مدرستي
Sciences de la nature et de la vie🎓 objectif bac

تركيب البروتين مراحل الترجمة

مراحل الترجمة

🔊 La maîtresse lit pour toi
إشكالية: عرفنا أنّ تركيب البروتين يتمّ في الهيولى، وأنّ الرسالة الوراثية تصل إليها مكتوبة على الـ ARNm برامزات من ثلاث قواعد، وأنّ الـ ARNt المنشّط يحمل حمضه الأميني. غير أنّ الهيولى تحتوي تراكيب وعضيات كثيرة ومتنوّعة. فأين يتمّ تركيب البروتين في الهيولى بالضبط، وما التراكيب التي تساهم فيه، وما مراحله ؟
🎓في نهاية هذا الدرس ستكون قادرا على:
  • أن تعرّف متعدّد الريبوزوم وتستنتج علاقته بكمّية البروتين المصنّعة
  • أن تستخرج مكوّنات الريبوزوم وتستنتج طبيعته الكيميائية
  • أن تصف مراحل الترجمة الثلاث وتحدّد ما يحدث في نهايتها
  • أن تتتبّع مصير البروتين بعد تركيبه انطلاقا من نتائج وسم إشعاعي
🔑يفترض هذا الدرس أنّك تتقن:
  • أنّ الـ ARNm يحمل الرسالة الوراثية إلى الهيولى، وأنّ الرامزة ثلاث قواعد
  • أنّ رامزة الانطلاق هي AUG وأنّ رامزات التوقّف ثلاث
  • أنّ الـ ARNt يُنشَّط فيحمل حمضه الأميني قبل أن يبلغ الريبوزوم

النشاط 1: مقرّ الترجمة ومتعدّد الريبوزوم

💭الفرضيات: يتمّ تركيب البروتين على مستوى الشبكة الهيولية المحبّبة، والعضيات المساهمة فيه هي الريبوزومات، ومراحل الترجمة ثلاث: بداية واستطالة ونهاية.

تُلاحَظ هيولى خلية في حالة تركيب نشط للبروتين بالمجهر الإلكتروني، ويُرسم ما يظهر فيها من تراكيب على طول جزيئة الـ ARNm الواحدة.

الوثيقة ⁦(1)⁩: متعدّد الريبوزوم — رسم تخطيطي وصورة بالمجهر الإلكتروني في حالة نشاط.
🎯التعليمة
  1. حدّد، انطلاقا من الوثيقة ⁦(1)⁩، العضية المتدخّلة في تركيب البروتين على مستوى الهيولى.
  2. صف ما يظهر على طول الـ ARNm في الوثيقة ⁦(1)⁩، واذكر تعريف متعدّد الريبوزوم.
  3. استنتج العلاقة بين متعدّد الريبوزوم وكمّية البروتين المصنّعة.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نحدّد: العضية المتدخّلة في تركيب البروتين على مستوى الهيولى هي الريبوزوم. فالصورة بالمجهر الإلكتروني تُظهر حبيبات كثيفة مصطفّة على خيط دقيق، ويبيّن الرسم أنّ هذه الحبيبات ريبوزومات وأنّ الخيط الذي تصطفّ عليه هو الـ ARNm.
  2. نصف ونذكر التعريف: نلاحظ عدّة ريبوزومات مثبّتة على الـ ARNm نفسه في آن واحد، يتدلّى من كلّ واحد منها خيط ببتيديّ، وتتزايد أطوال هذه الخيوط في اتّجاه واحد. ومتعدّد الريبوزوم هو مجموعة من الريبوزومات المثبّتة على نفس الـ ARNm لإعطاء عدّة سلاسل ببتيدية متشابهة في الوقت نفسه.
  3. نستنتج: كلّما زاد عدد الريبوزومات المرتبطة بالـ ARNm الواحد زادت كمّية البروتين المصنّعة في الوقت نفسه، لأنّ كلّ ريبوزوم يبني نسخة من السلسلة نفسها. فمتعدّد الريبوزوم طريقة فعّالة لإنتاج كمّية معتبرة من البروتين ذاته في وقت أقلّ، وعدد الريبوزومات المرتبطة وسيلة تتحكّم بها الخلية في سرعة التركيب وكمّيته حسب حاجتها.
الاستنتاج: يتمّ تركيب البروتين في الهيولى على مستوى الريبوزومات. وترتبط عدّة ريبوزومات بالـ ARNm الواحد فتكوّن متعدّد الريبوزوم، وتبني في الوقت نفسه عدّة سلاسل ببتيدية متشابهة، فتصنع الخلية كمّية كبيرة من البروتين نفسه في زمن قصير.

