تذكير و مقر تركيب البروتين

🔊 المعلّمة تقرأ لك

إشكالية: تصنع الخلية الحيّة بنفسها البروتينات التي تحتاجها لأداء وظائفها، وهي جزيئات متنوّعة الأشكال والأدوار. غير أنّ المعلومة التي تحدّد هذه البروتينات محفوظة في النواة على شكل مورثات محمولة على جزيئة ADN. فما هي العلاقة بين المورثات وبين البروتينات، وأين يتمّ تركيب البروتين داخل الخلية ؟

🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:

أن تستخرج العلاقة بين مورثة وبروتين انطلاقا من وثيقة
أن تحدّد مقرّ تركيب البروتين داخل خلية حقيقية النواة، وتعلّل تحديدك
أن تصوغ فرضيات حول كيفية انتقال المعلومة الوراثية من النواة إلى الهيولى

🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:

أنّ المعلومة الوراثية محفوظة في نواة الخلية على شكل جزيئة ADN
بنية الخلية حقيقية النواة وأهمّ عضياتها: النواة والهيولى والشبكة الهيولية
أنّ البروتين تتابع من الأحماض الأمينية

لا تخلط بين ثلاثة مواقع تعود في كلّ أسئلة هذا المقطع: مقرّ المعلومة هو النواة، ومقرّ التركيب هو الهيولى، والطريق بينهما هو ما يبقى مجهولا إلى حدّ الآن.

النشاط 1: العلاقة بين المورثات والبروتينات

ثلاث مورثات ملوّنة هي قطع من جزيئة ADN واحدة داخل النواة، تقابلها ثلاثة بروتينات بنفس الألوان في الهيولى — الوثيقة ⁦(1)⁩: توضّع المورثات في النواة والبروتينات الموافقة لها في الهيولى.

🎯التعليمة

حلّل الوثيقة ⁦(1)⁩ وحدّد ما يقابل كلّ مورثة في الهيولى.
استنتج مفهوم التعبير المورثي، وحدّد دعامة المعلومة الوراثية.

إظهار الإجابة

🔍التحليل

نحلّل الوثيقة ⁦(1)⁩: نلاحظ أنّ المعلومة الوراثية موجودة في النواة، محمولة على جزيئة ADN في شكل ثلاث مورثات متتالية. ونلاحظ في الهيولى ثلاثة بروتينات، يقابل كلّ منها مورثة واحدة بعينها: مورثة 1 يقابلها بروتين 1، ومورثة 2 يقابلها بروتين 2، ومورثة 3 يقابلها بروتين 3.
نستنتج: أنّ لكلّ مورثة بروتينا خاصّا بها تشرف على تركيبه: هذا هو التعبير المورثي. فتتابع القواعد الآزوتية في المورثة داخل النواة يُعبَّر عنه بتتابع أحماض أمينية في بروتين داخل الهيولى، ودعامة المعلومة الوراثية هي جزيئة ADN المحفوظة في النواة.

الاستنتاج: لكلّ مورثة بروتين توافقه: تُعبِّر المورثة عن الصفة الوراثية بواسطة بروتين نوعيّ. ودعامة المعلومة الوراثية هي جزيئة ADN، ومقرّها النواة.

انتبه إلى ما تقوله الوثيقة وما لا تقوله: هي تُظهر التقابل بين مورثة وبروتين، لكنّها لا تُظهر كيف انتقلت المعلومة. المسافة بين النواة والهيولى هي بالضبط ما يبقى أن نفسّره.

النشاط 2: إظهار مقرّ تركيب البروتين

💭الفرضيات: يتمّ تركيب البروتين في النواة، أو يتمّ في الهيولى.

حبيبات مشعّة على صهاريج الشبكة الهيولية المحبّبة وحدها بعد ثلاث دقائق، في رسم تخطيطي وفي صورة بالمجهر الإلكتروني — الوثيقة ⁦(2)⁩: مواقع البروتينات المشعّة في خلية بنكرياسية بعد 3 دقائق من التحضين في وسط يحتوي أحماضا أمينية موسومة — رسم تخطيطي وصورة إشعاع ذاتي.

🎯التعليمة

حلّل الوثيقة ⁦(2)⁩ بجزأيها وحدّد العضية التي تتوضّع عليها الحبيبات المشعّة.
استنتج مقرّ تركيب البروتين داخل الخلية، وعلّل إجابتك.

