100 روبيةمكافأة للطلب الأول
حدد نوع العمل عمل الدبلوم عمل الدورة ملخص أطروحة الماجستير تقرير الممارسة تقرير المقال مراجعة العمل الاختباري دراسة حل المشكلات خطة العمل إجابات على الأسئلة العمل الإبداعي مقال الرسم المقالات ترجمة العروض التقديمية الكتابة أخرى زيادة تفرد النص أطروحة الماجستير العمل المختبري المساعدة عبر الإنترنت
تعرف على السعر
المعلومات الوراثية هي برنامج لخصائص الكائن الحي، يتم الحصول عليه من الأسلاف ويتم تضمينه في الهياكل الوراثية في شكل شفرة وراثية. تحدد المعلومات الوراثية البنية المورفولوجية والنمو والتطور والتمثيل الغذائي والتركيب العقلي والاستعداد للأمراض والعيوب الوراثية في الجسم.
يدعي علم الأحياء الحديث أن إحدى السمات الرئيسية للحياة هي التكاثر الذاتي. التكاثر الذاتي هو قدرة الكائن الحي على التكاثر والولادة وتربية نوعه.
كما هو معروف، يتم تسجيل المعلومات الوراثية (الوراثية) في سلسلة جزيء الحمض النووي على شكل سلسلة من الجزيئات الأبسط - بقايا النيوكليوتيدات التي تحتوي على واحدة من أربع قواعد: الأدينين (A)، الجوانين (G) - قواعد البيورين، السيتوزين (C) والثايمين (T ) - قواعد البيريميدين.
وبالتالي، علينا أن نتذكر ما نعرفه عن جزيء الحمض النووي.
تمت دراسة بنية جزيء الحمض النووي في عام 1953 من قبل ج. واتسون و ف. كريك. ووجدوا أن جزيء الحمض النووي يتكون من سلسلتين تشكلان حلزونًا مزدوجًا يلتف إلى اليمين (في اتجاه عقارب الساعة). ترتبط بقايا النوكليوتيدات بالعمود الفقري البوليمري لسلسلة الحمض النووي الحلزونية (التي تتكون من بقايا الفوسفات وسكر الديوكسيريبوز بالتناوب). تحدث الروابط الهيدروجينية بين قاعدة البيورين لسلسلة واحدة وقاعدة البيريميدين لسلسلة أخرى. تشكل هذه القواعد أزواجًا متكاملة (من خطوط العرض. تكملة- إضافة). يرجع تكوين الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد التكميلية إلى مراسلاتها المكانية. قاعدة البيريميدين مكملة لقاعدة البيورين. تمنع الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعد الأخرى من الاندماج في البنية الحلزونية المزدوجة.
سلاسل الحمض النووي متكاملة، أي. هناك مراسلات متبادلة بين النيوكليوتيدات الخاصة بها، والتي تشكل أزواج واتسون-كريك G-C و A-T. السلاسل نفسها الموجودة في الحلزون المزدوج غير متوازية.
رسم بياني 1. عرض تخطيطي لجزيء الحمض النووي
يوضح الشكل 2 جزءًا من البنية التي تم فك شفرتها لجزيء الحمض النووي.
لذا، دعونا نتذكر أن أساس التكاثر الذاتي هو القدرة جزيئات الحمض النووي إلى الازدواجية، وهو ما يسمى تكرار الحمض النووي.
تكراريعتمد الحمض النووي على مبدأ التكامل، وهو ما يوضحه الرسم البياني الموضح في الشكل 3.
تين. 3. ازدواج جزيء DNA.
يحدث التضاعف في الخلية الحية بسبب تباعد سلسلتين حلزونيتين، ومن ثم تعمل كل سلسلة كقالب يتم من خلاله، بمساعدة إنزيمات خاصة، تجميع سلسلة حلزونية جديدة من الحمض النووي مشابهة لها. ونتيجة لذلك، بدلا من الحمض النووي واحد، يتم تشكيل اثنين، لا يمكن تمييزهما في البنية عن جزيء الحمض النووي الأصلي (الشكل 4).
الشكل 4. تكرار الحمض النووي
ونتيجة لذلك، يتم إنشاء حلزونين مزدوجين للحمض النووي (جزيئات وليدة)، يحتوي كل منهما على شريط واحد مشتق من الجزيء الأم وشريط واحد تم تصنيعه وفقًا للمبدأ التكميلي.
الآن دعونا نناقش كيفية نقل المعلومات في الخلية.دعونا نذكركم بذلك فييسمى جزء من جزيء الحمض النووي الذي يعمل كقالب لتخليق بروتين واحد الجينوم.يحدث تنفيذ المعلومات الوراثية في عملية تخليق جزيئات البروتين باستخدام ثلاثة RNAs: messenger RNA (mRNA)، النقل RNA (tRNA) والريبوسوم RNA (rRNA). تتم عملية نقل المعلومات بطريقتين: - من خلال قناة اتصال مباشرة (DNA - RNA - البروتين)؛ وذلك من خلال قناة التغذية الراجعة (الوسط – البروتين – الحمض النووي).
يحدث تخليق البروتين في ريبوسومات الخلية. يتلقون معلومات (أو مرسال) RNA (mRNA) من النواة، والتي يمكنها اختراق عتبة الغشاء النووي. ما هو مرنا؟
مرنا هو:
أ) جزيء مفرد مكمل لشريط واحد من الحمض النووي؛
ب) نسخة من الحمض النووي
ج) نسخة ليست من جزيء الحمض النووي بأكمله، ولكن فقط من جزء منه (في الطول). يتوافق هذا الجزء مع واحد أو مجموعة من الجينات المجاورة
د) جزيء يتكون تحت تأثير إنزيم خاص - بوليميريز RNA، والذي يتحرك على طول شريط DNA، يؤدي إلى تخليق mRNA؛ هذه العملية تسمى النسخ.
كيف يتم تحديد طول جزء الحمض النووي الذي يتم عمل نسخة منه على شكل mRNA؟ في بداية هذا الجزء وفي نهايته توجد تسلسلات نيوكليوتيدية محددة يمكن لبوليميراز الحمض النووي الريبي "التعرف عليها" وبالتالي "تحديد" موقع القراءة.
إن عملية النسخ بأكملها التي تقوم بها بروتينات الإنزيمات المختلفة تكون منسقة للغاية، ولهذا السبب غالبًا ما يستخدم مصطلح "آلة النسخ". يحدث النسخ المتماثل بدقة عالية جدًا. يتكون الحمض النووي للثدييات من 3 مليارات زوج من النيوكليوتيدات، ولا يُسمح بحدوث أكثر من 3 أخطاء أثناء عملية التكاثر.
في الوقت نفسه، يجب أن نتذكر أن التوليف يحدث بسرعة عالية - من 50 إلى 500 نيوكليوتيدات / ثانية، وبالتالي فإن الخلية لديها آليات تصحيحية خاصة: تقوم بوليميرات الحمض النووي بالتحقق مرتين من امتثال النيوكليوتيدات للمصفوفة الأصلية.
