بناء البروتين

بناء البروتين

تحتوى الخلية على مجموعة من ر ن ا الناقل و هي عبارة عن جزيئات من الأحماض النووية الريبوزومية صغيرة الطول ( 70- 90 ) نيوكليتيدة يسمح بتركيب جزئ tRNA بوجود موقعين نوعيين يمكن لاحدهما أن يتعرف على و يرتبط بالحمض الامينى بمساعدة أنزيم نوعى يسمى tRNA synthetase في حين يقوم الموقع الآخر و هو المحتوى على الكودون المضاد و الذي يحتوى على ثلاث قواعد يتعرف على الكودون الموجود في تتابع جزئ mRNA مما يسمح للأحماض الأمينية أن تصطف طبقا لهذا التتابع النيوكليتدى ويوجد لكل حمض أميني tRNA أو أكثر وهى بمثابة عربة لنقل لأحماض الأمينية من السيتوبلازم إلى الربيوسوم حيث يتحد الحمض الامينى المعين مع أحدى نهايتي الحمض النووي الربيوزمى في حين يتم التزاوج الصحيح بين الكودون و مضاد الكودون بالروابط الهيدروجينية و علية يقوم tRNA بدور أساسي كوسيط في عملية الترجمة أو يقوم بتحويل تتابع النيوكلتيدات إلى تتابع من الأحماض الأمينية في نفس الوقت يتم تكوين رابطة ذات طاقة عالية عند النهاية الكربوكسيلية لهذا الحمض بحيث يمكنها أن تتفاعل مع المجموعة الأمينية للحامض الامينى التالي.




والسؤال الآن كيف يتسنى لأنزيم Aminoacyl-tRNA synthetase الذي يؤدى إلى ربط tRNA بالحمض الأميني المعين) التوفيق بين الحمض الأميني الصحيح وبين tRNA النوعي الخاص و خاصة للأحماض الأمينية المتشابه التركيب حيث يقوم الإنزيم بالتفرقة بين الأحماض الأمينية تبعا للمراكز النشطة له و كذلك التفاته حول tRNA الملائم.

يدخل في بناء البروتين الربيوسومات و هي بمثابة أنوال يتكون عليها البروتين و يتكون جسم الربيوسوم الذي يظهر كحبيبات على الشبكة الاندوبلازمية و يتكون من ر ن ا الريبوسومى و يتكون الريبوسوم من تحت وحدتين أحدهما كبير والآخر اصغر يبدأ تخليق البروتين عندما ترتبط تحت وحدة ربيوسوم يجزئmRNA الذي يكون له أول كودون AUG وهو كودون أو شفرة البدا للترجمة وتكوين سلسلة عديد الببتيد أو البروتين التي ستبنى ثم ترتبط تحت وحدة ريبوسوم كبيرة بالمركب السابق وعندئذ تبدأ تفاعلات بناء البروتين .

يوجد على الريبوسوم موقعان يمكن إن ترتبط بها جزيئات tRNA أحدهما يطلق علية موقع الببتيديل P و الثاني يطلق علية الموقع امينو أسيل A و تبدأ سلسلة عديد الببتيد في الاستطالة في دورة تتكون من ثلاث خطوات يرتبط مضاد الكودون tRNA بالكودون التالي على جزئ mRNA و بالتالي يصبح الحمض الأميني الذي يحمله tRNA الحمض الأميني التالي في السلسلة عديد الببتيد

حدوث تفاعل نقل الببتيديل الذي ينتج عنة رابطة ببتيدية بعدة يكون tRNA الأول فارغا و يترك الريبوسوم أما tRNA الثاني فيحمل الحمض الأميني له مع الحمض الأميني الأول ( المثيونين ).

يتحرك الريبوسوم على امتداد mRNA فينتقل tRNA حاملا الحمض الحمضين الأمينين إلى الموقع P ويدخل إلى الموقع A كودون جديد وهو التالي ثم تبدأ الدورة مرة أخرى جالبا الحمض الأميني الثالث وهكذا يتكرر الأمر وتقف عملية البناء عندما يصل الريبوسوم إلى كودون وقف البناء على mRNA وهناك بروتين يرتبط بكودون الإيقاف يسمى عامل الإطلاق Release factor حيث يحرر الريبوسوم من ر ن ا الرسالة.

إن تسلسل الأحماض الأمينية يمكن إن يقود إلى بروتينات ذات أشكال متشابهة ولقد وضعت حديثا مجموعة دولية من علماء البيولوجيا البنيوية Structural biologists برنامجا عرف بمبادرة بنية البروتين Protein Structure Initiative ليحل شكل البروتينات أما من خلال صنع بلورات نقية جدا من بروتين ما ومن ثم قذف هذه البلورات بالأشعة السينية أو من خلال دراسة البروتين بتحليل طيف الرنين المغنطيسي النووي Nuclear magnetic resonance وعند استعمال المعلومات عن البناء

