فصل جریان اطلاعات در یاخته؛ گفتار رونویسی؛ زیستشناسی دوازدهم
دعای مطالعه [ نمایش ]
بِسْمِ الله الرَّحْمنِ الرَّحیمِ
اَللّهُمَّ اَخْرِجْنى مِنْ ظُلُماتِ الْوَهْمِ
خدايا مرا بيرون آور از تاريكىهاى وهم،
وَ اَكْرِمْنى بِنُورِ الْفَهْمِ
و به نور فهم گرامى ام بدار،
اَللّهُمَّ افْتَحْ عَلَيْنا اَبْوابَ رَحْمَتِكَ
خدايا درهاى رحمتت را به روى ما بگشا،
وَانْشُرْ عَلَيْنا خَزائِنَ عُلُومِكَ بِرَحْمَتِكَ يا اَرْحَمَ الرّاحِمينَ
و خزانههاى علومت را بر ما باز كن به امید رحمتت اى مهربانترين مهربانان.
عدالت آموزشی، بستر رشد و پیشرفت حقیقی
عدالت آموزشی نه صرفاً یک شعار اجتماعی، بلکه شالودهای است که بر آن، بنای رشد فردی و پیشرفت جمعی استوار میشود. هنگامی که فرصتهای یادگیری بهطور برابر در اختیار همگان قرار گیرد، استعدادهای نهفته در هر گوشهای از جامعه مجال شکوفایی مییابند. عدالت آموزشی یعنی شکستن دیوارهای تبعیض و فراهم آوردن دسترسی برابر به منابع دانایی، تا هیچ کودکی در حاشیه نماند و هیچ استعدادی در خاموشی فراموش نشود.
رشد حقیقی جامعه، زمانی معنا مییابد که آموزش، امتیاز گروهی خاص نباشد؛ بلکه میراث مشترکی باشد برای تمام فرزندان این سرزمین. عدالت آموزشی پلی است که فاصلهی میان فقر و توانگری، مرکز و حاشیه، و امروز و فردا را کوتاه میکند. جامعهای که به این اصل پایبند باشد، در واقع سرمایهگذاری بر بزرگترین ثروت خویش ــ یعنی سرمایه انسانی ــ کرده است.
پیشرفت پایدار، ثمرهی عدالت در آموزش است. در غیاب عدالت آموزشی، شکافهای اجتماعی عمیقتر شده و چرخهی نابرابری بازتولید میشود. اما هنگامی که هر فرد، فارغ از طبقه، جنسیت، قومیت یا موقعیت جغرافیایی، امکان دستیابی به آموزش باکیفیت را داشته باشد، مسیر تعالی فردی و شکوفایی ملی هموار میشود.
عدالت آموزشی چراغی است که راه آینده را روشن میسازد؛ چراغی که نهتنها به رشد علمی و اقتصادی میانجامد، بلکه روح جامعه را به ارزشهایی چون همبستگی، برابری و کرامت انسانی پیوند میزند. در سایهی چنین عدالتی است که «رشد» به معنای بالندگی فردی و «پیشرفت» به معنای تعالی جمعی، همزمان و هماهنگ تحقق مییابند.
در جهانی که رشد و پیشرفت بدون عدالت آموزشی معنایی ندارد، آیندهنگاران مغز با مدیریت داریوش طاهری بر این باور استوار است که برابری در آموزش، سنگبنای شکوفایی فردا است. این نهاد با تکیه بر اندیشهی «پرورش مغزها، پرواز جامعه» میکوشد تا فرصت برابر برای همه فراهم شود، زیرا تنها در سایهی عدالت آموزشی است که استعدادها بیدار میشوند و جامعه به سوی تعالی گام برمیدارد. آیندهنگاران مغز با رسالت «عدالت در آموزش، بیداری در اندیشه، شکوفایی در فردا» در مسیر ساختن فردایی روشن و انسانی قدم برمیدارد؛ فردایی که در آن هیچ ذهنی در حاشیه نمیماند و هر استعداد، فرصت درخشیدن مییابد.
