علوم الطبيعة والحياة – التعبير الجيني: من DNA إلى البروتين (Expression Génétique) – النسخ والترجمة – الثالثة ثانوي

علوم الطبيعة والحياة – التعبير الجيني: من DNA إلى البروتين (Expression Génétique) – النسخ والترجمة – الثالثة ثانوي

مقدمة

التعبير الجيني (Expression génétique) هو العملية التي يتم من خلالها تحويل المعلومة الوراثية المخزنة في DNA إلى بروتين وظيفي. تتكون هذه العملية من مرحلتين رئيسيتين: النسخ (Transcription) في النواة، والترجمة (Traduction) في السيتوبلازم على الريبوسومات. فهم هذه الآليات أساسي في علوم الطبيعة والحياة للبكالوريا.

1 – النسخ (Transcription)

النسخ هو عملية نسخ قطعة من DNA (الجين) إلى RNA الرسول (ARNm). تتم هذه العملية في نواة الخلية بمساعدة إنزيم RNA بوليميراز (ARN polymérase).

المراحل:

• البدء (Initiation): يرتبط إنزيم RNA بوليميراز بمحفز (Promoteur) على DNA، وهو تسلسل خاص قبل بداية الجين.
• الاستطالة (Élongation): يفك RNA بوليميراز حلزون DNA ويقرأ الشريط المستنسخ (3 إلى 5) ويبني RNA مكمل (بتطابق C-G و A-U بدلا من T).
• الإنهاء (Terminaison): يصل RNA بوليميراز إلى تسلسل إنهاء (Terminateur) ويتحرر RNA المرسل (pre-ARNm).

بعد النسخ، يخضع pre-ARNm لعمليات معالجة (Maturation): إضافة قبعة (Cap) في النهاية 5، إضافة ذيل poly-A في النهاية 3، واستئصال الإنترونات (Introns) ووصل الإكسونات (Exons) بواسطة التضفير (Épissage / Splicing).

2 – الترجمة (Traduction)

الترجمة هي عملية تحويل تسلسل النيوكليوتيدات في ARNm إلى تسلسل أحماض أمينية في البروتين. تتم على الريبوسومات في السيتوبلازم.

المراحل:

• البدء (Initiation): يرتبط الريبوسوم ب ARNm عند كودون البداية AUG (الذي يرمز للميثيونين).
• الاستطالة (Élongation): يقرأ الريبوسوم ARNm ثلاثة نيوكليوتيدات (كودون – Codon) في كل مرة. ARN الناقل (ARNt) الذي يحمل مضاد الكودون (Anticodon) المقابل يجلب الحمض الأميني المناسب. تتكون رابطة ببتيدية بين الأحماض الأمينية.
• الإنهاء (Terminaison): عندما يصل الريبوسوم إلى كودون التوقف (Stop codon: UAA, UAG, UGA)، يتوقف الترجمة ويتحرر البروتين.

الشفرة الوراثية (Code Génétique)

الشفرة الوراثية هي نظام المراسلة بين الكودونات (ثلاثية النيوكليوتيدات في ARNm) والأحماض الأمينية. خصائصها:

• ثلاثية: كل كودون يتكون من 3 نيوكليوتيدات.
• منحلة (Dégénéré): يوجد 64 كودونا محتملا و 20 حمضا أمينيا فقط، لذلك بعض الأحماض الأمينية تشفر بأكثر من كودون.
• كونية (Universelle): نفس الشفرة في جميع الكائنات الحية (مع بعض الاستثناءات).
• غير متداخلة: كل نيوكليوتيد ينتمي إلى كودون واحد فقط.

تنظيم التعبير الجيني

لا يتم التعبير عن جميع الجينات في نفس الوقت. تنظيم التعبير الجيني يتم على مستويات متعددة:

• قبل النسخ: تنظيم بنية الكروماتين (مثيل DNA).
• أثناء النسخ: عوامل نسخ (Facteurs de transcription) ومحفزات (Promoteurs).
• بعد النسخ: التضفير البديل (Épissage alternatif).
• أثناء الترجمة وبعدها: تثبيط الترجمة، تحلل ARNm.

أمثلة بكالوريا محلولة

مثال 1 (بكالوريا 2023): تسلسل DNA: TAC GCA TGG AAT. اكتب تسلسل ARNm الناتج عن النسخ وتسلسل الأحماض الأمينية الناتج عن الترجمة.

الحل: ARNm: AUG CGU ACC UUA. الترجمة: AUG = Met (ميثيونين)، CGU = Arg (أرجينين)، ACC = Thr (ثريونين)، UUA = Leu (لوسين).

مثال 2 (بكالوريا 2022): ما الفرق بين الإكسونات والإنترونات؟

الحل: الإكسونات (Exons): تسلسلات DNA التي تترجم إلى بروتين (تحتوي على المعلومة الوراثية الفعلية). الإنترونات (Introns): تسلسلات DNA غير مشفرة (لا تترجم إلى بروتين) تستأصل خلال معالجة pre-ARNm.

الخلاصة

التعبير الجيني: DNA -> (نسخ) -> ARNm -> (ترجمة) -> بروتين. النسخ في النواة بواسطة RNA بوليميراز. الترجمة على الريبوسومات بواسطة ARNt. الشفرة الوراثية ثلاثية ومنحلة وكونية.

📍 دروس مشابهة

• علوم الطبيعة والحياة — المعدة (ملخص) — السنة الثالثة ثانوي
• علوم الطبيعة والحياة — الأعصاب — السنة الثالثة ثانوي
• علوم الطبيعة والحياة — النقل العصبي (مفاهيم أساسية) — السنة الثالثة ثانوي