---
title: "مورثومات الخلايا والفيروسات"
book: "الأحياء الجامعية — السنة الأولى"
subject: biology
language: ar
chapter: 17
exercises: 12
source: https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/17-genomes-of-cells-and-viruses
---

# الفصل 17 — مورثومات الخلايا والفيروسات

مترا [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) مطويان في نواة قطرها ستة ميكرومترات، ومطويان بحيث يمكن إيجاد أي من عشرين ألف [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) وقراءتها في دقائق. والبكتيريا تطوي مليمترًا ونصفًا في [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) أقصر منه بألف مرة، وتنسخه كل عشرين دقيقة. [والفيروس](#def-b1-genomes-virus) يحمل بضعة آلاف من الحروف في غلاف بروتيني ويقرؤها [بخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) لا يملكها. يصف هذا الفصل *[المورثوم](#def-b1-genomes-genome)* — أي مجموع [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) الكائن — بوصفه شيئًا ماديًا: كيف يُنظَّم [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) البكتيريا، [والخلايا](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) [حقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk)، [والعضيات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk)، [والفيروسات](#def-b1-genomes-virus)، وما يحويه فوق [المورّثات](#def-b1-genomes-gene)، ولماذا يقول مقداره القليل جدًا عن الكائن الذي يحمله.

## 17.1 المورثوم البكتيري

**تعريف 17.1 (المورثوم والصبغي والنويد).**

*مورثوم* [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) هو مجموع [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) فيها: أي المعلومة لكل [بروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) وكل [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) تستطيع صنعه، والتسلسلات التي تتحكم في متى تُصنع. و*الصبغي* جزيء [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) واحد مع [البروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) التي تنظمه. وللبكتيريا عادة صبغي واحد حلقي من مليون إلى عشرة ملايين [زوج قواعد](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) (و*E. coli*: $4.6 \times 10^{6}$، أي $1.5\,\mathrm{mm}$ طولًا)، مطوي في منطقة من [السيتوبلازم](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) هي *النويد*، بلا غشاء حولها. وفوق الصبغي تحمل كثير من البكتيريا *بلازميدات*: وهي حلقات صغيرة من بضعة آلاف إلى بضع مئات الآلاف من الأزواج، في نسخة إلى مئات النسخ، تتضاعف على حدة وتحمل [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) اختيارية — مقاومة المضادات الحيوية، والذيفانات، وآلة نقل نفسها إلى [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) أخرى.

**قضية 17.2 (كيف تطوي بكتيريا صبغيها).**

[DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) حلقي لا تستطيع نهايتاه أن تدورا يمكن لَيّه لَيّ شريط مطاطي: وهو *[الالتفاف الفائق](#prop-b1-genomes-supercoiling)*. [وإنزيمات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/13-enzymes-and-biochemical-catalysis#def-b1-enzymes-enzyme) تسمى *طوبوإيزوميرازات* تقص الخصلتين وتمررهما وتعيد لحمهما لتضيف دورات أو تنزعها؛ و*الجيراز* يستعمل [ATP](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/8-water-and-small-biomolecules#def-b1-water-small-molecules-atp) ليُدخل التفافات فائقة سالبة تفكّ لولبة الحلزون وتجعله أكثر انضغاطًا وأسهل فتحًا في آن. [وصبغي](#def-b1-genomes-genome) *E. coli* منظَّم في نحو خمسين عروة، كل منها ملتفة التفافًا فائقًا على حدة ومرساة على لب بروتيني، حتى إن $1.5\,\mathrm{mm}$ تشغل نويدًا بنحو ميكرومتر — أي انضغاطًا ألف ضعف — بينما يمكن فك أي عروة للقراءة أو النسخ دون إزعاج الباقي. [وبروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) أساسية صغيرة (شبيهة بالهستونات، وإن لم تكن قريبة منها) تثني [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) وتجسر بينه في كل مكان.

![صبغي حلقي مرتخيًا، وملتفًا التفافًا فائقًا، ومنظَّمًا في عرى. والالتفاف الفائق يضغط الجزيء ويخزن الطاقة التي تساعد على فتحه؛ والعرى تتيح فك منطقة واحدة في كل مرة.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-088c2da4681b.svg)

*[صبغي](#def-b1-genomes-genome) حلقي مرتخيًا، وملتفًا التفافًا فائقًا، ومنظَّمًا في عرى. [والالتفاف الفائق](#prop-b1-genomes-supercoiling) يضغط الجزيء ويخزن الطاقة التي تساعد على فتحه؛ والعرى تتيح فك منطقة واحدة في كل مرة.*

**مثال 17.3 (مورثوم كثيف).**

من $4.6\,\mathrm{Mb}$ في [صبغي](#def-b1-genomes-genome) *E. coli*، تشفّر $88\,\%$ [بروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide): أي نحو $4300$ [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) من نحو $1000$ زوج لكل واحدة، مرصوصة رأسًا بعقب بمئة زوج بينها، وكثير منها مجموع في *أوبرونات* تُستنسخ معًا ([الفصل 20](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/20-control-of-gene-expression#ch-b1-expression-control)). [والبلازميد](#def-b1-genomes-genome) من $5\,\mathrm{kb}$ قد يحمل ثلاث [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) ويوجد في خمسين نسخة؛ [ومورّثة](#def-b1-genomes-gene) المقاومة التي يحمله يمكن أن تنتشر في بكتيريا جناح مستشفى في أسابيع، بالاقتران، أسرع مما تستطيع أي طفرة أن تنشأ.