امروز بیش از هر زمان دیگر نیازمند نهادهایی هستیم که این آرمان را به عمل بدل کنند. آیندهنگاران مغز گامی استوار در این مسیر نهاده است؛ مسیری که در آن عدالت آموزشی نه یک رؤیا، بلکه یک واقعیت تحققیافته خواهد بود.
آیندهنگاران مغز:
«عدالت آموزشی، بیداری اندیشهها، شکوفایی فردا»
کتاب الکترونیکی پرسشهای دو گزینهای
پرسشهای دو گزینهای و خط به خط گفتارهای زیستشناسی چیست و گسترهٔ حیات؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
کتاب الکترونیکی تعمیق و تثبیت یادگیری زیستشناسی
پرسشهای جاهای خالی و خط به خط گفتار نوکلئیک اسیدها؛ برای دانلود اینجا کلیک کنید.
برای مشاهده «کتاب الکترونیکی» کلیک کنید.
ویرایش بر اساس کتاب چاپ 1402
جریان اطلاعات در یاخته
تصویر بالا دو گویچه قرمز را نشان میدهد. گویچهٔ سمت راست مربوط به شخصی است که دچار نوعی بیماری ارثی به نام کمخونی داسیشکل است. علت این بیماری نوعی تغییر ژنی است که باعث میشود پروتئین هموگلوبین حاصل از آن دچار تغییر شود که نتیجه آن تغییر شکل گویچه قرمز از حالت گرد به داسیشکل است. این تغییر ژنی، بسیار جزئی است و در آن تنها یک جفت از صدها جفت نوکلئوتید دنا در افراد بیمار تغییر یافته است. همچنین این بیماری به نوعی، رابطهٔ بین ژن و پروتئین را نشان میدهد. به نظر شما اطلاعات ژنها چگونه در این یاختهها مورد استفاده قرار میگیرد؟ آیا این اطلاعات در سایر یاختهها نیز وجود دارد؟ چرا بعضی ژنها مانند ژن سازنده هموگلوبین فقط در گویچههای قرمز بروز میکنند و مثلاً در یاختههای بافت پوششی پوست بروز نمیکنند؟ این موارد نمونه پرسشهایی هستند که در این فصل به آنها پاسخ داده میشود.
گفتار ۱. رونویسی
در فصل گذشته دیدید که واحد سازندهٔ مولکول دنا، نوکلئوتید است ولی پلیپپتیدها از آمینواسید تشکیل شدهاند. چون دستورالعمل ساخت پلیپپتیدها در مولکول دنا قرار دارد، پس باید بین نوکلئوتیدهای ژن و آمینواسیدهای پلیپپتید، ارتباطی وجود داشته باشد.
دنا چگونه نوع آمینواسیدهای پلیپپتید را تعیین میکند؟
آموختید که در مولکول دنا، ۴ نوع نوکلئوتید وجود دارد که فقط در نوع بازهای آلی تفاوت دارند. در حالی که پلیپپتیدها از ۲۰ نوع آمینواسید تشکیل شدهاند. پس از پژوهشهایی مشخص شد که هر توالی ۳تایی از نوکلئوتیدهای دنا، بیانگر نوعی آمینواسید است. با ۴ نوع نوکلئوتید به کار رفته در دنا، ۶۴ توالی ۳ نوکلئوتیدی مختلف ایجاد میشود که میتوانند رمز ساخت پلیپپتیدهایی با ۲۰ نوع آمینواسید را داشته باشند؛ به هر یک از این توالیهای سه نوکلئوتیدی در دنا رمز میگویند.
