ كل منتج سلسلة قديمة واحدة).
- حدد أين وماذا: النسخ (النواة → mRNA)، الترجمة (الريبوسوم، mRNA + tRNA → بولي ببتيد).
- صف الشفرة باستخدام جميع المصطلحات الأربعة: ثلاثي، غير متداخل، مترادف، عالمي.
- لطفرة جين (استبدال، إدراج، حذف) اشرح التأثير على البروتين — ولماذا يمكن أن يكون الاستبدال صامتًا (الترادفية).
دروس تفاعلية حول هذا الموضوع
ا-working عليه خطوة بخطوة، مع تمارين تحقق فوري.