## 17.2 المورثوم حقيقي النواة: الصبغين

**تعريف 17.4 (الجسيم النووي والصبغين).**

في نواة حقيقية يُلف [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) على [بروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide): $147\,$ [زوج قواعد](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) تصنع 1.7 دورة حول ثماني *هستونات* (اثنتان من كل من H2A وH2B وH3 وH4، وهي [بروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) صغيرة غنية باللايسين والأرجينين تعادل الفوسفات)، فتكوّن *جسيمًا نوويًا* قطره $11\,\mathrm{nm}$؛ وتتتابع الجسيمات النووية كل $200\,$ زوج تقريبًا، كخرزات على خيط، مع هستون خامس، H1، يختم كل خرزة. وينطوي هذا *الصبغين* أكثر: في ليف قطره $30\,\mathrm{nm}$، ثم في عرى من عشرات الآلاف من الأزواج مرساة على سقالة بروتينية، ثم — عند الانقسام — في قضبان [الصبغي](#def-b1-genomes-genome) المنضغطة في الطور الاستوائي، وهي أقصر من [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) العاري بعشرة آلاف مرة. و*الصبغين الحقيقي* هو الصورة الأرخى الغنية [بالمورّثات](#def-b1-genomes-gene) المستنسخة في الطور البيني؛ و*الصبغين المتغاير* هو الصورة المكثفة الفقيرة [بالمورّثات](#def-b1-genomes-gene) التي تبقى منضغطة (حول المريكزات، وعند الأطراف، وعلى [صبغي](#def-b1-genomes-genome) X مطفأ).

![مستويات رصّ DNA حقيقي النواة، من اللولب إلى صبغي الطور الاستوائي. كل مستوى يضاعف الانضغاط؛ والمجموع يبلغ عشرة آلاف.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-a8727b2a51c0.svg)

*مستويات رصّ [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) حقيقي [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus)، من اللولب إلى [صبغي](#def-b1-genomes-genome) الطور الاستوائي. كل مستوى يضاعف الانضغاط؛ والمجموع يبلغ عشرة آلاف.*

![إلى اليسار: صبغيات خلية بشرية واحدة، منشورة من خلية أُوقفت في الطور الاستوائي. وإلى اليمين: الصبغيات نفسها مرتبة بالقياس والتخطط في نمط نووي — اثنان وعشرون زوجًا وXY، أي ستة وأربعون في المجموع. النمط النووي: National Human Genome Research Institute، ملك عام.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-95acb18066ab.jpg)

![إلى اليسار: صبغيات خلية بشرية واحدة، منشورة من خلية أُوقفت في الطور الاستوائي. وإلى اليمين: الصبغيات نفسها مرتبة بالقياس والتخطط في نمط نووي — اثنان وعشرون زوجًا وXY، أي ستة وأربعون في المجموع. النمط النووي: National Human Genome Research Institute، ملك عام.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-945edfff198a.jpg)

*إلى اليسار: [صبغيات](#def-b1-genomes-genome) [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) بشرية واحدة، منشورة من [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) أُوقفت في الطور الاستوائي. وإلى اليمين: [الصبغيات](#def-b1-genomes-genome) نفسها مرتبة بالقياس والتخطط في [نمط نووي](#def-b1-genomes-karyotype) — اثنان وعشرون زوجًا وXY، أي ستة وأربعون في المجموع. [النمط النووي](#def-b1-genomes-karyotype): National Human Genome Research Institute، ملك عام.*

**تعريف 17.5 (النمط النووي والمريكز والقسيم الطرفي).**

*النمط النووي* هو مجموعة [صبغيات](#def-b1-genomes-genome) [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، مرتبة بالقياس ونمط التخطط: فللإنسان 23 زوجًا (22 صبغيًا جسميًا وXY أو XX)، و$6.4 \times 10^{9}$ [زوج قواعد](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) في المجموع، أي $2.2\,\mathrm{m}$؛ وأكبر [صبغي](#def-b1-genomes-genome) يحمل $250\,\mathrm{Mb}$ وأصغرها $50\,$. ويحمل كل [صبغي](#def-b1-genomes-genome) خطي *مريكزًا*، وهي المنطقة المضيَّقة التي تبقى النسختان موصولتين عندها بعد التضاعف ويرتبط بها المغزل ([الفصل 18](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/18-dna#ch-b1-replication-mitosis))، و*قسيمين طرفيين*، وهما تسلسلان متكرران عند النهايتين يحميانهما من أن يُحسبا [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) مكسورًا ومن التقصر عند كل تضاعف.

**قضية 17.6 (قياس المورثوم لا يقيس التعقيد).**

| الكائن | [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) (Mb) | [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) المشفِّرة [للبروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) |
| --- | --- | --- |
| *E. coli* | 4.6 | $4300$ |
| الخميرة | 12 | $6000$ |
| ذبابة الفاكهة | 140 | $14\,000$ |
| الإنسان | 3200 | $20\,000$ |
| الذرة | 2300 | $40\,000$ |
| سمكة الرئة | $130\,000$ | $\approx20\,000$ |
| *Paris japonica* (زنبقة) | $150\,000$ | $\approx30\,000$ |

يتغير قياس [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) ألف ضعف بين [حقيقيات النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) بلا علاقة بعدد [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) ولا بتعقيد الكائن (وهي *[مفارقة القيمة C](#prop-b1-genomes-cvalue)*): فسمكة الرئة تحمل أربعين ضعف [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) الإنسان ولا تحمل [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) أكثر. والفرق ليس في [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) بل في [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) الواقع بينها.

