Transcript الحمض النووي, نسخه, ترجمته والأمراض الوراثية

‫محاضرة ‪-5-‬‬
‫الحمض النووي‬
‫تركيبه‪ ,‬عمله و موقعه وخصائصه‬
‫الجين طبيعته وعمله‪.‬‬
‫ترجمة الحمض النووي‬
‫عمليات النسخ والترجمة‬
‫األمراض الوراثية‬
‫إعداد جود شفيق‬
‫اإلنسان‬
‫جهاز‬
‫عضو‬
‫نسيج‬
‫خلية‬
‫جزيئات كبرى‬
‫جزيئات‬
‫الذرة‬
‫الحمض النووي هو األساس في‬
‫جميع الكائنات الحية‪.‬‬
‫نوعه (‪ ,)DNA/RNA‬كميته‬
‫ومستوى التعقيد في التعبئة‬
‫يختلف باختالف الكائن الحي‪.‬‬
‫وحدة بناء الحمض النووي هي‬
‫النيوكليوتايد وتتألف من فسفور‬
‫وسكر وقاعدة نيتروجينية‪.‬‬
‫‪http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html#c5‬‬
‫إذا كان هذا هو الحمض النووي الريبي المنزوع األكسجين‬
‫(‪)DNA‬‬
‫ما هو الجين؟‬
‫الكروموسوم‬
‫زوج‬
‫الخلية‬
‫الكروموسومات‬
‫الجنسية‬
‫‪DNA‬‬
‫الجين‬
‫‪http://publications.nigms.nih.gov/thenewgenetics/chapter1.html#c5‬‬
‫جزء من‬
‫كلهو‬
‫الجين‬
‫جسدية هناك ‪46‬‬
‫خلية‬
‫في‬
‫‪DNA‬‬
‫مرتبةأنه‬
‫أي‬
‫الكروموسوم ‪,‬‬
‫والحيوان‬
‫االنسان‬
‫هذا في‬
‫في ‪23‬‬
‫كروموسوم‪.‬‬
‫البكتريا عن شيفرة‬
‫عبارة‬
‫هو‬
‫والفيروس‬
‫الجين‪.‬في‬
‫أما‬
‫كروموسومات‬
‫‪ 22‬منها‬
‫زوج‬
‫عد‬
‫التعقيد‪.‬ب‬
‫منها فيما‬
‫تترجم‬
‫فليسالتي‬
‫وراثية‬
‫وزوجهذا‬
‫بمثل‬
‫جنسي‪.‬‬
‫جسدية‬
‫البروتينات هي‬
‫بروتين‪.‬‬
‫كرمومسوم‬
‫مكون من‬
‫الى زوج‬
‫كل‬
‫منفي‬
‫العملي‬
‫الدور‬
‫األم‪.‬‬
‫واآلخر‬
‫تلعباألب‬
‫التي من‬
‫أخذ‬
‫أنشطة الخلية‪.‬‬
‫كل خلية في جسم اإلنسان فيها نفس الحمض النووي الموجود في كل خلية‬
‫أخرى وينتظم في ‪ 46‬كروموسوم (صبغية)‪.‬‬
‫هناك حوالي ‪ 3‬بليون قاعدة نيتروجينية‪ %2-1 ,‬منها فقط عبارة عن جينات‬
‫و الباقي ‪ %98‬ال تزال تدرس لمعرفة دورها‪ .‬كل جين منه نسختان‪ ,‬نسخة‬
‫من األم واألخرى من األب‪.‬‬
‫هناك حوالي ‪ 6‬أقدام من الحمض النووي معبئة في كل خلية‪ 100 X,‬تريليون‬
‫خلية تكون جسم االنسان = ‪ 67‬بليون ميل‪.‬‬
‫بين أي شخصين هناك تشابه ب ‪ %99.6‬في الحمض النووي‪ ,‬اإلختالف فقط‬
‫يقع في ‪ %0.4‬وهذه عبارة عن ‪ 12‬مليون زوج من القواعدالنيتروجينية!‬
‫ونتشارك مع القرد ب ‪ %96‬من حمضنا النووي!‬
‫أين يوجد الحمض النووي الريبي المنزوع األكسجين‬
‫)؟‬DNA(
‫النواة‬
‫المايتوكوندريا‬
