أحياء المرحلة الثانوية · Grades 10–12

14من المورّثة إلى البروتين

سنة 1961 غذّى كيميائي حيوي مستخلصًا خاليًا من الخلايا من بكتيريا بجزيء RNA اصطناعي مصنوع من الحرف U وحده، مكررًا. فصنع المستخلص بروتينًا مصنوعًا من حمض أميني واحد لا غير، هو الفينيل ألانين، مكررًا. وبتلك التجربة الواحدة قرئت أول كلمة من الشفرة الوراثية: UUU تعني الفينيل ألانين. وفي غضون خمس سنوات عرفت الكلمات الأربع والستون كلها، فتبين أنها الكلمات نفسها في بكتيريا ونبتة قمح وإنسان. ويتابع هذا الفصل الطريق من متتالية نوكليوتيدات المورّثة إلى متتالية الحموض الأمينية في البروتين — وهو الطريق الذي تجري عليه كل صفة في الفصل 13.

14.1 المورّثات تصنع البروتينات

قضية 14.1 (مورّثة واحدة، بروتين واحد)

تعبَّر المورّثة حين تستعمل الخلية متتاليتها لصنع البروتين الذي ترمز له. ومعظم الصفات تتوقف على البروتينات — إنزيمات وألياف بنيوية ونواقل ومستقبلات — والطفرة تغير صفة بتغييرها البروتين الذي تنتجه مورّثتها.

شواهد. شعّع بيدل وتيتوم (1941) أبواغ عفن الخبز وجمعا الطافرات التي لم تعد تستطيع النمو على وسط أدنى ما لم تضف مادة واحدة بعينها، كالحمض الأميني أرجينين. وكانت كل طافرة تنقصها إنزيمة واحدة من سلسلة التفاعلات التي تصنع تلك المادة؛ وكان كل عيب يورث كمورّثة واحدة؛ وكانت الطافرات المحصورة عند خطوات مختلفة من السلسلة نفسها تحمل طفرات في مورّثات مختلفة. فمورّثة واحدة، وإنزيم واحد — وكما عمّمت أعمال لاحقة، مورّثة واحدة، وسلسلة عديد ببتيد واحدة. ∎

تعريف 14.2 (البروتين ومتتالية الحموض الأمينية)

البروتين سلسلة من الحموض الأمينية، طولها من بضع عشرات إلى عدة آلاف، مأخوذة من مجموعة من عشرين صنفًا. والمتتالية — أي ترتيب الحموض الأمينية — هي ما تحدده المورّثة؛ وحالما تصنع السلسلة تنطوي على شكل ثلاثي الأبعاد محدد تحدده تلك المتتالية، والشكل يحدد الوظيفة. فغيّر حمضًا أمينيًا واحدًا فقد يتغير الطي، وتتغير الوظيفة.

14.2 الاستنساخ: المورّثة تنسخ إلى RNA

تعريف 14.3 (RNA الرسول والاستنساخ)

RNA (الحمض النووي الريبي) سلسلة أحادية الشريط من نوكليوتيدات كنوكليوتيدات DNA، إلا أن سكرها ريبوز وأن القاعدة يوراسيل (U) تحل محل التيمين (T). والاستنساخ هو نسخ متتالية المورّثة إلى جزيء من RNA الرسول (mRNA): إذ يفتح الإنزيم بوليميراز RNA اللولب المزدوج على طول المورّثة، ويقرأ أحد الشريطين (الشريط الأصل) ويركّب RNA المتمم له، U في مواجهة A، وA في مواجهة T، وG في مواجهة C، وC في مواجهة G. ولجزيء mRNA متتالية شريط المورّثة الآخر، مع U بدل T؛ وهو يغادر النواة إلى السيتوبلازم.

الاستنساخ. بوليميراز RNA يفتح اللولب، ويقرأ الشريط الأصل، ويبني RNA رسولًا متممًا له (U في مكان T). ووراء الإنزيم ينغلق اللولب من جديد؛ وينسلخ RNA.

