الفصل الأول: مفهوم الخبر الوراثي

مقدمة: عند ملاحظة مختلف الكائنات الحية، يتضح تشابه بين الصفات الوراثية للآباء و الأبناء، حتى أن هذا التشابه قد يكون تاما في حالة التوأم الحقيقي. يدفعنا انتقال الصفات الوراثي هذا للإستنتاج وجود نوع من الخبر الوراثي، إذن أين يتموضع هذا الخبر الوراثي؟ ما هي طبيعته الكيميائية؟ و ما آلية تعبيره؟

حتى يتسنى لنا الاجابة عن هذه التساؤلات، سندرس تباعا أعمال عدة علماء أسسوا علم الوراثة و قاموا بتطويره منذ نهاية القرن التاسع عشر و طوال القرن العشرين.

 I- تموضع و نقل الخبر الوراثي:

1- تموضع الخبر الوراثي:

تمثل الوثائق 1، 2 و 3 من النشاط الأول (ص 56) تجارب على كائنات أحادية الخلية (الأميبا و طحلب الأسيتابولاريا)، في حين تمثل الوثيقة 4 تجارب Gurdon على علجوم (حيوان متعدد الخلايا). حلل المعطيات التجريبية، و استنتج مكان تموضع الخبر الوراثي عند كل من الكائنات أحادية و عديدة الخلايا.

تمكن دراسة تجارب الوثائق من ابراز أن النواة هي المسؤولة عن حمل الخبر الوراثي، كما تبين تجارب التطعيم المتقاطع من معرفة أن الخبر الوراثي يستطيع التأثير عن بعد في تركيب صفات وراثية نوعية. في حين تؤكد تجارب Gurdon أن الخبر الوراثي يتموضع داخل النواة بالنسبة للكائنات متعددة الخلايا كذلك. 

2- نقل الخبر الوراثي:

نلاحظ خلال التكاثر البكتيري (كائنات أحادية الخلية) أو خلال نمو كائن معين بالمرور من طور البيضة (خلية واحدة) وصولا بكائن تام النمو (عديد الخلايا)، أنه انطلاقا من خلية أصلية واحدة تتكون عدة خلايا تحمل نفس صفات الخلية الأصلية. كيف تتطور الخلية الواحدة لعدة خلايا؟ و كيف ينقل الخبر الوراثي من نواة الخلية الأم إلى الخلايا المنحدرة منها؟

انطلاقا من دراسة تجربة الوثيقة 1 و الصور المجهرية للوثيقة 2 للصفحة 58، استنتج الظاهرة المصاحبة لنمو الجذر و التي تمكن من تزايد عدد الخلايا.  قارن بين الخلايا في مرحلة الانقسام غير المباشر و في مرحلة السكون (الفترة الفاصلة بين انقسامين).

نستنتج من خلال دراسة الوثائق المقترحة بأن تكاثر الخلايا يتم عبر انقسام خلوي يسمى الانقسام غير المباشر. إد تكون الخلية قبله (في مرحلة السكون) مكونة من نواة داخل السيتوبلازم محاطة بغشاء نووي بها خييطات متداخلة تسمى صبغين، في حين تتفرد الصبغيات خلال الانقسام غير المباشر لتتباعد قبل أن تنقسم الخلية.

 يمثل الجدول التالي مراحل الانقسام غير المباشر و مميزاتها انطلاقا من الخلية الأم حتى الحصول على خليتين بنتين تشبهان الخلية الأصلية خاصة من حيث عدد الصبغيات الذي يظل تابتا (نحصل على عدد الصبغيات داخل خلية معينة بحساب عدد الجزيئات المركزية بغض النظر عن كون الصبغي مضاعف أم لا)

جدول ص 59
ملاحظة:

1- يشبه الانقسام غير المباشر للخلايا الحيوانية ذلك الذي تم وصفه عند الخلية النباتية، لكن نميز اختلافين هما: (وثيقة 1 نشاط 3 ً 60)

 - تشتمل الخلية الحيوانية على عضي خاص يسمى الجسيم المركزي مكون من مريكزين. يشكل كل واحد منهما نجيمة قطبية أثناء الانقسام غير المباشر.

