الشفرة الوراثية (الكود الجيني) - Genetic Code France

الشيفرة الوراثية هي الرمز الذي يستخدمه الجسم لتحويل التعليمات الموجودة في الـ DNA والذي يعتبر المادة الأساسية للحياة. ويُشار إليه عادة باستخدام «الكودونات» الموجودة في الـ mRNA، إذ إن الـ mRNA هو المرسال الذي يحمل المعلومات من الحمض النووي إلى موقع تخليق البروتين. يُبنى كل شيء في الخلايا اعتمادًا على أسس الشيفرة الوراثية ، إذ تُخزن معلوماتنا الوراثية (المعلومات التي تنتقل من الوالدين إلى الطفل) على هيئة DNA. ثم يُستخدم هذا الحمض النووي لبناء الحمض النووي الريبوزي RNA، والبروتينات، من ثم الخلايا والأنسجة والأعضاء. يستخدم الـ DNA لغة كيميائية مؤلفة من بضعة أحرف فقط لتخزين المعلومات بطريقة فعالة للغاية، كما هو الحال في الشيفرة الثنائية التي تستخدم فقط الآحاد والأصفار. في حين أن الحمض النووي لديه أربعة أحرف هي النوكليوتيدات الأربعة: الأدينين، السيتوزين، الغوانين، الثايمين/ اليوراسيل. يشبه الثايمين واليوراسيل بعضهما البعض، إلا أن الثايمين أكثر استقرارًا بقليل ويوجد في الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين DNA. في حين يوجد اليوراسيل في الحمض النووي الريبوزي RNA، وله كل خصائص الثايمين إلا أنه أقل ثباتًا وبالتالي فهو أكثر عرضة للتطفر (أي التحول لطفرة). قابليته للتطفر غير حساسة في الـ RNA، إذ يمكن إنتاج نسخ RNA جديدة اعتمادًا على الـ DNA في أي وقت، وتُخرَّب معظم جزيئات الـ RNA عن قصد من قِبل الخلية بعد وقت قصير من إنتاجها ويعاد استخدام جزيئات الـ RNA القديمة في بناء بروتينات جديدة. تُستخدم هذه الأحرف الأربعة A وC وG وT / U معًا لتهجئة التعليمات المشفرة لكل حمض أميني، بالإضافة إلى تعليمات أخرى مثل بدء النسخ وإيقاف النسخ. تُقرأ تعليمات البدء أو التوقف أو إضافة حمض أميني معين من قبل الخلية ضمن مجموعات من ثلاثة حروف تُسمى الكودونات، وعندما نتحدث عن الكودونات فإننا عادة نعني الكودونات في الـ mRNA ( RNA المرسال) التي يُحصل عليها عن طريق نسخ المعلومات الموجودة في الـ DNA. لهذا السبب، فإن الكودونات في الـ mRNA تحتوي على اليوراسيل، في حين أن الكودون الأصلي على الـ DNA يحتوي على الثايمين. يُمثّل كل حمض أميني في تعليماتنا الجينية بواسطة واحد أو أكثر من الكودونات، كما هو موضح في الصورة أدناه. وإن أحد أهم الأدلة على الأصل المشترك لجميع الأحياء على الأرض هو حقيقة أن جميع الكائنات الحية تستخدم نفس الشيفرة الوراثية لترجمة الحمض النووي إلى أحماض أمينية. هناك بعض الاستثناءات الطفيفة التي يمكن مصادفتها، لكن الشيفرة الوراثية متشابهة في جميع الكائنات الحية. وبالتالي عندما يُحقن جين من نبات أو قناديل البحر في خلية ثديية، تقرأ الخلية الثديية الجين بنفس الطريقة وتبني نفس البروتين الذي يبنيه الكائن الأصلي. وظيفة الشيفرة الوراثية تسمح الشيفرة الوراثية للخلايا بأن تحتوي