مثال 14.4 (نسخة مستنسخة)

الشريط الأصل 3’-TAC GGA CTT ATC-5’ يعطي mRNA 5’-AUG CCU GAA UAG-3’. وشريط المورّثة الآخر يقرأ 5’-ATG CCT GAA TAG-3’: فجزيء mRNA هو متتالية ذلك الشريط، مع U بدل T، ولذلك تكتب متتاليات المورّثات اصطلاحًا بذلك الشريط، وهو الشريط المرمِّز.

14.3 الشفرة الوراثية

تعريف 14.5 (الرامزة والشفرة الوراثية)

يقرأ mRNA في زمر متتابعة من ثلاثة نوكليوتيدات، هي الرامزات، من نقطة بدء محددة. والشفرة الوراثية هي التقابل بين الرامزات الأربع والستين الممكنة والحموض الأمينية العشرين: فإحدى وستون رامزة تحدد حمضًا أمينيًا، وثلاث (UAA وUAG وUGA) إشارات توقف تنهي السلسلة، وAUG، وهي تحدد الميثيونين، تعمل أيضًا رامزةَ بدء. والشفرة متعددة — فلمعظم الحموض الأمينية عدة رامزات — وهي كونية: فالجدول نفسه يخدم كل كائن معروف، مع متغايرات طفيفة نادرة.

	الحرف الثاني
الأول	U	C	A	G	الثالث
U	UUU Phe	UCU Ser	UAU Tyr	UGU Cys	U
	UUC Phe	UCC Ser	UAC Tyr	UGC Cys	C
	UUA Leu	UCA Ser	UAA توقف	UGA توقف	A
	UUG Leu	UCG Ser	UAG توقف	UGG Trp	G
C	CUU Leu	CCU Pro	CAU His	CGU Arg	U
	CUC Leu	CCC Pro	CAC His	CGC Arg	C
	CUA Leu	CCA Pro	CAA Gln	CGA Arg	A
	CUG Leu	CCG Pro	CAG Gln	CGG Arg	G
A	AUU Ile	ACU Thr	AAU Asn	AGU Ser	U
	AUC Ile	ACC Thr	AAC Asn	AGC Ser	C
	AUA Ile	ACA Thr	AAA Lys	AGA Arg	A
	AUG Met	ACG Thr	AAG Lys	AGG Arg	G
G	GUU Val	GCU Ala	GAU Asp	GGU Gly	U
	GUC Val	GCC Ala	GAC Asp	GGC Gly	C
	GUA Val	GCA Ala	GAA Glu	GGA Gly	A
	GUG Val	GCG Ala	GAG Glu	GGG Gly	G

الشفرة الوراثية، مقروءةً على mRNA. تجد كل رامزة بحرفها الأول (السطر) وحرفها الثاني (العمود) وحرفها الثالث (السطر داخل الكتلة). وAUG هي الميثيونين وإشارة البدء معًا؛ وثلاث رامزات إشارات توقف.

قضية 14.6 (كيف قرئت الشفرة)

أرسي معنى كل رامزة تجريبيًا.

شواهد. أضاف نيرنبرغ وماتاي (1961) RNA اصطناعيًا من نوكليوتيد واحد مكرر إلى مستخلص خال من الخلايا يحوي ريبوزومات وحموضًا أمينية وإنزيمات تركيب البروتين: فأعطى متعدد U سلسلة من الفينيل ألانين، ومتعدد C سلسلة من البرولين، ومتعدد A سلسلة من الليزين. ثم أسندت RNA اصطناعية من أزواج وثلاثيات مكررة، ثم ارتباط الثلاثيات المفردة بالريبوزومات، الرامزاتِ الباقية بحلول 1966. وقد استنتج طول الأحرف الثلاثة من الحساب (فحرفان لا يعطيان إلا 16 تركيبًا، وهي قليلة جدًا لعشرين حمضًا أمينيًا؛ وثلاثة تعطي 64) وأكدته الطفرات: فإقحام نوكليوتيد أو نوكليوتيدين في مورّثة يهدم بروتينها، وإقحام ثلاثة يعيد بروتينًا شبه طبيعي. ∎

طريقة 14.7 (ترجمة متتالية)

اكتب الشريط المرمِّز (أو استنسخ الشريط الأصل): استبدل T بالحرف U لتحصل على mRNA.
ابحث عن أول AUG: فهي البدء، ومنها يثبَّت إطار القراءة.
قطّع mRNA إلى ثلاثيات متتابعة من AUG واقرأ كل ثلاثي في الجدول.
قف عند أول رامزة توقف؛ والحموض الأمينية المسرودة، بالترتيب، هي متتالية البروتين.
وللطافرة، أعد ذلك وقارن: البروتين نفسه (صامتة)، أو حمض أميني واحد تغير (خاطئة المعنى)، أو توقف سابق لأوانه (عديمة المعنى)، أو كل شيء تغير بعد الطفرة (إزاحة إطار).