## 17.3 ماذا يحوي المورثوم

**تعريف 17.7 (تشريح مورّثة).**

*المورّثة* قطعة من [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) تُستنسخ إلى [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) وظيفي — وهو عادة رسول [لبروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) واحد. والمورّثة [حقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) المشفِّرة [للبروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) تشمل *مروّجًا*، وهو التسلسل الواقع أعلى المجرى حيث يبدأ الاستنساخ ويُتحكم فيه؛ و*إكسونات*، وهي الأجزاء المحفوظة في الرسالة الناضجة؛ و*إنترونات*، وهي الأجزاء المستنسخة ثم المقصوصة ([الفصل 19](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/19-gene-expression-transcription-and-translation#ch-b1-gene-expression))؛ والمنطقتين غير المترجمتين عند طرفي الرسالة؛ وخاتمة. والمورّثة البشرية بالمتوسط $27\,\mathrm{kb}$ بثمانية إكسونات مجموعها $1.5\,\mathrm{kb}$: فتسعة عشر جزءًا من عشرين من المورّثة النموذجية إنترون. أما المورّثات البكتيرية فلا إنترونات فيها.

![مورّثة حقيقية النواة: مروّج، وإكسونات (محفوظة) تتناوب مع إنترونات (تُنزع بعد الاستنساخ). مرسومة بسلم مضغوط — ففي مورّثة حقيقية تكون الإنترونات أطول من الإكسونات بعشرين مرة.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-084e65da2feb.svg)

*[مورّثة](#def-b1-genomes-gene) [حقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): [مروّج](#def-b1-genomes-gene)، [وإكسونات](#def-b1-genomes-gene) (محفوظة) تتناوب مع [إنترونات](#def-b1-genomes-gene) (تُنزع بعد الاستنساخ). مرسومة بسلم مضغوط — ففي [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) حقيقية تكون [الإنترونات](#def-b1-genomes-gene) أطول من [الإكسونات](#def-b1-genomes-gene) بعشرين مرة.*

**قضية 17.8 (جرد المورثوم البشري).**

من $3.2\,\mathrm{Gb}$: نحو $1.5\,\%$ تشفّر بروتينًا؛ و$25\,\%$ [إنترونات](#def-b1-genomes-gene)؛ و$45\,\%$ بقايا *عناصر قافزة* — وهي تسلسلات تنسخ نفسها في مواضع جديدة، وأكثرها ميت منذ زمن (والعنصر Alu وحده، و$300\,\mathrm{bp}$، موجود في مليون نسخة، أي عُشر [المورثوم](#def-b1-genomes-genome))؛ و$8\,\%$ تكرارات قصيرة متتالية ([DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) تابع، عند المريكزات والقسيمات الطرفية)؛ والباقي تسلسل غير مشفِّر فريد يشمل المروّجات والمعزِّزات [ومورّثات](#def-b1-genomes-gene) [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) التي تتحكم في التعبير. وكثير من [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) ينتمي إلى *عائلات* نشأت بالتضاعف (الغلوبينات، ومستقبِلات الشم — وهي ألف) ويحمل [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) آلاف *[المورّثات](#def-b1-genomes-gene) الزائفة*، وهي نسخ ميتة لم تعد تعمل. [فالمورثوم](#def-b1-genomes-genome) ليس تصميمًا بل سجل.

![مما يتكون المورثوم البشري. الإكسونات التي تشفّر البروتين شظية؛ ونصف المورثوم حطام عناصر كانت تنسخ نفسها يومًا.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-67678401157d.svg)

*مما يتكون [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) البشري. [الإكسونات](#def-b1-genomes-gene) التي تشفّر [البروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) شظية؛ ونصف [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) حطام عناصر كانت تنسخ نفسها يومًا.*

**مثال 17.9 (قراءة قياس مورثوم).**

[مورثوم](#def-b1-genomes-genome) من $4.6\,\mathrm{Mb}$ بلا [إنترونات](#def-b1-genomes-gene) وبقليل من التكرارات يحمل $4300$ [مورّثة](#def-b1-genomes-gene)؛ وآخر من $3200\,\mathrm{Mb}$ [بإنترونات](#def-b1-genomes-gene) طويلة ونصف طوله تكرارات يحمل $20\,000$؛ وآخر من $130\,000\,\mathrm{Mb}$ يحمل العشرين ألفًا نفسها. فالقياس يقيس كم تراكم في [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) غير المشفِّر لنسب ما، وبأي كفاءة أُزيل، لا كم يفعل الكائن.

## 17.4 مورثومات العضيات والفيروسات

**تعريف 17.10 (مورثومات العضيات).**

تحتفظ [المتقدرات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) [والبلاستيدات الخضراء](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-plastid) ببقية من [صبغي](#def-b1-genomes-genome) أسلافها البكتيرية ([الفصل 6](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#ch-b1-eukaryotic-cell)): وهي حلقة صغيرة — $16.6\,\mathrm{kb}$ و37 [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) في [متقدرات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) الإنسان، و$120\text{ to }160\,\mathrm{kb}$ ونحو 100 [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) في [البلاستيدات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-plastid) — في نسخ كثيرة لكل عضية، تشفّر بعض بروتيناتها الخاصة [وRNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ريبوزوماتها. وسائر بروتيناتها يأتي من [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) نووية. وفي معظم الحيوانات يُورَّث [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) المتقدري من الأم وحدها، مع [سيتوبلازم](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) البيضة.