لذلك، في عملية تخليق البروتين، يمر mRNA عبر الغشاء النووي، ويدخل السيتوبلازم إلى الريبوسومات، حيث يتم تنفيذه:
أ) فك تشفير المعلومات الوراثية،
ب) تخليق جزيء بروتين بوليمر حيوي من الأحماض الأمينية.
يتم تسليم الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات باستخدام RNAs النقل (tRNAs). يوجد عدد من الأحماض الأمينية في الخلية بقدر عدد أنواع الكودونات التي تشفر الأحماض الأمينية.
الكود الجيني
المعلومات الوراثية موجودة في سلسلة من النيوكليوتيدات. وهذا يعني أن تسلسل محدد بدقة من النيوكليوتيدات يتوافق مع حمض أميني محدد، وترتيب معين من الترتيب وعدد الأحماض الأمينية يتوافق بدوره مع بنية بروتينية محددة.
وبالتالي، يحمل mRNA معلومات وراثية في شكل شفرة وراثية، والتي باستخدام أربعة أحرف (أربعة نيوكليوتيدات A، G، C، U)، تحدد أيًا من الأحماض الأمينية العشرين.
خصائص الشفرة الوراثية:
أ). الكود ثلاثي
يتم تشفير كل من الأحماض الأمينية العشرين بواسطة تسلسل من 3 نيوكليوتيدات. ويسمى هذا التسلسل كودون.
ب). الرمز منحط.
يتم تشفير كل حمض أميني بأكثر من كودون واحد (من 2 إلى 6 كودونات لكل حمض أميني).
الخامس). الرمز واضح.
كل كودون يتوافق مع حمض أميني واحد فقط.
ز). الشفرة الوراثية عالمية، أي. هو نفسه بالنسبة لجميع الكائنات الحية على هذا الكوكب.
وبالتالي، فإن الجين هو تناوب "كلمات مكونة من ثلاثة أحرف" - أكواد مكونة من أبجدية مكونة من أربعة أحرف.
من الضروري التأكيد بشكل خاص على عالمية الشفرة الوراثية - حيث يتم تشفير جميع المعلومات حول أبسط كائن حي وحيد الخلية والشخص. ولكن في الحالة الأولى، كان من الممكن القيام برمز أبسط، وفي الحالة الثانية، سيكون من الأفضل استخدام رمز أكثر تقدمًا (معقدًا). ولذلك، فإن وحدة الشفرة الوراثية بمثابة حجة قوية للغاية لصالح مسار تطوري واحد لجميع أشكال الحياة على الأرض.
برنامج الجينوم البشري
برنامج الجينوم البشري الدولي مخصص لحل مشكلة رسم خرائط الجينات البشرية. يبلغ عدد الجينات في الحمض النووي البشري حوالي 50-60 ألفاً، أي ما يعادل 3% فقط من إجمالي طول الحمض النووي؛ ولا يزال دور الـ 97% المتبقية غير واضح.
تحتوي كل خلية بشرية على 46 جزيء DNA، موزعة على 23 زوجًا من الكروموسومات. الكروموسومات هي هياكل يتم من خلالها توزيع جزيء الحمض النووي الكامل. يبلغ الطول الإجمالي لجميع جزيئات الحمض النووي البالغ عددها 46 جزيءًا في خلية بشرية واحدة حوالي 2 متر. ويبلغ الطول الإجمالي لجميع جزيئات الحمض النووي في جسم الإنسان البالغ، المكون من 5×1013 خلية، 1011 كم، وهي أكبر بألف مرة من المسافة من الشمس إلى الأرض.
حتى الآن، تم فك رموز التسلسل الكامل للحمض النووي البشري بشكل كامل تقريبًا.
الهدف الرئيسي من البحث هو دراسة اختلافات الحمض النووي في الأعضاء والخلايا المختلفة للأفراد وتحديد الاختلافات الجينية بينهم. إن تحليل هذه الاختلافات سيجعل من الممكن بناء صور جينية فردية للأشخاص، مما سيجعل من الممكن علاج الأمراض بشكل أفضل. بالإضافة إلى ذلك، سيكشف هذا التحليل عن الاختلافات بين السكان ويحدد المناطق الجغرافية التي تزداد فيها مخاطر تلف الجينوم البشري.
وهكذا، بفضل البحث الجينومي، أصبح من الواضح أنه خلال تطور الحياة على الأرض، ظهر لأول مرة ممثلو العتائق، التي تحتوي على خلايا بدون نوى، وبعد ذلك، ظهرت حقيقيات النوى (تتكون من خلايا ذات نوى)، بما في ذلك البشر.
كشفت الدراسات الجينومية أيضًا عن أوجه تشابه في تسلسلات النيوكليوتيدات في الأنواع غير ذات الصلة. وهذا يشير إلى أنه خلال عملية التطور، تم نقل الجينات من نوع إلى آخر. على سبيل المثال، اتضح أن الجينوم البشري والفأري متقاربان للغاية - حيث يتطابق تسلسل النيوكليوتيدات لديهما بنسبة تزيد عن 90%.
المعلومات الوراثية هي برنامج لخصائص الكائن الحي، يتم الحصول عليه من الأسلاف ويتم تضمينه في الهياكل الوراثية في شكل شفرة وراثية.
ومن المفترض أن تكوين المعلومات الوراثية يتبع المخطط التالي: العمليات الجيوكيميائية – تكوين المعادن – التحفيز التطوري (التحفيز الذاتي).
يتم تخزين جميع المعلومات الوراثية تقريبًا في نواة الخلية. دعونا نلقي نظرة على ما هو وبأي شكل هو.
الحمض النووي، أو في حالة الفيروسات، الحمض النووي الريبوزي (RNA)، هو المسؤول عن المعلومات الجينية. داخل النواة، يتم "طي" الحمض النووي في هياكل تسمى الكروموسومات. يحتوي جسم الإنسان على أكثر من مترين من الحمض النووي. يتم تشفير المعلومات حول بنية البروتينات على جزيئات الحمض النووي الريبي (DNA) والحمض النووي الريبي (RNA) باستخدام رمز وراثي خاص. تنتقل هذه المعلومات خلال عملية تضاعف الحمض النووي (DNA). نتلقى المعلومات الوراثية عند الولادة من الأم والأب على شكل العديد من الجينات. المثير للاهتمام هو أن جميع الخلايا في أجسامنا تحتوي على نفس المعلومات الجينية. فكيف يمكن إذن لخلايا مختلفة أن تؤدي وظائف مختلفة تمامًا؟ والحقيقة هي أن جميع المعلومات الوراثية لا تتحقق في الخلايا، ولكن فقط الأقسام الضرورية - الجينات.
من الممكن أن تكون الجينات البدائية الأولى عبارة عن بلورات طينية دقيقة التبلور، ويتم بناء كل طبقة جديدة من الطين وفقًا للسمات الهيكلية للطبقة السابقة، كما لو كانت تتلقى معلومات حول البنية منها.
يحدث تنفيذ المعلومات الوراثية في عملية تخليق جزيئات البروتين باستخدام ثلاثة RNAs: messenger RNA (mRNA)، النقل RNA (tRNA) والريبوسوم RNA (rRNA). تتم عملية نقل المعلومات: - من خلال قناة اتصال مباشرة: الحمض النووي - الحمض النووي الريبي - البروتين؛ و- من خلال قناة التغذية الراجعة: البيئة - البروتين - الحمض النووي.