مثال 14.8 (أربع طفرات، أربع نتائج)

الشريط المرمِّز ATG CCT GAA TTC TAG: وmRNA AUG CCU GAA UUC UAG، والبروتين Met–Pro–Glu–Phe.

ATG CCC GAA TTC TAG: فالرامزة CCC لا تزال Pro — وهي صامتة.
ATG CCT GCA TTC TAG: فالرامزة GCA هي Ala — أي Met–Pro–Ala–Phe، وهي خاطئة المعنى.
ATG CCT TAA TTC TAG: فالرامزة UAA توقف — أي Met–Pro، وهي عديمة المعنى، أي بروتين مبتور.
ATG CCAT GAA TTC TAG: حرف A مقحم يزيح الإطار: AUG CCA UGA… أي Met–Pro–توقف — وهي إزاحة إطار.

14.4 الترجمة: الرسالة تقرأ

قضية 14.9 (الترجمة)

تجري الترجمة على الريبوزومات، في السيتوبلازم. فيرتبط الريبوزوم بجزيء mRNA عند رامزة البدء ويتحرك عليه رامزةً رامزة. وتقابل كل رامزةَ RNA ناقل (tRNA)، وهو RNA صغير يحمل، في أحد طرفيه، الرامزة المضادة الثلاثية النوكليوتيدات المتممة للرامزة، وفي الطرف الآخر الحمض الأميني الموافق. ويصل الريبوزوم كل حمض أميني يجلب إلى السلسلة النامية ويطلق tRNA الفارغ؛ وعند رامزة توقف يطلق السلسلة التامة، فتنطوي. وعدة ريبوزومات تقرأ mRNA واحدًا تباعًا، وmRNA واحد يعطي مئات النسخ من البروتين قبل أن يهدم.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

الترجمة. الريبوزوم يمسك رامزتين؛ وناقل tRNA تطابق رامزته المضادة كل رامزة يجلب حمضه الأميني، فتنقل السلسلة إلى القادم الجديد، ويخطو الريبوزوم رامزةً واحدة إلى الأمام. وعند رامزة توقف تطلق السلسلة.

مثال 14.10 (السرعة والمردود)

يضيف الريبوزوم 5 إلى 20 حمضًا أمينيًا في الثانية: فبروتين من 300 حمض أميني يستغرق دون دقيقة. والريبوزومات تتبع بعضها بعضًا على mRNA على مسافة نحو 80 نوكليوتيدًا، فرسالة من 900 نوكليوتيد تحمل عشرة منها في آن واحد؛ وعلى مدى حياة تدوم بضع ساعات ينتج mRNA واحد ألف جزيء بروتيني. وخلية E. coli تصنع نحو $20\,000$ جزيء بروتيني في الثانية؛ وسليف الكرية الحمراء نحو $5 \times 10^{8}$ جزيء هيموغلوبين في حياته.

14.5 مورّثة واحدة، رسائل عدة

قضية 14.11 (نضج الرسالة في حقيقيات النواة)

في الخلايا الحقيقية النواة تتخلل متتالية المورّثة إنترونات، وهي قطع تستنسخ ثم تقطع من RNA قبل أن يغادر النواة؛ أما القطع التي تحفظ وتوصل طرفًا بطرف، وهي الإكسونات، فتكوّن mRNA الناضج. ويمكن قطع مورّثات كثيرة بأكثر من طريقة، فتحفظ مجموعات مختلفة من الإكسونات (التضفير البديل)، حتى تعطي مورّثة واحدة عدة رسائل mRNA متمايزة وعدة بروتينات قريبة: فمورّثات الإنسان $20\,000$ ترمز لما يزيد كثيرًا على $100\,000$ بروتين.

