X
تبلیغات
زيست شناسي گل هاي فريدونشهر - پاسخ سئوالات فصل اول – پروتئین سازی-چهارم تجربی
نویسنده:مسعود نكوخو

فعاليت صفحه 18 – فعالیت آزمایش سریع:

چگونه می توانید اينترون ها و اگزون ها رانمايش دهید؟ پ ت ل خ ر غ د  و ا ز ت ص ر ئ  ط ق ی ش ن
 3-نوار حاوي حروف تلخ غد از صر طق ش   نمايانگر اينترون و نوار حاوي حروف پرو تئين نمايانگر اگزون است. نوار دوم معني دار است.
پيش بيني كنید: پاسخ ها متنوع خواهد بود بستگی دارد کدام حرف جدا نشود مثلاً: آیا نوار اینترون جدا نشده در ابتدا، انتها و یا وسط اگزون ها قرار گیرد- یا کدام اینترون جدا نشده؟  عملكرد پروتئين نهايتاً به رديف آمينو اسيدهاي آن بر مي گردد، پروتئين حاصل معمولا عملكردي متفاوت خواهد داشت و یا عملكردي ندارد.

تفكرنقادانه صفحه 18

همچنان كه در شكل ها مشاهده مي شود پس از انتقال اطلاعات از DNA به mRNA ، ريبوزوم اطلاعات را در اختيار گرفته و tRNA حاصل از اطلاعات DNA ،حمل آمينواسيدها را به ريبوزوم انجام داده و منجر به ساخت پروتئين مي شود و انتقال اطلاعات در جهت عكس ممكن نيست. البته زیست شناسان آمریکایی1964 با مطالعه بر روی ویروس ها RNA دار یک مسیر انتقال اطلاعات در جهت معکوس را شناسایی کردند.

فعاليت صفحه 19  رمز گشايي ماده و راثتي

1-                                         سرين                          آرژينين                         گلوتا ميك اسيد               فنیل آلانين                     سرين

2-    AGA, GCA , CUU, AAA,AGG

3- AGA , GCA , CTT , AAA, AGG

4-  TCT , CGT , GAA , TTT , TCC  دقت شود کدون های آغاز و پایان نوشته نشده است.         

خودآزمایی  صفحه 20

1-    ßDNA     mRNA   ß   پروتئین ß    آنزیم  ß      ا نجام واکنش خاص.   -رمز اسید های آمینه روی مولکول RNA قرار دارد و این مولکول از روی بخشی از مولکول DNA  که ژن نام دارد رونویسی می شود. رونوشت DNA یعنی ملکول mRNA اطلاعات لازم براي توليد آنزيم را در اختيار ريبوزوم قرار مي دهد.

2-  در سال 1940 جورج بیدل و ادواردتیتوم  با آزمایشی روی کپک نوروسپورا  نشان دادند که :هنگامی که کپک نوروسپورا کراسا(Neurospora crassa ) در معرض اشعه X  قرار می گیرد قادر به رشد در محیط حداقل نیست. علت: جهشی در کپک بوجود آمده که کپک قادر به سنتز مواد مورد نیاز خود نیست. به کمک نمونه شاهد و همچنین قرار دادن کپک در محیط حداقل متوجه شدند که بعضی از هاگ های که درمعرض اشعه X  قرار گرفته در محیط حداقل قادر به رشد نبودند(جهش یافته ها= موتان ها) و تنها در صورتی قادر به رشد بودند که به محیط حداقل آنها بعضی مواد آلی اضافه می شد. سه نوع جهش یافته(موتان) وجود دارد:جهش یافته نوع اول(موتان1)در صورتی رشد می کند که محیط حداقل ماده Oیا  یا A  اضافه شود(Oیایا A  + محیط حداقل)    آنزیم 1 وجود ندارد.  ژن 1 آسیب دیده و در نتیجه آنزیم 1 ساخته نمی شود.جهش یافته نوع دوم  در صورتی رشد می کند که محیط حداقل C یا A اضافه شود (  C یا A  + محیط حداقل)   آنزیم 2 وجود ندارد.  ژن 2آسیب دیده و در نتیجه آنزیم 2ساخته نمی شود.جهش یافته نوع سوم در صورتی رشد می کند که محیط حداقل  A   اضافه شود (A  + محیط حداقل) آنزیم 3 وجود ندارد.  ژن 3 آسیب دیده و در نتیجه آنزیم 3 ساخته نمی شود. بیدل و تیتوم  نتیجه گرفتند هر ژن از طریق تولید یک آنزیم تاثیر خود را اعمال می کند. نظریه یک ژن یک آنزیم به نظریه یک ژن یک آنزیم را ارائه نمودند.