http://publications.nigms.nih.gov/insidethecell/ch1_animalcell_big.html
‫المايتوكوندريا‬
‫هي بيت الطاقة للخلية‪ ,‬تزودها بما تحتاجه من الطاقة للقيام بكل العمليات‬
‫الخلوية‪.‬‬
‫تحتوي على ‪ 16,500‬قاعدة نيتروجينية ‪ 37 ,‬جين بعضها له عالقة بإنتاج‬
‫الطاقة والباقي هي جينات منتجاتها تدخل في عملية صناعة البروتين في‬
‫الخلية بشكل عام‪.‬‬
‫ملخص‬
‫تكلمنا عن تركيب الحمض النووي الريبي المنزوع األكسجين وتنظيمه في‬
‫‪ 23‬زوج من الكروموسومات‪.‬‬
‫تكلمنا عن مكان وجود هذا الحمض (في النواة والمايتوكندريا)‪.‬‬
‫تكلمنا عن ما هو الجين؟‬
‫ما هو عمل الحمض النووي‪/‬الجين‪ .‬هو الشيفرة التي تنتقل بالوراثة من اآلباء‬
‫لألبناء والتي تحتوي على جميع التعليمات لبناء كائن حي‪.‬‬
‫كيف تنتقل المادة الوراثية من اآلباء الى األبناء؟‬
‫كيف تنتقل المادة الوراثية من اآلباء الى األبناء؟‬
‫تنتقل المادة الوراثية عن طريق نوعين من اإلنقسامات‬
‫عندما تنقسم الخاليا في حالة‬
‫نمو الجسم أو تجدد األنسجة‬
‫اإلنقسام الخلوي في الجهاز‬
‫التناسلي عند تكوين البويضات‬
‫والحيوانات المنوية‪.‬‬
‫‪46‬‬
‫‪46‬‬
‫تتضاعف كمية المادة الوراثية‬
‫(عدد الكروموسومات ثابت)‬
‫إنقسام مباشر‬
‫‪46‬‬
‫‪46‬‬
‫تتضاعف كمية المادة الوراثية‬
‫(عدد الكروموسومات ثابت)‬
‫إنقسام إختزالي‬
‫‪23‬‬
‫‪23‬‬
‫إنقسام مباشر‬
‫‪23‬‬
‫‪23‬‬
‫‪23‬‬
‫‪23‬‬
‫ التي تسبق اإلنقسام الخلوي؟‬DNA ‫ماذا عن عملية تضاعف‬
http://www.nature.com/scitable/content/dna-replication-of-the-leading-andlagging-14668888
‫تكامل القواعد النيوكليوتايدية‬
‫هل عملية انتقال المادة الوراثية سليمة دائما؟‬
‫أخطاء في عملية‬
‫اإلنقسام الخلوي‬
‫( مثل متالزمة داون)‬
‫األمراض الوراثية‬
‫أخطاء في عملية‬
‫تضاعف ‪( DNA‬مثل‬
‫فقر الدم المنجلي)‬
‫السلسلة الوراثية الطبيعية للجين‬
‫‪CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCT‬‬
‫السلسلة الوراثية الغير طبيعية للجين‬
‫‪CTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT‬‬
‫‪http://www.nature.com/scitable/topicpage/trisomy-21-causes-down‬‬‫‪syndrome-318‬‬
‫‪http://www.nature.com/scitable/topicpage/sickle-cell-anemia-a-look-at-global‬‬‫‪8756219‬‬
‫كيف تنتقل هذه التغيرات في الشيفرة الوراثية (في داخل الخلية) الى نمط‬
‫ظاهري يكتشف بالمالحظة؟‬