نقش مولکول رنا به عنوان میانجی
میدانید که پلیپپتیدها بر اساس اطلاعات دنا و توسط رِناتَنها در سیتوپلاسم ساخته میشوند. در یاختههای دارای هسته، چون رِناتَنها درون هسته حضور ندارند، فرایند ساخت پلیپپتید در آن انجام نمیشود. با توجه به اینکه اطلاعات دنا برای ساخت پلیپپتید ضروری است و دنا هم از هسته خارج نمیشود، این سؤال پیش میآید که دستورات ساخت پلیپپتید چگونه به بیرون هسته منتقل میشود؟
پاسخ در مولکول رنا است. همانطور که دیدید انواعی از رنا در یاخته وجود دارند که در پروتئینسازی نقش دارند. این رناها از روی مولکول دنا ساخته میشوند. به ساخته شدن مولکول رنا از روی بخشی از یک رشته دنا، رونویسی گفته میشود (شکل 1).
شکل ۱- طرح سادهای از فرایند رونویسی
اساس رونویسی شبیه همانندسازی است. در این فرایند نیز با توجه به نوکلئوتیدهای رشته دنا، نوکلئوتیدهای مکمل در زنجیره رنا قرار میگیرد و به هم متصل میشوند. برخلاف همانندسازی که در هر چرخهٔ یاختهای یکبار انجام میشود، رونویسی یک ژن میتواند در هر چرخه بارها انجام شود و چندین رشته رنا ساخته شود. آیا میتوانید تفاوتهای دیگری برای این دو فرایند بیان کنید؟
آنزیمهای ویژهای رونویسی را تسهیل میکنند
در یاخته انواعی از رنا ساخته میشود. عمل رونویسی از دنا به کمک آنزیمها انجام میشود. این آنزیمها را، تحت عنوان کلی رِنابسپاراز نامگذاری میکنند.
در پروکاریوتها یک نوع رنابسپاراز وظیفه ساخت انواع رنا را بر عهده دارد. در یوکاریوتها، انواعی از رنابسپاراز، ساخت رناهای مختلف را انجام میدهند؛ مثلاً رنای پیک توسط رنابسپاراز ۲، رنای ناقل توسط رنابسپاراز ۳ و رنای رناتَنی توسط رنابسپاراز ۱ ساخته میشود.
مراحل رونویسی
رونویسی فرایندی پیوسته است ولی برای سادگی موضوع، آن را به سه مرحلهٔ آغاز، طویل شدن و پایان تقسیم میکنند. در این مراحل، آنزیم رنابسپاراز، عمل رونویسی را از بخشی از یک رشته دنا انجام میدهد.
مرحله آغاز: در این مرحله، رنابسپاراز به مولکول دنا متصل میشود و دو رشتهٔ آن را از هم باز میکند. به نظر شما برای باز شدن دو رشته کدام پیوندها در این ناحیه شکسته میشوند؟ برای اینکه رونویسی ژن از محل صحیح خود شروع شود توالی های نوکلئوتیدی ویژهای در دنا وجود دارد که رنابسپاراز آن را شناسایی میکند. به این توالیها، راهانداز گفته میشود. راهانداز موجب میشود رنابسپاراز اولین نوکلئوتید مناسب را بهطور دقیق پیدا و رونویسی را از آنجا آغاز کند. در این حالت بخش کوچکی از مولکول دنا باز و زنجیره کوتاهی از رنا ساخته میشود (شکل ۲-الف). نحوه عمل رنابسپاراز به این صورت است که آنزیم با توجه به نوع نوکلئوتید رشته الگوی دنا، نوکلئوتید مکمل را در برابر آن قرار میدهد و سپس این نوکلئوتید را به نوکلئوتید قبلی رشته رنا متصل میکند. در رونویسی، نوکلئوتید یوراسیلدار رنا به عنوان مکمل در برابر نوکلئوتید آدنیندار دنا قرار میگیرد.
مرحله طویل شدن: در این مرحله رنابسپاراز ساخت رنا را ادامه میدهد که در نتیجهٔ آن، رنا طویل میشود. همچنان که مولکول رنابسپاراز به پیش میرود، دو رشتهٔ دنا در جلوی آن باز و در چندین نوکلئوتید عقبتر، رنا از دنا جدا میشود و در رشتهٔ دنا مجدداً به هم میپیوندند (شکل ۲-ب).
