آلية مضاعفة الـ ADN - فضاء علوم الحياة و الأرض

آلية مضاعفة الـ ADN

يعتبر الـ ADN ركيزة الخبر الوراثي، هذه الجزيئة تُنقل من خلية إلى أخرى خلال الانقسام غير المباشر، فيتم بالتالي الحفاظ على الخبر الوراثي. لمعرفة كيف تتم هذه العملية نقترح دراسة تطور كمية الـ ADN خلال دورة خلوية.

تطور كمية الـ ADN خلال دورة خلوية

تنقسم الدورة الخلوية إلى قسمين :

  • مرحلة السكون : تدوم فترة أطول من الانقسام غير المباشر، تنقسم بدورها إلى ثلاثة أطوار : الطور G1، خلال هذا الطور تبقى كمية الـ ADN مستقرة (q). الطور S (طور التركيب)، خلاله ترتفع كمية الـ ADN في النواة إلى أن تصل إلى الضعف (2q). أخيرا هناك الطور G2 الذي تستقر خلاله كمية الـ ADN في قيمة 2q.
  • الانقسام غير المباشر : يدوم مدة قصيرة، و خلاله تنخفض كمية الـ ADN لتعود إلى قيمة q من جديد، ثم تدخل الخلية مرة أخرى مرحلة السكون.
  • يتبين من خلال هذه المعطيات أن جزيئة الـ ADN تتعرض للمضاعفة خلال مرحلة السكون (طور التركيب S)، مما يجعل الخليتين الناتجتين عن الانقسام غير المباشر، تحتفظان بنسخة من الخبر الوراثي : نقول أن هناك حفاظ على ثبات الخبر الوراثي.
النماذج المقترحة لتفسير آلية مضاعفة الـ ADN

بهدف تحديد أي هذه النماذج الثلاث هو الصحيح، قام العالمان Stahl و Meselson بإجراء التجربة التالية :

  • قام العالمان بتحضير بكتيريات عادية، ذات ADN خفيف بوضعها في وسط اقتياتي يدخل في تركيبه الآزوت الخفيف 14N، فحصلا على بكتيريات كلها ذات ADN خفيف (الشاهد 1).
  • بعد ذلك، زرعا هذه البكتيريات في وسط مغذي، حيث المصدر الوحيد للآزوت هو الآزوت الثقيل 15N. بعد عدة أجيال، حصل العالمان على بكتيريات ذات ADN ثقيل (الشاهد 2) : الجيل G0.
  • وضع العالمان عينة من بكتيريات الجيل G0 في وسط اقتياتي به آزوت خفيف 14N، و قاما بقياس كثافة ADN هذه البكتيريات بواسطة تقنية النبذ، بعد انقسام واحد G1، ثم بعد انقسام ثان G2، ثم بعد انقسام ثالث G3.

تمثل الوثيقة التالية النتائج التجريبية المحصل عليها.

تجربة Stahl و Meselson (1957)

من خلال ملاحظة النتائج المحصل عليها في تجربة Stahl و Meselson، يتبين أن النموذج نصف المحافظ هو الملائم لمضاعفة الـ ADN. جزيئات الـ ADN المحصل عليها خلال هذه التجربة، تتموضع كلها وسط الأنبوب بعد عملية النبذ، مما يُفسَّر بكونها ذات كثافة متوسطة، أي أن جزيئات الـ ADN تحتوي على شريط ذو آزوت ثقيل و آخر ذو آزوت خفيف (ADN هجين).

نشير إلى أن النموذج التبددي بدوره غير ملائم لمضاعفة الـ ADN، لكونه يعطي أنابيب تحتوي على عدة أشرطة نظرا لاختلاف كل شريط ADN ناتج، عن الآخر.

تعرف مضاعفة الـ ADN تدخل مجموعة من العناصر من بينها عدة أنزيمات. يتم بالتالي نسخ شريطي جزيئة الـ ADN بشكل مطابق للأصل (النسخ الجزيئي). تمثل الوثيقة أسفله رسما تخطيطيا لآلية مضاعفة الـ ADN عن طريق النسخ الجزيئي.