3- پس از یک دهه نظریه یک ژن یک آنزیم به نظریه یک ژن یک رشته پلی پپتید تبدیل  شد. 1-چون بعضی پروتئین ها و آنزیم ها معمولاً از یک یا چند رشته پلی پپتید ساخته شده اند و هر رشته پلی پپتید توسط یک ژن ساخته می شود. 2- بعضی ژن ها پروتئین های به رمز در می آورند که آنزیم نیستند.

4-  1- اگر یک نوکلئوتید(مثلاً A ) علامت رمز یک آمینواسید باشد:ß4 نوع آمینواسید علامت رمز خواهند داشت.

 2- اگر دو نوکلئوتید (مثلاً AG ) علامت رمز یک آمینواسید باشد:ß 16 نوع آمینواسید علامت رمز خواهند داشت.

3- اگر سه نوکلئوتید(مثلاً AGC )  علامت رمز یک آمینواسید باشد:ß64 نوع آمینواسید علامت رمز خواهند داشت.

که با توجه به تعداد آمینواسید (20) رمز ها سه حرفی(مثلاً ACA ) می باشد ترتیب قرار گرفتن 4 نوع نوکلئوتید C, G, A, U موجب شکل گیری 64 رمز شده  است،در واقع چنین است    تعداد علامت رمز n= و عدد 4 علامت رمز     

در این صورت: ممکن است یک آمینواسید بیش از یک رمز داشته باشد- یا بعضی رمزهای پایانی باشد.

5-  نیرنبرگ و همکارن او برای شناسایی رمز DNA آزمایشی به شرح زیر انجام دادند: یک رشتهmRNA  را ساخت که شامل پلی نوکلئوتیدهای فقط u  بود و در یک لوله آزمایش که حاوی کلیه اسید های آمینه (20نوع) و تعدادی آنزیم (مایع استخراج شده سیتوپلاسمی) بود قرار داد. mRNAمی تواند زنجیره ای از آمینواسیدها را بسازد. اگر نوعmRNA مشخص باشد(پلی نوکلئوتیدهای فقط u ) و رشته پلی پپتید ساخته شده نیز مشخص باشد، پیام mRNA مشخص می شود. در لوله آزمایش مشاهده کرد که فقط اسید های آمینه فنیل آلانین بهم متصل شدند در واقع رشته ی پلی پپتیدی که ساخته شده است  یک رشته پلی فنیل آلانین بود.  با توجه به اطلاعات قبلی  نتیجه: رمز فنیل آلانینUUU می باشد  .
6- محصول ژن ها عمدتا پروتئین ها هستند واز محصولات غیر پروتئینی میتوان به rRNA،tRNA،snRNA اشاره کرد اطلاعات مربوط به آغاز و پاپان رونويسي و ترجمه ي ژن، تعيين توالي براي ساخته شدن انواع RNA       