 - خلال الطور النهائي يتكون تقلص في مستوى خط استواء الخلية، ينقبض في اتجاه مركز الخلية حتى تتجزئ الخلية الأم لخليتين بنتين.

2- تكون نواة الخلايا محددة بغشاء نووي عند أغلب الكائنات التي تسمى كائنات ذات نواة حقيقية، لكن نستثني من ذلك كائنات ذات نواة غير حقيقية لا نميز فيها غشاء نوويا و من أبرزها البكتيريات.

3 - مفهوم أولي للدورة الخلوية: 

انطلاقا من الوثيقتين 2 و 3 للصفحة 61، حدد مراحل الدورة الخلوية. ثم أبرز أهمية مرحلة السكون في الحفاظ على نفس عدد الصبغيات أثناء التكاثر الخلوي.

الدورة الخلوية = مرحلة السكون + مرحلة الانقسام غير المباشر

يتم خلال مرحلة السكون التي تسبق الانقسام غير المباشر مضاعفة الصبغيات استعدادا للإنقسام، و تناوب هذه المراحل من شأنه نقل الدخيرة الوراثية من جيل لآخر.

  

II – الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية:

1- الكشف عن الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية:

أ- تجارب Griffith (1928): أجرى Griffith تجاربه على المكورات الرئوية (و 1 ص 62). حلل نتائج تجارب الوثيقة 2، ما هو التساؤل الذي يمكن طرحه؟

التجربة الأولى: حقن الفأر بمكورات R لا يؤدي لموته: تؤكد التجربة عدم حدة (القدرة على الإمراض و القتل) المكورات R .

التجربة الثانية: أدى حقن الفأر بمكورات S إلى موته: تثبت التجربة حدة المكورات S .

التجربة الثالثة: أدى حقن فأر بمكورات S ميتة بفعل الحرارة (فاقدة للمحفظة ذات الطبيعة البروتينية) إلى بقائه حيا: وجود المحفظة يعطي للمكورات S حدتها و لا تكون هذه المكورات قاتلة إلا إذا كانت حية.

التجربة الرابعة: يؤدي حقن فأر بخليط من مكورات R و S ميتة (بدون محفظة) إلى موت الفأر و يكشف تحليل الدم عن وجود  مكورات R و S حية. فما هو مصدر المكورات S الحية بدم الفأر؟

حاول Griffith الإجابة عن هذا التساؤل حيث افترض أن البكتيريا S الميتة قد حولت البكتيريا R الحية إلى مكورات حادة عن طريق مادة نقلتها إليها جعلتها تقدر على تركيب محفظة و أطلق عليها اسم "العلة المحولة"، إلا أن تجارب Avery و مساعدوه هي التي مكنت من الإجابة بشكل أوضح عن التساؤل.

ب- تجارب Avery و مساعدوه (1944): للبحث عن طبيعة العلة المحولة قام Avery و مساعدوه بتحليل كيميائي لمكونات الخلية، فكشفوا عن وجود أملاح معدنية، بروتينات، دهنيات و أحماض نووية (حمض نووي ريبوزي ناقص أكسجين ADN و حمض نووي ريبوزي ARN ) ثم قاموا بتجارب الوثيقة 3 ص 62. من خلال هذه التجارب تأكد من الفرضية المقترحة و استنتج الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية.

 أعطت جزيئة ADN قدرة للمكورات R على تركيب المحفظة و التحول إلى مكورات S ، و عند تقطيعها بأنزيم خاص لا يتم هذا التحول، إذن فالعلة المحولة هي ADN.

ج- آلية التحول البكتيري:

رسم تخطيطي مبسط لآلية التحول

2- التركيب الكيميائي لجزيئة ADN 

أ- مكونات ADN 

يمكن عزل مختلف مكونات ADN باستعمال الحلمأة الأنزيمية، فنحصل على العناصر التالية:

 - سكر ريبوزي ناقص أكسجين

 - حمض فوسفوري

 - أربع قواعد آزوتية هي: الأدنين (A ) ، التيمين (T )، الكوانين (G ) و السيتوزين (C ).