📌التجربة: إثبات دور متعدّد الريبوزوم

🧭الهدف: إظهار ما يحتاجه متعدّد الريبوزوم ليتشكّل، ودوره في تركيب البروتين.

📌التجربة:

  1. نحضّر مستخلصا خلويّا يحتوي كلّ مستلزمات الترجمة، ونتثبّت من وجود متعدّد الريبوزوم فيه.
  2. ندرس كمّية البروتين المصنّعة في هذا المستخلص.
  3. نضيف إلى المستخلص إنزيم الريبونكلياز، وهو إنزيم يفكّك الـ ARNm.
  4. نعيد ملاحظة المستخلص وقياس كمّية البروتين المصنّعة فيه.

🔍الملاحظة: بعد إضافة الإنزيم يختفي متعدّد الريبوزوم من المستخلص، ولا يتشكّل البروتين.

الوثيقة ⁦(2)⁩: حالة المستخلص الخلويّ قبل إضافة إنزيم الريبونكلياز وبعدها.
الاستنتاج: لا يتشكّل متعدّد الريبوزوم إلاّ بوجود ARNm ترتبط عليه الريبوزومات؛ فبتفكيك الـ ARNm يختفي متعدّد الريبوزوم ويتوقّف تركيب البروتين. فالـ ARNm هو دعامة تجمّع الريبوزومات، ومتعدّد الريبوزوم ضروريّ لتركيب البروتين.
في كلّ تجربة تُلغي عنصرا واحدا، اسأل نفسك: ما الذي أُزيل بالضبط، وما الذي بقي على حاله ؟ فالنتيجة لا تُنسب إلى العنصر المُزال إلاّ إذا كان هو وحده الذي تغيّر.

النشاط 2: بنية الريبوزوم ومكوّناته

سمحت الدراسات المنجزة على ريبوزومات البكتيريا بالحصول على المخطّط الموالي، وهو يبيّن ما تتجمّع منه كلّ تحت وحدة، ثمّ كيف تتّحد التحت وحدتان.

الوثيقة ⁦(3)⁩: مكوّنات الريبوزوم عند البكتيريا وكيفية تجمّعها في تحت وحدتين ثمّ في ريبوزوم كامل.
🎯التعليمة
  1. استخرج من الوثيقة ⁦(3)⁩ مكوّنات كلّ تحت وحدة من تحتي وحدتَي الريبوزوم.
  2. استنتج الطبيعة الكيميائية للريبوزوم وكيفية تشكّله.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نستخرج: تتشكّل كلّ تحت وحدة من اتّحاد أحماض نووية ريبية من نوع ARNr مع مجموعة من البروتينات. وتضمّ تحت الوحدة الكبرى واحدا وثلاثين نوعا من البروتينات، بينما تضمّ تحت الوحدة الصغرى واحدا وعشرين نوعا: فالكبرى أغنى من الصغرى.
  2. نستنتج: الريبوزوم ليس قطعة بسيطة: هو تجمّع من أحماض نووية ريبية ومن بروتينات معا، أي أنّ طبيعته ريبونكليوبروتينية. ويتشكّل على مرحلتين: تتكوّن كلّ تحت وحدة على حدة باتّحاد الـ ARNr مع بروتيناتها، ثمّ تتّحد التحت وحدتان فيعطيان الريبوزوم الكامل.
الاستنتاج: الريبوزوم عضية مكوّنة من تحت وحدتين، كبرى وصغرى، كلّ منهما اتّحاد بين ARNr وبروتينات. ولا يصير الريبوزوم كاملا وظيفيّا إلاّ حين تتّحد تحت وحدتاه، وهذا ما سنجده في مرحلة انطلاق الترجمة.

