---
title: "DNA: جزيء وراثي واحد للحياة كلها"
book: "أحياء المرحلة الثانوية"
subject: biology
language: ar
chapter: 3
exercises: 15
source: https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/3-dna
---

# الفصل 3 — DNA: جزيء وراثي واحد للحياة كلها

في مختبر معتم، تحت مصباح أزرق، يتوهج أحد فأرين أبيضين بالأخضر من أنفه إلى ذنبه. إنه يحمل، في كل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) من خلاياه، [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) واحدة أخذت من قنديل بحر يضيء في المحيط الهادئ — [وخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الفأر تقرأ [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) قنديل البحر تلك كما تقرؤها [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) القنديل نفسها بالضبط. وتنجح التجربة لأن كل كائن حي يكتب مورّثاته في الجزيء نفسه، بالأحرف الأربعة نفسها، ويقرؤها بالقواعد نفسها. وهذا الفصل عن ذلك الجزيء، [DNA](#def-g10-universal-dna-information): كيف بني، وما الذي تفسره بنيته، وما الذي يثبته الفأر المتوهج.

## 3.1 المادة الوراثية

**تعريف 3.1 (المعلومة الوراثية).**

*المعلومة الوراثية* في [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) ما هي مجموع التعليمات، المنتقلة من [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) إلى خليتيها البنتين ومن الآباء إلى الأبناء، التي تحدد صفات الكائن [والبروتينات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) التي تستطيع خلاياه صنعها. وتحملها في كل كائن حي جزيئات *DNA* ([الحمض النووي](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) الريبي منقوص الأكسجين)، محزومة مع بروتينات في *الصبغيات* — في [نواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) [الخلية الحقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-prokaryote)، وحرة في [سيتوبلازم](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) البكتيريا.

**قضية 3.2 (DNA هو جزيء الوراثة).**

المادة الوراثية في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) هي [DNA](#def-g10-universal-dna-information) فيها، لا بروتيناتها ولا أي مكون آخر: فنقل [DNA](#def-g10-universal-dna-information) منقى من سلالة بكتيريا إلى أخرى ينقل صفات السلالة الأولى.

**شواهد.** وجد غريفيث (1928) أن بكتيريا ذات الرئة غير المؤذية، إذا خلطت [بخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) مقتولة من سلالة قاتلة، صارت قاتلة وبقيت كذلك عبر الأجيال: فشيء من [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الميتة قد «حوّلها». ثم فصل آفري وماكليود وماكارتي (1944) مستخلص [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الميتة إلى عائلات جزيئاته واختبر كلًا منها: فلم يحوّل إلا جزء [DNA](#def-g10-universal-dna-information)؛ ومعالجة المستخلص بإنزيم يهدم [DNA](#def-g10-universal-dna-information) ألغت الأثر، بينما لم تلغه إنزيمات تهدم [البروتينات](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) أو RNA. فالمادة المحوِّلة، ومن ثم حاملة الصفة الموروثة، هي [DNA](#def-g10-universal-dna-information). ∎

**مثال 3.3 (أين يقع DNA).**

صباغ خاص بجزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) يلون [نواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الخد ولا يلون شيئًا آخر في [السيتوبلازم](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell)؛ وفي [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) منقسمة يلون [الصبغيات](#def-g10-universal-dna-information) المكتنزة. وتأخذ البكتيريا الصباغ في منطقة مركزية بلا غلاف. وفي الحالتين تتضاعف كمية [DNA](#def-g10-universal-dna-information) قبل كل انقسام وتنصف بين الخليتين البنتين — وهو السلوك المنتظر من معلومة يجب أن تنسخ وتتقاسم.

## 3.2 بنية DNA

**تعريف 3.4 (النوكليوتيد).**

[DNA](#def-g10-universal-dna-information) سلسلة من *النوكليوتيدات*. وكل نوكليوتيد مؤلف من ثلاثة أجزاء: زمرة فوسفاتية، وسكر (الريبوز منقوص الأكسجين)، وواحدة من أربع *قواعد* آزوتية: الأدنين (A)، والتيمين (T)، والغوانين (G)، والسيتوزين (C). ويتناوب السكر والفوسفات فيكوّنان العمود الفقري للسلسلة؛ وتبرز القواعد منه، واحدة لكل نوكليوتيد. ولا تختلف النوكليوتيدات الأربعة إلا بقاعدتها، فيوصف شريط [DNA](#def-g10-universal-dna-information) بمتتالية قواعده، مكتوبة سلسلة من الأحرف: `ATGGCTTAC…`