إظهار الإجابة

🔍التحليل

نحلّل الوثيقة ⁦(2)⁩: نلاحظ في الجزأين معا أنّ الحبيبات المشعّة تتوضّع على صهاريج الشبكة الهيولية الداخلية المحبّبة وحدها، في قاعدة الخلية حول النواة. أمّا جهاز غولجي والحويصلات الإفرازية في قمّة الخلية فيخلوان منها تماما بعد ثلاث دقائق، والنواة نفسها خالية.
نستنتج: أنّ مقرّ تركيب البروتين هو الشبكة الهيولية الداخلية المحبّبة، في الهيولى. ونعلّل ذلك بأنّ الأحماض الأمينية وحدها كانت موسومة: فظهور الإشعاع على مستوى الشبكة يعني أنّ هذه الأحماض قد اتّحدت هناك فيما بينها بروابط لتعطي بروتينات.

الاستنتاج: يتمّ تركيب البروتين في هيولى الخلية، على مستوى الشبكة الهيولية الداخلية المحبّبة، انطلاقا من الأحماض الأمينية. أمّا النواة فتبقى خالية من البروتين المشعّ حديث التشكّل.

لا تخلط بين ما تراه وما تستنتجه: الحبيبة السوداء تدلّ على مكان الإشعاع، والإشعاع كان في الأحماض الأمينية. فالصورة تدلّك على مكان تجمّع الأحماض الأمينية، ومنه تستنتج أنت مكان التركيب — هي لا تقوله.

مقرّ المعلومة الوراثية ومقرّ تركيب البروتين

لكلّ مورثة بروتين تشرف على تركيبه: تتابع القواعد الآزوتية على جزيئة ADN في النواة يُعبَّر عنه بتتابع أحماض أمينية في بروتين داخل الهيولى. وهذا ما نسمّيه التعبير المورثي، ودعامة المعلومة الوراثية فيه هي جزيئة ADN.

ويتمّ تركيب البروتين في هيولى الخلية، على مستوى الشبكة الهيولية الداخلية المحبّبة، انطلاقا من الأحماض الأمينية الناتجة عن هضم الأغذية. فالنواة تحفظ المعلومة، والهيولى تنفّذها: موقعان مختلفان لعمليّتين مختلفتين.

ولم يكن اختيار الخلية العنقودية للبنكرياس اعتباطيا: هي خلية إفرازية، مهنتها صنع البروتينات وتصديرها، فهي غنيّة بالشبكة الهيولية المحبّبة، وما يجري فيها من تركيب يكون كثيفا فيسهل إظهاره. ولا يقلّ اختيار المدّة أهمّية: ثلاث دقائق مدّة قصيرة قصدا، تكفي لتُدمج الأحماض الأمينية في مكان تركيبها ولا تكفي لتغادره.

سؤال يبقى مفتوحا: كيف تصل المعلومة إلى الهيولى ؟

بما أنّ المورثة تبقى في النواة والبروتين يُبنى في الهيولى، فلا بدّ للمعلومة من طريق بينهما. وأمامنا فرضيّتان: إمّا أن تنتقل المورثة نفسها على شكل ADN من النواة إلى الهيولى، وإمّا أن تنتقل نسخة منها محمولة على وسيط جزيئي آخر.

والفصل بين الفرضيّتين لا يكون بالتأمّل بل بالتجربة، وهو موضوع الدرس الموالي. ولاحظ أنّ الغلاف النووي مثقوب بمسامّ، وهي معطى تشريحيّ يجعل مرور جزيء بين الحجرتين ممكنا — لكنّه لا يقول أيّ جزيء يمرّ.

ثلاث محطّات: النواة مقرّ المعلومة، وسيط مجهول، والهيولى مقرّ التركيب — حصيلة الدرس: من المورثة المحفوظة في النواة إلى البروتين المبنيّ في الهيولى، عبر وسيط لم يُحدَّد بعد.

في الباكالوريا لا يُطلب منك سرد هذه التجربة، بل استغلال وثيقة لم ترها من قبل. التمرين النموذجي يعطيك نتائج وسم إشعاعي في أزمنة مختلفة ويطلب تحديد مقرّ التركيب: ابدأ دائما بالسؤال «ما الذي وُسم ؟» قبل السؤال «أين ظهر الإشعاع ؟».

عند المراجعة، أعد بناء مخطّط الحصيلة على ورقة من الذاكرة: ثلاث محطّات وسهمان. إن استطعت تسمية المحطّتين الطرفيّتين وتعليل ما يجري في كلّ منهما، فقد ثبّتت الدرس.

الخلاصة: لكلّ مورثة بروتين توافقه، ودعامة المعلومة الوراثية هي جزيئة ADN المحفوظة في النواة. أمّا تركيب البروتين فيتمّ في الهيولى على مستوى الشبكة الهيولية الداخلية المحبّبة، انطلاقا من الأحماض الأمينية. ويبقى انتقال المعلومة بين المقرّين مطروحا: إمّا بانتقال ADN نفسه، وإمّا بانتقال نسخة عنه محمولة على وسيط.

الصفحة 1/5