قام Chargaff (1950)  بدراسة مقادير القواعد الآزوتية ل ADN عدة كائنات، فحصل على نتائج مثلت بعضها في جدول الوثيقة 2 ً ص 64. احسب بالنسبة لكل كائن العلاقة A/T  و C/G ماذا تستنتج بخصوص الارتباطات الممكنة بين القواعد الآزوتية؟

نلاحظ أن جزيئة ADN عند كل الكائنات مكونة من نسب شبه متساوية بين قاعدتي الأدنين و التيمين من جهة و الكوانين و السيتوزين من جهة أخرى حيت يمكن كتابة العلاقة: A/T=C/G=1

نستنتج أن الارتباط بين القواعد الآزوتية يكون بارتباط A مع T و C مع G، و قد أتبتت تجارب أخرى هذا الارتباط عبر رابطتين هيدروجينيتين بين A و T و ثلاث روابط هيدروجينية بين C و G .

ب- بنية ADN و علاقتها بالصبغيات:

 - نموذج Watson و Crick (1953)

أدى التعرف على الروابط الهيدروجينية بين القواعد الآزوتية و تراكم معطيات دراسية بالعالمين Watson و Crick لاقتراح النموذج الحالي لجزيئة ADN (الوثيقة 4 ص 64).

 لجزيئة ADN إذن شكل لولب مضاعف قطره 2 nm، يتكون كل لولب من تعاقب نيكلييوتيدات، حيت أن كل نيكلييوتيد يتكون من: حمض فوسفوري + سكر ريبوزي ناقص أكسجين+ احدى القواعد الآزوتية الأربع. و لكل لولب (عديد نيكلييوتيدات) لولب آخر مكمل له و مرتبط به عبر روابط هيدروجينية بين القواعد الآزوتية ويتشكل التكامل بين اللولبين في كون وجود احدى القواعد الآزوتية في لولب معين يدل على وجود القاعدة المكملة لها في اللولب الثاني (مثلا وجود T يقابله وجود A في اللولب المقابل و وجود G يقابله وجود C و العكس بالعكس). ينتهي كل لولب بإحدى الكاربونات الخمس المكونة للسكر الريبوزي ناقص أوكسجين و المرموزة اصطلاحا ب C1’ ; C2’ ;C3’ ; C4’ ;C5’، فنجد في نهاية اللولب إما الكربون C3’ أو C5’، بحيت إذا وجد أحدهما في طرف وجد الثاني في الطرف الآخر و هو ما يمكن من توجيه اللولب 3' – 5' أو 5' – 3'، في حين تكون للولب المكمل قطبية مضادة (أي 5' – 3' إدا كان اللولب الأول 3' – 5' و العكس بالعكس) نقول إن اللولبين مضادي التوازي.

 - مكونات الصبغيات:

يؤدي تطبيق تفاعل Feulgen على صبغيات استوائية (و الذي يمكن من تلوين نوعي لADN بالأحمر إدا وجدت في حين يضل عديم اللون إدا لم توجد ADN ) إلى تلوين هذه الأخيرة بالأحمر، مما يؤكد أن ADN يدخل في تركيب الصبغيات بالإضافة لبروتينات تم الكشف عنها تسمى الهيستونات (الوثيقة 6 ص 65)، حيث يلتف الخيط النووي المكون من ADN على هذه الهيستونات الكروية الشكل ليشكل الصبغي.

III – مضاعفة جزيئة ADN:

1- الكشف عن مضاعفة ADN

انطلاقا من تجربة Taylor المبينة على الوثيقة 2 ص 66، أبرز على أي مستوى يندمج التميدين المشع؟ قارن بين الصور الإشعاعية من حيث تموضع الإشعاع (تعبر النقط الصغيرة على صور و رسوم الصبغيات على وجود اشعاع). اقترح تفسيرا للنشاط الاشعاعي الملاحظ من خلال رسوم تخطيطية لصبغيت كل مرحلة تجريبية.