النشاط 3: مراحل حدوث الترجمة

مكّنت الدراسات المختلفة في سنوات الستّينات من تحديد آليات حدوث عملية الترجمة ومراحلها المختلفة، كما توضّحه الوثيقة الموالية في ثلاثة صفوف من الصور.

الوثيقة ⁦(4)⁩: آليات الترجمة ومراحلها الثلاث على مستوى ريبوزوم واحد.
🎯التعليمة
  1. استنتج من الوثيقة ⁦(4)⁩ العناصر الضرورية لحدوث عملية الترجمة.
  2. صف مرحلة الانطلاق كما تظهر في الصفّ الأوّل من الوثيقة ⁦(4)⁩.
  3. صف مرحلة الاستطالة، مبيّنا ما يتكرّر في كلّ دورة منها.
  4. حدّد الظواهر التي تحدث في مرحلة النهاية، وعلّل توقّف الترجمة عندها.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نستنتج العناصر: تلزم لحدوث الترجمة ستّة عناصر تظهر كلّها في اللوحة: معلومة وراثية محمولة على ARNm، وريبوزومات، و ARNt، وأحماض أمينية، وطاقة، وإنزيمات.
  2. نصف مرحلة الانطلاق: تتوضّع تحت الوحدة الصغرى للريبوزوم على رامزة الانطلاق AUG، ثمّ يأتي أوّل ARNt حاملا للحمض الأميني Met فتتثبّت رامزته المضادة على هذه الرامزة. ثمّ تنضمّ إليهما تحت الوحدة الكبرى فيكتمل الريبوزوم، وللريبوزوم موقعان: يشغل الـ ARNt الأوّل الموقع P، ويأتي ARNt ثان فيتوضّع في الموقع A، فتتشكّل أوّل رابطة ببتيدية بين الحمضين.
  3. نصف مرحلة الاستطالة: يتحرّر الـ ARNt الأوّل فارغا فيشغر الموقع P، ثمّ ينتقل الريبوزوم على طول الـ ARNm بمقدار رامزة واحدة، فيصير الـ ARNt الثاني في الموقع P ويشغر الموقع A. عندئذ يأتي ARNt ثالث موافق للرامزة الموالية ويتوضّع في الموقع A، فتتشكّل رابطة ببتيدية ثانية. وهذه الدورة نفسها تتكرّر رامزة رامزة فتطول السلسلة الببتيدية.
  4. نحدّد ونعلّل: تتوقّف الترجمة حين يبلغ الريبوزوم إحدى رامزات التوقّف؛ ونعلّل ذلك بأنّها لا تشفّر لأيّ حمض أميني، فلا يوجد ARNt تتكامل رامزته المضادة معها. وعندئذ تنفصل تحت وحدتا الريبوزوم إحداهما عن الأخرى، ويتحرّر الـ ARNm، ويتحرّر آخر ARNt، وتتحرّر السلسلة الببتيدية، وينفصل عنها الميثيونين الأوّل.
الاستنتاج: تجري الترجمة في ثلاث مراحل — الانطلاق والاستطالة والنهاية — على ريبوزوم لا يحمل إلاّ موقعين اثنين هما P وA. وتتطلّب ARNm وريبوزومات و ARNt وأحماضا أمينية وطاقة وإنزيمات، وتنتهي عند رامزة توقّف بتفكّك الجهاز كلّه وتحرّر السلسلة الببتيدية.
لا تنسب توقّف الترجمة إلى بلوغ نهاية الـ ARNm: الريبوزوم يتوقّف عند رامزة التوقّف، وقد تكون بعدها قواعد أخرى. والسبب ليس نفاد الشريط، بل غياب ARNt يقابل هذه الرامزة.

النشاط 4: مصير البروتين بعد تركيبه

حُضِّنت قطع من نسيج بنكرياس ثلاث دقائق في وسط يحتوي الحمض الأميني لوسين المشعّ، ثمّ حُوّلت إلى وسط بأحماض أمينية عادية وأُزيل كلّ اللوسين المشعّ المتبقّي. ثمّ أُخذت عيّنات بعد فترات متفاوتة وأُخضعت للتصوير الإشعاعي الذاتي، وقيست النسبة المئوية لنقاط الإشعاع في ثلاث مناطق من الخلية.