آلية مضاعفة الـ ADN (النسخ الجزيئي)

تتم مضاعفة جزيئة الـ ADN عبر مجموعة من المراحل :

  • ينفصل شريطا الـ ADN المشكلين للجزيئة الأصلية بفعل مركب أنزيمي يسمى الهيليكاز. يحدث هذا الانفصال في نقط مختلفة من جزيئة الـ ADN تسمى عيون النسخ.
  • يُستعمل كل شريط كنموذج لتجميع (بلمرة) النيكليوتيدات الحرة، و ذلك حسب تكامل القواعد الآزوتية (A مع T و C مع G)، بتدخل أنزيم ADN بوليميراز، نتكلم عن النسخ الجزيئي.
  • يقوم أنزيم ADN بوليميراز ببلمرة النيكليوتيدات في منحى محدد حسب قطبية شريط الـ ADN. فيتم بالتالي نسخ شريط الـ ADN حسب المنحى ’3 ← ’5 بالنسبة للشريط المنسوخ (’5 ← ’3 بالنسبة للشريط الناشىء).
  • في نهاية النسخ، نحصل على جزيئتي ADN متشابهتين و شبيهتين بالجزيئة الأصلية، نقول أن هناك حفاظ على ثبات الخبر الوراثي.

شارك الموضوع

نبذة عن الكاتب

أستاذ الثانوي التأهيلي في مادة علوم الحياة والأرض، يزاول التدريس حاليا بالثانوية التأهيلية إدريس الحارثي بمدينة الدار البيضاء. حاصل على الإجازة في العلوم النباتية بكلية العلوم ابن امسيك، وحاصل كذلك على الماستر المتخصص في البيوتكنولوجيا ومقاربة الجودة بذات الكلية.

باقي فقرات الفصل :

مناقشة الموضوع

12 تعليقات في ”آلية مضاعفة الـ ADN“

    • سمير أيوبي
      يوم

      تتم مضاعفة جزيئة الـ ADN عبر مجموعة من المراحل :
      - ينفصل شريطا الـ ADN المشكلين للجزيئة الأصلية بفعل مركب أنزيمي يسمى الهيليكاز. يحدث هذا الانفصال في نقط مختلفة من جزيئة الـ ADN تسمى عيون النسخ.
      - يُستعمل كل شريط كنموذج لتجميع (بلمرة) النيكليوتيدات الحرة، و ذلك حسب تكامل القواعد الآزوتية (A مع T و C مع G)، بتدخل أنزيم ADN بوليميراز، نتكلم عن النسخ الجزيئي.
      - يقوم أنزيم ADN بوليميراز ببلمرة النيكليوتيدات في منحى محدد حسب قطبية شريط الـ ADN. فيتم بالتالي نسخ شريط الـ ADN حسب المنحى ’3 ← ’5 بالنسبة للشريط المنسوخ (’5 ← ’3 بالنسبة للشريط الناشىء).
      - في نهاية النسخ، نحصل على جزيئتي ADN متشابهتين و شبيهتين بالجزيئة الأصلية، نقول أن هناك حفاظ على ثبات الخبر الوراثي.

    • سمير أيوبي
      يوم

      بالنسبة للشاهد 2 كانت الظروف كما يلي : تم ترك البكتيريات تتكاثر في وسط يحتوي على الآزوت الثقيل و أثناء تكاثرها، استعملت الآزوت الثقيل الموجود في الوسط على مستوى ADN الخاص بها، مما يجعل الكثافة كبيرة، لأن الآزوت الثقيل يوجد في شريطي الـ ADN معا.

  1. موقع جميل ومفيد اتمنى له كامل النجاح والتوفيق.
    هل من الممكن يا استاذ ان توضح اكتر المرحلة الثالثة من مضاعفة جزيئة الـ ADN اي المتعلقة بقطبية شريط الـ ADN.

    • سمير أيوبي
      يوم

      إن بلمرة النكليوتيدات، أي اضافتها على شريط الـ ADN لا تتم بشكل عشوائي، وانما تتخذ منحى محددا وهو حسب المنحى ’3 ← ’5 بالنسبة لشريط الـ ADN المنسوخ… وبما أن قطبية شريطي الـ ADN متعاكسة، فعملية بلمرة النكليوتيدات تتخذ منحيين مختلفين في كل شريط.

أترك ردا