النسخ

عملية النسخ في علم الأحياء ، تتضمن عملية تكرار جزء من خيط DNA إلى خيط RNA مرسال (mRNA). ثم يحتوي mRNA على تسلسل القاعدة النووية المكمل لجزء الحمض النووي. يحدث النسخ اللاحق في جميع حقيقيات النوى ، بما في ذلك البشر ، داخل نواة الخلية ، بينما تحدث الترجمة اللاحقة ، وهي ترجمة mRNA إلى بروتين معين في السيتوبلازم ، على الريبوسومات.

ما هو النسخ؟

تمثل عملية النسخ المرحلة الأولى في تحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات ، وعلى عكس النسخ المتماثل ، فإن الأمر لا يتعلق بعمل نسخة من الجينوم بأكمله ، ولكن فقط أجزاء معينة من خيط DNA.

في جزء معين من خيط الحمض النووي ، يتم أولاً كسر الرابطة مع حبلاها الجزئي التكميلي في الحلزون المزدوج عن طريق كسر روابط الهيدروجين. إن إضافة نيوكليوتيدات الحمض النووي الريبي الحر إلى المنطقة المراد نسخها يخلق قسمًا تكميليًا جديدًا ، والذي يتكون ، مع ذلك ، من أحماض ريبونوكلييك وليس أحماض ديوكسي ريبونوكليك كما في الحمض النووي.

الجزء الناتج من الحمض النووي الريبي هو عمليا نسخة العمل من قطعة الحمض النووي ويسمى رسول RNA (مرنا). ينفصل الرنا المرسال الذي ينشأ داخل نواة الخلية عن الحمض النووي وينتقل من خلال غشاء نواة الخلية إلى العصارة الخلوية ، حيث تتم الترجمة وتحويل أكواد الحمض النووي الريبي إلى تسلسل الأحماض الأمينية المقابل ، أي تركيب البروتين.

تحدد التسلسلات المكونة من ثلاثة (ثلاثية) من القواعد النووية على الرنا المرسال ، تسمى الكودونات ، حمضًا أمينيًا واحدًا لكل منها. وفقًا لتسلسل أكواد mRNA ، يتم تجميع الأحماض الأمينية المقابلة في بولي ببتيدات وبروتينات عبر روابط الببتيد.

الوظيفة والمهمة

في علم الأحياء ، يحقق النسخ أول عمليتين رئيسيتين تقومان بتحويل المعلومات الجينية ، الموجودة كتسلسلات من القواعد النووية للحمض النووي ، إلى تخليق البروتينات. تتكون المعلومات الجينية من متواليات من ثلاثة توائم أو أكواد ، كل منها يرمز إلى حمض أميني.يمكن أيضًا تعريف بعض الأحماض الأمينية بواسطة كودونات مختلفة.

تتمثل وظيفة النسخ في إنتاج حبلا mRNA ، تتوافق القواعد النووية - في هذه الحالة ، قواعد الريبونوكلين وليس قواعد deoxyribonuclein - مع النمط التكميلي لجزء DNA المعبر عنه. وبالتالي ، فإن mRNA الذي تم إنشاؤه يتوافق مع نوع من القالب السلبي لقطاع الجين المعبر عنه ، والذي يمكن استخدامه لتخليق البروتين المشفر مرة واحدة ثم إعادة تدويره مرة أخرى.

العملية الرئيسية الثانية لتحويل المعلومات الجينية إلى بروتينات محددة هي الترجمة ، والتي يتم خلالها ربط الأحماض الأمينية ببعضها البعض وربطها بالببتيد لتشكيل البروتينات وفقًا لتشفير الرنا المرسال.

يتيح النسخ قراءة المعلومات الجينية بشكل انتقائي ونقلها في شكل نسخ تكميلية من نواة الخلية إلى العصارة الخلوية ، وبصورة مستقلة عن جزء الحمض النووي المقابل ، لبناء البروتينات.

تتمثل إحدى مزايا النسخ في أنه يمكن التعبير عن أجزاء من خيط DNA واحد لإنتاج الرنا المرسال دون أن يتعرض الجين بأكمله لتغيرات فسيولوجية ثابتة وبالتالي يتعرض لخطر التحور أو تغيير خصائصه.

ميزة أخرى للنسخ هي ما يسمى بالربط وأنواع أخرى من معالجة الرنا المرسال. تحرر عملية التضفير الرنا المرسال أولاً مما يسمى الإنترونات ، من الكودونات عديمة الوظيفة التي لا ترمز للأحماض الأمينية. بالإضافة إلى ذلك ، يمكن ربط نيوكليوتيدات الأدينين بالمرنا باستخدام إنزيم بولي (A) بوليميريز.

في البشر ، كما هو الحال في الثدييات الأخرى ، هذا الملحق ، المسمى بذيل بولي (A) ، يتكون من حوالي 250 نيوكليوتيد. يقصر ذيل poly (A) مع زيادة عمر جزيء mRNA ويحدد نصف عمره البيولوجي. حتى لو لم تكن جميع وظائف ومهام ذيل poly (A) معروفة بشكل كافٍ ، يبدو على الأقل مؤكدًا أنه يحمي جزيء mRNA من التدهور ويحسن قابليته للتحويل (قابلية الترجمة) إلى بروتين.

الامراض والاعتلالات

على غرار الانقسام الخلوي ، حيث يمكن أن تحدث أخطاء في تكرار الجينوم ، فإن المشكلة الأكثر شيوعًا المرتبطة بالنسخ هي "خطأ النسخ". إما أن يتم "نسيان" الكودون أثناء تخليق mRNA أو يتم إنشاء كودون mRNA غير صحيح لكودون DNA معين.

تشير التقديرات إلى أن خطأ النسخ هذا يحدث في كل 1000 نسخة تقريبًا. في كلتا الحالتين ، يتم تصنيع البروتين الذي يدمج حمض أميني غير مقصود في مكان واحد على الأقل. يتراوح نطاق التأثيرات من "غير ملحوظ" إلى الفشل التام للبروتين المركب.

في حالة حدوث طفرة جينية أثناء النسخ المتماثل أو بسبب ظروف أخرى ، يتم نسخ تسلسل القاعدة النووية الطافرة ، نظرًا لأن عملية النسخ لا تتضمن فحص الكودونات بحثًا عن "صحتها".

ومع ذلك ، فإن الجسم لديه آلية قوية لإصلاح الحمض النووي التي يشارك فيها أكثر من 100 جين في البشر. تتكون الآلية من نظام مبتكر للإصلاح الفوري للطفرة الجينية أو استبدال تسلسل القاعدة النووية التالف ، أو تقليل التأثيرات إذا تم القضاء على الاحتمالين السابقين.

إن حقيقة أن عملية النسخ تتم دون اختبار مسبق للجينات تنطوي على خطر أن يكون النسخ أيضًا متورطًا في انتشار الفيروسات إذا قامت الفيروسات بحقن الحمض النووي الخاص بها في الخلية المضيفة وتسبب في تكوين الخلية المضيفة للجينوم من الفيروسات ، أو أجزاء منها ، عن طريق النسخ أو النسخ. هذه يمكن أن تؤدي بعد ذلك إلى المرض المقابل. من حيث المبدأ ، هذا ينطبق على جميع أنواع الفيروسات.