**تعريف 17.11 (الفيروس).**

*الفيروس* [مورثوم](#def-b1-genomes-genome) في غلاف بروتيني، هو *القفيصة* — ملفوفة أحيانًا في غشاء، هو *الغلاف*، مأخوذ من [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) مضيفة — لا يتكاثر إلا داخل [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، مستعملًا ريبوزوماتها وطاقتها وطلائعها. ومورثومه قد يكون [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) أو [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)، مزدوج الخصلة أو مفردها، خطيًا أو حلقيًا، جزيئًا واحدًا أو عدة جزيئات: من $5\,\mathrm{kb}$ (بضع [مورّثات](#def-b1-genomes-gene)) إلى $1.2\,\mathrm{Mb}$ (ألف [مورّثة](#def-b1-genomes-gene)، عند الفيروسات العملاقة). وخارج [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) لا يفعل الفيروس شيئًا: فهو ليس [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، ولا يستقلب، وهو حي بمعنى واحد فقط هو أنه يحمل معلومة ويتطور. و*العاثيات* هي فيروسات البكتيريا.

![عاثيات ملتصقة ببكتيريا: رؤوس متعددة السطوح تحمل DNA، وأذناب سيُحقن عبرها. وستطلق خلية واحدة مئة عاثية جديدة في غضون نصف ساعة.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/img-f7c5d16f73d2.jpg)

*عاثيات ملتصقة ببكتيريا: رؤوس متعددة السطوح تحمل [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)، وأذناب سيُحقن عبرها. وستطلق [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) واحدة مئة عاثية جديدة في غضون نصف ساعة.*

**قضية 17.12 (دورتا العاثية λ\lambdaλ).**

تحقن العاثية $\lambda$ ما لديها من $48.5\,\mathrm{kb}$ من [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ([الفصل 11](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#ch-b1-nucleic-acids)) في *E. coli*، حيث يتحلق. ثم يتبع مصيران. ففي *[الدورة الحالة](#prop-b1-genomes-lambda)* تُستنسخ [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) العاثية ببوليميراز المضيف، ويتضاعف [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) لها مئة ضعف، وتُصنع [بروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) [القفيصة](#def-b1-genomes-virus) وتُركَّب، ويُحشر [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) فيها، ويذيب [إنزيم](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/13-enzymes-and-biochemical-catalysis#def-b1-enzymes-enzyme) الجدار: فتنفجر [الخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، فتطلق مئة عاثية بعد أربعين دقيقة من العدوى. وفي *[الدورة المدمجة](#prop-b1-genomes-lambda)* يُدخل [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) العاثية في [صبغي](#def-b1-genomes-genome) المضيف ويُسكَّت بكابح من صنعه هو: فتُنسخ *العاثية الكامنة* مع [الصبغي](#def-b1-genomes-genome) أجيالًا، غير مرئية، حتى يرفع تلفٌ في [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) المضيف الكبحَ فتستأنف [الدورة الحالة](#prop-b1-genomes-lambda). والاختيار مفتاح جزيئي، وهو من أول ما فُهم منها ([الفصل 20](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/20-control-of-gene-expression#ch-b1-expression-control)).

![العاثية : دورة حالة (أحمر) أو مدمجة (أخضر)، والتحريض الذي يحول الثانية إلى الأولى.](https://one-course.com/images/onecourse/chapters/biology-3/b1-genomes/fig-a8ebbc72bde1.svg)

*العاثية $\lambda$: دورة حالة (أحمر) أو مدمجة (أخضر)، والتحريض الذي يحول الثانية إلى الأولى.*

**مثال 17.13 (فيروسات مورثوماتها RNA).**

تحمل الأنفلونزا ثماني قطع من [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) مفرد الخصلة وبوليميرازها الخاص لنسخها، إذ لا [إنزيم](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/13-enzymes-and-biochemical-catalysis#def-b1-enzymes-enzyme) في [الخلايا](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) ينسخ [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)؛ وبوليميرازها يخطئ خطأً واحدًا لكل $10\,000$ [قاعدة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) [والفيروس](#def-b1-genomes-virus) يتغير كل موسم. أما [الفيروس](#def-b1-genomes-virus) القهقري (HIV) فيحمل [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) و*ناسخة عكسية* تنسخه إلى [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) يُدخل في [صبغي](#def-b1-genomes-genome) المضيف مثل عاثية كامنة — أي عدوى دائمة. والآليات، والاستجابة المناعية لها، من كتاب السنة الثالثة؛ وهي هنا تعلّم مدى ما يمكن أن يكونه [مورثوم](#def-b1-genomes-genome).

## 17.5 تمارين

**تمرين 17.1 ★.**

قارن [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) البكتيري [بالمورثوم](#def-b1-genomes-genome) حقيقي [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus): من حيث عدد [الصبغيات](#def-b1-genomes-genome) وشكلها، والموضع، [والبروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) التي تنظمها، وكثافة [المورّثات](#def-b1-genomes-gene).

**حل التمرين 17.1.**

البكتيريا: [صبغي](#def-b1-genomes-genome) حلقي واحد (مع [بلازميدات](#def-b1-genomes-genome)) في [نويد](#def-b1-genomes-genome) بلا غشاء، مضغوط [بالالتفاف الفائق](#prop-b1-genomes-supercoiling) وببروتينات أساسية صغيرة، ونحو $90\,\%$ منه مشفِّر. [وحقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk): عدة [صبغيات](#def-b1-genomes-genome) خطية في نواة، ملفوفة على هستونات في [صبغين](#def-b1-genomes-nucleosome)، وبضعة في المئة منها مشفِّرة.

**تمرين 17.2 ★.**

صف [جسيمًا نوويًا](#def-b1-genomes-nucleosome) وأعطِ عامل الانضغاط عند كل مستوى من طي [الصبغين](#def-b1-genomes-nucleosome).