ذات الصلة من اجل جمع البروتينات في عائلات تتشارك على الأرجح في السمات الهندسية المعمارية ثم استهداف بروتينات ممثلة لكل عائلة لدراستها بالتقنيات الفيزيائية المجهدة Painstaking physical techniques وقد يكونوا قادرين في المستقبل القريب إلى وضع نماذج البروتين المدروسة في أجهزة الحاسب الآلي من اجل عمل برنامج حاسوبي من اجل نمذجة البروتين وابتكار أشكال لطي البروتينات , ويتصور العلماء وجود 1000 صورة أساسية لطريقة طي البروتين وسف يطرح عندئذ السؤال القائل هل تتشارك الكائنات الحية كلها في مجموعة من البروتينات ؟ وما العمليات الكيميائية الحيوية المطلوبة للحياة ؟



بداية علم الهندسة الوراثية :

ظهر علم الهندسة الوراثية في السبعينات وهو علم وفن التلاعب بالجينات و يمثل هذا العلم الجديد أكبر ثورة في علوم الحياة تستطيع أن تساهم مساهمة كبيرة في توفير الغذاء و الكساء و الدواء و الطاقة .. و لكن الجانب الأخر لهذا العلم يمكن أن يقضي علي الجنس البشري لو لم يحسن استخدامه و توجيهه الصحيح و مثل كل علم جديد فان الهندسة الوراثية تستقبل معها تبدلا في المفاهيم و تعديلا في القيم فبعد الثورة التي كشفت فيها سر الذرة ثم الثورة التي تخلص بها الإنسان من جاذبية الأرض و انطلق إلي الفضاء جاءت ثورة الكمبيوتر . و ها نحن نعيش في أخطر الثورات جميعا و هي ثورة (البيولوجيا ) أنها ثورة مادتها الحياة .

إن كل جديد في العلم يقابل الناس ببرود فعل متباينة تتراوح بين الانبهار و الإعجاب أو بين الاستنكار و الرفض فقد اتهم جاليليو بالكفر عندما اكتشف كروية الأرض و اتهم باستير بالجنون عندما اكتشف الميكروبات و اتهم اينيشتين بالجهل و فصل من الجامعة عندما اخترع نظرية النسبية و هو ما يحدث الآن عند التحدث عن الهندسة الوراثية فكل جديد يجب مناقشته بطريقة علمية هادئة فمن لا يؤخذ كله لا يترك كله فكل شئ في الطبيعة بداية بالسكين و الذرة و الكمبيوتر له جانبه المفيد و علي الوجه الأخر جانبه الضار إذا ساء استخدامه .

بدأ علم الهندسة الوراثية من دراسة الفيروسات التي تنمو في داخل سلالات معينه من بكتريا الـ E. Coli والتي يقتصر نموها على هذه السلالات فقط ولا تستطيع إن تنمو داخل سلالات أخرى. هذا الآمر أرجعه العلماء إلي إن السلالات المقاومة من البكتريا تقوم بتكوين أنزيمات تتعرف على مواقع معينه على جزئ الـ DNA الفيروسي الغريب وتقوم بهضمه إلي قطع عديمة القيمة , هذه الأنزيمات أطلق عليها أنزيمات القطع المحددة Restriction Enzymes ومن المعروف إن الفيروس يحتوى على DNA والبكتريا أيضا تحتوى على DNA .إذن لماذا تهاجم أنزيمات القطع المحددة Restriction Enzymes , DNA الفيروسي ولا تهاجم DNA البكتيريا ؟ وجد الباحثون إن البكتريا لكي تحافظ على DNA الخاص بها حيث تضيف مجموعه ميثيل إلي النيوكليوتيدات في مواقع جزى DNA البكتيري التي تتماثل مع مواقع التعرف على DNA الفيروسي مما يجعل DNA البكتيري مقاوما لفعل هذا الأنزيم . وقد تم بالفعل فصل ما لا يزيد على 250 أنزيما من سلالات بكتيرية مختلفة كالأنزيم من هذه الأنزيمات يقوم بالتعرف على تتابع معين من النيوكليوتيدات حيث يقوم الأنزيم بقص جزئ DNA عند موقع التعرف .

تعمل أنزيمات القطع المحددة على توفير الوسيلة لقص DNA إلي قطع معلومة من النيوكليوتيدات عند أطرافها كما إن العديد منها يكون أطرافا مائلة حيث تكون قطع اللولب المزدوج ذات طرفين مفردي الشريط عليها الأطراف اللاصقة لان قواعدها تتزاوج مع طرف قطعه أخرى نتج عن نفس الأنزيم على DNA آخر ومن خلال تلك التقنية تمكن الباحث من لصق قطعه من الـ DNA بقطعه أخرى بذلك تمكن علماء البيولوجي من التعامل مع الخلية على مستوى الجين وأمكنهم تحقيق التحسين الوراثي للنباتات والحيوانات التي كان علماء الوراثة والتربية التقليديين يقفون أمامها عاجزين بسبب صعوبة الحصول على تراكيب وراثية مرغوبة نتيجة الارتباط السابق الإشارة إليه وفتح الباب على مصرعيه لنقل الجينات من كائن إلى كائن آخر والذي كان درب من الخيال فيما مضى .