الوثيقة ⁦(5)⁩: مواقع البروتينات المشعّة في خلية بنكرياسية في ثلاثة أزمنة، والنسبة المئوية لنقاط الإشعاع في ثلاث مناطق من الخلية بدلالة الزمن.
🎯التعليمة
  1. حلّل رسوم الوثيقة ⁦(5)⁩ وحدّد موقع الإشعاع في كلّ زمن من الأزمنة الثلاثة.
  2. حلّل المنحنيات واستنتج مسار البروتين داخل الخلية ومصيره.
إظهار الإجابة
🔍التحليل
  1. نحلّل الرسوم ونحدّد: بعد ثلاث دقائق من التحضين يظهر الإشعاع على مستوى صهاريج الشبكة الهيولية المحبّبة وحدها، وهو دليل على إدماج الأحماض الأمينية المشعّة في بروتينات على مستواها. وبعد سبع دقائق ينتقل الإشعاع إلى جهاز غولجي. وبعد مائة وعشرين دقيقة يظهر في الحويصلات الإفرازية، وتُرى حويصلات محمّلة به خارج الخلية.
  2. نحلّل المنحنيات ونستنتج: تتناقص نسبة الإشعاع على مستوى الشبكة الهيولية المحبّبة تناقصا مستمرّا، بينما ترتفع على مستوى جهاز غولجي حتّى تبلغ ذروة ثمّ تتناقص بدورها، ثمّ ترتفع على مستوى الحويصلات الإفرازية وتستقرّ مرتفعة إلى آخر التسجيل. فتعاقب الذّرى يعطي مسار البروتين: الشبكة، ثمّ جهاز غولجي، ثمّ الحويصلات الإفرازية، ثمّ خارج الخلية.
الاستنتاج: يُركَّب البروتين على مستوى الشبكة الهيولية المحبّبة، ثمّ ينتقل إلى جهاز غولجي حيث يكتمل نضجه، ثمّ تحمله الحويصلات الإفرازية لتطرحه خارج الخلية. فالإشعاع لا يتراكم في مكان واحد بل ينتقل، وتعاقب الذّرى هو الذي يعطي اتّجاه هذا الانتقال.

مقرّ الترجمة: الريبوزوم ومتعدّد الريبوزوم

تتمّ الترجمة في الهيولى على مستوى الريبوزومات. والريبوزوم عضية من تحت وحدتين، كبرى وصغرى، كلّ منهما اتّحاد بين أحماض نووية ريبية من نوع ARNr وبين عشرات الأنواع من البروتينات: واحد وثلاثون نوعا في الكبرى وواحد وعشرون في الصغرى. ولا يكون الريبوزوم وظيفيّا إلاّ حين تتّحد تحت وحدتاه على الـ ARNm.

ونادرا ما يعمل ريبوزوم وحده: ترتبط عدّة ريبوزومات بجزيئة ARNm واحدة فتكوّن متعدّد الريبوزوم، ويبني كلّ واحد منها نسخة من السلسلة الببتيدية نفسها. ولذلك تتزايد أطوال السلاسل المتدلّية في اتّجاه واحد: كلّ ريبوزوم أسبق من الذي يليه. وهكذا تحصل الخلية على كمّية كبيرة من البروتين نفسه في زمن قصير، وتتحكّم في هذه الكمّية بعدد الريبوزومات التي تثبّتها.

وتفكيك الـ ARNm بإنزيم نوعيّ يُذهب متعدّد الريبوزوم ويوقف تركيب البروتين معا، ممّا يبيّن أنّ الـ ARNm هو الدعامة التي تجتمع عليها الريبوزومات: بغيره لا تجمّع ولا ترجمة.