![شريطا DNA، مرسومين مسطحين. كل شريط سلسلة من النوكليوتيدات (فوسفات وسكر وقاعدة). ويسير الشريطان في اتجاهين متعاكسين، ويمسك أحدهما بالآخر بأزواج القواعد: فA تواجه دائمًا T، وG تواجه دائمًا C. ويتلو زوج القواعد الزوج الذي قبله كل 0.34\, nm.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-abb34d86c689.svg)

*شريطا [DNA](#def-g10-universal-dna-information)، مرسومين مسطحين. كل شريط سلسلة من [النوكليوتيدات](#def-g10-universal-dna-nucleotide) (فوسفات وسكر وقاعدة). ويسير الشريطان في اتجاهين متعاكسين، ويمسك أحدهما بالآخر بأزواج القواعد: فA تواجه دائمًا T، وG تواجه دائمًا C. ويتلو زوج القواعد الزوج الذي قبله كل $0.34\,\mathrm{nm}$.*

**قضية 3.5 (اللولب المزدوج).**

جزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) مؤلف من شريطين ملتفين أحدهما حول الآخر في *لولب مزدوج* يمنة عرضه نحو $2\,\mathrm{nm}$، بدورة كاملة كل عشرة أزواج قواعد ($3.4\,\mathrm{nm}$). ويسير الشريطان في اتجاهين متعاكسين ويتواجهان بقواعدهما، وهي تتزاوج وفق قاعدة صارمة من *التتام*: فA لا تزاوج إلا T، وG لا تزاوج إلا C. ومتتالية أحد الشريطين تثبّت إذن متتالية الآخر.

**شواهد.** قاس شارغاف (1950) تركيب القواعد في [DNA](#def-g10-universal-dna-information) من أنواع كثيرة فوجد في كل منها من A بقدر ما فيه من T، ومن G بقدر ما فيه من C، بينما تفاوتت نسبة A+T إلى G+C من نوع إلى نوع — أي قاعدة تزاوج، لا مصادفة كيميائية. ثم بينت صور فرانكلين بالأشعة السينية لألياف [DNA](#def-g10-universal-dna-information) (1952) بصمة لولب قطره $2\,\mathrm{nm}$ وخطوته $3.4\,\mathrm{nm}$. وبنى واطسون وكريك (1953) النموذج الوحيد الذي يوافق الأمرين: عمودان خارجيان، وقواعد مزدوجة في الداخل، وزوجا A–T وG–C لهما العرض نفسه فيكون اللولب منتظمًا. ∎

**مثال 3.6 (قاعدة شارغاف بالأرقام).**

[DNA](#def-g10-universal-dna-information) البشري: A 30.9%، وT 29.4%، وG 19.9%، وC 19.8% — أي A$\,\approx\,$T وG$\,\approx\,$C في حدود دقة القياس، وA+T $= 60\%$. و*E. coli*: A 24.7%، وT 23.6%، وG 26.0%، وC 25.7%، وA+T $= 48\%$. والخميرة: A+T $= 64\%$. فإذا حوت عينة [DNA](#def-g10-universal-dna-information) 32% من A، تنبأ [التتام](#prop-g10-universal-dna-helix) بنسبة 32% من T وبنسبة $(100 - 64)/2 = 18\%$ من كل من G وC.

![تركيب قواعد DNA في أربعة أنواع. في كل منها يتطابق عمودا A وT ويتطابق عمودا G وC — وهي بصمة ازدواج القواعد — بينما يختلف نصيب A+T من نوع إلى آخر.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-a94bc80132ff.svg)

*تركيب قواعد [DNA](#def-g10-universal-dna-information) في أربعة أنواع. في كل منها يتطابق عمودا A وT ويتطابق عمودا G وC — وهي بصمة ازدواج القواعد — بينما يختلف نصيب A+T من نوع إلى آخر.*

**طريقة 3.7 (كتابة الشريط المتمم).**

إذا أعطي شريط، فاكتب تحت كل قاعدة شريكتها (A$\leftrightarrow$T، G$\leftrightarrow$C)، ثم اقرأ الناتج في الاتجاه المعاكس إن اقتضى ذلك اصطلاح التمرين. فمقابل `5’-ATGGCTTAC-3’` يكون الشريط الشريك، مقروءًا في اتجاهه الخاص، `5’-GTAAGCCAT-3’`. أما العد: فالشريط الذي فيه $n_\mathrm{A}$ من الأدنين يواجه شريطًا فيه $n_\mathrm{A}$ من التيمين، ومنه في الجزيء كله $n_\mathrm{A} = n_\mathrm{T}$ و$n_\mathrm{G} = n_\mathrm{C}$.

