الأهداف - كتاب الأحياء - الصف 11 - الفصل 1 - المملكة العربية السعودية

📚 DNA، RNA، والبروتين

المفاهيم الأساسية

المبدأ الأساسي (Central Dogma): آلية قراءة الجينات والتعبير عنها تتم من DNA إلى RNA، ثم إلى البروتينات.

RNA الرسول (mRNA): سلاسل طويلة من نيوكليوتيدات RNA متتممة لسلسلة DNA، تنتقل من النواة إلى الريبوسومات لتوجيه بناء بروتين محدد.

RNA الريبوسومي (rRNA): نوع من RNA يرتبط مع البروتينات ليكون الريبوسومات في السيتوبلازم.

RNA الناقل (tRNA): قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA تنقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات.

عملية النسخ: نسخ شفرة DNA إلى RNA الرسول.

عملية الترجمة: استخدام RNA الرسول في بناء بروتين معين.

إنزيم بلمرة RNA: يبني RNA.

خريطة المفاهيم

```markmap

الوراثة الجزيئية

١٠-١: المادة الوراثية DNA

تركيب DNA

#### الاتجاه (Orientation)

• خاصية فريدة لسلسلتي DNA
• ترتيب السلسلتين متوازٍ ومتعاكس
• ترقيم ذرات الكربون في سكر الرايبوز
• بداية السلسلة: عند الكربون رقم 5 (`5'`)
• نهاية السلسلة: عند الكربون رقم 3 (`3'`)
• سلسلة واحدة: مرتبة من `5'` إلى `3'`
• السلسلة المقابلة: مرتبة من `3'` إلى `5'`

التركيب البنائي للكروموسوم

المخلوقات البدائية النوى

• DNA موجود في السيتوبلازم
• يتكون من حلقة من DNA
• يرتبط مع البروتينات

المخلوقات الحقيقية النوى

• DNA مرتب في صورة كروموسومات منفردة
• مثال: كروموسوم الإنسان

- يتكون من 51 إلى 245 مليون زوج قواعد نيتروجينية

- سلسلة DNA مكونة من 140 مليون نيوكليوتيد يبلغ طولها 5 سم

• التساؤل: كيف تُرتب هذه الكمية داخل الخلية المجهرية؟

التجارب الأساسية

تجربة جريفيث

• استعمل البكتيريا
• أشارت إلى أن DNA هو المادة الوراثية

تجربة هيرشي وتشبس

• استعملت الفيروسات
• قدمت دليلاً على أن DNA هو المادة الوراثية في الفيروسات

قاعدة تشارجاف

• كمية السايتوسين = كمية الجوانين
• كمية الثايمين = كمية الأدينين

أعمال واطسون وكريك

• حددت التركيب الحلزوني المزدوج لجزيء DNA

١٠-٢: تضاعف DNA

الفكرة الرئيسية

• يتضاعف DNA بتكوين سلسلتين جديدتين متممتين للسلسلة الأصلية

آلية التضاعف

• التضاعف شبه المحافظ

- اقترحه واتسون وكريك

- تنفصل سلسلتا DNA الأصلية

- تعمل كل سلسلة أصلية كقالب لبناء سلسلة جديدة

- الناتج: جزيئان من DNA، كل منهما مكون من سلسلة أصلية وأخرى جديدة

الإنزيمات المشاركة

• إنزيم فك الالتواء (هيليكيز)

- يفك الالتواء ويفصل سلسلتي DNA

• إنزيم بلمرة DNA
• إنزيم ربط DNA

المفردات الجديدة

• تضاعف شبه المحافظ
• إنزيم بلمرة DNA
• قطعة أوكازاكي
• إنزيم ربط DNA

نموذج تضاعف DNA (تجربة 2-10)

خطوات التضاعف

#### 1. فك الالتواء والانفصال

• تنفصل سلاسل الحلزون المزدوج
• تتكسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد
• تتكون سلاسل DNA منفردة

#### 2. تثبيت السلاسل المنفردة

• ترتبط البروتينات المرتبطة مع السلاسل المنفردة بجزيء DNA