الكائنات الحية قادرة على استقبال وتخزين ونقل المعلومات. علاوة على ذلك، فإن الكائنات الحية لديها رغبة متأصلة في استخدام المعلومات الواردة عن نفسها وعن العالم من حولها بأكبر قدر ممكن من الكفاءة. تنتقل المعلومات الوراثية المضمنة في الجينات والضرورية للكائن الحي للوجود والتطور والتكاثر من كل فرد إلى نسله. تحدد هذه المعلومات اتجاه تطور الكائن الحي، وفي عملية تفاعله مع البيئة، يمكن تشويه رد الفعل تجاه فرده، وبالتالي ضمان تطور تطور النسل. في عملية تطور الكائن الحي، تنشأ معلومات جديدة ويتم تذكرها، بما في ذلك زيادة قيمة المعلومات بالنسبة لها.
أثناء تنفيذ المعلومات الوراثية في ظل ظروف بيئية معينة، يتم تشكيل النمط الظاهري للكائنات الحية من نوع بيولوجي معين.
تحدد المعلومات الوراثية البنية المورفولوجية والنمو والتطور والتمثيل الغذائي والتركيب العقلي والاستعداد للأمراض والعيوب الوراثية في الجسم.
أكد العديد من العلماء بحق على دور المعلومات في تكوين وتطور الكائنات الحية، وأشاروا إلى هذا الظرف باعتباره أحد المعايير الرئيسية للحياة. لذا، ف. يعتقد كاراجودين: "العيش هو شكل من أشكال وجود المعلومات والهياكل المشفرة بها، مما يضمن إعادة إنتاج هذه المعلومات في الظروف البيئية المناسبة". كما أشار أ.أ. إلى العلاقة بين المعلومات والحياة. ليابونوف: "الحياة هي حالة شديدة التنظيم من المادة تستخدم المعلومات المشفرة بواسطة حالات الجزيئات الفردية لتطوير تفاعلات مستمرة." عالم الفيزياء الفلكية الشهير لدينا ن.س. يؤكد كارداشيف أيضًا على العنصر المعلوماتي للحياة: "تنشأ الحياة بفضل إمكانية تصنيع نوع خاص من الجزيئات القادرة على تذكر واستخدام أبسط المعلومات في البداية عن البيئة وبنيتها الخاصة، والتي تستخدمها للحفاظ على الذات". ، للتكاثر، وما هو مهم بشكل خاص بالنسبة لنا، هو الحصول على المزيد من المعلومات." يلفت عالم البيئة إف تيبلر الانتباه إلى قدرة الكائنات الحية على الحفاظ على المعلومات ونقلها في كتابه "فيزياء الخلود": "أعرف الحياة كنوع من المعلومات المشفرة التي يتم الحفاظ عليها عن طريق الانتقاء الطبيعي". علاوة على ذلك، فهو يعتقد أنه إذا كان الأمر كذلك، فإن نظام معلومات الحياة أبدي ولانهائي وخالد.
أظهر اكتشاف الشفرة الوراثية وتأسيس قوانين البيولوجيا الجزيئية الحاجة إلى الجمع بين علم الوراثة الحديث ونظرية التطور الداروينية. وهكذا ولد نموذج بيولوجي جديد - النظرية الاصطناعية للتطور (STE)، والتي يمكن بالفعل اعتبارها علم الأحياء غير الكلاسيكي.
إن الأفكار الأساسية لتطور داروين مع ثالوثه - الوراثة والتقلب والانتقاء الطبيعي - في الفهم الحديث لتطور العالم الحي تكتمل بأفكار ليس فقط الانتقاء الطبيعي، ولكن الانتقاء الذي يتم تحديده وراثيا. يمكن اعتبار بداية تطور التطور الاصطناعي أو العام من عمل S.S. Chetverikov في علم الوراثة السكانية، حيث تبين أن الخصائص الفردية والأفراد ليست هي التي تخضع للاختيار، ولكن النمط الوراثي لجميع السكان، ولكن يتم ذلك من خلال الخصائص المظهرية للأفراد الأفراد. وهذا يؤدي إلى انتشار التغييرات المفيدة بين السكان. وهكذا، فإن آلية التطور تتحقق من خلال الطفرات العشوائية على المستوى الجيني ومن خلال وراثة السمات الأكثر قيمة (قيمة المعلومات!)، والتي تحدد تكيف السمات الطفرية مع البيئة، مما يوفر النسل الأكثر قابلية للحياة.
تؤدي التغيرات المناخية الموسمية، والكوارث الطبيعية المختلفة أو الكوارث التي من صنع الإنسان، من ناحية، إلى تغيرات في تواتر تكرار الجينات بين السكان، ونتيجة لذلك، إلى انخفاض التقلب الوراثي. تسمى هذه العملية أحيانًا بالانجراف الوراثي. ومن ناحية أخرى، إلى التغيرات في تركيز الطفرات المختلفة وانخفاض في تنوع الأنماط الجينية الموجودة في السكان، الأمر الذي يمكن أن يؤدي إلى تغييرات في اتجاه وشدة الاختيار.
الكود الجيني هو نظام لتسجيل المعلومات الوراثية في جزيء الحمض النووي حول بنية جزيء البولي ببتيد، أي عدد وتسلسل ترتيب وأنواع الأحماض الأمينية. يحتوي أحد الجينات على معلومات حول سلسلة بولي ببتيد واحدة، أي. حول البنية الأساسية للبروتينات.
وتتميز الشفرة الوراثية بالثلاثية، أي. ثلاث نيوكليوتيدات مرتبة بشكل تسلسلي في سلسلة حمض نووي (DNA أو RNA) تشكل ثلاثية أو كودون (كلمة رمزية) ترمز إلى حمض أميني واحد وموقعه في سلسلة الببتيد. تختلف الكودونات في تسلسل وأنواع النيوكليوتيدات (قواعد النيتروجين). هناك 64 نوعًا من الكودونات، وهو ما يتوافق مع عدد المجموعات المحتملة من 4 (4 أنواع من النيوكليوتيدات تختلف في القواعد النيتروجينية) من 3 (43). 61 منها عبارة عن كودونات إعلامية، وهي تحدد (تشفر) الأحماض الأمينية. 3 أكواد (في DNA - ATT، ATC، ACC، على التوالي في mRNA - UAA، UAG، UGA) تسمى أكواد الإيقاف؛ فهي تضمن نهاية تخليق سلسلة البروتين. كودون TAC في DNA أو AUG في mRNA (يشفر الحمض الأميني ميثيونين) هو كودون البداية، أي. يقف أولاً في الجين ويبدأ تخليق الببتيد.
عند فك الشفرة الجينية، اتضح أن معظم الأحماض الأمينية مشفرة بواسطة عدة أكواد مختلفة، بمعنى آخر، هناك أكواد - مرادفات، والتي غالبًا ما تختلف فقط في النيوكليوتيدات الثالثة (قواعد النيتروجين). على سبيل المثال، الكودونات الموجودة في DNA CGA، CGG، CTG تقوم بتشفير الألانين، والكودونات GCA، GCG، GCT،GC، TCT، TCC – أرجينين. تسمى خاصية الشفرة الوراثية هذه الانحطاط أو التكرار.