برهان. نقبله في هذا المستوى. ∎

المورّثة الحقيقية النواة تستنسخ كاملة، ثم تزال الإنترونات. وحفظ الإكسونات كلها، أو ترك واحد منها، يعطي رسالتي mRNA وبروتينين من المورّثة نفسها.

ملاحظة 14.12 (جريان المعلومة)

DNA يستنسخ إلى RNA، وRNA يترجم إلى بروتين، والبروتين يصنع الصفة: فالمعلومة تجري في اتجاه واحد. والبروتين المتغير لا يعيد كتابة المورّثة أبدًا، ولذلك لا يورث عمر من التدريب ولا من حروق الشمس، ولذلك لا يغير ما يتلقاه الجيل التالي إلا طفرات DNA (الفصل 13). والخطوات الثلاث نفسها تجري في كل خلية من كل كائن، وبالشفرة نفسها: أي كونية الفصل 3، نازلةً الآن إلى آخر كلمة.

14.6 تمارين

تمرين 14.1 ★

أعطِ ثلاثة فروق بين DNA وRNA.

حل

حل التمرين 14.1.

RNA أحادي الشريط، وسكره ريبوز، ويستعمل اليوراسيل بدل التيمين (وهو كذلك قصير العمر ويغادر النواة).

تمرين 14.2 ★

استنسخ الشريط الأصل 3’-TAC CGA AAA ATT-5’ إلى mRNA.

حل

حل التمرين 14.2.

5’-AUG GCU UUU UAA-3’.

تمرين 14.3 ★

ترجم mRNA AUG GGC AAA UGU UAA بجدول الشفرة.

حل

حل التمرين 14.3.

Met–Gly–Lys–Cys، ثم توقف.

تمرين 14.4 ★

ما دورا الريبوزوم وRNA الناقلة في الترجمة؟

حل

حل التمرين 14.4.

الريبوزوم يقرأ mRNA رامزةً رامزة ويصل الحموض الأمينية في سلسلة؛ وكل RNA ناقل يطابق رامزة واحدة برامزته المضادة ويجلب الحمض الأميني الموافق.

تمرين 14.5 ★

لماذا يجب أن تستعمل الشفرة ثلاثة نوكليوتيدات على الأقل لكل حمض أميني؟

حل

حل التمرين 14.5.

بأربعة أحرف، تعطي كلمات من حرفين $4^2 = 16$ تركيبًا، وهي أقل من 20 حمضًا أمينيًا؛ أما كلمات من ثلاثة فتعطي 64، وهي كافية.

تمرين 14.6 ★★

بروتين فيه 412 حمضًا أمينيًا. ما أقل طول لجزئه المرمِّز من mRNA، مع رامزة التوقف، وما أقل طول للمورّثة الموافقة بأزواج القواعد؟

حل

حل التمرين 14.6.

$412 \times 3 + 3 = 1239$ نوكليوتيدًا؛ ومورّثة من 1239 زوج قواعد على الأقل (وأكثر في حقيقي النواة، مع الإنترونات).

تمرين 14.7 ★★

الشريط المرمِّز ATG AAA GGC TGG TAA يطفر إلى ATG AAA GGC TGA TAA. أعطِ البروتينين وصنّف الطفرة.

حل

حل التمرين 14.7.

الأصلي: Met–Lys–Gly–Trp. والطافر: UGA توقف، فيكون Met–Lys–Gly: أي طفرة عديمة المعنى، تبتر البروتين.

تمرين 14.8 ★★

المتتالية الابتدائية نفسها، تطفر إلى ATG AAG GGC TGG TAA وإلى ATG AAA GGG CTG GTA A. صنّف كلًا منهما وأعطِ البروتينين.

حل

حل التمرين 14.8.

AAG لا تزال Lys: فهي صامتة، وMet–Lys–Gly–Trp من دون تغير. أما الثانية فإقحام G يزيح الإطار: AUG AAA GGG CUG GUA A… أي Met–Lys–Gly–Leu–Val…، وهي إزاحة إطار بلا توقف في القطعة.

تمرين 14.9 ★★

فسّر لماذا يكون الاستبدال في الموضع الثالث من الرامزة صامتًا غالبًا، باستعمال الجدول.