على كمية مذهلة من المعلومات. فمثلًا؛ يمكن لبويضة مخصبة مجهرية الحجم أن تنتج -باتباع التعليمات الواردة في الشيفرة الوراثية- إنسانًا أو فيلًا يمتلك شخصية وسلوكًا مشابهين لخصائص والديه. تطوير الشيفرة الوراثية أمر حيوي؛ لأنه يسمح للكائنات الحية أن تنتج وبشكل موثوق المنتجات الضرورية لبقائها، وأن تنقل التعليمات حول كيفية القيام بهذه الأمور إلى الجيل التالي. وعندما تستعد الخلية للتضاعف، فإن أول ما تقوم به هو إنتاج نسخة من حمضها النووي خلال المرحلة S من الدورة الخلوية؛ وهي مرحلة تخليق أو تصنيع نسخة جديدة من DNA الخلية. تُحفظ المعلومات المشفرة على الحمض النووي باقتران أسس الحمض النووي مع بعضها البعض بشكل مميز؛ إذ يرتبط الأدينين فقط مع الثايمين، والسيتوزين مع الغوانين. وهذا يعني أنه عندما تريد الخلية أن تنسخ الحمض النووي الخاص بها، فكل ما عليها فعله هو فصل طاقي الحلزون المزدوج، من ثم صف النوكليوتيدات الجديدة على قوالب الـ DNA الأصلي. يضمن مبدأ اقتران الأسس وفق شكل محدد احتواء طاق الـ DNA الجديد على نفس تسلسل أزواج الأسس -أي نفس الشيفرة الوراثية- لطاقي الـ DNA الأصلي. أي يحتوي كل حلزون مزدوج ناتج على طاقٍ من الحمض النووي الأصلي مقترن بطاقٍ واحد من الحمض النووي الجديد. تُورث هذه الحلزونات المزدوجة الجديدة إلى خليتين ابنتين، وذلك عندما يحين وقت التضاعف. ويصلح كل طاقٍ من هذه الحلزونات المزدوجة الجديدة أن يكون نموذجًا أو قالبًا لبناء حلزونات مزدوجة جديدة. وعندما يحين الوقت لكي تقرأ الخلية التعليمات الواردة في الحمض النووي الخاص بها، فإنها تستخدم نفس المبدأ الخاص بتزاوج أو اقتران الأسس. فإن الـ RNA يشبه الـ DNA إلى حد كبير، إذ يرتبط كل أساس من الـ RNA بشكل حصري مع أساس محدد من الـ DNA، يربط اليوراسيل مع الأدينين، والسيتوزين مع الغوانين. وهذا يعني أنه، مثل تضاعف الحمض النووي، تُنقل المعلومات المشفرة في الحمض النووي الريبوزي منقوص الأكسجين DNA بدقة إلى الحمض النووي الريبوزي RNA طالما أن طاق الـ RNA الناتج يتكوّن من الأسس التي ترتبط بشكل محدد مع الأسس في الـ DNA. في بعض الأحيان، قد يكون طاق الـ RNA بحد ذاته هو المنتج النهائي. إذ تؤدي الهياكل المصنوعة من الحمض النووي الريبوزي وظائف مهمة في الخلية تشمل تجميع البروتينات، وتنظيم التعبير الجيني، وتحفيز تشكّل البروتينات. في الواقع، يعتقد بعض العلماء أن الحياة الأولى على الأرض ربما تكوّنت أساسًا من الحمض النووي الريبوزي؛ وذلك لأنه يمكن أن يخزّن المعلومات في أزواج الأسس تمامًا مثل الـ DNA، بالإضافة أيضًا إلى إجراء بعض الوظائف الإنزيمية والتنظيمية. ولكن في معظم الحالات، يُترجم الـ RNA إلى بروتين باستخدام الأحماض الأمينية، ويمكن للخلايا أن تبني آلات بروتينية لأي غرض تقريبًا، من ألياف العضلات مرورًا بالناقلات العصبية إلى الإنزيمات الهاضمة، وذلك انطلاقًا من هذه الأحماض الأمينية.

Category