وفي الوقت نفسه، تبين أن الكودون الواحد يشفر حمضًا أمينيًا واحدًا فقط، أي. يمكن أن تحتوي على معلومات حول حمض أميني واحد فقط - وبعبارة أخرى، فإن الشفرة الوراثية لا لبس فيها.
تحتوي الشفرة الوراثية أيضًا على عدم تداخل، مما يعني أن الكودونات مرتبة خطيًا، ويتم تضمين نيوكليوتيد واحد في كودون واحد فقط؛ والاستمرارية - لا يتم فصل الكودونات عن بعضها البعض، فهي تقع في سلسلة الحمض النووي واحدة تلو الأخرى، أي. المسافة بين الكودونات تتوافق مع المسافة بين النيوكليوتيدات، ولا توجد إشارات تشير إلى بداية أو نهاية الكودونات.
إن عالمية الشفرة الوراثية تعني أن الشفرة الوراثية لجميع الكائنات الحية تتميز بنفس الخصائص (الثلاثية، الانحطاط، وما إلى ذلك)؛ وأن معنى الكودونات هو نفسه في جميع الكائنات الحية (باستثناء بعض الكودونات في الميتوكوندريا والبكتيريا).
في جميع الكائنات بدائية النواة وحقيقية النواة، يتم تسجيل المعلومات الوراثية في شريط DNA واحد فقط، يسمى الكودوجينيك (إعلامي أو مهم) ويتم تحديده بعلامة "+"، والشريط الثاني لا يحمل معلومات وراثية - غير كودوجينيك (غير إعلامي) أو غير مهم)، ويتم الإشارة إليه بعلامة "-".
الحفاظ على المعلومات الوراثية
كيف تتشكل الملايين من جزيئات الهيموجلوبين المتطابقة في خلايا الدم الحمراء للشخص السليم، عادة دون خطأ واحد في ترتيب الأحماض الأمينية؟ لماذا تحتوي جميع جزيئات الهيموجلوبين الموجودة في خلايا الدم الحمراء لدى مرضى فقر الدم المنجلي على نفس الخطأ وفي نفس المكان؟
للإجابة على هذه الأسئلة، دعونا ننظر إلى مثال الطباعة. على سبيل المثال، تم نشر كتاب في التداول نسخ ن. الجميع تمت طباعة كتب N من نفس القالب - مصفوفة مطبعية، لذا فهي متماثلة تمامًا. إذا تسلل خطأ إلى المصفوفة، لكان قد تم استنساخه في جميع النسخ. يتم تنفيذ دور المصفوفة في خلايا الكائنات الحية بواسطة جزيئات الحمض النووي. يحمل الحمض النووي لكل خلية معلومات ليس فقط عن البروتينات الهيكلية التي تحدد شكل الخلية (تذكر خلية الدم الحمراء)، ولكن أيضًا عن جميع بروتينات الإنزيمات وبروتينات الهرمونات والبروتينات الأخرى.
تتشكل الكربوهيدرات والدهون في الخلية نتيجة تفاعلات كيميائية معقدة، يتم تحفيز كل منها بواسطة بروتين إنزيم خاص بها. بامتلاك معلومات حول الإنزيمات، يقوم الحمض النووي ببرمجة بنية المركبات العضوية الأخرى، ويتحكم أيضًا في عمليات تركيبها وانهيارها.
نظرًا لأن جزيئات الحمض النووي هي قوالب لتخليق جميع البروتينات، فإن الحمض النووي يحتوي على معلومات حول بنية ونشاط الخلايا، وعن جميع خصائص كل خلية والكائن الحي ككل.
يتم تمثيل كل بروتين بسلسلة بوليمر واحدة أو أكثر. يُطلق على جزء من جزيء الحمض النووي الذي يعمل كقالب لتخليق سلسلة بولي ببتيد واحدة، أي بروتين واحد في معظم الحالات، اسم الجين. يحتوي كل جزيء DNA على العديد من الجينات المختلفة. جميع المعلومات الموجودة في جزيئات الحمض النووي تسمى وراثية. فكرة تسجيل المعلومات الوراثية على المستوى الجزيئي وأن تخليق البروتين يحدث وفقًا لمبدأ المصفوفة تمت صياغته لأول مرة في العشرينات من قبل عالم الأحياء الروسي المتميز إن كيه كولتسوف.
فك الشفرة الوراثية البشرية
في مايو 2006، نشر العلماء الذين يعملون على فك رموز الجينوم البشري خريطة وراثية كاملة للكروموسوم 1، والذي كان آخر كروموسوم بشري لم يتم تسلسله بشكل كامل.
نُشرت خريطة وراثية بشرية أولية في عام 2003، إيذانا بالانتهاء الرسمي لمشروع الجينوم البشري. وفي إطار هذا المشروع، تم تسلسل أجزاء الجينوم التي تحتوي على 99% من الجينات البشرية. وكانت دقة تحديد الجينات 99.99٪. ومع ذلك، بحلول الوقت الذي اكتمل فيه المشروع، كان أربعة فقط من الكروموسومات الـ 24 قد تم تسلسلهم بالكامل. والحقيقة هي أنه بالإضافة إلى الجينات، تحتوي الكروموسومات على شظايا لا تشفر أي خصائص ولا تشارك في تخليق البروتين. لا يزال الدور الذي تلعبه هذه الشظايا في حياة الجسم غير معروف، ولكن يميل المزيد والمزيد من الباحثين إلى الاعتقاد بأن دراستهم تتطلب اهتماما وثيقا.
استغرق الجزء الأخير من العمل على تسلسل الجينوم البشري من العلماء حوالي ثلاث سنوات. استغرق فك رموز الكروموسوم 1 وقتًا أطول، لأن هذا الكروموسوم هو الأطول في الجينوم بأكمله. وهو أطول بست مرات من أقصر الكروموسومات (21 و22 وY). ويحتوي على حوالي 8% من الشفرة الوراثية: 3141 جينًا و991 جينًا كاذبًا، مع تداخل العديد من تسلسلات الترميز. الطفرات والتشوهات في الكروموسوم هي المسؤولة عن حدوث أكثر من 350 مرضا، بما في ذلك السرطان. لذا لا يمكن المبالغة في تقدير أهمية نشر خريطة كاملة لهذا الكروموسوم.
معلومات وراثية علم الأجنة الحيوانية
معلومات وراثية، معلومات وراثية – معلومات حول خصائص وخصائص الكائن الحي التي تنتقل عن طريق الميراث. في الكائنات متعددة الخلايا ينتقل باستخدام الخلايا الجرثومية - الأمشاج. وهو مكتوب على شكل تسلسل من النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي، والذي يحدد تخليق بروتينات خلية معينة والتطور المقابل لجميع خصائص وخصائص الكائن الحي.
علم الأجنة العام: قاموس المصطلحات - ستافروبول. أو.ف. ديليكوفا، تي. لابينا. 2010 .