حل

حل التمرين 14.9.

في معظم كتل الجدول تحدد الرامزات الأربع التي تتقاسم الحرفين الأولين الحمض الأميني نفسه (Pro، وThr، وAla، وGly، وVal، وSer، وLeu…): فتغيير الحرف الثالث لا يغير عندئذ شيئًا. وتعدد الشفرة يقع في الموضع الثالث أساسًا.

تمرين 14.10 ★★

RNA من متعدد UC (UCUCUCUC…) يعطي بروتينًا يتناوب فيه السيرين واللوسين. بيّن أن ذلك متسق مع شفرة من ثلاثة أحرف واستعمله لإسناد رامزتين.

حل

حل التمرين 14.10.

إذا قرئ ثلاثة ثلاثة، تناوب UCU CUC UCU CUC… رامزتين، UCU وCUC، فيتناوب البروتين حمضين أمينيين — كما شوهد. أما بشفرة من حرفين فكان التكرار نفسه ليعطي رامزة واحدة وحمضًا أمينيًا واحدًا. ولما كان متعدد U يعطي Phe وكانت UCU في الجدول هي Ser وCUC هي Leu، أسندت التجربة UCU إلى Ser وCUC إلى Leu (أو العكس، وقد حسمته تجارب أخرى).

تمرين 14.11 ★★

مورّثة بشرية من $30\,000$ زوج قواعد تنتج بروتينًا من 500 حمض أميني. فسّر التباين.

حل

حل التمرين 14.11.

لا يلزم للمتتالية المرمِّزة إلا 1503 زوج قواعد؛ والباقي إنترونات، تستنسخ ثم تقطع من mRNA الأولي، إضافة إلى متتاليات تنظيمية عند طرفي المورّثة.

تمرين 14.12 ★★★

دواء يحصر ريبوزومات البكتيريا ولا يحصر ريبوزومات الإنسان. فسّر لماذا يستطيع أن يكون مضادًا حيويًا، وما الذي يعنيه وجوده عن الريبوزومات في المجموعتين.

حل

حل التمرين 14.12.

حصر الترجمة يقتل البكتيريا ويترك خلايا المريض تعمل. وانتقائية الدواء تعني أن ريبوزومات البكتيريا وريبوزومات الإنسان، وإن أدت العمل نفسه بالشفرة نفسها، تختلف في البنية بما يكفي لأن يرتبط جزيء بأحدهما دون الآخر — وهو فرق تراكم منذ افتراقهما.

تمرين 14.13 ★★★

فسّر كيف استطاع فأر أن يقرأ مورّثة قنديل البحر في الفصل 3، بمفردات هذا الفصل، وماذا كان ليحدث لو استعمل الفأر شفرة أخرى.

حل

حل التمرين 14.13.

استنسخ بوليميراز RNA عند الفأر مورّثة قنديل البحر، وترجمت ريبوزوماته وناقلاته mRNA بجدول الرامزات نفسه، فصنعت متتالية الحموض الأمينية نفسها، ومنه البروتين الفلوري نفسه. أما بشفرة أخرى فكانت الرامزات لتقرأ حموضًا أمينية أخرى ولكان البروتين سلسلة بلا معنى غير فلورية.

تمرين 14.14 ★★★

طفرة تغير tRNA الذي تقرأ رامزته المضادة UAG فيصير يحمل حمضًا أمينيًا بدل أن يوقف. تنبأ بأثرها في بروتينات الخلية عمومًا، وفي مورّثة طافرة تحمل UAG سابقة لأوانها.

حل

حل التمرين 14.14.

لم تعد UAG توقف الترجمة: فكل بروتين تنتهي مورّثته بالرامزة UAG كان ليمتد وراء نهايته الطبيعية، فيفقد وظيفته غالبًا — وهو ضرر واسع. لكن مورّثة بترتها UAG سابقة لأوانها تصير تقرأ إلى آخرها، فيستعاد بروتين شبه كامل الطول: فالطفرة الثانية تكبح الأولى.