**قضية 3.8 (ما الذي تفسره البنية).**

تتبع من البنية خاصتان للمادة الوراثية.

- *المعلومة* : ترتيب القواعد على شريط لا تقيده الكيمياء — فكل متتالية ممكنة — فتستطيع المتتالية أن تحمل رسالة، كما يحمل ترتيب الأحرف نصًا. [والخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) البشرية تحوي $3.2 \times 10^{9}$ زوج قواعد في كل طقم من [الصبغيات](#def-g10-universal-dna-information) .
- *النسخ* : لما كان كل شريط يحدد الآخر، أمكن مضاعفة الجزيء بفصل الشريطين وبناء شريك جديد على كل منهما. وآلية ذلك موضوع [الفصل 11](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/11-dna#ch-g11-dna-replication) .

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

## 3.3 المورّثات والأليلات والصبغيات

**تعريف 3.9 (المورّثة والأليل).**

*المورّثة* قطعة من جزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) — طولها عادة بضعة آلاف من أزواج القواعد — تحمل متتاليتها تعليمات صنع [بروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) واحد (أو، أحيانًا، جزيء RNA عامل واحد). وهي تشغل موضعًا ثابتًا على [صبغي](#def-g10-universal-dna-information) معين. أما نسخ المورّثة التي تختلف ببضع قواعد فهي *أليلاتها*: الموضع نفسه، والوظيفة نفسها، ومتتالية مختلفة قليلًا، ومنه [بروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) مختلف قليلًا في الغالب.

**مثال 3.10 (أرقام).**

يحمل المجين البشري — أي طقم كامل من [الصبغيات](#def-g10-universal-dna-information) — $3.2 \times 10^{9}$ زوج قواعد ونحو $20\,000$ [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene)؛ ولا تشغل [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene) إلا بضعة بالمئة من المتتالية. وتحمل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) *E. coli* جزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) حلقيًا واحدًا فيه $4.6 \times 10^{6}$ زوج قواعد ونحو 4300 [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene). ويختلف إنسانان لا قرابة بينهما في نحو قاعدة من كل ألف: أي في نحو ثلاثة ملايين موضع، معظمها خارج [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene) ولا أثر له، وقليل منها [أليلات](#def-g10-universal-dna-gene) تغير صفة.

**قضية 3.11 (الصبغيات).**

[الصبغي](#def-g10-universal-dna-information) جزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) واحد، ملفوف حول بروتينات حازمة ومكوَّر على نفسه. ولو مُدّ [DNA](#def-g10-universal-dna-information) [صبغي](#def-g10-universal-dna-information) بشري واحد لبلغ طوله من $1.5\,\mathrm{cm}$ إلى $8.5\,\mathrm{cm}$؛ وصبغيات [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الستة والأربعون تحوي معًا نحو $2\,\mathrm{m}$ من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) في [نواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) عرضها $6\,\text{µ}\mathrm{m}$. ولا تُرى [الصبغيات](#def-g10-universal-dna-information) أجسامًا منفصلة إلا أثناء انقسام [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell)، حين تكون أشد ما تكون تكوّرًا؛ أما بين الانقسامات فهي منشورة تملأ [النواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) كخيوط متشابكة.

**برهان.** *نقبله في هذا المستوى.* ∎

## 3.4 جزيء واحد لكل الكائنات الحية

**قضية 3.12 (كونية DNA).**

تحمل الكائنات الحية جميعًا — بكتيريا وفطريات ونباتات وحيوانات — معلومتها الوراثية [DNA](#def-g10-universal-dna-information) مبنيًا من [النوكليوتيدات](#def-g10-universal-dna-nucleotide) الأربعة نفسها، وتقرأ متتالية [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) بالقواعد نفسها. ومن ثم [فمورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) تؤخذ من نوع وتدخل في [DNA](#def-g10-universal-dna-information) نوع آخر تقرؤها [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) المتلقي، فتصنع [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) الذي ترمز له: *فالنقل المورّثي* ممكن، والكائن المنقول إليه يورّث [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) الغريبة نسله كأي [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) أخرى.