من خلال استنتاجاتك و معرفتك بالعلاقة صبغيات- ADN، اعط رسوم تخطيطية مبسطة ل ADN خلال مراحل مضاعفة خلايا نبات التجربة، مبرزا لماذا تعتبر مضاعفة ADN آلية نصف محافظة؟

جداول تفسيرية مع رسومات

2- آلية مضاعفة ADN: (الوثيقة 4 ص 67)

تتم عملية مضافة ADN خلال طور التركيب S من مرحلة السكون، يحتاج هذا التركيب لنكلييوتيدات، أنزيمات و طاقة. و يمكن تلخيص مراحل تركيب ADN في:

 - افتراق اللولبين المتكاملين بانفصال الروابط الهيدروجينية تحت تأثير أنزيم " ADNبوليميراز"، مما يؤدي لتباعد محلي بين لولبي ADN و هو ما يكون عيون النسخ (وثيقة 3 ص 67).

- الاستطالة و هي عملية تجميع النيكلييوتيدات الحرة بالنواة حسب تكامل مع تسلسل اللولب الأصلي للحصول على جزيئتي ADN متماثلتين مع الجزيئة الأصلية.

و لكون ADNبوليميراز لا يعمل إلى في اتجاه 5'-3' ، فإن الاستطالة تتم بشكل متواصل بالنسبة للولب الذي ينسخ في اتجاه 3'-5' يرتبط بمقابله المكمل من ال ADN الأصلية، في حين يتم التركيب بشكل متقطع للولب المنسوخ في اتجاه 5'-3' قبل أن تجمع القطع بواسطة آلية خاصة لتشكل لولب متواصل، يرتبط بمكمله من ال ADN الأصلي ليعطي النسخة الثانية من ADN.

       

IV- آلية تعبير الخبر الوراثي:

1- تعاريف أولية للصفة، المورثة، الحليل و الطفرة:

من خلال تناول الوثائق الأربع للصفحة 68، إعط تعريفا لمصطلح الصفة.

-         الصفة هي ميزة نوعية أو كمية تميز فردا ما عن باقي أفراد نوعه، قد تكون الصفة بارزة للملاحظة المباشرة كاللون، شكل أعضاء... أو غير ظاهرة كالفصيلة الدموية، نوع الخضاب الدموي المركب...

Escherichia coli بكتيريا منفردة تظهر على شكل عصية لها عدة أسواط تمكنها من الحركة، يغيش العديد منها في المعي الغليظ عند الانسان حيث يأويها مقابل مساهمتها في انتاج مواد مهمة بالنسبة له. تحتوي E.coli على صبغي واحد دائري و تنقسم مرة كل 25 دقيقة تقريبا، مما يمكن من دراسة عدة أجيال في فترة وجيزة.

من خلال دراسة الوثيقتين 5 و 6 ص 69، إعط تحليلا لنتائج التجارب و اقترح تفسيرا لذلك.

- عادة تكون E.coli حساسة للمضاد الحيوي الستريبتوميسين الذي يمنع تكاثرها و يصطلح على E.coli المتوحشة بخصوص مقاومة الستريبتوميسين ب Strep S .

على مستوى العلبة 2 استطاعة المجموعات البكتيرية أن تتكاثر لكون الوسط لا يحتوي على المضاد الحيوي و ملائمته لعيشها.

على مستوى العلبة 3، في حين أننا توقعنا عدم تكاثر البكتيريا لتوفر الوسط على ستريبتوميسين، إلا أن هناك مجموعات قليلة استطاعت التكاثر، و هذا يعني أنها عبرت عن صفة مقاومة للستريبتوميسين. نرمز لهذه البكتيريا المقاومة (الطافرة) ب Strep R .