مرحله پایان: در دنا توالیهای ویژهای وجود دارد که موجب پایان رونویسی توسط آنزیم رنابسپاراز میشوند. در این محلها، آنزیم از مولکول دنا و رنای تازه ساخت جدا و دو رشتهٔ دنا به هم متصل میشوند (شکل ۲-پ).
شکل ۲- مراحل مختلف رونویسی
فقط یکی از دو رشتهٔ دنا در هر ژن رونویسی میشود
همانطور که گفته شد، ژن بخشی از مولکول دنای دو رشتهای است ولی رونویسی از روی هر دو رشته یک ژن انجام نمیشود. به نظر شما اگر از روی دو رشته یک ژن رونویسی انجام میشد، محصولات این دو رشته مکمل نسبت به هم چگونه میشدند؟ مسلماً رنا و پلیپپتید ساخته شده از روی دو رشتهٔ مکمل دنا بسیار متفاوت میشدند. بنابراین برای هر ژن خاص، یکی از دو رشته رونویسی میشود. به بخشی از رشته دنا که مکمل رشته رنای رونویسی شده است رشته الگو میگویند (شکل ۲-الف). به رشته مکمل همین بخش در مولکول دنا، رشتهٔ رمزگذار گفته میشود، زیرا توالی نوکلئوتیدی آن شبیه رشته رنایی است که از روی رشته الگوی آن ساخته میشود. به نظر شما رشته رنا با رشته رمزگذار چه تفاوتهایی میتواند داشته باشد؟ پاسخ در نوکلئوتیدهای مورد استفاده است؛ مثلاً به جای نوکلئوتید تیمیندار در دنا، نوکلئوتید یوراسیلدار در رنا قرار دارد.
رشتهٔ مورد رونویسی یک ژن ممکن است با رشته مورد رونویسی ژنهای دیگر یکسان یا متفاوت باشد (شکل ۳).
شکل ۳- همانطور که در شکل مشاهده میشود، فقط یکی از دو رشته هر ژن رونویسی میشود.
رناهای ساخته شده دچار تغییر میشوند
در چند دهه گذشته، پژوهشگران دریافتند که در یاختههای یوکاریوتی، رنای ساخته شده در رونویسی با رنایی که در سیتوپلاسم وجود دارد تفاوتهایی دارد. بعدها مشخص شد که این مولکولها برای انجام کارهای خود دستخوش تغییراتی میشوند.
تغییرات رنای پیک
رنای پیک ممکن است دستخوش تغییراتی در حین رونویسی و یا پس از آن شود. یکی از این تغییرات حذف بخشهایی از مولکول رنای پیک است. در بعضی ژنها، توالیهای معینی از رنای ساخته شده، جدا و حذف میشود و سایر بخشها به هم متصل میشوند و یک رنای پیک یکپارچه میسازند. به این فرایند پیرایش گفته میشود (شکل 4).
شکل ۴- پیرایش در بخشی از رنای یک ژن
این فرایند هنگامی آشکار شد که دانشمندان یک رنای پیک درون سیتوپلاسم را با رشتهٔ الگوی ژن آن در دنا مجاورت دادند. آنها دریافتند که بخشهایی از دنای الگو با رنای رونویسی شده، دو رشته مکمل را تشکیل میدهند ولی بخشهایی نیز فاقد مکمل باقی میمانند. این بخشها به صورت حلقههایی بیرون از مولکول دو رشتهای قرار میگیرند. به این نواحی که در مولکول دنا وجود دارد ولی رونوشت آن در رنای پیک سیتوپلاسمی حذف شده میانه (اینترون) میگویند. به سایر بخشهای مولکول دنا، که رونوشت آنها حذف نمیشوند بیانه (اگزون) گفته میشود (شکل ۵). در واقع رنای رونویسی شده از رشته الگو، در ابتدا دارای رونوشتهای میانهٔ دنا است. به این رنا، رنای نابالغ یا اولیه گفته میشود. با حذف این رونوشتها از رنای اولیه و پیوستن بخشهای باقیمانده به هم، رنای بالغ ساخته میشود.