معلومات وراثية- * معلومات وراثية * معلومات وراثية تسلسل النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي الذي يحدد تركيب بروتينات الخلية المحددة، RNA، الحمض الريبي النووي النقال، وتطور الخصائص المقابلة للكائن الحي (). الملكية الموروثة هي ...... علم الوراثة. القاموس الموسوعي
معلومات وراثية- المعلومات الوراثية عن التركيبات الوراثية للجسم، الواردة من الأجداد على شكل مجموعة من الجينات. القاموس الموسوعي البيئي. تشيسيناو: مكتب التحرير الرئيسي للموسوعة السوفيتية المولدافية. أنا. ديدو. 1989... القاموس البيئي
معلومات وراثية- انظر المعلومات الوراثية... قاموس طبي كبير
معلومات وراثية- الأحماض النووية (من النواة اللاتينية) هي مركبات عضوية عالية الجزيئية، بوليمرات حيوية (بولينوكليوتيدات)، تتشكل من بقايا النيوكليوتيدات. الأحماض النووية DNA و RNA موجودة في خلايا جميع الكائنات الحية وتقوم بـ... ... ويكيبيديا
معلومات وراثية- تسلسل من النيوكليوتيدات في جزيء الحمض النووي الذي يحدد تخليق بروتينات معينة في الخلية وتطور الخصائص المقابلة للكائن الحي على أساسها...
المعلومات الوراثية (الوراثية).- برامج مشفرة خصيصا في الكائنات الحية، تتلقاها من أسلافها وتندمج في بنيتها الوراثية على شكل مجموعة من الجينات حول تركيب وبنية وطبيعة استقلاب المواد التي يتكون منها الجسم...
انتقال وراثي- يمثل نقل الحق في قبول الميراث، أي إذا توفي الوريث، المدعو للميراث بموجب وصية أو بموجب القانون، بعد افتتاح الميراث، دون أن يكون لديه الوقت لقبوله خلال الفترة المحددة، الحق في القبول ما كان مستحقا ... ... ويكيبيديا
المعلومات الوراثية (الوراثية)- (انظر المعلومات، علم الوراثة) برنامج لخصائص الكائن الحي، مدمج في الهياكل الموروثة (الحمض النووي، جزئيًا في الحمض النووي الريبي) ويتم تلقيه من الأسلاف في شكل شفرة وراثية. تحدد المعلومات الموروثة البنية المورفولوجية والنمو والتطور والتمثيل الغذائي ... ... بدايات العلوم الطبيعية الحديثة
المعلومات الجينية- (معلومات وراثية) معلومات حول بنية ووظائف الجسم، مضمنة في مجموعة من الجينات ... قاموس طبي كبير
المعلومات الجينية- الاطلاع على المعلومات الوراثية... قاموس المصطلحات النباتية
المهمة أ28
استقلاب الخلية. استقلاب الطاقة والتمثيل الضوئي. ردود الفعل التوليف القالب
2.5 التمثيل الغذائي وتحويل الطاقة - خصائص الكائنات الحية. استقلاب الطاقة والبلاستيك، العلاقة بينهما. مراحل استقلاب الطاقة. التخمر والتنفس. التمثيل الضوئي، أهميته، دوره الكوني. مراحل عملية التمثيل الضوئي. ردود الفعل الخفيفة والمظلمة لعملية التمثيل الضوئي، وعلاقتها. التركيب الكيميائي. دور البكتيريا الكيميائية على الأرض
الاسْتِقْلاب.
الخاصية الرئيسية لجميع الكائنات الحية هي عملية التمثيل الغذائي، وهي عبارة عن مجموعة من العمليات المترابطة لتحويل المواد في الجسم. أساس عملية التمثيل الغذائي هو عمليات التوليف والانحلال، والتي، في الواقع، متعارضة، ولكنها تشكل كلا واحدا.
| التمثيل الغذائي (الأيض) | |
| استقلاب الطاقة (التقويض، التفكك، الانهيار) | استقلاب البلاستيك (الاستقلاب، الاستيعاب، التوليف) |
| يتم تقسيم المواد المعقدة إلى مواد أبسط. | يتم تصنيع المركبات الأكثر تعقيدًا من المركبات الأبسط. |
| يتم تحرير الطاقة. يتم تخزين جزء منه في ATP، ويتم تبديد الجزء الآخر كحرارة. | يتم تكسير ATP، ويتم إنفاق الطاقة المنطلقة على تكوين روابط كيميائية للجزيئات المركبة حديثًا. |
| يزود الجسم بالطاقة اللازمة لجميع العمليات الحيوية، بما في ذلك التفاعلات الأيضية البلاستيكية. | يتم تزويد الجسم بمواد البناء اللازمة لنمو وتطور الجسم والعمليات الحيوية. |
يوضح الجدول أن استقلاب البلاستيك والطاقة عمليتان متعاكستان. لنلقي نظرة على مثال.
6CO2 + 6H2O + طاقة ↔ C6H12O6 + 6O2
اقرأ من اليسار إلى اليمين، هذه معادلة مبسطة لعملية التمثيل الضوئي (أي التبادل البلاستيكي)، والتي يتم خلالها تكوين الكربوهيدرات من ثاني أكسيد الكربون والماء باستخدام الطاقة الشمسية ويتم إطلاق الأكسجين. وإذا قرأت من اليمين إلى اليسار، فهذه معادلة مبسطة لتكسير الجلوكوز (أي استقلاب الطاقة)، حيث يتشكل ثاني أكسيد الكربون والماء ويتم إطلاق الطاقة.
يرتبط استقلاب البلاستيك والطاقة ارتباطًا وثيقًا. تحدث تفاعلات استقلاب الطاقة بمشاركة الإنزيمات التي تتشكل أثناء استقلاب البلاستيك. ولكن لكي تتشكل هذه الإنزيمات نفسها، هناك حاجة إلى الطاقة، والتي يتم إطلاقها أثناء تفاعلات استقلاب الطاقة.
مراحل استقلاب الطاقة.
1) المرحلة الأولى – تحضيري:
· يحدث في الجهاز الهضمي و (أو) في الليزوزومات.
· يتم تكسير البوليمرات إلى مونومرات (البروتينات إلى أحماض أمينية، والسكريات إلى سكريات أحادية)، والدهون إلى جلسرين وأحماض دهنية.
· يتم إطلاق القليل من الطاقة، وكلها تتبدد على شكل حرارة، ولا يتكون ATP.
2) المرحلة الثانية – تحلل السكر (المرحلة اللاهوائية، مرحلة نقص الأكسجين):
يحدث في السيتوبلازم.
· يتم تكسير الجلوكوز إلى حمض البيروفيك (PVA)؛
· يتكون 2 جزيء ATP.
يعتمد مصير حمض البيروفيك على وجود الأكسجين وعلى الخلايا التي يتكون منها. إذا كان هناك ما يكفي من الأكسجين في الخلايا، فإن PVC يدخل الميتوكوندريا وهناك يتأكسد بالكامل إلى ثاني أكسيد الكربون والماء (المرحلة الثالثة). عندما يكون هناك نقص في الأكسجين، يتحول PVA إلى حمض اللبنيك. على سبيل المثال، مع ممارسة التمارين الرياضية لفترة طويلة، هناك تراكم لحمض اللاكتيك في العضلات.