   7 - رونویسی با کمک آنزیم آران‌ای-پلی‌مراز(RNAپلی‌مراز) = RNA polymerase انجام می‌شود. در پروکاریوت‌ها یک نوع RNA پلی مراز رونویسی همه انواع RNAها را انجام می‌دهد اما در یوکاریوت‌ها علاوه بر RNA پلی‌مراز خاصی که در دو اندامک کلروپلاست و میتوکندری آن‌ها موجود است، سه نوع RNA پلی‌مراز دیگر نیز در هسته آن‌ها موجود می‌باشد که آنها را با علامت‌های I و II و III مشخص می‌کنند.  RNA پلی مراز هم چون قطاری که روی ریل حرکت می‌کند، در طول نوکلئوتیدهای DNA به حرکت در می‌آید و در مقابل هر یک از دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای DNA، ریبونوکلئوتید مکمل را قرار می‌دهد و به علاوه، هر ریبونوکلئوتید جدید را به ریبونوکلئوتید قبلی وصل می‌کند. در رونویسی نیز از همان قوانین جفت شدن بازها که در همانندسازی DNA به کار می‌رود، استفاده می‌شود. تنها تفاوت این است که در مقابل دئوکسی نوکلئوتید A (آدنین‌دار) در DNA، ریبونوکلئوتید U (یوراسیل‌دار) در RNA قرار می‌گیرد. RNAپلی‌مراز، DNA و mRNA تازه ساخته شده، پس از رونویسی جایگاه‌پایان‌رونویسی، از یکدیگر جدا می‌شوند و مولکول mRNA برای مرحلهٔ بعدی یعنی ترجمه، آزاد می‌شود.
8- مرحله آغاز: رونویسی با اتصال RNA پلی مراز به قسمتی از ژن به نام راه‌انداز ژن شروع می‌شود. راه انداز، قسمتی از DNA است که به RNA پلی‌مراز امکان می‌دهد رونویسی را از محل صحیح آغاز کند و مثلا این کار را از وسط ژن شروع نکند. راه‌انداز در نزدیکی جایگاه آغاز رونویسی قرار دارد. جایگاه آغاز رونویسی، به اولین نوکلئوتیدی از DNA گفته می‌شود که رونویسی می‌شود. مرحله ادامه:RNA پلی مراز دو رشتهٔ DNA را از یکدیگر باز می‌کند. مرحله پایان رونویسی: RNA پلی مراز هم چون قطاری که روی ریل حرکت می‌کند، در طول نوکلئوتیدهای DNA به حرکت در می‌آید و در مقابل هر یک از دئوکسی ریبونوکلئوتیدهای DNA، ریبونوکلئوتید مکمل را قرار می‌دهد و به علاوه، هر ریبونوکلئوتید جدید را به ریبونوکلئوتید قبلی وصل می‌کند. در رونویسی نیز از همان قوانین جفت شدن بازها که در همانندسازی DNA به کار می‌رود، استفاده می‌شود. تنها تفاوت این است که در مقابل دئوکسی نوکلئوتید A (آدنین‌دار) در DNA، ریبونوکلئوتید U (یوراسیل‌دار) در RNA قرار می‌گیرد. RNAپلی‌مراز، DNA و mRNA تازه ساخته شده، پس از رونویسی جایگاه‌پایان‌رونویسی، از یکدیگر جدا می‌شوند و مولکول mRNA برای مرحلهٔ بعدی یعنی ترجمه، آزاد می‌شود.
9- راه انداز، قسمتی از DNA است که به RNA پلی‌مراز امکان می‌دهد رونویسی را از محل صحیح آغاز کند و مثلا این کار را از وسط ژن شروع نکند. راه‌انداز در نزدیکی جایگاه آغاز رونویسی قرار دارد.
10- در فرم L  مولکول که حالت فعالtRNA  آن در سلول است، جايگاه اتصال آمينو اسيد از جايگاه آنتي كدون 180 درجه فاصله دارد و به وسیله ریبوزوم شناسایی می شود. جفت شدن بازهای مکمل درون ساختار خود tRNA  منجر به تاخوردگی آن بر روی خودش می شود. سه یا تعداد بیشتری حلقه از نوکلئوتیدهای جفت نشده نیز شکل می گیرد که یکی از آن ها حاوی آنتی کدون است. ناحیه اتصال آمینواسید در انتهای 3 پریم قرار دارد. نحوه تا خوردگی این مولکول یک فاصله ثابت را مابین آنتی کدون و آمینواسیداتصالی ایجاد می نماید که این امر اجازه می دهد آمینواسیدها هنگام ترجمه در موقعیت صحیح قرار گیرند.
11- در یوکاریوتها mRNA که مستقیماً توسط آنزیم RNA  پلی مراز رونویسی می شود mRNA اولیه نامیده می شود  اما پس از تغییراتی که در هسته رخ می دهدوبه فعالیت پردازشی معروف است به  mRNA بالغ تبدیل شده و برای ترجمه وارد سیتوپلاسم می شود. مناطقی در mRNA اولیه حذف  و ترجمه نمی شود. اینترون(توالی بینابینی)و مناطقی که باقی می ماند و ترجمه می شود، اگزون(توالی بیان شونده) نام دارد.

خودآزمايي صفحه 26

1-   وقتی لاکتوز در محیط نیست، مهارکننده به اپراتور متصل و بنابراین اپران خاموش است؛ باحضورلاكتوز در محيط درون باكتري به الولاكتوز تبديل مي شود، الولاكتوز به مهار كننده متصل شده و موجب تغيير شكل آن مي شود و در نتيجه مهار كننده از اپراتور جدا و اپران روشن مي شود.

