از ژن تا پروتئین: رونویسی و ترجمه
دنبال میکنیم که چگونه از روی یک ژن، رنای پیک ساخته میشود و هر سه باز یک آمینواسید به زنجیرهٔ پروتئین اضافه میکند.
در پایان این درس میتوانید
- بگویی رونویسی و ترجمه هرکدام چه کاری انجام میدهند و در کجای سلول رخ میدهند.
- از روی رشتهٔ رمزگذار، رشتهٔ مکمل و رنای پیک را بنویسی.
- قاعدهٔ جفتشدن بازها را بهکار ببری و بگویی چرا در رنا حرف U میآید.
- شمار رمزهها و شمار آمینواسیدهای یک رشته را از روی طول آن حساب کنی.
- زنجیرهٔ آمینواسید رشتهٔ نمونهٔ شبیهساز را بخوانی و رمزهٔ آغاز و پایان را نشان دهی.
دستور پخت یک غذای خانوادگی را تصور کن که در دفترچهای قدیمی نوشته شده و حق نداری دفترچه را از قفسه بیرون ببری. چه میکنی؟ صفحهٔ لازم را روی یک کاغذ رونویسی میکنی و کاغذ را با خودت به آشپزخانه میبری. سلول هم دقیقاً همین کار را میکند: دنا از هسته بیرون نمیرود، پس سلول از روی ژنِ موردنیازش یک رونوشت میسازد و آن رونوشت را به کارگاه ساخت پروتئین میفرستد.
گام نخست: رونویسی
در رونویسی، از روی ژن یک رشتهٔ رنای پیک ساخته میشود. رنای پیک همان ترتیب حرفهای رشتهٔ رمزگذار را دارد، با یک تفاوت: هرجا در دنا حرف T بوده، در رنا حرف U مینشیند. رشتهٔ روبهروی رشتهٔ رمزگذار را رشتهٔ الگو یا مکمل میگویند و با قاعدهٔ سادهای به دست میآید: A همیشه با T جفت میشود و G همیشه با C.
گام دوم: ترجمه
رنای پیک از هسته بیرون میآید و روی ریبوزوم مینشیند. حالا نوبت ترجمه است: ریبوزوم رشته را سهتاسهتا میخواند. به هر سه بازِ پشتسرهم یک رمزه (کدون) میگویند و هر رمزه نام یک آمینواسید است. رنای ناقل آن آمینواسید را میآورد و به زنجیره وصل میکند. رمزهٔ AUG هم آغازگر است و هم آمینواسید متیونین را میسازد؛ سه رمزهٔ ویژه هم معنی «پایان» دارند و به ریبوزوم میگویند کار تمام است.
یک مثال عددی کاملاً حلشده
رشتهٔ نمونهٔ شبیهساز را برمیداریم: ATGGCATTACGTTAA که ۱۵ باز دارد.
- رشتهٔ مکمل را با جفتکردن بازها مینویسیم: TACCGTAATGCAATT.
- رنای پیک از خود رشتهٔ رمزگذار ساخته میشود و فقط T جای خود را به U میدهد: AUGGCAUUACGUUAA.
- ۱۵ تقسیم بر ۳ میشود ۵، پس این رشته ۵ رمزه دارد.
- رمزهها را یکییکی میخوانیم: متیونین(آغاز)، آلانین، لوسین، آرژنین و در پایان رمزهٔ ایست.
- پس زنجیرهٔ ساختهشده ۴ آمینواسید دارد، چون رمزهٔ پنجم آمینواسید نمیسازد و فقط پایان کار را اعلام میکند.
۴ نوع باز داریم و هر رمزه سه باز دارد، پس ۴ ضربدر ۴ ضربدر ۴ یعنی ۶۴ رمزهٔ ممکن وجود دارد؛ در حالی که آمینواسیدهای سازندهٔ پروتئینها ۲۰ نوعاند. برای همین چند رمزهٔ متفاوت میتوانند یک آمینواسید بسازند و این نکته در درس بعد به کارمان میآید.
چرا این زنجیره اهمیت دارد
ترتیب آمینواسیدها تعیین میکند پروتئین چطور تا بخورد و چه شکلی بگیرد، و شکل پروتئین است که کارش را مشخص میکند. آنزیم گوارشی، هموگلوبینِ حملکنندهٔ اکسیژن و پادتنهای دستگاه ایمنی همگی پروتئیناند و همه از همین خط تولید بیرون آمدهاند. جملهٔ کوتاه ماجرا این است: از ژن به رنای پیک، از رنای پیک به پروتئین و از پروتئین به صفت.
کاربرد در دنیای واقعی
انسولینی که بیمار دیابتی تزریق میکند، امروز با همین دانش ساخته میشود: ژن انسولین انسان را وارد باکتری میکنند و باکتری از روی آن، پروتئین انسولین را میسازد. واکسنهای مبتنی بر رنای پیک هم مستقیماً همین رونوشت را به سلول میرسانند تا سلول خودش پروتئین موردنظر را بسازد و دستگاه ایمنی آن را بشناسد.
رابطههای کلیدی
مأموریت شبیهسازی
رشتهٔ نمونه را روی مرحلهٔ ترجمه بگذار و مسیر ژن تا زنجیرهٔ آمینواسید را حرفبهحرف دنبال کن.
- رشتهٔ دنا را روی ATGGCATTACGTTAA و مرحله را روی ترجمه بگذار و جای جهش را صفر نگه دار.
- رشتهٔ مکمل را بخوان و چند حرف اول آن را با قاعدهٔ جفتشدن بازها روی کاغذ بسنج.
- رنای پیک را با رشتهٔ رمزگذار مقایسه کن و بشمار چند حرف عوض شده است.
- زنجیرهٔ آمینواسید را بخوان و نام هر چهار آمینواسید و رمزهٔ پایان را یادداشت کن.
- مرحله را روی رونویسی و بعد روی همانندسازی بگذار و ببین کدام ردیفها از تصویر حذف یا اضافه میشوند.
آزمون این درس
۵ پرسش چهارگزینهای. پس از ثبت، پاسخ درست و توضیح هر پرسش را میبینید. میتوانید هر چند بار که خواستید تلاش کنید؛ بهترین نمره در کارنامه ثبت میشود.