في بعض الكائنات الحية (على سبيل المثال، الخميرة)، يكون ناتج تحلل السكر هو الكحول. وتسمى هذه العملية التخمر الكحولي. في الكائنات اللاهوائية، تحلل السكر هو الطريقة الوحيدة للحصول على الطاقة.
3) المرحلة الثالثة – أكسدة كاملة (المرحلة الهوائية، مرحلة الأكسجين، التنفس الخلوي):
· يحدث في الميتوكوندريا (بدون احتساب العديد من التفاعلات الأولية)؛
· يتم تكوين 36 جزيء ATP.
· يتأكسد PVC بالكامل إلى ثاني أكسيد الكربون والماء.
هناك ثلاث نقاط رئيسية في هذه المرحلة:
أولاً، يتحول PVK إلى مادة خاصة تسمى Acetyl-CoA، وهي التي تدخل الميتوكوندريا؛
في مصفوفة الميتوكوندريا، يشارك أسيتيل مرافق الإنزيم أ في دورة كريبس (دورة حمض ثلاثي الكربوكسيل) ويتأكسد بالكامل إلى ثاني أكسيد الكربون؛
يحدث الفسفرة التأكسدية على ثنايا الغشاء الداخلي (الأعراف)، حيث يتم تصنيع الجزء الأكبر من ATP.
البناء الضوئي.
التمثيل الضوئي هو عملية تكوين مواد عضوية من مواد غير عضوية باستخدام طاقة ضوء الشمس. يحدث التمثيل الضوئي في الخلايا النباتية التي تحتوي على البلاستيدات الخضراء وفي الخلايا البكتيرية الزرقاء. تتضمن عملية التمثيل الضوئي مرحلتين: الضوء والظلام.
مرحلة الضوء.
· يحدث في الضوء فقط.
· يحدث على أغشية الثايلاكويد المكونة من الغشاء الداخلي للبلاستيدات الخضراء.
· يحدث التحلل الضوئي للماء، ويتكون الأكسجين الجزيئي، وهو في هذه الحالة منتج ثانوي ويتم إزالته إلى البيئة. أثناء التحلل الضوئي للماء، تتشكل أيضًا أيونات الهيدروجين (H +)، والتي ترتبط بالجزيئات الحاملة (NADP) وتستخدم لاحقًا في تفاعلات الطور المظلم.
· يتم تكوين ATP، وهو ضروري أيضًا لتفاعلات المرحلة المظلمة.
مرحلة مظلمة.
· يحدث في سدى البلاستيدات الخضراء.
· يمتص ثاني أكسيد الكربون من البيئة ويدخل إلى البلاستيدات الخضراء.
· NADP∙H (الذي يتكون في المرحلة الضوئية) يطلق الهيدروجين؛
· يتم إنفاق طاقة ATP في العملية: 6CO 2 + 24H → C 6 H 12 O 6 + 6 H 2 O؛
· يتكون الجلوكوز والذي يتحول بعد ذلك إلى نشا.
التركيب الكيميائي.
التركيب الكيميائي– عملية تكوين المواد العضوية من المواد غير العضوية باستخدام الطاقة المنطلقة أثناء أكسدة المركبات غير العضوية. تم اكتشاف التركيب الكيميائي من قبل العالم المحلي إس.إن. فينوغرادسكي. مثل جميع الكائنات ذاتية التغذية، تلعب البكتيريا المصنعة كيميائيًا دور المنتجين في المحيط الحيوي.
تشمل الكائنات الكيميائية التغذية عددًا من البكتيريا:
1) تقوم بكتيريا الكبريت بأكسدة كبريتيد الهيدروجين إلى كبريت أو كبريتات؛
2) بكتيريا الحديد تتأكسد Fe +2 إلى Fe +3
3) بكتيريا الهيدروجين، الهيدروجين الجزيئي المنطلق أثناء الاضمحلال إلى H +؛
4) تعمل البكتيريا الآزوتية على أكسدة الأمونيا إلى نتريت ونترات.
عناصر المحتوى التي تم اختبارها في امتحان الدولة الموحدة:
2.6 المعلومات الوراثية في الخلية. الجينات والشفرة الوراثية وخصائصها.
طبيعة مصفوفة تفاعلات التخليق الحيوي. التخليق الحيوي للبروتين والأحماض النووية
معلومات وراثية.
تختلف جميع الكائنات الحية عن بعضها البعض بطرق مختلفة. تعتمد جميع العلامات والخصائص الخارجية والداخلية لعملية التمثيل الغذائي على وجود بروتينات معينة في الجسم . المعلومات الوراثية هي معلومات حول البروتينات التي يجب تصنيعها في الجسم. وإذا كانت المعلومات الوراثية هي معلومات عن البروتينات، فإن تنفيذ هذه المعلومات هو عملية تخليق البروتين. يتم تسجيل المعلومات الوراثية في جزيئات الحمض النووي (أو الحمض النووي الريبي في بعض الفيروسات). يسمى جزء من الحمض النووي يحتوي على معلومات حول البنية الأولية للبروتين الجينوم.
الكود الجيني.
الحمض النووي (وبالتالي كل جين) عبارة عن سلسلة من النيوكليوتيدات، والبروتين عبارة عن سلسلة من الأحماض الأمينية. يسمى مبدأ مطابقة تسلسل النيوكليوتيدات في الحمض النووي مع تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين الكود الجيني.
خصائص الشفرة الوراثية:
1) ثلاثية - يتم تشفير كل حمض أميني بثلاثة نيوكليوتيدات. ثلاثة نيوكليوتيدات - ثلاثية.
2) الخصوصية (لا لبس فيها) - كل ثلاثية تشفر حمضًا واحدًا فقط. على سبيل المثال، يقوم الثلاثي AAA بتشفير الحمض الأميني فينيل ألانين فقط وليس غيره.
3) التكرار (الانحلال) - يمكن تشفير الحمض الأميني بواسطة ثلاثة توائم مختلفة. على سبيل المثال، يمكن تشفير الحمض الأميني سيرين بواسطة أي من الثلاثة توائم الستة: AGA، AGG، AGC، AGT، TCA، TCG. بسبب تكرار الشفرة الوراثية، فإن بعض الطفرات الجينية لا تؤثر على النمط الظاهري. على سبيل المثال، استبدال النيوكليوتيدات الأخيرة في الثلاثي AG أإلى أي شيء آخر لن يغير تسلسل الأحماض الأمينية في البروتين بأي شكل من الأشكال، لأن الثلاثي الجديد الناتج سيظل يشفر الحمض الأميني سيرين.
4) العالمية - الشفرة الوراثية هي نفسها في جميع الكائنات الحية. وهكذا، فإن ثلاثي AAA يشفر الفينيل ألانين في البشر والفطريات والنباتات والبكتيريا والفيروسات. تشهد عالمية الشفرة الوراثية على وحدة أصل العالم العضوي. وبفضل عالمية الشفرة الوراثية، من الممكن "زرع" الجينات من جينوم نوع ما إلى جينوم نوع آخر، وهو أساس الهندسة الوراثية.