• تضمن بقاء السلاسل منفصلة خلال التضاعف

#### 3. إضافة قطعة RNA البادئ

• يقوم إنزيم ربط RNA (RNA primase) بإضافة قطعة صغيرة من RNA (RNA الأولية) إلى كل سلسلة DNA

#### 4. ارتباط القواعد وإضافة النيوكليوتيدات

• يرتبط إنزيم بوليميراز DNA (DNA polymerase) بالسلسلة
• يحفز إضافة النيوكليوتيدات المناسبة إلى السلسلة الجديدة
• تضاف النيوكليوتيدات إلى النهاية (الطرف) `3'` في السلسلة الجديدة
• ترتبط القواعد النيتروجينية مع متمماتها فقط (A مع T، و C مع G)

#### 5. تصنيع السلاسل الجديدة

##### السلسلة الرئيسة (Leading strand)

• تُصنع بشكل متواصل
• يزداد طولها عندما يتم فك الالتواء في اتجاه شوكة التضاعف

##### السلسلة الثانوية (Lagging strand)

• تُصنع على شكل قطع (قطع أوكازاكي)
• يتم ربط هذه القطع لاحقاً بواسطة إنزيم ربط DNA (DNA ligase)

إعادة ربط السلاسل (Joining)

• في الخلايا الحقيقية النوى، يبدأ التضاعف في عدة مناطق على طول الكروموسوم.
• عندما يصل إنزيم بلمرة DNA إلى RNA البادئ، يزيله ويستبدله بنيوكليوتيدات DNA.
• يقوم إنزيم ربط DNA بربط الجزأين معاً.

الخلاصة

• تسهم الإنزيمات (إنزيم فك اللولب DNA، وإنزيم RNA البادئ، وإنزيم ربط DNA) في عملية تضاعف DNA.
• تصنع السلسلة الرئيسة بصورة متواصلة، أما السلسلة الثانوية فتصنع بصورة غير متواصلة، بتكوين قطع أوكازاكي.
• يحدث تضاعف DNA في الخلايا الحقيقية النوى عادة في عدة مناطق على طول الكروموسوم.

العناصر المرئية (الشكل 11-10)

• يوضح انفصال سلسلتي DNA الأصلية
• يبين اتجاه التضاعف ومواقع `5'` و `3'`
• يظهر مواقع عمل الإنزيمات: هيليكيز، بوليميراز DNA، ربط RNA، ربط DNA
• يوضح الفرق بين تصنيع السلسلة الرئيسة (متواصل) والسلسلة الثانوية (قطع أوكازاكي)

١٠-٣: DNA، RNA، والبروتين

المبدأ الأساسي (Central Dogma)

• آلية قراءة الجينات: من DNA إلى RNA إلى البروتين
• تنسخ شفرات DNA إلى RNA الذي يوجه بناء البروتين

جزيء RNA

• يتكون من سكر رايبوز
• القاعدة النيتروجينية: اليوراسيل (بدلاً من الثايمين في DNA)
• عادة شريط منفرد

أنواع RNA الثلاثة

#### RNA الرسول (mRNA)

• الوظيفة: يحمل المعلومات الوراثية من DNA في النواة ليوجه بناء البروتينات في السيتوبلازم

#### RNA الريبوسومي (rRNA)

• الوظيفة: يرتبط مع البروتينات لبناء الريبوسومات

#### RNA الناقل (tRNA)

• الوظيفة: ينقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات

العمليات الرئيسية

• عملية النسخ: نسخ شفرة DNA إلى RNA الرسول
• عملية الترجمة: استخدام RNA الرسول في بناء بروتين معين
• دور إنزيم بلمرة RNA: بناء RNA

```

نقاط مهمة

• تنسخ شفرات DNA في صورة RNA، الذي يتحكم بدوره في بناء البروتينات.
• يحتوي DNA على شفرة، مثل شفرة البرمجة، تحفز الخلية على أداء عمل ما.
• آلية قراءة الجينات (المبدأ الأساسي) تحدث في جميع المخلوقات الحية، من البكتيريا حتى الإنسان.