**شواهد.** أدخلت [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) الفلوري الأخضر (GFP) لقنديل البحر *Aequorea victoria* في بكتيريا وخميرة ونباتات وأسماك وفئران وأرانب: فصنع كل منها [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) وتوهج بالأخضر تحت الضوء الأزرق، وورثت الصفة. وأدخلت [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) الأنسولين البشرية في *E. coli* سنة 1978 فصارت البكتيريا تنتج أنسولينًا بشريًا، وهو مصدر الهرمون للسكريين منذ ذلك الحين. وما من نوع معروف تكتب مورّثاته بكيمياء أخرى. ∎

![النقل المورّثي: مورّثة تعزل من نوع وتدخل في DNA بيضة ملقحة من نوع آخر. فتحملها كل خلية من خلايا الكائن الناتج، وتقرؤها، وتنقلها.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/fig-68e900850a92.svg)

*[النقل المورّثي](#prop-g10-universal-dna-universal): [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) تعزل من نوع وتدخل في [DNA](#def-g10-universal-dna-information) بيضة ملقحة من نوع آخر. فتحملها كل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) من [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الكائن الناتج، وتقرؤها، وتنقلها.*

![تحت الضوء الأزرق، يتوهج فأر يحمل مورّثة قنديل البحر للبروتين الفلوري الأخضر إلى جانب فأر عادي. الجزيء نفسه، وقواعد القراءة نفسها: فتعليمة القنديل تعمل في الفأر.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-2/g10-universal-dna/img-5719870411a3.jpg)

*تحت الضوء الأزرق، يتوهج فأر يحمل [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) قنديل البحر [للبروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) الفلوري الأخضر إلى جانب فأر عادي. الجزيء نفسه، وقواعد القراءة نفسها: فتعليمة القنديل تعمل في الفأر.*

**مثال 3.13 (استعمالات النقل المورّثي).**

أنسولين بشري وهرمون نمو من بكتيريا؛ [ومورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) مقاومة لحشرة ضارة تدخل في الذرة أو القطن؛ وأرز يحمل [مورّثات](#def-g10-universal-dna-gene) لصنع طليعة الفيتامين A؛ [ومورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) GFP تلحق [بمورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) أخرى فتضيء [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) التي تنشط فيها تلك [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) تحت المجهر — وهذا الاستعمال الأخير، وهو أداة بحث، أشيعها جميعًا. ولكل استعمال أسئلته في السلامة وفي العواقب على البيئة؛ وكل منها يقوم على الحقيقة نفسها، وهي كونية الجزيء الوراثي.

**ملاحظة 3.14 (الوحدة والتنوع على المستوى الجزيئي).**

كونية [DNA](#def-g10-universal-dna-information) هي الوجه الجزيئي لوحدة الحياة التي لقيناها في [الفصل 1](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#ch-g10-chemistry-of-life): كيمياء واحدة، وجزيء معلومة واحد، ونظام قراءة واحد لكل كائن على الأرض، وهو ما يتنبأ به أصل مشترك ([الفصل 6](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/6-body-plans-and-common-ancestry#ch-g10-common-ancestry)). أما تنوع الحياة فمكتوب في الجزيء نفسه أيضًا، اختلافات في المتتالية: بين [أليلين](#def-g10-universal-dna-gene) بضع قواعد، وبين نوعين بضعة بالمئة من المجين، وبين بكتيريا وإنسان تنظيم النص كله.

## 3.5 تمارين

**تمرين 3.1 ★.**

سمِّ أجزاء [النوكليوتيد](#def-g10-universal-dna-nucleotide) الثلاثة وقواعد [DNA](#def-g10-universal-dna-information) الأربع.

**حل التمرين 3.1.**

زمرة فوسفاتية، وسكر (الريبوز منقوص الأكسجين)، وقاعدة. والقواعد: الأدنين، والتيمين، والغوانين، والسيتوزين.

**تمرين 3.2 ★.**

اكتب الشريط المتمم للمتتالية `TACGGATTCA`.

**حل التمرين 3.2.**

`ATGCCTAAGT`، مكتوبة قاعدة تحت قاعدة.

**تمرين 3.3 ★.**

عينة [DNA](#def-g10-universal-dna-information) فيها 21% غوانين. أعطِ نسب C وA وT.

**حل التمرين 3.3.**

C $= 21\%$؛ وA $=$ T $= (100 - 42)/2 = 29\%$ لكل منهما.