‫تخيل أن الشيفرة الوراثية كتاب ثمين ال يخرج من المكتبة وفيه وصفات‬
‫لخلطات عشبية طبية‪ ,‬كل خلطة تمثل دواء لمرض معين‪.‬‬
‫ماذا نفعل عندما نريد خلطة أعشاب لمرض الربو مثال؟‬
‫نفتح الفهرس ‪------‬باب الربو ‪-----‬ننسخ وصفة األعشاب لذلك المرض فقط‬
‫على ورقة ونخرج بها من المكتبة‪.‬‬
‫‪DNA‬‬
‫عملية‬
‫نسخ‬
‫‪mRNA‬‬
‫الحمض النووي الريبوزي‬
‫الرسول‬
‫‪DNA‬‬
‫عملية نسخ الحمض‬
‫النووي‬
‫‪mRNA‬‬
‫عملية الربط‬
‫تخرج من النواة‬
‫نفتح الفهرس ‪------‬باب الربو ‪-----‬ننسخ وصفة األعشاب لذلك المرض فقط‬
‫على ورقة ونخرج بها من المكتبة‪.‬‬
‫اآلن نحتاج أن نترجم المعلومات أو الكلمات الى أعشاب‬
‫نأخذ النسخة الى العطار لنضيف األعشاب‪.‬‬
‫عملية ترجمة الحمض‬
‫النووي‬
‫النسخة‬
‫النسخة نأخذها‬
‫الى العطار‬
‫وكلما يقرأ إسم‬
‫عشبة يضع‬
‫تلك العشبة‬
‫في الخلطة‬
‫الطبية‪.‬‬
‫‪mRNA‬‬
‫‪GAC UGA GGA CUC CUC UUC AGA‬‬
‫كل ثالثة قواعد تمثل إسم حمض أميني‬
‫بروتين‬
‫ترتص األحماض األمينية مشكلة سلسلة‬
‫ببتيدية‪ ,‬وهي الشكل البدائي للبروتين‪.‬‬
‫ما هي البروتينات؟‬
‫هرمون النمو‬
‫الجسم المضاد‬
‫هيموجلوبين‬
http://ghr.nlm.nih.gov/handbook/illustrations/proteins?show=ph
‫إذا كان الحمض النووي هو الشيفرة فالبروتين‬
.‫هو تفعيل هذه الشيفرة في الواقع‬
http://themedicalbiochemistrypage.org/hemoglobin-myoglobin.php
GAC UGU GGA CUC CUC UUC UGA
Asp Cys Gly Leu Leu Phe stop
‫كيف نترجم هذه الشيفرة الى سلسلة‬
‫ببتيدية؟‬
‫الشكل العام للحامض األميني‬
http://www.biology.arizona.edu/biochemistry/problem_sets/aa/BasicStruct.html
‫إذا كان الحمض النووي مركب من تتابع ‪ 4‬قواعد نيتروجينية (‪)C,G,T,A‬‬
‫فالبروتين مركب من تتابع أي من ‪ 20‬حامض أميني ‪.‬‬
‫الحامض األميني هو الوحدة البنائية للبروتين‪ .‬يختلف البروتين عن اآلخر‬
‫باختالف نوع األحماض األمينية الموجودة ونظام تتابعها‪.‬‬
‫نوع وترتيب األحماض األمينية يحدد نوع الروابط الكيميائية وبالتالي يحدد‬
‫الشكل الرباعي للبروتين مما يؤثر في عمل هذا البروتين‪.‬‬
‫السلسلة الببتيدية‬
‫تذكروا مبدأ القفل‬
‫والمفتاح‪ ,‬الشكل النهائي‬
‫للبروتين مهم حتى‬
‫يستطيع البروتين أن‬
‫يقوم بالمهمة المتوقعة‬
‫منه‪.‬‬
‫هيموجلوبين‬
‫‪http://www.ncbi.nlm.nih.gov/books/NBK21385/figure/A295/‬‬
‫األمراض الوراثية‬