5) وجود علامات الترقيم. هناك ثلاثة توائم لا ترمز للأحماض الأمينية. إنها إشارة لبداية أو نهاية تركيب تسلسل بولي ببتيد محدد.
في الخمسينيات من القرن العشرين، تم إجراء أهم الاكتشافات في مجال علم الأحياء: تم الكشف عن بنية الجزيء الرئيسي للحياة، جزيء الحمض النووي. بدت مبادئ تشغيل المصمم الوراثي بسيطة ومنطقية بشكل رائع، وحددت تطور علم الأحياء لمدة نصف قرن على الأقل، وأصبحت عمليا عقيدة بيولوجية. ومع ذلك، وكما أظهرت الأبحاث الحديثة، فإن تفاصيل البناء الجيني أكثر تنوعًا وتعقيدًا مما كان يُعتقد سابقًا. دكتور في العلوم البيولوجية، موظف في معهد الحفريات التابع لأكاديمية العلوم الروسية ألكسندر ماركوف يتحدث عن أحدث الأبحاث في مجال تخزين ونقل المعلومات الوراثية.
علم الوراثة الكلاسيكي
تطورت الأفكار الكلاسيكية حول آليات الميراث الجيني في الخمسينيات والستينيات من القرن الماضي نتيجة لسلسلة من الاكتشافات العظيمة التي قام بها علماء الأحياء الجزيئية. بادئ ذي بدء، هذا هو فك رموز بنية الحمض النووي وفك الشفرة الوراثية. وهذا يعني أنه أصبح من الواضح أن المعلومات الوراثية مسجلة في جزيئات الحمض النووي في شكل تسلسل من أربعة "أحرف" - النيوكليوتيدات. يتم نسخ هذه المعلومات من DNA إلى RNA، ومن ثم يتم استخدام نسخة من الجين كتعليمات لتخليق البروتين. تقوم البروتينات بكل العمل الرئيسي في أجسامنا. إنهم يحددون هيكلها بالكامل وجميع وظائفها. وكل ثلاثة أحرف من الشفرة الوراثية رمز لحمض أميني، وتتكون البروتينات من أحماض أمينية. وقد خلقت هذه الاكتشافات حالة من النشوة بين علماء الأحياء، حيث بدا أن سر الحياة قد تم حله. وقد أدى هذا إلى بعض الدوغماتية للآليات المفتوحة. وأصبح من المقبول عمومًا أن المعلومات الوراثية يتم تسجيلها في جزيئات الحمض النووي فقط بحيث تنتقل هذه المعلومات على طول السلسلة من الحمض النووي، أي من الجينات عبر الحمض النووي الريبي (RNA) إلى البروتينات. لكن المعلومات لا يمكن أن تتدفق في الاتجاه المعاكس، من البروتينات إلى الحمض النووي. الطريقة الوحيدة لحدوث التغيرات الوراثية هي من خلال الأخطاء العشوائية عند نسخ جزيئات الحمض النووي أو الطفرات.
وتبين أن مثل هذه الأفكار كانت مفيدة جدًا ومثمرة جدًا لتطوير العلوم وأدت إلى التطور الهائل للبيولوجيا الجزيئية. ولكن في عملية البحث، أصبح من الواضح تدريجيًا أن المخطط الأصلي كان في الواقع مبسطًا للغاية وأن كل شيء في الواقع أكثر تعقيدًا وليس بهذه البساطة. اتضح أن التغييرات الوراثية تنشأ، أولا، ليس فقط نتيجة للطفرات العشوائية. ثانيا، يتم نقل المعلومات الوراثية ليس فقط من خلال هذه السلسلة أحادية الاتجاه. وأخيرًا، الشيء الثالث هو أن المعلومات الوراثية يمكن تسجيلها ليس فقط في الحمض النووي. هذه هي النقاط الثلاث الرئيسية التي أود أن أذكرها.
الطفرات "الواعية".
تنشأ التغيرات الوراثية ليس فقط بسبب الطفرات العشوائية. في بعض الحالات، تكون التغييرات الجينية ذات مغزى كبير، ويمكن للمرء أن يقول أنها هادفة. ومن الأمثلة الصارخة على ذلك ما يسمى بتحويل الجينات، والذي يحدث، على وجه الخصوص، في البكتيريا المسببة للأمراض.
المكورات البنية، العامل المسبب لمرض السيلان، لها بروتين سطحي تتعرف عليه خلايا الجهاز المناعي. عندما تدخل البكتيريا الجسم، تتعلم خلايا الجهاز المناعي التعرف على هذا البروتين السطحي للمكورات البنية. وعندما يتعلمون، تتضاعف الخلايا الليمفاوية ذات المستقبلات المقابلة، والتي تبدأ في تدمير هذه المكورات البنية. وتأخذ المكورات البنية جين بروتين سطحها وتغيره "بوعي" بحيث لا يمكن التعرف عليه بعد الآن. يحتوي على جين بروتين سطحي، وبالإضافة إلى ذلك، يوجد في الجينوم عدة نسخ غير وظيفية من هذا الجين، تختلف قليلاً عن بعضها البعض. ومن وقت لآخر يحدث ما يلي: يتم استبدال جزء من الجين العامل بجزء من إحدى النسخ غير العاملة، وبالتالي يصبح الجين مختلفًا قليلاً، ويصبح البروتين مختلفًا قليلاً، وتتوقف الخلايا الليمفاوية عن التعرف عليه . ونتيجة لذلك، تتشكل المناعة ضد مرض السيلان بصعوبة كبيرة أو لا تتشكل على الإطلاق.
مثال آخر على التغيرات غير العشوائية التي تحدث في البكتيريا كرد فعل للإجهاد: فهي تزيد من معدل الطفرات. وهذا هو، على سبيل المثال، عندما تجد الإشريكية القولونية نفسها في بيئة مرهقة، فإنها تبدأ على وجه التحديد في إنتاج بروتينات، والتي عند نسخ الحمض النووي، ترتكب أخطاء أكثر من المعتاد. أي أنهم هم أنفسهم يزيدون من معدل الطفرة. بشكل عام، هذه خطوة محفوفة بالمخاطر، في ظل ظروف مواتية، من الأفضل عدم القيام بذلك، لأنه من بين الطفرات التي تنشأ، الغالبية العظمى ضارة أو عديمة الفائدة. لكن إذا ماتوا على أي حال، تقوم البكتيريا بتشغيل هذه الآلية.
طريقة أخرى لنقل المعلومات: من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الحمض النووي (DNA).
تنتقل المعلومات الوراثية ليس فقط على طول السلسلة التي كانت في الأصل عبارة عن بروتين DNA - RNA -. أولا، تم اكتشاف ظاهرة ما يسمى بالنسخ العكسي، أي أنه يمكن إعادة كتابة المعلومات، على سبيل المثال، في بعض الفيروسات، من الحمض النووي الريبي (RNA) إلى الحمض النووي (DNA)، أي في الاتجاه المعاكس. اتضح أن هذه عملية شائعة إلى حد ما. يحتوي الجينوم البشري أيضًا على إنزيم مماثل، ونتيجة للنسخ العكسي من جزيء الحمض النووي الريبي (RNA)، تتم إعادة كتابة بعض المعلومات في الجينوم، إلى الحمض النووي (DNA).