**حل التمرين 17.2.**

147 [زوج قواعد](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) ملفوفة 1.7 مرة حول ثماني هستونات (اثنتان من كل من H2A وH2B وH3 وH4)، تختمها H1، واحدة كل 200 زوج. والخرزات على الخيط $\times 6$؛ والليف $30\,\mathrm{nm}$ $\times 40$؛ والعرى $\times 1000$؛ [وصبغي](#def-b1-genomes-genome) الطور الاستوائي $\times 10\,000$.

**تمرين 17.3 ★.**

من شكل الجرد، أي كسر من [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) البشري يشفّر بروتينًا، وما أكبر الأصناف؟

**حل التمرين 17.3.**

$1.5\,\%$؛ والعناصر القافزة وبقاياها، $45\,\%$.

**تمرين 17.4 ★.**

ما [الفيروس](#def-b1-genomes-virus)، وبأي معنى لا يكون حيًا؟

**حل التمرين 17.4.**

[مورثوم](#def-b1-genomes-genome) ([DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) أو [RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)) في [قفيصة](#def-b1-genomes-virus) بروتينية، مغلَّف أحيانًا، لا يتكاثر إلا داخل [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) بآلة [الخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell). وخارج [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) لا استقلاب له ولا نمو ولا استجابة — بل جسيم خامل؛ وهو «حي» بمعنى حمله معلومة وراثية تتطور فقط.

**تمرين 17.5 ★★.**

احسب طول [صبغي](#def-b1-genomes-genome) *E. coli* وعدد اللفات بقياس [الجسيم النووي](#def-b1-genomes-nucleosome) التي كان سيحتاجها لو كان حقيقي [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus)؛ وفسّر كيف تضغطه البكتيريا بدلًا من ذلك.

**حل التمرين 17.5.**

$4.6 \times 10^{6}\times 0.34 = 1.56\,\mathrm{mm}$؛ و$4.6 \times 10^{6}/200 = 23\,000$ [جسيم نووي](#def-b1-genomes-nucleosome). وبدل ذلك: التفاف فائق سالب بالجيراز وطي في نحو خمسين عروة على لب بروتيني، مع [بروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) أساسية صغيرة تثني [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) — أي ألف ضعف، في [نويد](#def-b1-genomes-genome) بميكرومتر.

**تمرين 17.6 ★★.**

[مورّثة](#def-b1-genomes-gene) بشرية من $27\,\mathrm{kb}$ فيها $1.5\,\mathrm{kb}$ [إكسونات](#def-b1-genomes-gene) في ثماني قطع. احسب متوسطي طول [الإكسون](#def-b1-genomes-gene) [والإنترون](#def-b1-genomes-gene) والكسر المطروح من النسخة الأولية.

**حل التمرين 17.6.**

[الإكسونات](#def-b1-genomes-gene) $1500/8 = 190\,\mathrm{bp}$؛ [والإنترونات](#def-b1-genomes-gene) $25\,500/7 = 3640\,\mathrm{bp}$؛ و$25.5/27 = 94\,\%$ من النسخة مطروح.

**تمرين 17.7 ★★.**

باستعمال الجدول، احسب [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) لكل ميغا زوج عند *E. coli*، والخميرة، وذبابة الفاكهة، والإنسان، وسمكة الرئة. وعلّق على المنحى.

**حل التمرين 17.7.**

*E. coli* 930 [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) لكل ميغا زوج؛ والخميرة 500؛ والذبابة 100؛ والإنسان 6؛ وسمكة الرئة 0.15. فكثافة [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) تهبط أربع مراتب قدر بينما يرتفع عددها خمسة أضعاف: فجزيء [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) الزائد غير مورّثي.

**تمرين 17.8 ★★.**

العنصر Alu طوله $300\,\mathrm{bp}$ وهو موجود في مليون نسخة. فأي كسر من [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) هو Alu؟ وإذا نشأت كل نسخة بقفز راجع ([RNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) يُنسخ راجعًا إلى [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ويُدخل)، فكم إدخالًا في الجيل يعطي مليون نسخة في $60$ مليون سنة عند $20$ سنة للجيل؟

**حل التمرين 17.8.**

$10^6\times 300 = 3 \times 10^{8}\,\mathrm{bp}$: أي $9\,\%$ من [المورثوم](#def-b1-genomes-genome). و$60\times
10^6/20 = 3 \times 10^{6}$ جيل: أي إدخال جديد كل ثلاثة أجيال، بالمتوسط، في مكان ما من النسب.

**تمرين 17.9 ★★.**

فسّر لماذا يُورَّث [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) المتقدري من الأم، وماذا يقتضي هذا في تتبع النسب.

**حل التمرين 17.9.**

البيضة تسهم [بالسيتوبلازم](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) وبمتقدراته؛ [ومتقدرات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-mitochondrion) النطفة القليلة تُستبعد أو تُهدم بعد الإلقاح. فينتقل [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) المتقدري من الأم إلى الولد بلا خلط، وتتبع طفراته المتراكمة الأنساب الأمومية عبر الزمن.