‫كيف تنتقل هذه التغيرات في الشيفرة الوراثية (في داخل الخلية) الى نمط‬
‫ظاهري يكتشف بالمالحظة؟‬
‫مرض فقر الدم‬
‫المنجلي‬
‫السلسلة الوراثية الطبيعية للجين‬
‫‪CTG ACT CCT GAG GAG AAG TCT‬‬
‫ينتج عنها بروتين هيموجلوبين طبيعي‬
‫السلسلة الغير طبيعية للجين‬
‫‪CTG ACT CCT GTG GAG AAG TCT‬‬
‫ينتج عنها بروتين غير طبيعي‬
‫خلية دم طبيعية‬
‫خلية دم غير طبيعية‬
‫الدم يؤدي وظيفته الطبيعية في تزويد األكسجين‬
‫الدم يقصر في وظيفته الطبيعية‬
‫انسان سليم‬
‫انسان مريض‬
‫‪apted from a Presentation Created by the University of North Carolina DNA Day Program‬‬
‫هل من الضرورة أن كل طفرة في الحمض النووي يجب أن تؤدي الى إضطراب‬
‫أو خلل يظهر في جسد اإلنسان؟‬
‫ال ليس من الضرورة‬
‫‪ -1‬هناك آليات تحرير وتدقيق تكتشف الطفرة وتعالجها في أوانها‪.‬‬
‫‪ -2‬ليس كل طفرة تحدث في ‪ %2‬من الحمض النووي الذي سيترجم‬
‫إلى بروتينات‪.‬‬
‫‪ -3‬إذا وقعت في جين‪ ,‬يعتمد على عمل البروتين المترجم ومدى تأثيره‬
‫في جسم اإلنسان‪.‬‬
‫‪ -4‬هناك نسختان من كل جين فيعتمد إذا كانت الصفة سائدة أو متنحية‬
‫أو أن حدوث مرض معين يعتمد على عوامل‪/‬جينات أخرى وليس فقط‬
‫هذا الجين‪.‬‬
‫األمراض الوراثية‬
‫المادة الوراثية‬
‫الحمض في‬
‫يلعبهأو عطل‬
‫إضطراب‬
‫مسببها‬
‫اإلضطرابات التي‬
‫األمراض‬
‫النووي‬
‫الدور الذي‬
‫يعتمد على‬
‫هذهأوالطفرة‪/‬الطفرات‬
‫هيحدة تأثير‬
‫له دور على مستوى أوسع‬
‫محددة أو أنه‬
‫محصورا في‬
‫المعتلأنإذا كان‬
‫الوراثة‪.‬‬
‫خليةطريق‬
‫نوععن‬
‫عملية‪/‬آخر‬
‫إنسان الى‬
‫تنتقل من‬
‫وممكن‬
‫األمراض الوراثية ممكن أن تكون ناتجة عن‪:‬‬
‫‪ -1‬طفرات (عطب) في عدة جينات مثل قصور الغدة الدرقية‪ ,‬بعض أنواع‬
‫السرطان‪.‬‬
‫‪ -2‬إختالالت في الكروموسومات مثل متالزمة داون‪ ,‬متالزمة كلينفلتر‪.‬‬
‫‪ -3‬طفرة في جين معين مثل فقر الدم المنجلي‪ ,‬التليف الكيسي‪.‬‬
‫‪ -4‬طفرة في جينات الميتوكندريا مثل نوع من أنواع الصرعيؤثر على‬
‫العضالت‪ ,‬أيضا أمراض في التمثيل الغذائي‪.‬‬
‫المايتوكوندريا‬
‫ماذا عن وراثة جينات المايتوكوندريا؟‬
‫تحتوي على ‪ 16,500‬قاعدة نيتروجينية ‪ 37 ,‬جين بعضها له عالقة بإنتاج‬
‫الطاقة والباقي هي جينات منتجاتها تدخل في عملية صناعة البروتين في‬
‫الخلية بشكل عام‪.‬‬
‫الميتوكندريا موجودة في الخلية (السيتوبالزم) خارج النواة‪.‬‬