كيف يحدث هذا؟ تدخل بعض المعلومات إلى الحمض النووي الريبي (RNA) غير الموجود في الحمض النووي (DNA). في المرحلة التي توجد فيها المعلومات على شكل RNA، يحدث تحرير نشط لهذه المعلومات، ويظهر المحرر. في بعض الأحيان يتم تحريره بواسطة البروتينات، وأحيانًا يقوم الحمض النووي الريبوزي (RNA) نفسه بتحرير نفسه.
عادة، في جميع الكائنات الحية العليا، تتكون الجينات من عدة قطع، أي أنها ليست تسلسل الحمض النووي المستمر حيث يتم كتابة بنية البروتين، ولكنها مقطعة إلى قطع، ويتم إدخال قطع طويلة أكثر أو أقل من الحمض النووي بين لهم، والتي لا رمز للبروتين. يطلق عليهم الإنترونات. يمكن أن تحدث تغييرات مختلفة أثناء تحرير الحمض النووي الريبي (RNA). على سبيل المثال، يمكن لصق مناطق الترميز معًا بترتيبات مختلفة. وفي الوقت نفسه، كل شيء معقد للغاية لدرجة أن هذه القطع المستأصلة من الحمض النووي الريبي (RNA) هي جزيئات نشطة تشارك بنشاط في جميع العمليات، فهي تنظم النشاط في بعض الجينات الأخرى، وتنظم تحرير الحمض النووي الريبي (RNA)، الخاص بها، والبعض الآخر. أي أن كل شيء متشابك في مجموعة معقدة من التفاعلات.
لنفترض أننا أخذنا نصًا وقطعنا بعض الكلمات غير الضرورية وألقيناه في سلة المهملات. تخيل الآن أن هذه الكلمات غير الضرورية تزحف خارج السلة، وتعود إلى الكتاب، وتبدأ في الالتفاف وتغيير بعض الكلمات، وتندمج في مكان ما. وخلافا للمخطط الكلاسيكي، فقد تبين أن الحمض النووي الريبي (RNA) هو فاعل نشط للغاية في جميع عمليات المعلومات هذه.
يمكن إعادة كتابة مثل هذا الحمض النووي الريبي (RNA) المُحرر مرة أخرى إلى الحمض النووي (DNA)، وبالتالي يمكن أن تحدث وراثة الخصائص المكتسبة إلى حد ما. لأن الشكل الذي يتخذه الحمض النووي الريبي الناضج في نهاية المطاف هو، بمعنى ما، سمة مكتسبة؛ يمكن إعادة كتابته مرة أخرى إلى الحمض النووي، ومن ثم يظهر الجين الكاذب الرجعي في الحمض النووي. والجينوم البشري مليء بمثل هذه الجينات الكاذبة الرجعية.
لا يمكن أن يكون الحمض النووي فقط هو الناقل للمعلومات الوراثية
المعلومات الوراثية، كما اتضح، يمكن تسجيلها ليس فقط في الحمض النووي، ولكن أيضًا، على ما يبدو، في الحمض النووي الريبي (RNA). في الفترة 2005-2006، ظهر عدد من المقالات في المجلات العلمية الأكثر احتراما، والتي قدمت نتائج التجارب التي تم فيها انتهاك قوانين علم الوراثة الكلاسيكية بشكل صارخ. لقد أخذوا الفئران، الفئران لديها جين يسمى كيت، وهو يؤدي العديد من الوظائف المختلفة، ومن بين أمور أخرى، اللون يعتمد عليه. ولأغراض تجريبية، تم إنتاج نسخة متحولة من هذا الجين، "Kit ناقص". كل جين في الفئران والبشر موجود في نسختين، واحدة من الأب، والأخرى من الأم. الفئران ذات النمط الجيني Kit ناقص ناقص تموت ببساطة. الفئران ذات النمط الجيني Kit plus-minus لها أقدام بيضاء وذيل أبيض، في حين أن الفئران Kit plus-plus لها لون رمادي طبيعي. ووفقًا لقوانين علم الوراثة الكلاسيكي، إذا أخذنا فئران زائد ناقص، فيجب أن نحصل على التوزيع التالي في النسل: ربع الفئران سيكون لها النمط الجيني ناقص ناقص وسوف تموت ببساطة على الفور، وربع الفئران سيكون لها النمط الجيني ناقص ناقص وسوف تموت على الفور سيكون لدى الفئران النمط الجيني الزائد، وبالتالي، اللون الطبيعي ونصف، 50٪ سيكون لها النمط الجيني الزائد أو الناقص، وبالتالي، سيكون لها أرجل بيضاء وذيل. هذه هي قوانين مندل التي تمت دراستها في المدرسة.
ولكن في النهاية، لسبب ما، وجدوا أن 95٪ من الفئران الباقية كانت لها أرجل وذيل بيضاء. كيف يمكن حصول هذا؟ بدأنا ننظر إلى النمط الجيني، ولحسن الحظ أصبح الآن من السهل جدًا القيام به. واتضح أن كل شيء على ما يرام بالنسبة للنمط الوراثي، فربع الفئران كان لديه النمط الوراثي الزائد ويجب أن يكون له لون طبيعي، لكن كان لديه أرجل وذيل أبيض. أي أنه تبين أن هذه الفئران لا تمتلك الجين الخاص بالأقدام البيضاء والذيول البيضاء، لكنها تمتلك هذه الصفة. من أين تأتي السمة إذا لم يكن هناك جين؟ أي أنه أصبح من الواضح أنه في هذه الحالة لا تنتقل المعلومات الوراثية عبر الحمض النووي، لأن شيئًا واحدًا مكتوبًا في الحمض النووي، لكننا نرى شيئًا آخر. فماذا إذن، إذا لم يكن الحمض النووي هو الذي ينقل هذه الصفة؟ وبطبيعة الحال، وقعت الشكوك أولاً على الحمض النووي الريبي (RNA). تم عزل الحمض النووي الريبي (RNA) الذي تمت قراءته من النسخة الطافرة من الجين من الفئران ذات النمط الجيني الموجب أو الناقص. تم إدخال هذه الشظايا في بيضة فأر بري، لم يكن لديه أي ذيول بيضاء في عائلته. وكانت النتيجة فأرًا أبيض الذيل وذو أقدام بيضاء. ومن الواضح أن هذا الحمض النووي الريبوزي (RNA) الذي يأتي من الآباء أو يتم تقديمه خصيصًا، يؤثر هذا الحمض النووي الريبي (RNA) الطافر بطريقة ما على الحمض النووي الريبي (RNA) الطبيعي، والذي يُقرأ من الجين الطبيعي. يقوم الحمض النووي الريبي المتحول بتحويل الحمض النووي الريبي الطبيعي إلى RNA غير طبيعي، وهذا أمر موروث.
وأظهرت تجربة أجريت على الفئران أنه في بعض الحالات يمكن نقل المعلومات الوراثية عبر الحمض النووي الريبوزي (RNA). وهكذا، يصبح من الواضح أن التعامل مع المعلومات في الخلايا الحية أكثر تعقيدًا بكثير مما افترضته كلاسيكيات علم الوراثة.