2-   در یوکاریوتها آنزیم RNA پلی مراز به تنهایی نمی تواند راه انداز را شناسایی کند. برای این کار نیاز به عوامل رونویسی دارد که این  عوامل از جنس پروتئین بوده  روی راه انداز قرار می گیرند  بعد آنزیم RNA پلی مراز متصل می شود. نواحی دورتر از ژن وجود دارد که به توالی افزاینده معروف است و کار آنها تقویت میزان رونویسی در سلول می باشد. 

عوامل رونويسي به راه انداز، RNA پليمراز و افزاينده متصل مي شوند. اتصال عوامل رونويسي به افزاينده موجب مي شود با تشكيل حلقه اي در DNA ، افزاينده در كنار RNA پليمراز و عوامل رونويسي روي راه انداز قرار گيرد، در اين هنگام عوامل رونويسي متصل به افزاينده، عوامل رونويسي متصل به راه انداز را فعال مي كنند.

3- در یوکاریوتها mRNA که مستقیماً توسط آنزیم RNA  پلی مراز رونویسی می شود mRNA اولیه نامیده می شود  اما پس از تغییراتی که در هسته رخ می دهدوبه فعالیت پردازشی معروف است به  mRNA بالغ تبدیل شده و برای ترجمه وارد سیتوپلاسم می شود. مناطقی در mRNA اولیه حذف  و ترجمه نمی شود. اینترون(توالی بینابینی)و مناطقی که باقی می ماند و ترجمه می شود، اگزون(توالی بیان شونده) نام دارد.معمولاً تعدادقطعات اگزون ها یکی بیشتر از اینترون هاست.

4- جهش تغيير چهارچوب،اگر مضربی از 3 نباشد تغییر در چهارچوب خوانده می شود و تاثیر فنوتیپی آن خیلی زیاد است چون چارچوب خواندن تغییر می کند. و کلاٌ ازهمان نقطه ای که جهش صورت گرفته است ساختار پلی پپتید ساخته شده تغییر می کند. زيرا با جانشيني تنها يك نوع آمينو اسيد تغيير مي كند و ترتيب ساير آمينو اسيدها دست نخورده باقي مي ماند.

فعالیت صفحه 27

با انجام اين فعاليت دانش آموزان چگونگي تاثير  جهش و ايجاد كم خوني داسي شكل را نشان مي دهند. براي انجام اين فعاليت 40 قطعه 3 سانتي متري ني پلاستيكي يك رنگ و 15 قطعه در رنگ هاي مختلف،40 گيره كاغذ استاندارد و 40 سوزن ته گرد رنگي و وسايل لازم براي ساخت هشت كارت و اسيد امينه نياز داريم.
تعریف واژه ها
   پروتئين: پلی پپتیدهای با شکل فضایی خاص و مولكول آلي است كه از آمينو اسيدها تشكيل شده است.
سنتز پروتئين: فرآيندي كه طي آن پروتئين ها بر اساس اطلاعات موجود در ژنها ساخته مي شوند.
mRNA : نوعي RNA كه دستورالعمل سنتز پروتئين را از ژن به ريبوزم ارائه مي كند تا در آنجا ترجمه شود.
آمينو اسيدها: واحد سازنده(مونومر)مولكول هاي آلي كه واحدهاي سازنده پروتئين هستند.
جهش: هرگونه تغییر در ساختار ژن،کروموزوم ها یا DNA  و یا نوکلئوتیدها
كم خوني داسي شكل: نوعي بيماري وراثتي اتوزومی مغلوب است كه حاصل جهش در یک نوکلئوتید در ژن سازنده زنجیره بتای هموگلوبين در روی کروموزوم شماره11 انسان ایجاد می شود.علایم کم خونی و درد سینه، مفاصل، پشت یا شکم، تورم دست ها و پاها، یرقان، نارسایی کلیه، سنگ کیسه ی صفرا، سکته ی مغزی است. درمان با اسیدفولیک، اکسیژن درمانی، ژن درمانی، پیوند مغز استخوان
هموگلوبين: پروتئين آهندار موجود در گلبول هاي قرمز خون كه ناقل گازهاي تنفسي به ويژه اكسيژن است.
رونويسي: فرآیند ساخته شدن RNAاز روی DNA. رونویسی عمل رونوشت برداری از اطلاعات نوکلئوتیدی DNA و تبدیل آن به اطلاعات نوکلئوتیدی RNA می‌باشد.
ترجمه : مرحله دوم بيان ژن كه طي آن اطلاعات موجود در mRNA براي ساخت پروتئين به كار مي رود.
ريبوزوم: اندامك بسیار کوچک و بدون غشا در سيتو پلاسم كه جایگاه ساخت پروتئين ها مي باشد.
كدون: رديف 3 نوكلئوتيدي بر روي مولکول  mRNA است که رمز کننده آمینواسید و کدون های آغاز و پایان است.                                                                                                                                      آنتی کدون: رديف 3 نوكلئوتيدي بر روي tRNA كه مكمل كدون mRNA است.
 RNA تك رشته اي و DNA دو رشته اي است. نوكلئوتيدهاي RNA داراي قندريبوز و بازهاي آلي سيتوزين،گوانين،آدنين و يوراسيل مي باشند در حاليكه نوكلئوتيد هاي DNA داراي قند دئواكسي ريبوز و بازهاي آلي سيتوزين، گوانين، آدنين و تيمين است.