كيف أصبحت هذه المجموعات مقاومة للمضاد الحيوي؟ و كيف استطاع خلفها (البكتيريات الجديدة بعد التكاثر) أن يكون مقاوما أيضا؟

يمكن تفسير هذه الملاحظات بحدوث تغير على مستوى صفة مقاومة البكتيريا للمضاد الحيوي حيث انتقلت من الحساسية تجاهه لمقاومته ليصبح غير قادر على منع تكاثرها، و لم يحدث هذا التغير إلا لنسبة قليلة من البكتيريا المجربة، فهو إذن تغير مفاجئ لا يمكن التكهن بحدوثه، تلقائي لم يتم تحريضه و نادر، كما أن التغير الحاصل عند بكتيريا معينة ينتقل لخلفها عقب الانقسام الخلوي أي أن هذا التغير وراثي، نسمي التغير الذي يحمل هذه المميزات "بالطفرة". و نتحدث عن الطفرة على مستوى المادة الوراثية أي ADN و بالضبط على مستوى جزء ADN الذي يحمل الخبر الوراثي المتعلق بصفة معينة (في هذه الحالة صفة مقاومة الستريبتوميسين في حين ظل باقي الخبر الوراثي و بالتالي صفات البكتيريا دون تغيير).

نستنتج أن كل صفة يقابلها جزء من ADN يتحكم فيها و يسمى هذا الجزء "بالمورثة". و قد توجد المورثة في أشكال مختلفة (في هذه التجربة وجدت في حالتين الأولى حساسية و الثانية مقاومة للستريبتوميسين) يسمى كل واحد منها "بالحليل" (و 7 ص 69). يحتل كل حليل جزء معين من الصبغي يسمى مكان تموضع الحليل (و 8 ص 69) و يشكل مجموع المورثات ما يسمى "النمط الوراثي" أو "الدخيرة الوراثية" (أي الجينوم). فتراقب كل مورثة صفة معينة و تسمى مجمع الصفات الخارجية للفرد بالمظهر الخارجي.

ملحوظة: غالبا تحدث الطفرات بشكل مستقل عن بعضها البعض لأن كل صفة لها مورثة خاصة و يمكن للطفرات أن تكون عكسية برجوع الصفة الطافرة لحالتها البدئية المتوحشة.

2- العلاقة "مورثة-بروتين-صفة":

أ- الكشف عن العلاقة مورثة-بروتين:

قام العالمان Beadle وTatum بدراسة تأثير الأشعة السينية على خلية Neurospora ( الوثيقة 1 و 2 ص 72). ماذا يمكنك استنتاجه من هذه التجارب و نتائجها بخصوص أهمية الحمض الأميني التريبتوفان بالنسبة لخلية Neurospora ، و علاقة المظهر الخارجي لكل خلية طافرة بغياب أحد أنزيمات السلسلة التفاعلية.

- يحتاج فطر Neurospora إلى تركيب الحمض الأميني تريبتوفان لنموه. و يقوم بهذا التركيب انطلاقا من جزيئات الوسط الأدنى بتدخل ثلاث أنزيمات خاصة، حسب السلسلة التفاعلية:

							جزيئات الوسط الأدنى
	تريبتوفان		أندول		حمض أنترانيليك

 

- تحت تأثير الأشعة السينية تصبح بعض سلالات فطر Neurospora غير قادرة على تركيب التريبتوفان. تستمر هذه السلالات في العيش و التكاثر فقط إذا توفر التريبتوفان في وسط الزرع التجريبي. نستنتج أن الأشعة السينية عامل مسبب للطفرة حيث أحدثت تغيرا في المورثة (أو المورثات) المسؤولة عن تركيب أنزيم (أو عدة أنزيمات) مسؤولة عن مراقبة التفاعلات المؤدية لتركيب التريبتوفان، فالخلل المحدث بالمورثة يجعل الخلية غير قادرة على تركيب أنزيم معين و غياب هذا الأخير يؤدي لاستحالة إحدى التفاعلات الثلاث.

توصل Beadle وTatum إلى أن كل صفة وراثية مراقبة من طرف مورثة معينة إذن هناك علاقة مورثة-صفة. بما أن الطفرة تؤدي لغياب نشاط الأنزيم، إذن لكل مورثة دور في توجيه تركيب الأنزيم و بالتالي هناك علاقة مورثة-أنزيم. و بما أن الأنزيمات هي بروتينات إذن هناك علاقة مورثة-بروتين. و نعلم أن المورثة هي أصغر كمية عملية من ADN، إذن هناك علاقة بين ADN و البروتين تتجلى في امتلاك ADN للمعلومات الوراثية اللازمة لتركيب بروتين. و بهذا يكون العالمان Beadle وTatum قد توصلا للعلاقة التي استحقوا عنها جائزة نوبل: مورثة-بروتين-صفة.

