شيفرة جينية

من ويكيبيديا، الموسوعة الحرة
اذهب إلى التنقل اذهب إلى البحث
سلسلة من الكودونات في جزء من جزيء حمض نووي ريبوزي رسول. كل كودون يتكون من ثلاث نيوكليوتيدات، عادة ما يمثل حمض أميني واحد.

الشفيرة الجينية أو الكودون (بالإنجليزية: Codon) عبارة عن قواعد ثلاثية مركبة من ثلاثة قواعد نتروجينية يمكنها أن تتراص طبقا للشفرة الجينية لتشكليل تسلسل الحمض النووي «DNA sequences» إلى بروتينات عن طريق مقابلة كل ثلاثية نيكليوتيدية (كودون) بحمض أميني من الحموض العشرين التي تشكل بروتينات الخلايا الحية. تقريبا جميع الخلايا الحية في الأحياء تستخدم الشفرة الجينية ذاتها مما يدعو لتسميتها بالشفرة الجينية القياسية «standard genetic code» ، وهي خاصة لكل إنسان، مع أن بعض الأنواع القليلة تقدم شفرة جينية ذات اختلافات طفيفية ولها وظائف أخرى، مثل الكودون الختامي. ,[1]

الاكتشاف[عدل]

الشفرات الجينية (وعددها 64) وما تنتجه من أحماض أمينية.

بدأت جهودا جادة لفهم كيف يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف تركيب الحمض النووي (DNA) من قبل جيمس واطسون و فرانسيس كريك ، الذين استخدما الأدلة التجريبية من موريس ويلكنز و روزاليند فرانكلين (وغيرهم). جورج جامو افترض أن رمز من ثلاثة أحرف يجب أن يوظف لترميز 20 من الأحماض الأمينية القياسية المستخدمة من قبل الخلايا الحية لبناء البروتينات . ومع وجود أربعة نوكليوتيدات مختلفة A وT و G وC ِ، فإذا اعتبرنا أن كل اثنين منهم ينتج حمضا أمينيا لحصلنا على عدد التباديل والتوافيق الممكنة بينهم =42 أي يمكنهم إنتاج 16 حمض أميني.[2]

وفي حالة رمز من 3 نوكليوتيدات فيكون أقصى عدد لتبادلات تركيب الـ 4 نوكليتيدات لأحماض أمينية = 64 حمض أميني مختلف.[3]

السمات البارزة[عدل]

هذه الشفرة يقول عنها العلماء : انها تحمل كل الصفات الخِلْقِيَّة للكائن الحي، وهذه الشفرة امرها غريب .، لان نصف هذه الصفات الخلقية، يرثها الجنين عن الأب، ويرث النصف الآخر عن الام، وتُحمَل هذه الشفرة فيما يسمى (بالكروموسومات أو الصبغيات ) . وهي مختزنة في نواة كل خلية. وعدد الكروموسومات أو الصبغيات هو عدد محدِّد للنوع، وكل نوع له عدد محدَّد من هذه الصبغيات، فالإنسان مثلا في خليته ( 46 كروموسوم ) موجودة في (23 زوج) .

هذا بالنسبة للصفات الخلقية للمولود مثل لون العينين ولون الشعر، والشكل (الوجه واليدان والذراعان والرجين) ، والطول والعرض، وكذلك صفات معنوية مثل الذكاء والمواهب، وصفات صحية مثل حساسية لسكر اللبن حساسية للجلوتين، احتمال التعرض مستقبلا لأمراض القلب أو السمنة، وغيرها.

أما الدنا الخاص بتركيب البروتينات فهو موجود في متقدرة الخلية ؛ حيث عمليات الأيض (إستقلاب) وإنتاج الطاقة تقوم بها المتقدرات.

اطار قراءة تسلسل الدنا في أحد مناطق متقدرة إنسانية لقراءة الشفرة الجينية(أسود) للجينين MT-ATP8 و MT-ATP6 : ( بين الموقعين 8,525 إلى 8,580 طبقا للتسلسل المرجعي NC_012920[4]). توجد ثلاثة أمكانيات لقراءة الإطار في الإتجاه من 5' إلى 3' وهو الإتجاه إلى الأمام ؛ سنبدأ القراءة الأولى من (+1), والقراءة الثانية من (+2) والقراءة الثالثة من الموقع (+3). لكل كودون [القوسين المربعين] ، مبين لنا شفرة حمضين أمينيين لمتقدرة أحد الكائنات الحيوية الفقرية، إما بالإطار +1 فهو تكوين الجين MT-ATP8 (بالأحمر)، ينتهي الجين MT-ATP8 بكودون التوقف TAG (عند النقطة الحمراء) في الإطار +1 . أما بالإطار +3 فهو يبدأ بالكودون ATG ويكون الجين MT-ATP6 (كودوناته زرقاء ) إلى النقطة 3'.