**تمرين 3.4 ★.**

عرّف [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) [والأليل](#def-g10-universal-dna-gene) في جملة واحدة لكل منهما، مستعملًا كلمة «متتالية».

**حل التمرين 3.4.**

[المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) قطعة من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) تحمل متتاليتها تعليمات [بروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) واحد، في موضع ثابت على [صبغي](#def-g10-universal-dna-information). أما [الأليل](#def-g10-universal-dna-gene) فإحدى نسخ [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene)، تختلف عن غيرها ببضع قواعد من متتاليتها.

**تمرين 3.5 ★.**

ما الكائن المنقول إليه مورّثيًا؟ أعطِ مثالين من الفصل.

**حل التمرين 3.5.**

كائن أدخلت في [DNA](#def-g10-universal-dna-information) فيه [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) من نوع آخر، فصار يقرؤها وينقلها. ومن الأمثلة: فئران تحمل [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) GFP لقنديل البحر؛ و*E. coli* تحمل [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) الأنسولين البشري.

**تمرين 3.6 ★★.**

[مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) طولها 1500 زوج قواعد. ما طولها بالنانومترات، وكم دورة لولب تصنع؟

**حل التمرين 3.6.**

$1500 \times 0.34 = 510\,\mathrm{nm}$؛ و$1500/10 = 150$ دورة.

**تمرين 3.7 ★★.**

احسب الطول الكلي لجزيئات [DNA](#def-g10-universal-dna-information) في [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) بشرية واحدة، علمًا بأن في كل طقم صبغيات $3.2 \times 10^{9}$ زوج قواعد وأن في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) طقمين. قارن بقطر [النواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle)، $6\,\text{µ}\mathrm{m}$.

**حل التمرين 3.7.**

$2 \times 3.2 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 2.2\,\mathrm{m}$، أي نحو $3.6 \times 10^{5}$ ضعف قطر [النواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle).

**تمرين 3.8 ★★.**

في تجربة آفري، لماذا لزم اختبار المستخلص المعالج بإنزيم يهدم [DNA](#def-g10-universal-dna-information)، لا جزء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) المنقى وحده؟

**حل التمرين 3.8.**

قد يظل الجزء «المنقى» يحوي آثارًا من جزيئات أخرى، فلا يثبت نشاطه وحده أن [DNA](#def-g10-universal-dna-information) هو المسؤول. أما هدم [DNA](#def-g10-universal-dna-information) بعينه، في المستخلص الكامل، ورؤية النشاط يزول بينما تتركه إنزيمات هدم [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) وRNA سليمًا، فيثبّت الأثر على [DNA](#def-g10-universal-dna-information) دون سواه.

**تمرين 3.9 ★★.**

فسّر لماذا استبعدت معطيات شارغاف نموذجًا تُرصّ فيه القواعد بترتيب دوري منتظم مثل `ATGCATGC…`

**حل التمرين 3.9.**

التكرار الثابت كان ليعطي التركيب نفسه (25% من كل قاعدة) في كل نوع. وقد وجد شارغاف A+T يتفاوت تفاوتًا واسعًا بين الأنواع: فترتيب القواعد ليس نمطًا ثابتًا، والمتتالية حرة في التغير — وهو ما يجعلها قادرة على حمل معلومة.

**تمرين 3.10 ★★.**

أليلان [لمورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) يختلفان بقاعدة واحدة من بين 2000. فسّر كيف يستطيع اختلاف بهذا الصغر أن يغير بروتينًا، ولماذا قد لا يغير شيئًا كذلك.

**حل التمرين 3.10.**

تقرأ المتتالية بالترتيب لبناء [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families)؛ فقاعدة متغيرة في موضع يحدد حمضًا أمينيًا قد تستبدل حمضًا أمينيًا بآخر وتبدل شكل [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) أو نشاطه. أما إذا وقعت القاعدة المتغيرة في جزء من [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) لا يقرأ، أو حددت [الحمض الأميني](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) نفسه، [فالبروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) لا يتغير.

**تمرين 3.11 ★★.**

[مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) GFP المدخلة في بيضة فأر ملقحة توجد في [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) جلده [وخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) كبده [وخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) نطافه. فسّر ذلك بالنظرية الخلوية وبما جاء في [القضية 3.8](#prop-g10-universal-dna-explains).