3- العلاقة بين بنية ADN و بنية البروتين:

فقر الدم المنجلي (الوثيقة 5 ص 71) مرض وراثي يصيب تقريبا 300 ألف شخص سنويا، و يتميز بكون شكل الكريات الحمراء للشخص المصاب منجلية أو هلالية. قد يؤدي هذا المرض للموت بفعل انسداد الشعيرات الدموية.

ينتج هذا المرض عن تركيب خضاب دموي (بروتينات مكونة للكريات الدموية الحمراء) غير عادي، نرمز له ب HbS في حين أن للأشخاص السليمين خضاب دموي عادي يرمز له ب HbA.

 استنتج من خلال الوثيقة 3 ص 73 أصل الاختلاف الملاحظ بين كل من الخضاب الدموي العادي و غير السليم.

- تبين دراسة مرض فقر الدم المنجلي أن تعاقب الأحماض الأمينية يحدد خصوصية البروتين المركب، مما يظهر أهمية التركيب الصحيح للبروتينات في حياة الجسم و يقتضي هذا التركيب الصحيح وجود طابع وراثي معين على ADN يتميز بمتتالياته. و المتتالية تعني ترتيب النيكليوتيدات في ADN و كذا ترتيب الأحماض الأمينية في البروتين (نعلم أن البروتين هي جزيئة كبيرة مكونة من تعاقب الأحماض الأمينية).

بالنسبة لمتتالية ال ADN المسؤولة عن تركيب الخضاب الدموي، نلاحظ أن حليلي المورثة HbA و HbS يختلفان في قاعدة آزوتية واحدة (في نكلييوتيد واحد) حيث ان عند الشخص المصاب تم تغيير القاعدة T ب A و نلاحظ أن الخضاب الدموي العادي HbA يختلف عن الخضاب الدموي الممرض HbS  بحامض أميني واحد هو الفالين Val عوض الكلوتامين Glu، منه نستنتج أن تغير قاعدة آزوتية في ADN يؤدي لتغير حامض أميني في البروتين، إذن هناك علاقة بين متتالية ADN و متتالية الأحماض الأمينية المركبة. 

كيف يمكن لأربع قواعد آزوتية الإشارة للأحماض الأمينية العشرين الموجودة؟

- انطلاقا من الوثيقة 4 ص 73، نلاحظ أنه إذا اعتبرنا ترميزا توافق فيه قاعدة آزوتية منفردة حامضا أمينيا معينا، فإنها لن ترمز إلا لأربعة أحماض أمينية. باعتبار القواعد الأزوتية متنى متنى لا يكفي كذلك للتعبير عن كل الأحماض الأمينية إذ لا نحصل سوى على 16 رمز. في حين اعتبار رمز من ثلاث قواعد آزوتية يؤدي للحصول على 64 رمز و هو عدد كاف للتعبير عن الأحماض الأمينية العشرين باعتبار تميز الطابع الوراثي بالتكرار، أي أن عدة ثلاثيات قد ترمز لنفس الحامض الأميني.

 4- آلية تعبير الخبر الوراثي:

نعلم أن الخبر الوراثي يوجد في النواة لكن تركيب البروتينات يتم على مستوى السيتوبلازم. كيف يتم نقل الخبر الوراثي من مكان لآخر؟

ماذا تستنتج من خلال دراسة المعطيات التجريبية للوثيقتين 1 و 2 ص 74؟ علل تسميته ARN الرسول.

- يتبين من خلال الوثائق المقترحة توفر الخلايا على جزيئة شبيهة لحد كبير بADN تسمى ARN_m. لتعرف تموقعها نستعين بالنتائج التجربية حيث يتم اندماج البشير النوعي ل ARN في جزيئة ARN_m المركبة. و تبين متابعة النقط السوداء المعبرة عن الاشعاع أن تركيب ARN_m يتم على مستوى نواة الخلية ثم ينتقل ARN_m  المركب للسيتوبلازم (ينتقل النشاط الاشعاعي من النواة في بداية التجربة للسيتوبلازم في نهايتها).

