مصنع الحياة المتقدم: محاكي بناء البروتين

المرحلة الأولى: النسخ (Transcription) • داخل النواة

فك الالتفاف وبلمرة الـ pre-mRNA بواسطة إنزيم RNA Polymerase

وفق منهج كامبريدج: يُقرأ شريط القالب (Template) دائماً في الاتجاه من '3 إلى '5 لتقوم نيوكليوتيدات الـ RNA الحرة بالتكامل والربط بروابط فوسفاتية ثنائية الإستر في الاتجاه من '5 إلى '3.

🏛️ الموقع: النواة

🔬 إنزيم بلمرة الـ RNA نشط حالياً (انقر القاعدة الحرة المكملة لنيوكليوتيدة القالب المضيئة) التقدم: 0 / 15

شريط اللاقالب (Non-Template) '5 ➔

'3

روابط هيدروجينية ثنائية/ثلاثية

شريط القالب (النسخ) '3 ➔

'5

شريط pre-mRNA المتنامي '5 ➔

'3

نيوكليوتيدات الـ RNA الحرة في السائل النووي:

تذكر قاعدة المنهج: اليوراسيل (U) يحل محل الثايمين ليتكامل مع الأدنين (A) في شريط القالب.

انقر فوق النيوكليوتيدة المتممة لقاعدة شريط القالب المضيئة باللون الذهبي للبدء!

✂️ المرحلة الثانية: تضفير الـ RNA وحماية الأطراف (RNA Processing & Splicing)

استئصال الإنترونات بواسطة الجسيم التضفيري وإضافة الغطاء والذيل

في الخلايا حقيقية النواة: يحتوي pre-mRNA على إنترونات غير مشفّرة (Introns) تُستأصل على هيئة حلقة (Lariat)، ثم تُربط الإكسونات المشفّرة (Exons)، ويُثبت غطاء '5 وذيل عديد الأدنين '3 قبل الخروج عبر الثقب النووي.

خاص بحقيقيات النواة 🧬

استخدم مقص الجسيم التضفيري (انقر على مقطع الإنترون الأحمر لاستئصاله):

إكسون مشفّر إنترون غير مشفّر

1️⃣ إضافة غطاء الطرف '5 (5' Cap)

نيوكليوتيد جوانين معدل لحماية الجزيء وتوجيهه للريبوسوم

2️⃣ إضافة ذيل عديد الأدنين (3' Poly-A Tail)

سلسلة من أدنين لحماية الطرف '3 وتسهيل تصديره

الثقب النووي مغلق: يجب استئصال الإنترونات وتركيب الغطاء والذيل للموافقة على العبور

انقر فوق مقطع الإنترون الأحمر لاستئصاله أولاً!

🔬 المرحلة الثالثة: الترجمة (Translation) • في السيتوبلازم

الارتباط بمواقع الريبوسوم (E - P - A Sites) وبناء الروابط الببتيدية

يرتبط الريبوسوم بالطرف '5 للـ mRNA حتى يصل لكودون البدء AUG في موقع الببتيديل (P site). تدخل جزيئات tRNA المتتالية لموقع الحمض الأميني (A site) لتتشكل الروابط الببتيدية، ثم ينزلق الريبوسوم خطوة واحدة نحو '3، ويغادر الـ tRNA الفارغ عبر موقع الخروج (E site).

ريبوسوم 80S نشط ⚙️

🔗 سلسلة عديد الببتيد المتكونة (روابط ببتيدية):

0 أحماض أمينية

الوحدة البنائية الكبرى (Large Subunit) إنزيم Peptidyl Transferase

موقع الخروج (E Site)

فارغ (خروج tRNA)

Exit site

موقع الببتيديل (P Site)

كودون البدء AUG

حامل سلسلة الببتيد

موقع الحمض الأميني (A Site)

انتظار الـ tRNA المكمل

Aminoacyl site

تتابع كودونات mRNA المقروءة: كودون 1

الوحدة البنائية الصغرى (ترتبط مع mRNA عند الطرف '5)

🚚 اختر جزيء tRNA المكمّل أو عامل التحرير المناسب للكودون النشط: مضاد الكودون (3' ➔ 5') ⟷ كودون الـ mRNA (5' ➔ 3')

ابحث عن مضاد الكودون المكمل لكودون البدء AUG لبدء الترجمة!

