تغطي هذه الورقة موضوعات مختارة من المستوى العادي للمادة الأولى التي تم تقييمها في 2025؛ وهي لا تمثل المنهج الكامل.
المتطلبات المسبقة: بنية DNA والارتباط القاعدي من A.1.2، والإنزيمات من B.1.
الأمثلة أصيلة ومخترعة: فهي ليست قياسات حقيقية أو تحقيقات طلابية فعلية.
25.2
بناء البروتين
ما الذي قد يفسر هذه الملاحظة؟
الجين الذي يبلغ طوله مئات القواعد ينتج بروتينًا أقصر بكثير، ويمكن لطفرة قاعدة واحدة أن تدمر المنتج بالكامل. كيف تقرأ الخلية تسلسل القواعد كسلسلة من الأحماض الأمينية؟
بنِ النموذج
في النسخ، يبنى إنزيم RNA polymerase سلسلة mRNA مكملة لإحدى سلاسل قالب الحمض النووي. في الترجمة، يقرأ الريبوسوم الـ mRNA في مجموعات من ثلاث قواعد — كودونات — ويربط الأحماض الأمينية المطابقة لتكوين عديد الببتيد.
معظم الكودونات تحدد حمضاً أمينياً. الشفرة الوراثية متدهورة: عدة كودونات يمكن أن تحدد نفس الحمض الأميني. كودون التوقف يشير إلى نهاية الترجمة ولا يحدد أي حمض أميني. بما أن إطار القراءة يسير بمقدار ثلاث قواعد، فإن إدراج أو حذف قاعدة واحدة يحرك كل كودون لاحق — وهو انزياح الإطار.
النسخ: نسخ تسلسل DNA للجين إلى mRNA مكمل; الترجمة: قراءة كودونات mRNA عند ريبوسوم لبناء سلسلة عديد الببتيد; كودون: مجموعة من ثلاث قواعد mRNA تحدد حمضاً أمينياً أو إشارة توقف; كودون التوقف: كودون ينهي السلسلة دون ترميز لحمض أميني.
عد الكودونات، لا القواعد: 63 قواعد تعطي 21 كودونات، ومع كودون توقف واحد، 20 أحماض أمينية
اختر الأدلة القادرة على اختبار النموذج
يتنبأ تسلسل القواعد الخاص بالجين بالسلسلة الأحماض الأمينية للبروتين الخاص به من خلال جدول الشفرة؛ قارن جينًا معروفًا وبروتينه للتحقق. وضعت تجارب وضع العلامات المشعة الأحماض الأمينية بالترتيب الذي حددته الـ mRNA — دليلًا على قراءة الكودون، وليس تخمينًا.
الطفرات التي تغير كودونًا إلى كودون توقف تقصر البروتين تمامًا عند تلك النقطة، والتي يمكن التحقق منها مقابل التسلسل.
اعمل من الكميات المعروفة
معلوم: قطعة mRNA مشفرة تحتوي على 63 قواعد، بما في ذلك كودون توقف واحد. عدد الكودونات = عدد القواعد / 3 = 63 / 3 = 21. كودون التوقف لا يرمز لأي حمض أميني، لذا يحتوي الببتيد على 21 − 1 = 20 أحماض أمينية.
مثال:
قطعة مشفرة بطول 90 قواعد تتضمن كودون توقف واحد. أوجد طول الببتيد باستخدام نفس التسلسل: كميات معروفة ← نموذج ← علاقة ← تعويض ← وحدة وتفسير. (الإجابة: عدد الكودونات = 90/3 = 30؛ الببتيد = 30 − 1 = 29 أحماض أمينية. القواعد ليست أحماض أمينية — اقسم على ثلاثة أولاً.)
تحقق من الاستنتاج وحدوده
يغطي هذا النموذج العددي التسلسل المشفر فقط: الجينات الحقيقية تحمل أيضًا محفزات ومناطق غير مترجمة، وفي حقيقيات النواة، جينات داخلية يتم إزالتها قبل الترجمة. لذلك ليس إجمالي عدد قواعد الجين حسابًا لطول الببتيد.
تحذير:
كل قاعدة في التسلسل المشفر ترمز لحمض أميني واحد. هذا الادعاء خاطئ: تُشفّر الأحماض الأمينية بمثلثات — ثلاثة قواعد لكل كودون — ولا يضيف كودون التوقف أي شيء، لذا فإن قطعة تتكون من 63 قاعدة تعطي 20 أحماض أمينية، وليس 63.
المفتاح:
بناء البروتين: النسخ ينسخ الجين إلى mRNA؛ الترجمة تقرأ الكودونات على ثلاثات عند الريبوسوم. عدد الكودونات = عدد القواعد ÷ 3، وكودون التوقف لا يرمز لأي حمض أميني؛ الإدراج أو حذف قاعدة واحدة يحرك إطار القراءة بأكمله.
اكتب من 29 أحماض أمينية
منطقة التشفير في الـ mRNA تتكون من 90 قاعدة بما في ذلك كودون التوقف المفرد.
اذكر التغييرات: كل كودون بعد الحذف يُقرأ من إطار جديد — الحذف الواحد ليس تغييراً واحداً بل تغييراً في تسلسل كامل.
استكشف
Count the triplets, then remove the terminal stop
Reproduce the reference's 63-base coding segment: 21 codons including one terminal stop encode 20 amino acids. Compare the 90-base and 45-base examples, and distinguish a stated coding length that includes the stop from one that excludes it.