**تمرين 17.10 ★★★.**

العاثية $\lambda$ في الحالة المدمجة تُنسخ مرة واحدة لكل جيل مضيف؛ وفي الحالة الحالة تصنع مئة نسخة في $40\,\mathrm{min}$. ففي مزرعة جيدة التغذية تتضاعف كل $20\,\mathrm{min}$، قارن الاستراتيجيتين على مدى ساعتين؛ وفي مزرعة جائعة لا تنقسم، قارنهما من جديد. ولماذا يستجيب المفتاح لحال المضيف؟

**حل التمرين 17.10.**

في مزرعة مغذاة، على مدى ساعتين: يعطي الاندماج $2^6 = 64$ نسخة (واحدة لكل انقسام مضيف)؛ ويعطي الحل 100 عاثية في $40\,\mathrm{min}$، وذريتها $100^3 = 10^6$ في ساعتين إن كثر المضيفون — فيفوز الحل بفارق كبير. وفي مزرعة جائعة: يعطي الاندماج نسخة واحدة، آمنة داخل [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) حية؛ ويعطي الحل 100 عاثية بلا [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) تعديها، فتضمحل. والمفتاح يقرأ حال المضيف لأن أفضل استراتيجية تتوقف على هل ستتوفر مضائف جديدة.

**تمرين 17.11 ★★★.**

[خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) سمكة رئة تحمل $130\,\mathrm{Gb}$: احسب طول [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)، وعدد الجسيمات النووية، وكتلة الهستونات في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، وزمن تضاعفه بسرعة الشوكة البشرية ($50\,\mathrm{bp}/\mathrm{s}$ لكل شوكة) بمنشأ واحد لكل $100\,\mathrm{kb}$. فماذا يكلف [مورثوم](#def-b1-genomes-genome) كبير [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)؟

**حل التمرين 17.11.**

$1.3 \times 10^{11}\times 0.34\,\mathrm{nm} = 44\,\mathrm{m}$ (أحادي الصيغة)؛ و$6.5 \times 10^{8}$ [جسيم نووي](#def-b1-genomes-nucleosome)؛ والهستونات $6.5 \times 10^{8}\times 108\,000\times
1.66\times 10^{-24} = 117\,\mathrm{pg}$. والمناشئ: $1.3 \times 10^{6}$، وكل منها يضاعف $50\,\mathrm{kb}$ على كل جانب بسرعة $50\,\mathrm{bp}/\mathrm{s}$: أي $1000\,\mathrm{s}$ — فالزمن ليس المشكلة، ما دامت المناشئ كافية؛ والكلفة هي [النوكليوتيدات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-nucleotide) ($130\,\mathrm{pg}$ من [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) لكل انقسام)، والهستونات، وزمن صنعها، ونواة [وخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) أكبر بمرات، ولهذا تنقسم [خلايا](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) كهذه ببطء.

**تمرين 17.12 ★★★.**

«[المورثوم](#def-b1-genomes-genome) سجل لا تصميم.» ناقش في فقرة مستعينًا [بالمورّثات](#def-b1-genomes-gene) الزائفة، والعناصر القافزة، وعائلات [المورّثات](#def-b1-genomes-gene)، [ومفارقة القيمة C](#prop-b1-genomes-cvalue).

**حل التمرين 17.12.**

التصميم يحوي ما يلزم ولا يزيد؛ والسجل يحوي ما جرى. [فالمورّثات](#def-b1-genomes-gene) الزائفة جثث [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) مضاعفة ماتت بالطفرة؛ والعناصر القافزة طفيليات نسخت نفسها عشرات الملايين من السنين ولم تُزل قط؛ وعائلات [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) تُظهر تضاعفًا تلاه تباعد؛ [ومفارقة القيمة C](#prop-b1-genomes-cvalue) تُظهر أن مقدار [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) يعكس تاريخ نسب من التراكم والفقد لا حاجاته. والانتقاء يبقي [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) عاملة ويترك الباقي ينجرف: فما نقرؤه في [مورثوم](#def-b1-genomes-genome) تاريخ في معظمه.

## 17.6 مسألة: مترانِ في ستة ميكرومترات

**مسألة 17.1.**

مسألة نهاية الأسبوع — نواة بشرية مقيسة من اللولب إلى الصبغي: الأطوال، والحجوم، والجسيمات النووية، والهستونات، ونسبة الرص عند كل مستوى، وصولًا إلى الانضغاط الكلي في الطور الاستوائي

نواة بشرية ثنائية الصيغة كرة قطرها $6\,\text{µ}\mathrm{m}$ تحمل $6.4 \times 10^{9}$ [زوج قواعد](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) على 46 صبغيًا؛ وأكبر [صبغي](#def-b1-genomes-genome) يحمل $250\,\mathrm{Mb}$ وأصغرها $50\,$. خذ $0.34\,\mathrm{nm}$ لكل زوج، و$2\,\mathrm{nm}$ لقطر اللولب، و$650\,\mathrm{Da}$ لكل زوج، و$200$ زوج لكل [جسيم نووي](#def-b1-genomes-nucleosome)، وثماني هستونات كتلتها $108\,\mathrm{kDa}$، و$1.66 \times 10^{-24}\,\mathrm{g}$ لكل دالتون.