🧬 المرحلة الرابعة: الانطواء والتشكل الوظيفي (Protein Folding)

انطواء السلسلة إلى التركيبين الثانوي والثالثي الوظيفي

وفق أهداف منهج 12 كامبريدج: تنطوي السلسلة الخطية لتشكل حلزونات ألفا (α-helix) وصحائف بيتا (β-pleated sheet) بالروابط الهيدروجينية، ثم التركيب الثالثي الثلاثي الأبعاد المحدد بروابط هيدروجينية وأيونية وجسور ثنائية الكبريتيد وتفاعلات كارهة للماء.

بروتين نشط وظيفياً ✨

محاكاة ثلاثية الأبعاد لانطواء الببتيد: حرك المؤشر للتفاعل مع الجزيء

ألفا حلزون روابط H

جسور كبريتيد بين Cys - Cys

روابط أيونية مجموعات R مشحونة

تفاعل كاره للماء تجمع للداخل

🌡️ تجربة المسخ وتأثير الحرارة (Denaturation Lab)

اختبر ما يحدث للروابط الهيدروجينية والأيونية عند رفع درجة الحرارة أو تغيير الرقم الهيدروجيني pH (أحد أسئلة الاختبارات الوزارية المتكررة):

درجة الحرارة الخلوية: 37°C (طبيعية)

البروتين سليم ويحتفظ بتركيبه الثالثي وموقعه النشط.

ATP المتجمع

120

الدقة الكلية

100%

⚠️ تطبيق منهجي متقدم: الطفرات الوراثية وتأثيرها على بناء البروتين

طفرة فقر الدم المنجلي (Sickle Cell Anemia): استبدال قاعدة واحدة

في سلسلة بيتا-جلوبين لهيموجلوبين الدم: استبدال قاعدة نيتروجينية واحدة في كودون الـ DNA (CTC ➔ CAC) يُغير كودون الـ mRNA من GAG إلى GUG، فيستبدل حمض الجلوتاميك (المحب للماء) بحمض الفالين (الكاره للماء)، مؤدياً لتغير شكل كرية الدم!

طفرة استبدال موضعية 🧬

🟢 الهيموجلوبين الطبيعي (HbA) طبيعي سليم

كودون شريط القالب (DNA): 3'- CTC -5'

كودون الـ mRNA الناتج: 5'- GAG -3'

الحمض الأميني السادس: حمض الجلوتاميك (Glutamic Acid)

خاصية السلسلة الجانبية R: محبة للماء (Hydrophilic)

🔴

خلايا دم حمراء قرصية مقعرة ومرنة

تنقل الأكسجين بكفاءة عالية في الشعيرات الدموية

🔴 هيموجلوبين الأنيميا المنجلية (HbS) طفرة نقطية استبدالية

كودون شريط القالب (DNA): 3'- CAC -5'

كودون الـ mRNA الناتج: 5'- GUG -3'

الحمض الأميني السادس: الفالين (Valine)

خاصية السلسلة الجانبية R: كارهة للماء (Hydrophobic)

🌙

خلايا دم منجلية صلبة وهشة

تلتصق وتسد الشعيرات وتتحلل مسببة فقر دم حاد

جرّب استبدال نيوكليوتيدة الـ DNA ولاحظ التغيير في الشفرة:

اختر القاعدة في الموضع الأوسط: (T طبيعي ⟷ A طفرة منجلية)

فك الالتفاف وبلمرة الـ pre-mRNA بواسطة إنزيم RNA Polymerase

استئصال الإنترونات بواسطة الجسيم التضفيري وإضافة الغطاء والذيل

الارتباط بمواقع الريبوسوم (E - P - A Sites) وبناء الروابط الببتيدية

انطواء السلسلة إلى التركيبين الثانوي والثالثي الوظيفي

🌡️ تجربة المسخ وتأثير الحرارة (Denaturation Lab)

طفرة فقر الدم المنجلي (Sickle Cell Anemia): استبدال قاعدة واحدة

جرّب استبدال نيوكليوتيدة الـ DNA ولاحظ التغيير في الشفرة:

📊 جدول الشفرة الوراثية الرسمية (Universal Genetic Code)

📖 مفاهيم الوحدة الأولى: الأحماض النووية وبناء البروتين (12 عُمان)

1. مرحلة النسخ (داخل النواة):

2. تضفير ومعالجة الـ pre-mRNA:

3. الترجمة والريبوسوم (السيتوبلازم):

4. طفرة فقر الدم المنجلي (HbS):

📝 بنك أسئلة كامبريدج الوزارية - أحياء 12