- يؤدي تعريض الخلية للريبونوكليياز المحلل لجزيئة ARN_m إلى توقف اندماج البروتينات داخل الخلية. نستنتج أن ل ARN_m دور في نقل رسالة تتضمن المعلومة الوراثية من مكان حفظها في النواة إلى مكان استغلالها لتركيب البروتينات بالسيتوبلازم، و من تم استمدت تسمية جزيئة ARN هذه بالرسول.

أ- الحمض الريبوزي النووي ARN_:

تقارب جزيئة ARN لحد كبير جزيئة ADN، لكن هناك اختلافات تميزهما. استعرض من خلال الوثيقة 3 ص 74 مميزات الحمض الريبوزي النووي ARN_.

- جزيئة ARN أصغر من جزيئة ADN و تتكون من لولب واحد.

- يحل السكر الريبوزي محل السكر الريبوزي ناقص أوكسجين.

- تحل قاعدة الأوراسيل U محل التيمين T .

ب- العلاقة  ADN- ARN

أثبتت الأبحاث أن متتالية نيكلييوتيدات لولب ARN تتكامل مع جزء من أحد لولبي ADN ، كما أثبتت الملاحظات المجهرية (الوثيقة 4 ص 74) أن بعض المناطق في ADN تكون مرتبطة بخييطات ARN، نستنتج أن تكون الARN يتم على مستوى ADN و هو ما يسمى "بالنسخ الوراثي".  

انطلاقا من الوثيقة 5 ص 74 حدد مراحل تركيب جزيئة ARN انطلاقا من ADN .

- تبدأ عملية النسخ هذه بافتراق خييطي ADN في موضع معين تحت تأثير أنزيم يسمى ARN بوليميراز، الذي يلتصق بأحدد خييطي ADN فتنفصل الروابط الهيدروجينية بين القواعد الآزوتية. ثم تبدأ بلمرة نيكلييوتيدات ARN (أو الريبونيكلييوتيدات) أمام نيكلييوتيدات ADN الأصلية حسب تكامل القواعد الآزوتية: C أمام G ، G أمام C ، A أمام T ، U أمام A . و بدلك ينتقل  ARNبوليميراز على طول مصفوفة ADN مكونا خيط ARN ، و عندما يصل  لنهاية الجزء المطلوب نسخه (نهاية مورثة)، ينفصل عن مصفوفة ADN ليغادر ARN النواة نحو السيتوبلازم، لتستعيد جزيئة ADN تكاملها العادي.

ج- علاقة ARN_m بالرمز الوراثي:

يسمى كل ثلاثي نيكلييوتيدات ARN_m (و يرمز له بالقواعد الآزوتية الثلاث المكونة له) "بالوحدة الرمزية". انطلاقا من نتائج الوثيقة 6 ص 75 ، نلاحظ أنه بعد كل حقن ل ARN_m يرتفع عدد الأحماض الأمينية الحرة التي يتم دمجها في السلسلة البروتينية المركبة. يدل ذلك على أن ARN_m هو المسؤول عن دمج الأحماض الأمينية و انتاج البروتينات، لكن ما هي العلاقة بين الوحدات الرمزية (ARN_m ) و الأحكاض الأمينية؟

تمكن العلماء منذ ستينات القرن الماضي من عزل أنزيم قادر على بلمرة نيكلييوتيدات ARN و تركيب جزيئة مشابهة ل ARN_m ، مما دفع بالعالمان Niremberg و Matthiew لإجراء تجربتهما الشهيرة. باستغلال معطيات الوثيقتين 7 و 8 ص 75 استنتج مبدأ الرمز الوراثي.

- باستعمال ARN_m اختباري مكون فقط من قواعد الأوراسيل U (أي من تعاقب لوحدات رمزية UUU) تم تركيب لسلسلة بروتينية مكونة من تعاقب لنفس الحامض الأميني هو الفينيل ألنين و رمزه Phe . إذن الوحدة الرمزية UUU ل ARN_m هي المسؤولة عن بناء الPhe  أي أنها رامزة له.