مراحل الترجمة الثلاث

للريبوزوم موقعان اثنان لا غير، يستقبل كلّ منهما ARNt واحدا. وهذا العدد هو الذي يفرض أن تجري الترجمة دورة بعد دورة، ولا يسمح بأن تُقرأ الرسالة دفعة واحدة. وتجري العملية في ثلاث مراحل متتالية:

مراحل الترجمة:
  1. مرحلة الانطلاق: تتوضّع تحت الوحدة الصغرى على رامزة الانطلاق AUG، ويأتي أوّل ARNt حاملا للميثيونين، ثمّ تنضمّ تحت الوحدة الكبرى فيكتمل الريبوزوم بموقعيه.
  2. مرحلة الاستطالة: دورة تتكرّر — تشكّل رابطة ببتيدية، ثمّ تحرّر الـ ARNt الفارغ، ثمّ انتقال الريبوزوم بمقدار رامزة واحدة، فتطول السلسلة الببتيدية رامزة رامزة.
  3. مرحلة النهاية: عند بلوغ رامزة توقّف لا يوجد ARNt يقابلها، فتنفصل تحت وحدتا الريبوزوم ويتحرّر الـ ARNm وآخر ARNt والسلسلة الببتيدية، وينفصل عنها الميثيونين الأوّل في أغلب البروتينات.

ويُلاحَظ أنّ تحت الوحدتين والـ ARNt لا تُستهلك: هي تتحرّر في النهاية وتُستعمل من جديد في ترجمة أخرى. أمّا الميثيونين الأوّل فينفصل عن السلسلة في أغلب البروتينات، فهو علامة انطلاق قبل كلّ شيء.

مصير البروتين بعد تركيبه

لا ينتهي عمل الخلية بانتهاء الترجمة. فالبروتين المركّب على مستوى الشبكة الهيولية المحبّبة ينتقل إلى جهاز غولجي حيث يكتمل نضجه، ثمّ تأخذه الحويصلات الإفرازية لتطرحه خارج الخلية أو توجّهه إلى المكان الذي سيؤدّي فيه وظيفته.

وتتبّع هذا المسار لا يكون بملاحظة صورة واحدة، بل بمقارنة أزمنة مختلفة: الوسم الإشعاعي القصير يعلّم البروتينات المتشكّلة حديثا، ثمّ يُتتبَّع انتقالها. وتعاقب الذّرى في المناطق الثلاث هو الذي يعطي الاتّجاه، لأنّ المنطقة التي تبلغ ذروتها أوّلا هي الأسبق في المسار.

حصيلة الدرس: ما يجري على الريبوزوم من الانطلاق إلى النهاية، وما يصير إليه البروتين بعد ذلك.
التمرين النموذجيّ يعطيك صور مراحل الترجمة غير مرتّبة ويطلب ترتيبها وتعليل الترتيب، أو يعطيك نتائج وسم إشعاعي في أزمنة مختلفة ويطلب مسار البروتين. في الحالة الأولى علّل بطول السلسلة الببتيدية وبموضع الريبوزوم على الشريط، وفي الثانية بترتيب الذّرى — التعليل هنا يساوي النتيجة في التنقيط.
عند المراجعة، أعد بناء دورة الاستطالة في ثلاث حركات فقط: رابطة، ثمّ تحرّر، ثمّ انتقال. إن استطعت أن تقول أيّ موقع يشغر بعد كلّ حركة فقد فهمت المرحلة كلّها، وما بقي تفصيل.
الخلاصة: تتمّ الترجمة في الهيولى على مستوى الريبوزومات، وهي عضيات من تحت وحدتين، كلّ منهما اتّحاد بين ARNr وبروتينات. وترتبط عدّة ريبوزومات بالـ ARNm الواحد مكوّنة متعدّد الريبوزوم، فتُبنى عدّة سلاسل متشابهة في آن واحد. وتجري الترجمة في ثلاث مراحل على ريبوزوم ذي موقعين P وA: الانطلاق عند الرامزة AUG بأوّل ARNt حامل للميثيونين، ثمّ الاستطالة بدورة تتكرّر — رابطة ببتيدية، تحرّر ARNt فارغ، انتقال بمقدار رامزة — ثمّ النهاية عند رامزة توقّف حيث يتفكّك الجهاز وتتحرّر السلسلة وينفصل عنها الميثيونين الأوّل في أغلب البروتينات. ثمّ ينضج البروتين في جهاز غولجي وتطرحه الحويصلات الإفرازية.

Page 1/9

© Madrassati — leçon rédigée par Madrassati · madrassati.net