البيولوجيا الجزئية

الباب الثالث: البيولوجية الجزيئية
الفصل الأول: الحم النووي DNA والمعلومات الوراثية
توصل العلماء إلى أن تركيب الصبغي عبارة عن DNA وبروتين.
- ما هي مادة الوراثة DNA أم وبروتين؟
اعتقد العلماء أن البروتينات هي مادة الوراثة وليس DNA وذلك لأن:
* البروتينات يدخل في تركيبها 20 نوع من الأحماض الأمينية تشكل عدد لا حصر لها من المركبات البروتينية، بما يتناسب مع تنوع الصفات الوراثية، بينما DNA يدخل في تركيبه أربع نيوكليوتيدات فقط، ونظرًا لتنوع الصفات الوراثية كان الاعتقاد بأن البروتين هو المادة الوراثية وليس DNA.
- أتضح بعد ذلك أن DNA هو الذي يحمل المعلومات الوراثية.
- العلم الذي يدرس DNA يطلق عليه اسم "البيولوجيا الجزيئية".
الأدلة على أنDNA هو مادة الوراثة:
1- التحول البكتيري:
درس جريفث تأثير بعض سلالات البكتيريا المسببة لمرض الإلتهاب الرئوي على الفئران، فوجد أن هناك نوعين من سلالات البكتيريا:.
- سلالة مميتة (S) تسبب موت الفئران بسبب إصابتها بالإلتهاب الرئوي الحاد.
- سلالة غير مميتة (R) تؤدي إلى إصابة الفئران بالإلتهاب الرئوي ولا تسبب الموت.
- عند حقن بعض الفئران بسلالة البكتيريا (S) أصيبت الفئران بالإلتهاب رئوي حاد وماتت.
- عند حقن الفئران أخرى بسلالة البكتيريا (R) أصيبت الفئران بالإلتهاب رئوي ولم تمت.
- عند حقن الفئران بسلالة البكتيريا (S) بعد تعرضها للحرارة وأصبحت ميتة فلم تمت الفئران.
- عند حقن الفئران بسلالة البكتيريا (S) الميتة مع سلالة البكتيريا (R) ماتت بعض الفئران، مع أن البكتيريا المميتة لم تكن حية، وعند فحص جثث الفئران التي ماتت وجد بها سلالة البكتيريا المميتة.
تفسير جريفت:-
- فسر جريفث هذه الظاهرة بانتقال المادة الوراثية من سلالة البكتيريا (S) المميتة إلى سلالة البكتيريا (R) الغير مميتة فتحولت إلى السلالة (S) وأصبحت مميتة وأطلق على هذه الظاهرة اسم "التحول البكتيري".
- لم يفسر جريفث كيف انتقلت المادة الوراثية من السلالة (S) إلى السلالة (R).
إفري: تمكن ومعاونوه من عزل مادة التحول البكتيري وتحليلها فوجد أن المادة هي DNA وبالتالي يكون DNA قد انتقل من السلالة المميتة (S) التى كانت ميتة إلى السلالة غير المميتة (R) الحية، فاكتسبت هذه البكتيريا خصائص البكتيريا المميتة، وهذه الخصائص انتقلت إلى الأبناء.
الاعتراض: DNA الذي سبب التحول لم يكن نقي تمامًا، كان يحمل كمية من البروتين هي التي تسببت في إحداث التحول البكتيري.
التجربة الحاسمة:-
اكتشف إنزيم يسمى (دي أكس ريبونيوكليز) يعمل على تحليل DNA تحليلاً كاملاً، ولا يؤثر هذا الإنزيم على البروتينات أو RNA فعند معاملة مادة التحول البكتيري (DNA + بروتينات) بهذا الإنزيم ونقلها إلى سلالة البكتيريا الغير مميتة (R) فلم تتحول إلى السلالة الأخرى المميتة (S) وهذا يرجع لغياب مادة DNA التي تحللت.
مما يؤكد على أن DNA مادة الوراثة وليس البروتين.
2- لاقمات البكتيريا (البكتيريوفاج):
- الفيروسات البكتيرية تحتوي على مادة الوراثة (DNA) وغلاف بروتيني يمتد ليكون ما يشبه الذيل.
- عندما يهاجم الفيروس الخلية البكتيرية يتصل بها أولاً ثم ينفذ إليها مادته الوراثية التي تتضاعف أعدادها داخل الخلية البكتيرية.
- بعد حوالي 32 دقيقة تنفجر الخلية البكتيرية ويخرج منها حوالي 100 فيروس جديد تهاجم خلايا بكتيرية جديدة.
* من التحليل الكيميائي توصل العلماء إلى أن:-
- DNA: يدخل في تركيبه الفسفور ولايدخل في تركيبه الكبريت.
- البروتين يدخل في تركيبه الكبريت ولا يدخل في تركيبه الفسفور.
البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0162