v   DNA 1-دو رشته ای که رشته ها مکمل هم هستند. 2- دارای نوکلئوتید T بجای   3- دارای قند دئوکسی ریبوز در ساختار نوکلئوتیدها

RNAمولکولی:1- تک رشته ای 2- دارای نوکلئوتید U  بجای نوکلئوتید T   3- دارای قند ریبوز در ساختار نوکلئوتیدها
2- پاسخ ها متفاوت خواهد بود : مثلا چگونه DNA ، تعيين كننده نوع پروتئين هاي سلول است؟
الف) طرح يك مدل:
3- پاسخ ها متفاوت خواهد بود : دانش آموزان مي توانند از قطعات حاصله براي مدل قند-فسفات و DNA استفاده كنند. الف-سنجاق هاي رنگي یا سوزن ته گرد براي بازهاي نيتروژندار  ب- گيرهاي كاغذي براي نشان دادن پيوند نوكلئوتيدهاي يك رشته  ج-كاغذ يادداشت براي نشان دادن tRNA همراه با آمينواسيد متصل به آن د- كاغذهای بیضی شكل براي نشان دادن ريبوزوم به كار مي رود.
ب) مدل ساختن پروتئين ها:
4- پاسخ ها متفاوت خواهد بود : از دانش آموزان مراحل مختلف بيان ژن را سئوال نموده تا كاملا مطمئن شويد اين مراحل را متوجه شده اند.
5- پاسخ ها متفاوت خواهد بود : بعضي از آنها ممكن است تاثیر جهش در فرآیند ترجمه و رونویسی را نشان دهند و یا اثر آن را  پروتئين سازي نمایش دهند. بعضي جهش ها باعث قرار گرفتن يك آمينو اسيد اشتباه در پروتئين مي شود. و بعضي ديگر يك كدون آغازين يا پاياني را در مكاني نامناسب قرار مي دهند و بعضي تاثيري به نوع آمينو اسيد رمز شده ندارند(جهش های خاموش).
6- پاسخ ها متفاوت خواهد بود : مبنای همه تغییر آمینواسیدها خواهد بود. اين جانشيني موجب مي شود.                                                             Lys-Pro-Glu-Glu به  Lys-Pro-Val-Glu  تغییرکند. یعنی والین  به جای اسید گلوتامیک قرار می گیرد.
7- پاسخ ها متفاوت خواهد بود :  ممكن است چارچوب خواندن تغيير كند يا رمز پايان تشكیل شود.
بحث و نتيجه گيري:
1- اين دو مكمل يكديگر هستند.                                                                                                                                                                                               2-هر سه نوکلئوتید یک ژن کد کننده آمينو اسيد یا علامت پایان پروتئین سازی است.
3- يك tRNA با آنتي كدون مشخص همواره يك نوع آمينو اسيد وبژه ای را حمل مي كند.
4- جهش مي تواند توالی آمينو اسيدها را تغيير داده و فعاليت پروتئين را مختل سازد.
5- پاسخ ها مي توانند متنوع باشند. مثلاً اگر جهشي باعث شود كدون يك آمينواسيد به كدون پايان ترجمه تبديل شود چه روي خواهد داد؟

+ نوشته شده در  یکشنبه 1390/07/17ساعت 11:58 بعد از ظهر  توسط مسعود نكوخو  |