نظره عامه

تنص العقيدة المركزية في علم الأحياء على أن المعلومات المشفرة في الحمض النووي يتم نقلها إلى الحمض الريبي المرسال ، والذي يوجه بعد ذلك عملية تخليق البروتين. تسمى مجموعة التعليمات التي تمكن تسلسل نيوكليوتيدات الحمض الريبي المرسال من فك تشفيرها إلى أحماض أمينية بالشفرة الجينية. دفعت الطبيعة العالمية لهذه الشفرة الوراثية بالتقدم في البحث العلمي والزراعة والطب.

الحمض النووي الريبي هو الحلقة المفقودة بين الحمض النووي و البروتينات

في أوائل القرن العشرين ، اكتشف العلماء أن الحمض النووي يخزن جميع المعلومات اللازمة للوظائف الخلوية وأن البروتينات تؤدي معظم هذه الوظائف. ومع ذلك ، ظلت آليات تحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات وظيفية غير معروفة لسنوات عديدة. في البداية ، كان يُعتقد أن جيناً واحداً يتم تحويله مباشرة إلى بروتينه المشفر. تحدى اكتشافان حاسمان في الخلايا حقيقية النواة هذه النظرية: أولاً ، لا يتم إنتاج البروتين في النواة. ثانياً ، الحمض النووي غير موجود خارج النواة. أثارت هذه النتائج البحث عن جزيء وسيط يربط الحمض النووي بإنتاج البروتين. هذا الجزيء الوسيط ، الموجود في كل من النواة والسيتوبلازم ، والمرتبط بإنتاج البروتين ، هو الحمض النووي الريبي.

أثناء النسخ ، يتم تصنيع الحمض النووي الريبي في النواة باستخدام الحمض النووي كقالب. يشبه الحمض النووي الريبي المركب حديثاً في التسلسل خيط الحمض النووي ، باستثناء الثيميدين في الحمض النووي الذي يتم استبداله باليوراسيل في الحمض النووي الريبي. في حقيقيات النوى ، تتم معالجة هذه النسخة الأولية بشكل أكبر ، وإزالة مناطق البروتين غير المشفرة ، وتغطية الطرف 5 'وإضافةذيل بولي_A للطرف 3 ' ، لإنشاء الحمض الريبي المرسال الذي يتم تصديره بعد ذلك إلى السيتوبلازم.

قواعد تفسير تسلسل الحمض النووي الريبي المرسال تشكل الشفرة الجينية

تحدث الترجمة في الريبوسومات في السيتوبلازم ، حيث تُترجم المعلومات المشفرة في الحمض الريبي المرسال إلى سلسلة من الأحماض الأمينية. مجموعة من ثلاثة أكواد نيوكليوتيدات للحمض الأميني وهذه الثلاثيات تسمى الكودونات. مجموعة القواعد التي تحدد الخطوط العريضة للكودونات التي تحدد حمض أميني معين تشكل الشفرة الجينية.

الشفرة الجينية متكررة

تتكون البروتينات من ٢٠ حمض أميني في حقيقيات النوى. يوفر الجمع بين أربعة نيوكليوتيدات في مجموعات من ثلاثة ٦٤ (4³) كوداً ممكناً. و هذا يعني أنه من الممكن أن الأحماض الأمينية الفردية يمكن ترميزها من قبل أكثر من كودون واحد. و يقال إن الشفرة الجينية متكررة أو متحللة. في كثير من الأحيان ، ولكن ليس دائماً ، تختلف الكودونات التي تحدد نفس الأحماض الأمينية فقط في النيوكليوتيدات الثالثة من الثلاثي. على سبيل المثال ، تمثل الكودونات GUU ، GUC ، GUA ، و GUG جميعها الحمض الأميني فالين. ومع ذلك ، فإن AUG هو الكودون الوحيد الذي يمثل الحمض الأميني ميثيونين. الكودون AUG هو أيضاً الكودون الذي يبدأ فيه تخليق البروتين ، وبالتالي يُسمى كودون البدء. يقلل التكرار في النظام من الآثار الضارة للطفرات. قد لا تؤدي الطفرة (أي التغيير) في الموضع الثالث من الكودون بالضرورة إلى تغيير الحمض الأميني.

الشفرة الجينية عالمية

مع استثناءات قليلة ، تستخدم معظم الكائنات بدائية النواة وحقيقيات النوى نفس الكود الجيني لتخليق البروتين. مكنت عالمية الشفرة الوراثية من تحقيق تقدم في البحث العلمي والزراعة والطب. على سبيل المثال ، يمكن الآن تصنيع الأنسولين البشري على نطاق واسع في البكتيريا. يتم ذلك باستخدام تقنية الحمض النووي المهجن. يتكون الحمض النووي المهجن من مادة وراثية من أنواع مختلفة. يتم ربط الجينات المشفرة للأنسولين البشري بالحمض النووي البكتيري وإدخالها في خلية بكتيرية. تقوم الخلية البكتيرية بالنسخ والترجمة لإنتاج الأنسولين البشري المشفر في الحمض النووي المهجن. يتم استخدام الأنسولين البشري الناتج في علاج مرض السكري.