**حل التمرين 3.11.**

تنحدر [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الفأر كلها بالانقسام من البيضة الملقحة؛ وعند كل انقسام ينسخ [DNA](#def-g10-universal-dna-information)، ومعه [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) المنقولة، [بالتتام](#prop-g10-universal-dna-helix)، ويتقاسم. [فخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الجلد والكبد والنطاف تحمل [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) كلها — وتنقلها النطفة إلى الجيل التالي.

**تمرين 3.12 ★★★.**

جزيء [DNA](#def-g10-universal-dna-information) في بكتيريا طوله $4.6 \times 10^{6}$ زوج قواعد. احسب طوله؛ وقارنه بالطول $2\,\text{µ}\mathrm{m}$ في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell)؛ ثم فسّر كيف يتسع له مع ذلك مكان في البكتيريا.

**حل التمرين 3.12.**

$4.6 \times 10^{6} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx 1.6\,\mathrm{mm}$، أي نحو 800 ضعف طول [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell). لكن عرض الجزيء $2\,\mathrm{nm}$ فقط: فحجمه، وهو نحو $\pi \times 1^2 \times 1.6 \times 10^{6}\,
\mathrm{nm}^{3} \approx 5 \times 10^{-3}\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$، نحو 1% من حجم [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell)؛ فإذا طوي وتكوّر اتسع له المكان وزيادة.

**تمرين 3.13 ★★★.**

يزعم صديق أن [DNA](#def-g10-universal-dna-information) البشري لا بد أن يكون «أعقد» من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) بكتيريا لأن فيه قواعد أكثر. قارن $3.2 \times 10^{9}$ و$4.6 \times 10^{6}$ زوج قواعد بالعددين $20\,000$ و4300 [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene)، وناقش ما هو [DNA](#def-g10-universal-dna-information) الزائد وما ليس هو.

**حل التمرين 3.13.**

[DNA](#def-g10-universal-dna-information) البشري أطول 700 مرة لكنه لا يحمل إلا نحو 5 أمثال [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene): فمعظمه ليس [مورّثات](#def-g10-universal-dna-gene). وجزء من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) الزائد ينظم متى تستعمل [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene)، وجزء منه متتاليات مكررة لا وظيفة معروفة لها. فعدّ القواعد يقيس حجم النص، لا تعقيد الكائن؛ وعدد [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene)، وقبل كل شيء طريقة تركيبها وتنظيمها، أهم من ذلك.

**تمرين 3.14 ★★★.**

افترض أن نوعًا اكتشف تستعمل مادته الوراثية جزيئًا آخر وشفرة أخرى. أي قضايا الفصل يناقض ذلك، وماذا يعني بالنسبة إلى الأصل المشترك بين ذلك النوع وسائر الحياة؟

**حل التمرين 3.14.**

يناقض ذلك كونية [DNA](#def-g10-universal-dna-information) ([القضية 3.12](#prop-g10-universal-dna-universal)). ولما كان الجزيء المشترك والشفرة المشتركة موروثين من سلف مشترك، وجب أن ينحدر مثل ذلك النوع من أصل مستقل للحياة: فمورّثاته لن تستطيع خلايانا قراءتها، [والنقل المورّثي](#prop-g10-universal-dna-universal) بين النسلين مستحيل.

**تمرين 3.15 ★★★.**

حل الأنسولين البشري المنتج ببكتيريا محل أنسولين مستخلص من بنكرياس الخنازير. اذكر سببين بيولوجيين يجعلان المنتج الجرثومي تحسينًا، وسؤالًا واحدًا يظل على الجهة المنظمة أن تطرحه.

**حل التمرين 3.15.**

المنتج الجرثومي هو [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) البشري بعينه (وأنسولين الخنزير يختلف [بحمض أميني](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) واحد وقد يثير ردود فعل مناعية)، وهو يصنع بكمية غير محدودة، وخال من ممرضات الخنزير. ومع ذلك تسأل الجهة المنظمة هل [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) المنقى خال من ملوثات جرثومية وهل هو مطوي طيًّا صحيحًا وفعال.

## 3.6 مسألة: مورّثة قنديل البحر

**مسألة 3.1.**

مسألة نهاية الأسبوع — مورّثة واحدة من قنديل بحر تتبع إلى فأر: طولها، وأحرفها، ولماذا يقدر الفأر على قراءتها، والمترا DNA اللذان يحملانها في كل خلية

[البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) الفلوري الأخضر لقنديل البحر *Aequorea victoria* سلسلة من 238 حمضًا أمينيًا. ومورّثته، كما تستعمل في المختبر، قطعة [DNA](#def-g10-universal-dna-information) فيها 720 زوج قواعد. خذ $0.34\,\mathrm{nm}$ لكل زوج قواعد، وعشرة أزواج قواعد لكل دورة، ومجين فأر فيه $2.7 \times 10^{9}$ زوج قواعد لكل طقم صبغيات، وطقمين في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell).