تجربة هيرشي وتشيس:
1- قاما بترقيم DNA الفيروسي بالفسفور المشع، وترقيم البروتين الفيروسي بالكبريت المشع وسمحا للفيروس بمهاجمة البكتيريا.
2- بالكشف عن الفوسفور المشع والكبريت المشع في داخل الخلايا البكتيرية وجد أن:-
- كل الفوسفور المشع انتقل إلى الخليا البكتيرية دليل على وصول كل DNA.
- 3% فقط من الكبريت المشع انتقل إلى البكتيريا دليل على عدم وصول أغلب البروتين.
الاستنتاج:-
- DNA الفيروسي يدخل الخلية البكتيرية ودفعها إلى بناء فيروسات جديدة.
" جينات سلالات البكتيريا الخاصة بالالتهاب الرئوي وفيروسات الفاج تتكون من DNA.
" مادة الوراثة هي DNA وليس البروتين.
هل كل الجينات عبارة عن DNA ؟
- لا .. هناك بعض الفيروسات ادتها الوراثية RNA ولكن كل الدراسات أدت على أن DNA هي المادة الوراثية لجميع الأحياء تقريبًا.
3- كمية DNA في الخلايا:-
- عند قياس كمية DNA في أنواع مختلفة من خلايا الجسدية لكائن معين مثل الدجاج وجد أنها متساوية، وعند قياس كمية البروتين في نفس الخلايا وجد أنها غير متساوية.
- عند مقارنة كمية DNA في الخيا الجنسية (الأمشاج) بكمية DNA في الخلايا الجسدية وجد أن كمية DNA في الخلايا الجنسية (الأمشاج) - نصف كمية DNA في الخليا الجسدية لنفس الكائن الحي بينما لا ينطبق ذلك على البروتين.
- وهذا دليل على أن DNA هي مادة الوراثة وليس البروتين ومايؤكد على ذلك أن البروتينات وجزئيات RNA يتم هدمها وإعادة بنائها باستمرار بينما DNA يكون ثابت لا يتحلل.
تركيب DNA
1- يتكون الـ DNA من نيوكليوتيدات كل نيوكليوتيدة تتكون من:-
أ‌- سكر خماسي الكبرون ديوسك ريبوز.
ب‌- مجموعة من الفوسفات مرتبطة برابطة تساهمية بذرة الكربون رقم (5).
ج - قاعدة نيتروجينية ترتبط برابطة تساهمية بذرة الكربون رقم (1).
البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0163

القواعد النيتروجينية نوعان:
البيريميدينات: ذات حلقة واحدة مثل ثايمين (T) - سيتوزين (C) .
البيورينات:- ذات حلقتين مثل أدينين (A) - جوانين (G).
2- تتصل النيوكليوتيدات ببعضها في شريط DNA كالأتي:- - تتصل مجموعة الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم (5) في سكر أحد النيوكليوتيدات برابطة تساهمية بذرة الكبرون رقم (3) في سكر النيوكليوتيدة التالية ويطلق على ذلك هيكل سكر فوسفات.
- هذا الهيكل يكون غير متماثل لأن أحد الطرفين به مجموعة فوسفات حرة مرتبطة بذرة الكربون رقم (5) وفي الطرف الآخر للهيكل يوجد مجموعة هيدروكسيل (OH) حرة مرتبطة بذرة الكربون رقم (3).
- تبرز من جانب هذا الهيكل قواعد البيورينات والبيريميدينات.
3- جزئ DNA يكون على شكل لولب مزدوج يتكون من شريطين كل منهما يمثل هيكل سكر- فوسفات.
وهذا ما أكدته فرانكلين باستخدام حيود أشعة X في الحصول على صور لبلورات من جزئ DNA على النقاوة.
هذه الأشعة عند تمريرها خلال بللورات من جزئيات ذات تركيب منتظم ينشأ عن ذلك تشتت الأشعة ويظهر طراز من توزيع فقط يعطي تحليلها معلومات عن شكل الجزئ.
- في عام 1952 نشرت فرانكلين أول صور لجزئ DNA عالي النقاوة وكان عبارة عن لولب مزدوج والقواعد النتروجينية متعامدة على طول الخيط وتكون من الداخل.
البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0164

نموذج واطسون وكريك:-
البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0165

- يتركب نموذج DNA من شريطين يرتبطان معًا كالسلم ويمثل هيكلا السكر والفوسفات جانبي السلم بينما تمثل القواعد النيتروجينة درجات السلم.
- ترتبط قاعدة الأدينين (A) مع قاعدة الثايمين (T) برابطة هيدروجينية ثنائية.
- ترتبط قاعدة الجوانين (G) مع قاعدة السيتوزين (C) برابطة هيدروجينية ثلاثية. - عرض DNA متساوي لأن القواعد النيتروجينية نوعان بعضها ذات حلقة واحدة (الريمينات) والآخرى ذات حلقتين (البيورينات)، ودائمًا يرتبطقاعدة ذات حلقة مع قاعدة ذات حلقتين.
البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0166

- وضع الشريطين معكوس حيث يكون أحد الشريطين 5 البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0167

- 3

بينما الشريط المقابل يكون 3 البيولوجيا الجزئية QB-BIA12-0167

- 5

حتى تتقابل القواعد النيتروجينية وترتبط معًا.
- كل لغة في جزئ DNA اللولب المزوج لأنه يتكون من شريطين يلتفان حول بعضها البعض.
- في كل جزئ DNA يكون عدد النيوكليوتتيدات المحتوية على قاعدة الادينين (A) يساوى عدد النيوكليوتيدات المحتوية على قاعدة الثايمين (T).
- وكذلك عدد القواعد المحتوية على الجوانين (G) يساوي عدد القواعد المحتوية على السيتوزين (C).
A = T G = C

» تابع البيولوجيا الجزيئية
» تابع البيولوجيا الجزيئية
» الباب الثالث البيولوجيا الجزيئيه
» الباب الثالث البيولوجيا الجزيئية
» الباب الثالث البيولوجيا الجزيئية كاملة