تسلسل إطار القراءة[عدل]

يتم تعريف تسلسل معلومات النظام الجيني من النوكليوتيدات الأولي التي تبدأ من الترجمة. على سبيل المثال، سلسلة GGGAAACCC، إذا قُرأت من الموضع الأول (من اليمين إلى اليسار) يحتوي على الكودونات GGG، AAA ، CCC؛، وإذا قرأت من الموضع الثالث (من اليمين إلى اليسار) ، نجد الكودونين المتتابعين AAC و GGA ، بهذا تختلف تركيبات البروتينات الناتجة. [5]:330 معنى ذلك أن الجزيئات الناتجة تختلف حسب موضع بدء القراءة. يقوم الرنا بقراءة الشفرة ويترجمها وينتج منها الجزيء المناسب سواء كان جزيء بروتين أو إنزيم أو غيرها.

جدول كودونات الرنا (RNA)[عدل]

الحمض النووي الريبوزي يُسمى اختصارًا رنا RNA، هو جزيء حيوي يتواجد تقريبًا لدى كل الكائنات الحية والفيروسات، كما يلعب أدوارًا متعددة في نقل و تشفير و فك تشفير و تنظيم التعبير الجيني من المعلومات الوراثية وتحفيز العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. الرنا والدنا (DNA) هما أهم الأحماض النووية التي تُشكِّل أيضا البروتينات والليبيدات و السكريات المتعددة الضرورية للحياة. يتكون الرنا وكذلك الدنا من مجموعات ثلاثية من الجزيئات، تسمى كودونات . هذا الجزء من المقال يوضح تركيب بروتينات في جسم الإنسان من مختلف الكودونات. الكودونات هي أحماض أمينية بسيطة، تنتجها عمليات الهضم والاستقلاب من الغذاء. بعضها يمكن للجسم تكوينها والبعض الآخر لا بد للإنسان من تناولها عن طريق تنويع غذائه (غذاء صحي).


غير قطبي قطبي قاعدي حامضي (كودون التوقف)
هذا الجدول يبين الكودنات الأربعة وستين (64) والحمض الأميني لكل منهم. اتجاه من الرنا المرسال (mRNA)هو 5 'إلى 3'.
القاعدة الثانية
U C A G
القاعدة
الأولى
U UUU (Phe/F) فينيل ألانين

فينيل ألانين UUC (Phe/F) Phenylalanine

UCU (Ser/S) سرين

UCC (Ser/S) سرين

UAU (Tyr/Y) تيروسين

UAC (Tyr/Y) تيروسين

UGU (Cys/C) سيستين

UGC (Cys/C) سيستين

UUA (Leu/L) ليوسين سيرين UCA (Ser/S) Serine UAA Ochre (Stop) UGA Opal (Stop)
UUG (Leu/L) Leucine UCG (Ser/S) سرين UAG Amber (Stop) UGG (Trp/W) تريبتوفان
C CUU (Leu/L) Leucine

CUC (Leu/L) Leucine

CCU (Pro/P) برولين

CCC (Pro/P) Proline

CAU (His/H) هستيدين

CAC (His/H) Histidine

CGU (Arg/R) أرجنين

CGC (Arg/R) Arginine

CUA (Leu/L) Leucine

CUG (Leu/L) Leucine

CCA (Pro/P) Proline

CCG (Pro/P) Proline

CAA (Gln/Q) جلوتامين

CAG (Gln/Q) Glutamine

CGA (Arg/R) Arginine

CGG (Arg/R) Arginine

A AUU (Ile/I) إيزوليوسين

AUC (Ile/I) Isoleucine

ACU (Thr/T) ثريونين

ACC (Thr/T) Threonine

AAU (Asn/N) أسباراجين

AAC (Asn/N) Asparagine

AGU (Ser/S) Serine

AGC (Ser/S) Serine

AUA (Ile/I) Isoleucine ACA (Thr/T) Threonine AAA (Lys/K) لايسين AGA (Arg/R) Arginine
AUG[A] (Met/M) ميثيونين
ACG (Thr/T) Threonine AAG (Lys/K) Lysine AGG (Arg/R) Arginine
G GUU (Val/V) ڤالين