**الجزء الأول — الجزيء.**

1. احسب طول [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) GFP بالنانومترات، وعدد دورات اللولب التي تصنعها.
2. يبدأ أحد شريطي [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) هكذا: `ATGAGTAAAGGAGAAGAAC` . اكتب الشريط المتمم.
3. في [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) كلها، يمثل الأدنين 27% من القواعد. أعطِ نسب القواعد الثلاث الأخرى.
4. في [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) 720 زوج قواعد وهي ترمز إلى 238 حمضًا أمينيًا. احسب النسبة، واقترح ما توحي به عن عدد القواعد التي تحدد حمضًا أمينيًا واحدًا (وهي فرضية سيؤكدها [الفصل 14](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/14-from-gene-to-protein#ch-g11-gene-expression) ).
5. كم متتالية مختلفة من 720 قاعدة ممكنة من حيث المبدأ؟ اكتب الجواب قوةً للعدد 4، ثم فسّر في جملة واحدة لماذا يمكن أن تسمى المتتالية معلومة.

**الجزء الثاني — لماذا يقدر الفأر على قراءتها.**

6. اذكر خاصة [DNA](#def-g10-universal-dna-information) التي تجعل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) فأر قادرة على استعمال [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) قنديل بحر.
7. تدخل [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) في بيضة ملقحة لا في جلد فأر بالغ. باستعمال النظرية الخلوية، فسّر ما الفرق الذي يحدثه ذلك في المكان الذي تنتهي إليه [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) .
8. يتوهج الفأر البالغ في كل نسيج من أنسجته. فما الذي يبينه ذلك عن محتوى أصناف خلاياه المختلفة من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) ؟
9. يزاوج الفأر المتوهج بفأر عادي. تنبأ، مع التعليل، بما إذا كان بعض النسل سيتوهج.
10. يحقن فأر شاهد [ببروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) GFP منقى بدل [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) : فيتوهج توهجًا خافتًا بضعة أيام ثم يتوقف. فسّر الفرق بين التجربتين.

**الجزء الثالث — الشواهد وراء القصة.**

11. في تجربة آفري، سمِّ الجزء الذي حوّل البكتيريا والمعالجة التي ألغت التحويل.
12. فسّر لماذا كانت تجربة التحويل صورة طبيعية من [النقل المورّثي](#prop-g10-universal-dna-universal) .
13. وجد شارغاف A $\,=\,$ T وG $\,=\,$ C في كل نوع، لكن A+T يتفاوت من 25% إلى 75%. أي المشاهدتين تدعم ازدواج القواعد، وأيهما يبين أن المتتالية حرة؟
14. أعطت صور فرانكلين قطر اللولب $2\,\mathrm{nm}$ . فسّر لماذا يجعل ازدواج قاعدة كبيرة مع صغيرة (A مع T، وG مع C) لا كبيرتين معًا اللولب منتظمًا.
15. لماذا أوحى اكتشاف البنية في الحال بكيفية نسخ [DNA](#def-g10-universal-dna-information) ؟

**الجزء الرابع — متران في [نواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle).**

16. احسب الطول الكلي لجزيئات [DNA](#def-g10-universal-dna-information) في [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) فأر واحدة.
17. عرض [النواة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle) $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ . بأي عامل يجب تقصير [DNA](#def-g10-universal-dna-information) بالتكوّر ليتسع فيها؟
18. ما نسبة [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) GFP من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) ؟
19. في الفأر نحو $2 \times 10^{4}$ [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) متوسط طولها $3 \times 10^{4}$ زوج قواعد بأجزائها غير المرمِّزة. فما نسبة المجين التي تشغلها [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene) ؟
20. اذكر النتيجة في جملة واحدة: كم من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) تحمل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) فأر، وأي حقيقة واحدة عن ذلك [DNA](#def-g10-universal-dna-information) تتيح قراءة [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) قنديل بحر واحدة بين آلاف مورّثاته؟

**حل المسألة 3.1.**

**1.** $720 \times 0.34 \approx 245\,\mathrm{nm}$؛ و$720/10 = 72$ دورة.

**2.** `TACTCATTTCCTCTTCTTG`.

**3.** T $= 27\%$؛ وG $=$ C $= (100 - 54)/2 = 23\%$.

**4.** $720/238 \approx 3.0$: أي ثلاث قواعد لكل [حمض أميني](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) (والثلاث الأخيرة تشير إلى نهاية السلسلة).