تمرين 14.15 ★★★

ناقش لماذا تكون إزاحة الإطار قرب بداية المورّثة أسوأ دائمًا تقريبًا من إزاحتها قرب نهايتها، ولماذا تستطيع الطفرة الخاطئة المعنى أن تكون أي شيء بين غير المؤذي والمميت.

حل

حل التمرين 14.15.

إزاحة الإطار تخلط كل ما بعدها وتلقى توقفًا في غضون بضع رامزات عادةً: فقرب البداية لا يصنع بروتين صحيح البتة؛ وقرب النهاية يبقى معظم البروتين سليمًا وقد ينطوي ويعمل. أما الخاطئة المعنى فتغير حمضًا أمينيًا واحدًا: فتكون غير مؤذية إن كان ذلك الموضع يحتمل التغير، ومميتة إن كان في الموقع الفعال أو كسر الطي — فالأثر يتوقف على أي حمض أميني، وأين.

14.7 مسألة: مورّثة تقرأ على أربعة أوجه

مسألة 14.1

مسألة نهاية الأسبوع — مورّثة قصيرة واحدة تستنسخ، وتترجم، وتطفر ثلاث مرات، ويقاس زمنها: من DNA إلى الحموض الأمينية، والثواني الستون التي يستغرقها بروتين

الشريط المرمِّز لمورّثة قصيرة يقرأ:

ATG GCT TGG AAA CCC GAA TAC GGT CAT TTC TGA

الجزء الأول — قراءة المورّثة.

اكتب الشريط الأصل.
اكتب mRNA المستنسخ من المورّثة.
ترجمه، رامزةً رامزة، وأعطِ متتالية الحموض الأمينية في البروتين.
كم حمضًا أمينيًا يحوي البروتين، وكم نوكليوتيدًا من mRNA يستعمل لتحديدها، مع رامزة التوقف؟
أي رامزة بدأت القراءة، وما الذي يثبّت إطار القراءة لسائر الرامزات؟

الجزء الثاني — ثلاث طافرات.

الطافرة 1: ATG GCT TGG AAA CCG GAA TAC GGT CAT TTC TGA. أعطِ البروتين وصنّف الطفرة.
الطافرة 2: ATG GCT TGG AAA CCC GAA TAC GGT CAT TTC TGA مع استبدال الرامزة التاسعة CAT بالرامزة CGT. أعطِ البروتين وصنّف.
الطافرة 3: ATG GCT TGA AAA CCC GAA TAC GGT CAT TTC TGA. أعطِ البروتين وصنّف. وأي استبدال واحد أنتجها؟
الطافرة 4: حرف T مقحم بعد النوكليوتيد السادس: ATG GCT TTG GAA ACC CGA ATA CGG TCA TTT CTG A. أعطِ البروتين وصنّف.
رتّب الطافرات الأربع من الأقل إلى الأشد إخلالًا بالبروتين وعلّل.

الجزء الثالث — لماذا كانت الشفرة كما هي.

كم رامزة تحدد اللوسين؟ والسيرين؟ والتربتوفان؟ وأي حمض أميني أرجح أن يغيّره استبدال عشوائي في رامزته، وأيها أقلها ترجيحًا؟
احسب نسبة الاستبدالات الصامتة من جميع الاستبدالات في الموضع الثالث من رامزة اللوسين CUx.
فسّر لماذا لم تكن شفرة من حرفين لتنجح، ولماذا لا حاجة إلى شفرة من أربعة.
متعدد U يعطي متعدد الفينيل ألانين، ومتعدد A يعطي متعدد الليزين. فأي مدخلات الجدول ترسيها هاتان التجربتان؟
الشفرة واحدة في البكتيريا وفي الإنسان. اذكر النتيجة بالنسبة إلى النقل المورّثي والنتيجة بالنسبة إلى القرابة.

الجزء الرابع — توقيت المصنع. يضيف الريبوزوم 10 حموض أمينية في الثانية والريبوزومات تتبع بعضها بعضًا على مسافة 80 نوكليوتيدًا على mRNA؛ ويعيش كل mRNA ساعتين.