DNA، RNA، والبروتين

تفسر كيف يشارك RNA الرسول، و RNA الريبوسومي، و RNA الناقل في نسخ الجينات وترجمتها.

تلخص دور إنزيم بلمرة RNA في بناء RNA.

تصف كيف يتم نسخ شفرة DNA إلى RNA الرسول، واستخدامها في بناء بروتين معين.

البناء؛ تركيب أجزاء أو ارتباط بعضها مع بعض لتكوين شيء كامل.

RNA الرسول RNA الريبوسومي RNA الناقل عملية النسخ إنزيم بلمرة RNA الإكسون الشفرة الوراثية عملية الترجمة

تنسخ شفرات DNA في صورة RNA، الذي يتحكم بدوره في بناء البروتينات.

الرابط مع الحياة يكتب مبرمج الحاسوب برامجهم بلغة معينة، أو شفرة. ويُصمم الحاسوب لقراءة الشفرة وأداء وظائف ما. وكذلك يحتوي DNA على شفرة، مثل شفرة البرمجة، تحفز الخلية على أداء عمل ما.

إحدى خصائص الـ DNA المهمة، والتي لم تُحل بعد اكتشاف واطسون وكريك، هي كيف يستخدم الـ DNA بوصفه شفرة وراثية ضرورية في بناء البروتين؛ حيث تعمل هذه البروتينات بوصفها وحدات بنائية للخلايا والإنزيمات.

المبدأ الأساسي Central Dogma

وقد بين علماء الوراثة أن آلية قراءة الجينات والتعبير عنها تتم من DNA إلى RNA، ثم إلى البروتينات. وتحدث هذه العملية في جميع المخلوقات الحية، بدءًا من البكتيريا حتى الإنسان. ويسمى العلماء هذه الآليات المبدأ الأساسي في علم الأحياء: تنسخ شفرات DNA إلى RNA الذي يوجه عملية بناء البروتين.

جزيء RNA حمض نووي شبيه بـ DNA. يتكون RNA من سكر رايبوز، والقاعدة النيتروجينية اليوراسيل بدلاً من الثايمين الموجود في DNA، وهو عادة شريط منفرد. وهناك ثلاثة أنواع من RNA موجودة في الخلية الحية، هي: جزيئات RNA الرسول (mRNA)، وهي سلاسل طويلة من نيوكليوتيدات RNA بوصفها سلسلة متتممة لسلسلة واحدة من DNA، وتنتقل من النواة إلى الريبوسومات لتوجيه بناء بروتين محدد. و RNA الريبوسومي (rRNA)، وهو نوع من RNA يرتبط مع البروتينات ليكون الريبوسومات في السيتوبلازم. أما النوع الثالث فهو RNA الناقل (tRNA)، وهو قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA، وهو قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA تنقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. ويقارن الجدول 2-10 بين تركيب الأنواع الثلاثة من RNA ووظائفها.

tRNA يرتبط مع البروتينات لبناء الرايبوسومات.

يحمل المعلومات الوراثية من DNA في النواة ليوجه بناء البروتينات في السيتوبلازم.

ينقل الأحماض الأمينية إلى الرايبوسومات.