شکل ۵- طرح سادهای از رشته الگوی مولکول دنا و رنای بالغ حاصل از آن. به نظر شما حلقههای سبز میانه هستند یا بیانه؟
شدت و میزان رونویسی
به طور کلی میزان رونویسی یک ژن به مقدار نیاز یاخته به فراوردههای آن بستگی دارد. بعضی ژنها، مانند ژنهای سازنده رِنای رِناتَنی در یاختههای تازه تقسیم شده بسیار فعالاند؛ زیرا باید تعداد زیادی از این نوع رِنا را بسازند. در این نوع ژنها، همزمان تعداد زیادی رنابسپاراز از ژن رونویسی میکنند. به این دلیل که در هر زمان، رنابسپارازها در مراحل مختلفی از رونویسی هستند، در زیر میکروسکوپ الكتروني، اندازه رناهای ساخته شده متفاوت دیده میشود. در این تصاویر رناها از اندازهٔ کوتاه به بلند دیده میشود (شکل ۶). با توجه به شکل آیا میتوانید جهت رونویسی هر ژن را مشخص کنید؟
شکل ۶- ساخته شدن همزمان چندین رنا از روی ژن
بیشتر بدانید
نقش زیستی میانهها و بیانهها
اندازهٔ میانهها ممکن است بخش عمدهای از رنای اولیه را تشکیل دهد که در رنای بالغ حذف میشود. با توجه به اینکه یاخته برای رونویسی میانهها انرژی زیادی صرف میکند، این سؤال پیش میآید که نقش زیستی این اجزا در یاخته چیست؟
بهنظر میرسد یکی از نقشهای میانه، تنظیم رونویسی و در نتیجه تعداد رونوشتها است. با افزایش تعداد و اندازه میانهها، رونویسی از ژنها بیشتر طول میکشد و در نتیجه محصول کمتری تولید میشود. نقش دیگر میانهها، ایجاد تنوع در محصول است که نتیجهٔ پیرایش متفاوت رنای پیک است. با اینکه در بعضی ژنها چسبیدن رونوشتهای بیانه یک ژن، بهطور منظم و یکنواخت انجام میشود، در بعضی دیگر از ژنها، چسبیدن رونوشتهای بیانه بهصورت تصادفی انجام میشود (شکل زیر). پیرایشهای متفاوت از یک ژن منجر به ساخته شدن رناهای مختلف میشود که میتواند پلیپپتیدهای متفاوتی را ایجاد کند. در پیرایش حتی ممکن است بخشهای بیانه یک رونوشت به بخشهایی از بیانههای رونوشت دیگر متصل شود و بر گوناگونی محصول اضافه کند. نقش دیگری که برای میانهها در نظر میگیرند، کاهش آسیبهای مؤثر به دِنا است زیرا برخی آسیبها ممکن است در محل میانهها رخ دهند که با حذف آنها، آسیبها اثری نخواهند داشت.
پیرایشهای متفاوت یک ژن: با کنار هم قرارگیری متفاوت بیانهها، ترکیبهای متفاوتی حاصل میشود.
📘 زیستشناسی را بازی کنید و موفقیت را تجربه کنید
با جایخالیهای تعاملی، متنها را خودتان کامل کنید، فکر کنید و یاد بگیرید. فوراً کلیک کنید و تجربه یادگیری تعاملی را آغاز کنید!
سلام و درود
«تکرار مادر مهارتهاست»
در راستای افزایش مهارت شما آزمونهای متنوع و زیادی از خط به خط این گفتار برای شما آماده شده است. هر آزمون دارای ۲۰ سوال ۲ گزینهای است.
برای تثبیت مطلب در حافظه و یادگیری هر چه بیشتر مطلب، در آزمونهای آنلاین «آیندهنگاران مغز» شرکت کنید.
برای شرکت در انواع آزمونهای آنلاین «گفتار رونویسی» بر لینک زیر کلیک کنید:
در ادامه خود را بیازمایید:
ورود/ ثبت نام با جیمیل
سپاس از زحمات استاد طاهری 🌹