**الجزء الأول — الأطوال والحجوم.**

1. احسب مجموع طول [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) في [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) .
2. احسب عدد دورات [اللولب المزدوج](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#thm-b1-nucleic-acids-helix) التي يحويها.
3. احسب طول [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) أكبر [صبغي](#def-b1-genomes-genome) وأصغره.
4. احسب حجم [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) .
5. احسب حجم [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) بوصفه أسطوانة، والكسر الذي يشغله من [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) .
6. احسب كتلة [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) في [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) بالبيكوغرام.
7. تحوي [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) نحو $25\,\mathrm{pg}$ من [البروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) . فأي كسر من كتلة [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) هو [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ، إذا كان الماء $80\,\%$ من [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) (بكثافة $1.1\,\mathrm{g}/\mathrm{mL}$ )؟

**الجزء الثاني — الجسيمات النووية.**

8. احسب عدد الجسيمات النووية في [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) .
9. احسب كتلة الهستونات وقارنها بكتلة [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) .
10. الأزواج $200\,$ في [جسيم نووي](#def-b1-genomes-nucleosome) واحد تمتد على $68\,\mathrm{nm}$ من اللولب لكنها تشغل خرزة طولها $11\,\mathrm{nm}$ . احسب عامل انضغاط «الخرزات على الخيط».
11. الليف $30\,\mathrm{nm}$ يحمل ست جسيمات نووية لكل $11\,\mathrm{nm}$ من طوله. احسب عامل انضغاطه بالنسبة إلى [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) العاري.
12. احسب طول الليف $30\,\mathrm{nm}$ [للمورثوم](#def-b1-genomes-genome) كله، وقارنه بقطر [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) .
13. لا بد من تفكيك كل [جسيم نووي](#def-b1-genomes-nucleosome) وإعادة تركيبه حين يتضاعف [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) أو يُستنسخ. فكم [جسيمًا نوويًا](#def-b1-genomes-nucleosome) يُعاد تركيبه في الطور S ( $8\,\mathrm{h}$ )؟ وكم في الثانية؟

**الجزء الثالث — العرى [والصبغيات](#def-b1-genomes-genome).**

14. عرى من $75\,\mathrm{kb}$ من الليف $30\,\mathrm{nm}$ تتدلى من سقالة. احسب طول الليف في عروة واحدة وعدد العرى في [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) .
15. صُبيغية أكبر [صبغي](#def-b1-genomes-genome) في الطور الاستوائي طولها $10\,\text{µ}\mathrm{m}$ . احسب عامل الانضغاط من [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) العاري إلى [صبغي](#def-b1-genomes-genome) الطور الاستوائي.
16. احسب حجم تلك الصبيغية بوصفها أسطوانة قطرها $0.7\,\text{µ}\mathrm{m}$ ، والكسر الذي هو [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) منها.
17. [الصبغيات](#def-b1-genomes-genome) الستة والأربعون في الطور الاستوائي، وكل منها قضيب بالكثافة نفسها: احسب حجمها الكلي وقارنه [بالنواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) في الطور البيني.
18. فسّر لماذا لا يمكن رص [صبغين](#def-b1-genomes-nucleosome) الطور البيني رصًا محكمًا كرص [صبغين](#def-b1-genomes-nucleosome) الطور الاستوائي.

**الجزء الرابع — إيجاد [مورّثة](#def-b1-genomes-gene).**

19. على [بروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) أن يجد موقعًا واحدًا من $20\,\mathrm{bp}$ في [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) . فلو اختبر موقعًا عشوائيًا واحدًا في كل جزء من الألف من الثانية، فكم يستغرق البحث؟ وماذا يقول هذا عن كيفية إيجاد المواقع؟
20. [مورّثات](#def-b1-genomes-gene) [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) $20\,000\,$ بمتوسط $27\,\mathrm{kb}$ . فأي كسر من [المورثوم](#def-b1-genomes-genome) داخل [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) ؟ وأي كسر مشفِّر، عند $1.5\,\mathrm{kb}$ من [الإكسونات](#def-b1-genomes-gene) لكل [مورّثة](#def-b1-genomes-gene) ؟
21. يشغل كل [صبغي](#def-b1-genomes-genome) إقليمه الخاص من [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) . احسب حجم إقليم أكبر [صبغي](#def-b1-genomes-genome) إذا كانت الأقاليم متناسبة مع محتوى [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ، وتركيز [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) داخله بأزواج القواعد في الميكرومتر المكعب.
22. نواة سمكة رئة بكثافة [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) نفسها يكون حجمها كم من أجل $260\,\mathrm{Gb}$ (ثنائية الصيغة)؟ وما قطرها؟
23. احسب عدد ثمانيات الهستونات التي يجب أن تصنعها [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) في الطور S والحموض الأمينية التي تحويها ( $1000\,$ بقية لكل ثمانية). قارن مع $3 \times 10^{9}\,$ بقية بروتينية تصنعها [خلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell) في اليوم.
24. فسّر في جملتين لماذا تستطيع البكتيريا الاستغناء عن الجسيمات النووية ولا تستطيع [حقيقيات النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) ذلك.
25. اذكر النتيجة: عامل الانضغاط الكلي من اللولب إلى [صبغي](#def-b1-genomes-genome) الطور الاستوائي، والعوامل عند كل مستوى.