الوظيفة

مثال

DNA، RNA، والبروتين --- SECTION: الأهداف --- تفسر كيف يشارك RNA الرسول، و RNA الريبوسومي، و RNA الناقل في نسخ الجينات وترجمتها. تلخص دور إنزيم بلمرة RNA في بناء RNA. تصف كيف يتم نسخ شفرة DNA إلى RNA الرسول، واستخدامها في بناء بروتين معين. --- SECTION: مراجعة المفردات --- البناء؛ تركيب أجزاء أو ارتباط بعضها مع بعض لتكوين شيء كامل. --- SECTION: المفردات الجديدة --- RNA الرسول RNA الريبوسومي RNA الناقل عملية النسخ إنزيم بلمرة RNA الإكسون الشفرة الوراثية عملية الترجمة تنسخ شفرات DNA في صورة RNA، الذي يتحكم بدوره في بناء البروتينات. الرابط مع الحياة يكتب مبرمج الحاسوب برامجهم بلغة معينة، أو شفرة. ويُصمم الحاسوب لقراءة الشفرة وأداء وظائف ما. وكذلك يحتوي DNA على شفرة، مثل شفرة البرمجة، تحفز الخلية على أداء عمل ما. إحدى خصائص الـ DNA المهمة، والتي لم تُحل بعد اكتشاف واطسون وكريك، هي كيف يستخدم الـ DNA بوصفه شفرة وراثية ضرورية في بناء البروتين؛ حيث تعمل هذه البروتينات بوصفها وحدات بنائية للخلايا والإنزيمات. المبدأ الأساسي Central Dogma وقد بين علماء الوراثة أن آلية قراءة الجينات والتعبير عنها تتم من DNA إلى RNA، ثم إلى البروتينات. وتحدث هذه العملية في جميع المخلوقات الحية، بدءًا من البكتيريا حتى الإنسان. ويسمى العلماء هذه الآليات المبدأ الأساسي في علم الأحياء: تنسخ شفرات DNA إلى RNA الذي يوجه عملية بناء البروتين. جزيء RNA حمض نووي شبيه بـ DNA. يتكون RNA من سكر رايبوز، والقاعدة النيتروجينية اليوراسيل بدلاً من الثايمين الموجود في DNA، وهو عادة شريط منفرد. وهناك ثلاثة أنواع من RNA موجودة في الخلية الحية، هي: جزيئات RNA الرسول (mRNA)، وهي سلاسل طويلة من نيوكليوتيدات RNA بوصفها سلسلة متتممة لسلسلة واحدة من DNA، وتنتقل من النواة إلى الريبوسومات لتوجيه بناء بروتين محدد. و RNA الريبوسومي (rRNA)، وهو نوع من RNA يرتبط مع البروتينات ليكون الريبوسومات في السيتوبلازم. أما النوع الثالث فهو RNA الناقل (tRNA)، وهو قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA، وهو قطع صغيرة من نيوكليوتيدات RNA تنقل الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات. ويقارن الجدول 2-10 بين تركيب الأنواع الثلاثة من RNA ووظائفها. --- SECTION: مقارنة بين أنواع RNA الثلاثة --- tRNA يرتبط مع البروتينات لبناء الرايبوسومات. --- SECTION: rRNA --- يحمل المعلومات الوراثية من DNA في النواة ليوجه بناء البروتينات في السيتوبلازم. --- SECTION: mRNA --- ينقل الأحماض الأمينية إلى الرايبوسومات. --- SECTION: الاسم --- الوظيفة --- SECTION: الجدول 2-10 --- مثال --- VISUAL CONTEXT --- **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram illustrating the structure of tRNA molecule. Context: Shows the physical structure of transfer RNA. **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram illustrating the structure of ribosomal RNA. Context: Shows the physical structure of ribosomal RNA. **DIAGRAM**: Untitled Description: Diagram illustrating the structure of messenger RNA. Context: Shows the physical structure of messenger RNA. **TABLE**: Untitled Description: No description Table Structure: Headers: الاسم | الوظيفة | مثال Rows: Row 1: tRNA | يرتبط مع البروتينات لبناء الرايبوسومات. | Row 2: rRNA | يحمل المعلومات الوراثية من DNA في النواة ليوجه بناء البروتينات في السيتوبلازم. | Row 3: mRNA | ينقل الأحماض الأمينية إلى الرايبوسومات. | Empty cells: Cell (1,3), Cell (2,3), Cell (3,3) Calculation needed: The table compares the three types of RNA (tRNA, rRNA, mRNA) by their name, function, and provides an example (which is empty in this table). Context: Compares the structure and function of the three main types of RNA.