هل تعلم أن كل خلية في جسدك تُجيد "النسخ" و"الترجمة"؟
نعم، ليس فقط البشر من يكتبون ويترجمون، بل خلاياك أيضًا! فكل خلية تقوم بنسخ المعلومات الوراثية من الحمض النووي (DNA) إلى الحمض النووي (RNA)، ثم تترجم هذه المعلومات إلى بروتينات تؤدي وظائف حيوية لا تُحصى.
لكن هل تساءلت يومًا عن كيفية حدوث هذه العمليات؟ وهل تختلف بين الكائنات البسيطة مثل البكتيريا، والكائنات المعقدة مثل الإنسان؟
في هذا المقال، سنستكشف معًا كيف تتم عمليتا النسخ والترجمة في بدائيات النواة وحقيقيات النواة، وما الفروق الجوهرية بينهما.
أولًا: عملية النسخ (Transcription)
النسخ هو أول خطوة في تحويل المعلومات الوراثية من الحمض النووي (DNA) إلى الحمض النووي (mRNA)، الذي ينقل هذه المعلومات إلى مصانع البروتين في الخلية.
في بدائيات النواة:
- الموقع: تحدث عملية النسخ في السيتوبلازم، حيث لا توجد نواة.
- الإنزيم المسؤول: يوجد نوع واحد من إنزيم RNA بوليميريز يقوم بنسخ جميع أنواع RNA
- العملية: تبدأ عملية النسخ عندما يرتبط إنزيم RNA بوليميريز بمنطقة معينة على الحمض النووي تُسمى "المُحفّز"، ثم يبدأ بنسخ الشفرة الوراثية إلى جزيء mRNA
- المعالجة: لا تحتاج جزيئات mRNA إلى معالجة إضافية، وتكون جاهزة للترجمة فورًا.
- التزامن: تحدث عمليتا النسخ والترجمة في وقت واحد، حيث يمكن للريبوسومات أن تبدأ بترجمة mRNA حتى قبل اكتمال نسخه.
في حقيقيات النواة:
- الموقع: تحدث عملية النسخ داخل نواة الخلية.
- الإنزيمات المسؤولة: توجد ثلاثة أنواع من إنزيم RNA بوليميريز، كل منها يختص بنوع معين من RNA
- العملية: يبدأ النسخ عندما يرتبط إنزيم RNA بوليميريز بمنطقة المُحفّز على الحمض النووي، ثم يبدأ بنسخ الشيفرة الوراثية إلى جزيء mRNA
- المعالجة: يخضع جزيء mRNA لعدة تعديلات قبل أن يغادر النواة، تشمل:
- إضافة "غطاء" في الطرف 5' لحمايته.
- إضافة "ذيل الأدينين-poly-A " في الطرف 3' لزيادة استقراره.
- إزالة الإنترونات (المناطق غير المشفرة) وربط الإكسونات (المناطق المشفرة) معًا.
- التزامن: تحدث عمليتا النسخ والترجمة في أماكن وأوقات مختلفة؛ النسخ في النواة ولكن الترجمة في السيتوبلازم.
ثانيًا: عملية الترجمة (Translation)
الترجمة هي العملية التي يُقرأ فيها mRNA لإنتاج سلسلة من الأحماض الأمينية تُشكّل البروتين.
في بدائيات النواة:
- الموقع: تحدث الترجمة في السيتوبلازم.
- الريبوسومات: تتكون من وحدتين 30 S و 50 S وتشكل معًا ريبوسوم 70S
- البداية: تبدأ الترجمة عندما يرتبط الريبوسوم بجزيء mRNA في منطقة تُسمى "موقع الربط الريبوسومي".
- الحمض الأميني الأول: يكون "فورميل-ميثيونين" (fMet)
- العملية: يقرأ الريبوسوم الشفرة الثلاثية (الكودونات) على mRNA، ويجلب الحمض النووي الناقل (tRNA) الأحماض الأمينية المناسبة لتكوين سلسلة عديدة الببتيد.
في حقيقيات النواة:
- الموقع: تحدث الترجمة في السيتوبلازم.
- الريبوسومات: تتكون من وحدتين 40 S و 60 S وتشكل معًا ريبوسوم 80S
- البداية: تبدأ الترجمة عندما يرتبط الريبوسوم بغطاء الطرف 5' لجزيء mRNA، ثم يبحث عن الكودون "AUG" لبدء الترجمة.
- الحمض الأميني الأول: يكون "ميثيونين" (Met) بدون الفورميل.
- العملية: تشبه عملية الترجمة في بدائيات النواة، من حيث قراءة الكودونات وجلب الأحماض الأمينية المناسبة لتكوين البروتين.
الخلاصة
عملية النسخ والترجمة هما أساس تصنيع البروتين في الخلايا، وهما حجر الأساس الذي تبني عليه الحياة.
رغم أن الآلية الأساسية متشابهة بين بدائيات وحقيقيات النواة، إلا أن هناك فروقات رئيسية في المكان، الأدوات، والتعقيد.
- بدائيات النواة: بسيطة، سريعة، بدون تعديل.
- حقيقيات النواة: معقدة، دقيقة، تحتوي على مراحل إضافية تضمن الدقة والجودة.
المراجع:
https://www.nagwa.com
https://sahl.io/sa/lecture/103838
https://basicbiology.net
https://lecture-notes.tiu
https://iu.pressbooks.pub