**حل المسألة 17.1.**

**1.** $6.4 \times 10^{9}\times 0.34\,\mathrm{nm} = 2.18\,\mathrm{m}$. **2.** $6.4 \times 10^{9}/10 = 6.4 \times 10^{8}$ دورة. **3.** $2.5 \times 10^{8}\times 0.34 = 8.5\,\mathrm{cm}$؛ و$1.7\,\mathrm{cm}$. **4.** $\frac{4}{3}\pi\times 3^3 = 113\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$. **5.** $\pi\times(1\,\mathrm{nm})^2\times 2.18\,\mathrm{m} =
6.8 \times 10^{-18}\,\mathrm{m}^{3} = 6.8\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: أي $6\,\%$ من [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus). **6.** $6.4 \times 10^{9}\times 650\times 1.66\times 10^{-24} =
6.9 \times 10^{-12}\,\mathrm{g} = 6.9\,\mathrm{pg}$. **7.** كتلة [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) $113\times 10^{-12}\,\mathrm{mL}\times 1.1 =
124\,\mathrm{pg}$؛ [وDNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) $5.6\,\%$ منها، [والبروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) $20\,\%$. **8.** $6.4 \times 10^{9}/200 = 3.2 \times 10^{7}$. **9.** $3.2 \times 10^{7}\times 108\,000\times 1.66\times 10^{-24} =
5.7\,\mathrm{pg}$: أي نحو كتلة [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) نفسها. **10.** $68/11 = 6.2$. **11.** ست جسيمات نووية، أي $1200\,\mathrm{bp}$ $= 408\,\mathrm{nm}$ من اللولب، في $11\,\mathrm{nm}$: أي بعامل $37$. **12.** $2.18/37 = 5.9\,\mathrm{cm}$ من الليف — أي عشرة آلاف ضعف قطر [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus)، مطويًا داخلها. **13.** كلها، أي $3.2 \times 10^{7}$، مع مثلها من الجديدة على النسخة الثانية: أي $6.4 \times 10^{7}$ في $28\,800\,\mathrm{s}$، أي نحو $2200$ في الثانية. **14.** $75\,000\times 0.34/37 = 690\,\mathrm{nm}$ من الليف لكل عروة؛ و$6.4 \times 10^{9}/75\,000 = 85\,000$ عروة. **15.** $8.5\,\mathrm{cm}/10\,\text{µ}\mathrm{m} = 8500$. **16.** $\pi\times 0.35^2\times 10 = 3.85\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$؛ [وDNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) $\pi\times 10^{-6}\times 0.085\,\mathrm{m} = 0.27\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: أي $7\,\%$ — والباقي [بروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) هستوني وسقالي وماء. **17.** مجموع [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) $6.4 \times 10^{9}$ زوج بالكثافة نفسها ($2.5 \times 10^{8}$ زوج في $3.85\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$، لكل صبيغية؛ وصبيغيتان لكل [صبغي](#def-b1-genomes-genome)): $2\times 6.4\times 10^9/2.5\times 10^8\times
3.85 = 197\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$، وهو أكبر من نواة الطور البيني لأن [الصبغيات](#def-b1-genomes-genome) صارت قضبانًا بينها فراغ. **18.** [صبغين](#def-b1-genomes-nucleosome) الطور البيني لا بد أن يُقرأ ويُنسخ: فالبوليميرازات وعواملها تحتاج إلى الوصول إلى [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain)، فيبقى معظمه في هيئة الليف $30\,\mathrm{nm}$ المفتوح والعرى؛ أما [صبغين](#def-b1-genomes-nucleosome) الطور الاستوائي فخامل ويمكن رصه للنقل. **19.** $6.4 \times 10^{9}$ موقع عند $10^3$ في الثانية: $6.4 \times 10^{6}$ ثانية، أي 74 يومًا. [فالبروتينات](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) لا تبحث عشوائيًا: بل ترتبط بجزيء [DNA](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/11-nucleotides-and-nucleic-acids#def-b1-nucleic-acids-chain) ارتباطًا غير نوعي وتنزلق عليه، وتبحث نسخ كثيرة على التوازي، فيُوجد الموقع في ثوان. **20.** $20\,000\times 27\,\mathrm{kb} = 540\,\mathrm{Mb}$، أي $17\,\%$ من $3.2\,\mathrm{Gb}$؛ والمشفِّر $20\,000\times 1.5 =
30\,\mathrm{Mb}$، أي $0.9\,\%$ (ونحو 1.5% بحساب [المورّثات](#def-b1-genomes-gene) الأقصر حسابًا أدق). **21.** $113\times 2\times 250/6400 = 8.8\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$ (نسختان)؛ و$5 \times 10^{8}/8.8 = 5.7 \times 10^{7}\,\mathrm{bp}/\text{µ}\mathrm{m}^{3}$، أي كثافة [النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/6-functional-organization-of-the-eukaryotic-cell#def-b1-eukaryotic-cell-nucleus) كلها نفسها. **22.** $2.6 \times 10^{11}/5.7 \times 10^{7} = 4600\,\text{µ}\mathrm{m}^{3}$: أي قطر $21\,\text{µ}\mathrm{m}$، وحجم أربعين ضعف نواة الإنسان. **23.** $3.2 \times 10^{7}$ ثمانية، أي $3.2 \times 10^{10}$ بقية — أي عُشر تصنيع [البروتين](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/12-amino-acids-and-proteins#def-b1-proteins-peptide) اليومي في [الخلية](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-cell)، منفَقًا على التغليف. **24.** [صبغي](#def-b1-genomes-genome) البكتيريا أقصر بألف مرة ويكفي [الالتفاف الفائق](#prop-b1-genomes-supercoiling) في عرى لإدخاله في ميكرومتر؛ أما [حقيقية النواة](https://one-course.com/books/biology/3/ar/chapter/5-the-cell-unit-of-life#def-b1-cell-unit-of-life-prokeuk) فعليها أن تطوي طولًا يفوق نواتها بعشرة آلاف مرة وتحتاج إلى هرمية رص، [الجسيم النووي](#def-b1-genomes-nucleosome) أول مستوياتها. **25.** نحو $8500$ (أي $8.5\,\mathrm{cm}$ في $10\,\text{µ}\mathrm{m}$)، مبنيًا على $\times 6$ (الجسيمات النووية)، ثم $\times 6$ أخرى (الليف $30\,\mathrm{nm}$، أي $\times 37$ في المجموع)، ثم $\times 27$ أخرى (العرى، أي $\times 1000$ في المجموع)، ثم $\times 8$ أخرى (تكثف الطور الاستوائي).