‫في كل خلية يتراوح عدد عضيات الميتوكندريا من‬
‫كل عضية ممكن أن تحتوي على ‪ 10-5‬نسخ من الحمض النووي الخاص‬
‫بالمايتوكندريا‪.‬‬
‫الحيوانات المنوية ال تحتوي على هذه العضية‪ ,‬لذلك أي إنسان ال بد أن يرث‬
‫هذه العضيات من أمه‪ .‬إذن األم هي التي تورث أي أمراض وراثية متعلقة‬
‫بهذه العضية‪.‬‬
‫كل ‪ 1/5000‬طفل يولد ومعه مرض وراثي في التمثيل الغذائي ويكون سببه‬
‫المايتوكندريا‪ .‬عادة من الصعب تشخيص األمراض التي تسببها هذه العضية‪.‬‬
‫األمراض ممكن أن تكون ناجمة عن عطب في جين في الحمض النووي الخاص في‬
‫المايتوكندريا أو في جين بالنواة (‪ 170‬جين) لكن يعمل في العضية‪.‬‬
‫الميتوكندريا موجودة في الخلية (السيتوبالزم) خارج النواة‪.‬‬
‫في البويضة مثال ممكن أن يصل عدد عضيات الميتوكندريا الى‪500,000‬‬
‫كل عضية ممكن أن تحتوي على ‪ 10-5‬نسخ من الحمض النووي الخاص‬
‫بالمايتوكندريا‪.‬‬
‫الحيوانات المنوية ال تحتوي على هذه العضية‪ ,‬لذلك أي إنسان ال بد أن يرث‬
‫هذه العضيات من أمه‪ .‬إذن األم هي التي تورث أي أمراض وراثية متعلقة‬
‫بهذه العضية‪.‬‬
‫كل ‪ 1/5000‬طفل يولد ومعه مرض وراثي في التمثيل الغذائي ويكون سببه‬
‫المايتوكندريا‪ .‬عادة من الصعب تشخيص األمراض التي تسببها هذه العضية‪.‬‬
‫األمراض ممكن أن تكون ناجمة عن عطب في جين في الحمض النووي الخاص في‬
‫المايتوكندريا أو في جين بالنواة (‪ 170‬جين) لكن يعمل في العضية‪.‬‬
‫موضوع للدراسة هو تعديل الجينات في الميتوكندريا هل من ناحية‬
‫فقهية جائز؟‬
‫‪ 2001‬تم نقل عضيات سليمة الى بويضة إمرأة تحمل مرض في المايتوكندريا‬
‫ومن ثم تم تلقيح البويضة بالحيوان المنوي من زوج تلك المرأة‪ ,‬ولد األطفال‬
‫يحملون حمض نووي من ‪ 3‬أشخاص ؟؟؟؟؟؟‬
‫‪ 2012‬أجريت التجارب على القرود في أخذ الكروموسومات من بويضة‬
‫ووضعها في بويضة أخرجت كرموسوماتها‪ ,‬ونجحت التجربة وولدت القرود‬
‫طبيعية‪ .‬تم عمل نفس اآللية في بويضات االنسان ونصفهم تطور طبيعيا بعد‬
‫التلقيح‪ ,‬لكن لم تزرع في الرحم‪ .‬ينتظرون التجارب اإلكلينيكية؟؟؟؟؟؟؟‬
:‫مراجع‬
http://www.werathah.com/index.htm -1
http://qspace.qu.edu.qa/bitstream/handl
e/10576/9467/039715-0002fulltext.pdf?sequence=4
http://www.medsyria.com/pdf/Ruslan/DNA_intro.pdf
http://www.alarab.com.qa/admin/pdf/files/7742
58879_A4N.pdf