أتمم Niremberg و مساعدوه الكشف عن تقابل الوحدات الرمزية ل ARN_m مع الأحماض الأمينية باستعمال نفس المنهج التجريبي السابق، فتوصل إلى أن الوحدة الرمزية CCC تقابل  الحامض الأميني برولين Pro، و أن AAA تقابل الليزين Lys ... و تم التعرف على أن الوحدات الرمزية موجهة فمثلا        GGCتشير إلى  الغليسين Gly في حين تشير CGG إلى الأرجنين Arg . يحدد إذن ترتيب القواعد الآزوتية الوحدات الرمزية التي ترمز بدورها للأحماض الأمينية و يسمى نظام التقابل بين تتالي نيكليوتيدات ARN_m و الأحماض الأمينية "بالرمز الوراثي" الذي يلخصه جدول الوثيقة 8.  

V- آلية تركيب البروتينات:

1- عوامل التركيب البروتيني:

أ- الريبوزومات: (الوثيقة 1 ص 76) أو الجسيمات الريبية عبارة عن عضيات سيتوبلازمية مكونة من وحدتين (كبرى وصغرى)، تتكون كل وحدة من بروتينات و ARN ريبوزومي رمزه ARN_r و يتم تركيبها في النوية لتنتقل للسيتوبلازم حيث توجد ملتصقة بخيط ARN_m.

ب- ARN الناقل ARN_t : (الوثيقة 2 ص 76) يتكون من خييط ملتوي من ARN و هو جزيئة صغيرة (حوالي 80 قاعدة آزوتية). يلعب ARN_t دور مهم في انتقال الأحماض الأمينية المقابلة للوحدات الرمزية ل ARN_m حيث يتوفر ARN_t على ثلاث نيكلييوتيدات مكملة للوحدة الرمزية التي تشير لحمض أميني معين تسمى "مضاد الوحدة الرمزية". بالتالي يوجد 61 ARN_t مختلف من ناحية مضاد الوحدة الرمزية التي يحملها.

2- مراحل التركيب البروتيني:

يتم تركيب البروتينات انطلاقا من المعلومة الوراثية التي يحملها ARN_m و تسمى هذه العملية "بالترجمة"، تتم عبر ثلاث مراحل، تعرف عليها من خلال وثيقة الصفحة 77.

- البداية: يبدأ دائما تركيب البروتينات بنفس الحامض الأميني و هو الميتيونين  Met، إذن في البداية ينجز ارتباط بين الوحدة الرمزية AUG ل ARN_m و مضاد الوحدة الرمزية UAC ل ARN_t و يسمى هذا الأخير ب ARN_t المبتدئ و الذي يرتبط بمضاد الوحدة الرمزية لِ ARN_m ثم ترتبط بالوحدة الكبرى ليصبح الريبوزوم عمليا.

- الاستطالة: يأتي ARN_t ثاني يحمل الحامض الأميني المقابل للوحدة الرمزية الثانية فيأخد مكانه في الموقع A للريبوزوم ثم يرتبط الحامضان الأمينيان فيما بينهما لتفترق الرابطة بين الميتيونين و ARN_t الناقل ليغادر الريبوزوم تاركا مكانه فارغا ينتقل له ال ARN_t الثاني و يأتي ARN_t ثالث في الموقع A و تستمر عملية تركيب السلسلة البروتينية من الطرف 5' إلى 3' ل ARN_m .    

- النهاية: تتواصل عملية الترجمة حتى يصل الريبوزوم إلى وحدة رمزية بدون معنى (وحدة قف) و هي إما UGA ، UAA أو UAG ، حيث لا يوجد هناك أي ARN_t يتوفر على مضاد وحدة رمزية متكاملة مع هذه الوحدات. يتدخل حين إذن أنزيم لتحرير السلسلة البروتينية المركبة و فصل الميتيونين البدئي عنها، فتفترق وحدتا الريبوزوم تاركتا ARN_m .