GUC (Val/V) ڤالين

GCU (Ala/A) ألانين

GCC (Ala/A) ألانين

GAU (Asp/D) حمض الأسپارتيك

GAC (Asp/D) حمض الأسپارتيك

GGU (Gly/G) گلايسين

GGC (Gly/G) گلايسين

GUA (Val/V) ڤالين

GUG (Val/V) ڤالين

GCA (Ala/A) ألانين

GCG (Ala/A) Alanine

GAA (Glu/E) حمض الجلوتاميك

GAG (Glu/E) Glutamic acid

GGA (Gly/G) گلايسين

GGG (Gly/G) گلايسين

A تسلسل معلومات النظام الجيني يبدأ بالكودون AUG لالميثيونين ويعمل كموقع بدء قراءة البروتين: يظهر AUG في مقدمة تشفير حمض نووي ريبوزي رسول المنطقة حيث يبدأ ترجمتها إلى البروتين[6]. كما يبدأ الكودون AUG بمقدمة الكودونات المتتابعة لتشكيل البروتين في حقيقيات النوى بواسطة mRNA المرسال وينتج نوعا آخر من الميثيونين ويرمز له ب (fMet/M). وكما نجد للبروتين بداية فله نهاية أيضا ؛ ينتهي بكودون توقف stop codon.
الجدول المعكوس
Ala/A GCU, GCC, GCA, GCG Leu/L UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG Lys/K AAA, AAG
Asn/N AAU, AAC Met/M AUG
Asp/D GAU, GAC Phe/F UUU, UUC
Cys/C UGU, UGC Pro/P CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q CAA, CAG Ser/S UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E GAA, GAG Thr/T ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G GGU, GGC, GGA, GGG Trp/W UGG
His/H CAU, CAC Tyr/Y UAU, UAC
Ile/I AUU, AUC, AUA Val/V GUU, GUC, GUA, GUG
START AUG STOP UAA, UGA, UAG

السمات المميزة[عدل]

تأثير الطفرات[عدل]

خمسة أنواع من طفرات كروموسومات . من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين: فقدان، ازدواج، معكوس ؛ إدماج ؛ استبدال.
مختارات من التحورات الهامة.[7]
تجميع للكودونات حسب الحجم المولي لرواسب الحمض الأميني و العلاج بالماء.

انظر أيضا[عدل]

المراجع[عدل]

  1. ^ Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (2009). "Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon". Science. 323 (5911): 259–61. doi:10.1126/science.1164748. PMC 3088105. PMID 19131629. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  2. ^ Crick, Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. صفحات 89–101. ISBN 0-465-09138-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  3. ^ Crick F (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. صفحات 89–101. ISBN 0-465-09138-5. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  4. ^ Homo sapiens mitochondrion, complete genome. "Revised Cambridge Reference Sequence (rCRS): accession NC_012920", المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية. Retrieved on 27 December 2017. نسخة محفوظة 6 أبريل 2020 على موقع واي باك مشين.
  5. ^ King RC, Mulligan P, Stansfield W (10 January 2013). A Dictionary of Genetics. OUP USA. صفحة 608. ISBN 978-0-19-976644-4. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  6. ^ Nakamoto T (2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". جين. 432 (1–2): 1–6. doi:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID 19056476. مؤرشف من الأصل في 11 ديسمبر 2017. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)
  7. ^ References for the image are found in Wikimedia Commons page at: Commons:File:Notable mutations.svg#References.

قراءات اضافية[عدل]

  • Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (1999). An Introduction to genetic analysis (الطبعة 7th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-3771-X. مؤرشف من الأصل في 23 فبراير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  • Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Molecular biology of the cell (الطبعة 4th). New York: Garland Science. ISBN 0-8153-3218-1. مؤرشف من الأصل في 09 مارس 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)
  • Lodish, Harvey F.; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. (2000). Molecular cell biology (الطبعة 4th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN 0-7167-3706-X. مؤرشف من الأصل في 21 فبراير 2020. الوسيط |CitationClass= تم تجاهله (مساعدة)صيانة CS1: أسماء متعددة: قائمة المؤلفون (link)

وصلات خارجية[عدل]