**5.** $4^{720}$ متتالية، أي نحو $10^{433}$. والكيمياء تسمح بأي ترتيب، فالترتيب المعين المختار من بين هذه الإمكانات كلها رسالة — أي معلومة.

**6.** الكونية: فكل كائن حي يستعمل [النوكليوتيدات](#def-g10-universal-dna-nucleotide) الأربعة نفسها ويقرأ المتتالية بالقواعد نفسها.

**7.** [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الفأر كلها تنحدر من البيضة بالانقسام، [فالمورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) المدخلة في البيضة تنسخ إلى كل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell). أما لو أدخلت في جلد بالغ فلم تكن لتوجد إلا في [خلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الجلد المعالجة وذريتها.

**8.** كل صنف من [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) يحوي [DNA](#def-g10-universal-dna-information) كله، ومعه [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) المنقولة: فالتخصص لا يتخلص من [مورّثات](#def-g10-universal-dna-gene).

**9.** نعم: [فالخلايا](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الجنسية تحمل [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene). وإذا كان في الفأر نسخة واحدة على أحد صبغيي الزوج، ورثها نحو نصف نسله وتوهج.

**10.** [البروتين](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/1-the-chemical-makeup-of-living-things#def-g10-chemistry-of-life-families) ليس معلومة: فهو يستهلك ولا يجدد أبدًا، فيخبو التوهج. أما [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) فتنسخ عند كل انقسام وتقرأ باستمرار، فالتوهج دائم وموروث.

**11.** جزء [DNA](#def-g10-universal-dna-information)؛ والمعالجة بإنزيم يهدم [DNA](#def-g10-universal-dna-information).

**12.** أخذت البكتيريا [DNA](#def-g10-universal-dna-information) من سلالة أخرى، وأدمجته، وعبّرت عن الصفة ونقلتها: أي [مورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) انتقلت من كائن إلى آخر، وهو ما يفعله [النقل المورّثي](#prop-g10-universal-dna-universal) عن قصد.

**13.** A$\,=\,$T وG$\,=\,$C تدعمان الازدواج؛ أما نصيب A+T المتغير فيبين أن ترتيب الأزواج حر.

**14.** A وG قاعدتان كبيرتان ذواتا حلقتين، وT وC قاعدتان صغيرتان ذواتا حلقة واحدة: فالكبيرة مع الصغيرة تقطعان دائمًا المسافة نفسها، فيبقى العمودان على $2\,\mathrm{nm}$ بعضهما من بعض على طول الجزيء. أما كبيرتان فتنتفخان، وصغيرتان فتتركان [فجوة](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-organelle).

**15.** لأن كل شريط متمم الآخر: افصلهما، وابنِ شريكًا على كل منهما بقاعدة الازدواج، فينتج جزيئان متطابقان.

**16.** $2 \times 2.7 \times 10^{9} \times 0.34\,\mathrm{nm} \approx
1.8\,\mathrm{m}$.

**17.** $1.8\,\mathrm{m} / 6\,\text{µ}\mathrm{m} = 3 \times 10^{5}$: أي اكتناز بمقدار ثلاثمئة ألف ضعف.

**18.** $720 / 5.4 \times 10^{9} \approx 1.3 \times 10^{-7}$: أي نحو جزء من عشرة ملايين من [DNA](#def-g10-universal-dna-information) [الخلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell).

**19.** $2 \times 10^{4} \times 3 \times 10^{4} = 6 \times 10^{8}$ زوج قواعد، أي نحو 22% من المجين؛ والباقي يقع بين [المورّثات](#def-g10-universal-dna-gene).

**20.** تحمل [خلية](https://one-course.com/books/biology/2/ar/chapter/2-cells-the-common-unit-of-life#def-g10-cells-common-unit-cell) الفأر نحو $1.8\,\mathrm{m}$ من [DNA](#def-g10-universal-dna-information)؛ ولأن ذلك [DNA](#def-g10-universal-dna-information) مبني ومقروء بالطريقة نفسها التي عند قنديل البحر، تقرأ [المورّثة](#def-g10-universal-dna-gene) الغريبة الواحدة بين عشرين ألفًا كما تقرأ سائرها.