كم يستغرق ريبوزوم واحد لترجمة بروتين هذه المورّثة؟ وبروتين من 600 حمض أميني؟
كم ريبوزومًا يستطيع قراءة mRNA من 1800 نوكليوتيد في آن واحد؟
إذا بدأ ريبوزوم جديد كل 8 ثوان، فكم نسخة من البروتين يعطي mRNA واحد في حياته؟
تحتاج بكتيريا إلى $2000$ نسخة من إنزيم في 10 دقائق. فكم رسالة mRNA من المورّثة، تستنسخ في آن واحد، يلزم؟
اذكر النتيجة: البروتين الذي ترمز له المورّثة، والطفرة التي ألغته من بين الأربع، والزمن الذي يحتاج إليه ريبوزوم واحد لبنائه.

حل

حل المسألة 14.1.

1. 3’-TAC CGA ACC TTT GGG CTT ATG CCA GTA AAG ACT-5’.

2. AUG GCU UGG AAA CCC GAA UAC GGU CAU UUC UGA.

3. Met–Ala–Trp–Lys–Pro–Glu–Tyr–Gly–His–Phe، ثم توقف.

4. 10 حموض أمينية؛ و33 نوكليوتيدًا (11 رامزة مع رامزة التوقف).

5. AUG؛ وموضع تلك AUG الأولى يثبّت الإطار، وكل رامزة تالية تقرأ على خطاها.

6. CCG لا تزال Pro: فهي صامتة، والبروتين من دون تغير.

7. CGU هي Arg بدل His: فهي خاطئة المعنى، Met–Ala–Trp–Lys–Pro–Glu–Tyr–Gly–Arg–Phe.

8. UGA توقف: أي Met–Ala، وهي عديمة المعنى. واستبدال واحد من G إلى A في الرامزة الثالثة (TGG تصير TGA).

9. mRNA AUG GCU UUG GAA ACC CGA AUA CGG UCA UUU CUG A: أي Met–Ala–Leu–Glu–Thr، ثم Arg–Ile–Arg–Ser–Phe–Leu…، بلا توقف في القطعة: فهي إزاحة إطار، وكل حمض أميني بعد الثاني تغير.

10. الطافرة 1 (صامتة، بلا تغير) $<$ الطافرة 2 (حمض أميني واحد تغير، والوظيفة قد تحفظ) $<$ الطافرة 4 (إزاحة إطار، وكل الحموض الأمينية خطأ إلا اثنين) $\approx$ الطافرة 3 (عديمة المعنى، وقطعة من حمضين أمينيين: فالبروتين زال).

11. Leu لها 6، وSer لها 6، وTrp لها 1. أما Trp، وله رامزة واحدة، فيغيره أي استبدال؛ وأما Leu أو Ser، ولكل منهما ست، فلا يتغيران في الغالب.

12. CUU وCUC وCUA وCUG كلها Leu: فكل استبدال من الاستبدالات الثلاثة الممكنة في الموضع الثالث صامت — أي 100%.

13. حرفان يعطيان 16 رامزة، وهي قليلة جدًا لعشرين حمضًا أمينيًا مع توقف؛ وثلاثة تعطي 64، وهي أكثر من كافية من قبل، فأربعة (256) تبديد.

14. UUU $=$ Phe وAAA $=$ Lys.

15. المورّثة المنقولة بين نوعين تقرأ قراءة متطابقة، فينجح النقل المورّثي؛ والشفرة المشتركة، الموروثة من دون تغير، شاهد على أن الكائنات كلها تنحدر من سلف مشترك كان يستعملها من قبل.

16. 10 حموض أمينية: $1\,\mathrm{s}$ . و600 حمض أميني: $60\,\mathrm{s}$ .

17. $1800/80 \approx 22$ ريبوزومًا في آن واحد.

18. $7200/8 = 900$ نسخة.

19. mRNA واحد يعطي $600/8 = 75$ نسخة في 10 دقائق؛ فيلزم نحو 27 رسالة mRNA.

20. البروتين Met–Ala–Trp–Lys–Pro–Glu–Tyr–Gly–His–Phe؛ والطافرة 3، باستبدالها الوحيد من G إلى A الذي أنشأ توقفًا عند الرامزة الثالثة، ألغته؛ وريبوزوم واحد يبني الحموض الأمينية العشرة في نحو ثانية واحدة.

المصطلحات المعرَّفة في هذا الفصل

عرض كل المصطلحات (479) في المسرد