الشفرة الوراثية هي مجموعة القواعد النيتروجينية ، التي من خلالها تترجم الخلايا الحية المعلومات المشفرة في المادة الوراثية (المتمثلة في تسلسلات الحمض النووي DNA والحمض الريبي النووي mRNA) لبناء البروتينات .
يتكون البروتين من وحدات من الأحماض الامينية وتمثل البروتينات الجهات العاملة بالخلية إذ أن بعضها عوامل محفزة للتمثيل الغذائي وبعضها يدخل في الهيكل الخلوي ولبعضها وظائف هيكلية مثل الأكتين والميوسين في العضلات ويمكنك التعرف على المزيد من المعلومات الوراثية الطريفة من خلال الفيديو المرفق.
عودة إلى الشفرة الوراثية التي تحمل مفتاح الترتيب الصحيح للأحماض الامينية المكونة لبروتين معين حيث يقوم بوظيفة محددة ، وباختلاف ترتيب الأحماض الأمينية يختلف نوع البروتين الناتج وبالتالي تختلف وظيفته.
ولكن كيف يتم ترميز الأحماض الأمينية المكونة للبروتين على جزيء الحمض النووي اللولبي DNA ؟
يتم ذلك من خلال الوحدات المكونة للحمض النووي DNA والتي تعرف باسم النيوكليوتيدات ، بحيث تمثل كل ثلاثة نيوكليوتيدات حمض أميني وتتكون كل نيوكليوتيدة من قاعدة نيتروجينية (سكر خماسي الكربون) ومجموعة فوسفاتية وترتبط النيوكليوتيدات وقواعدها النيتروجينية بروابط هيدروجينية.
ويعود تاريخ اكتشاف الشفرة الوراثية لعدة محطات بارزة على النحو التالي :
عام 1953:
بدأت الجهود الجدية لفهم كيف يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف بنية الحمض النووي من قبل العلم الأمريكي "جيمس واطسون " والإنجليزي "فرانسيس" عام ، 1953ولكن هذا الأمر لم يكشف كل أسرار البيولوجيا الجزيئية ، ولكن نجح الثنائي في رؤية ارتباط القواعد النيوكليوتيدية مع بعضها البعض في أزواج من الأدينين مع الثايمين و الجوانين مع السيتوزين.
وحتى عام 1953 لم تتعدى الاكتشافات مرحلة تعيين ترتيب الأحماض الأمينية بالبروتين أما تشفير البروتين أو ترتيب القواعد النيوكليوتيدية لم يظهر علي الساحة بعد.
عام 1961:
في عام 1961 تم اكتشاف "التعبير الجيني" وهو طريقة تشفير البروتين ، حيث نتجت هذه التجربة عن اكتشاف أن الحمض الأميني الواحد بالشفرة الوراثية يُمثل بثلاثة قواعد من الحمض النووي وتم إجراء هذه التجربة من قبل كل من "فرانسيس كريك" ، "برينر سيدني" ، "بارنيت ليزلي" و "آر جي. واتس- توبين" .
في نفس العام ، 1961، تمكن العالم "مارشال نيرينبيرج" من إلقاء الضوء لأول مرة علي طبيعة الكود ، في تجربة أجريت بالمعاهد الوطنية للصحة ، حيث أن كل ثلاثة نيوكليوتيدات تعرف باسم "الكودون" تترجم حمض أميني بعينه ، فعلى سبيل المثال الكودون UUU يترجم الحمض الأميني فنيل الأنين (phenylalanine).
تلت هذه التجربة مجموعة من التجارب أجريت بمعمل "سيفيرو أوتشوا" (Severo Ochoa's laboratory) التي بينت التشفير الجيني لعدد من الأحماض الأمينية ، مثل البولي - سيتوزين (AAAAA …) ، وهو ما يعرف بتسلسل الحمض الأميني البولي أدينين بالحمض النووي الريبي RNA.
عام 1964:
قام كل من "مارشال نيرينبيرج" و " فيليب ليدر" و " هار جوبيند خورانا" بتعريف بقية الشفرة الجينية ، وحصلوا على جائزة نوبل في الطب عام 1968 تقديرا لعملهم .
وتختلف نيوكليوتيدات RNA عن نيوكليوتيدات DNA بأنها تحوي حلقة ريبوز و يوراسيل، في حين تحوي نيوكليوتيدات DNA علي ريبوز منقوص الأكسجين وثايمين وتتلخص وظيفة جزيئات الحمض الريبي النووي في كونها المسئولة عن ترجمة المعلومات الوراثية في DNA.
يتكون البروتين من وحدات من الأحماض الامينية وتمثل البروتينات الجهات العاملة بالخلية إذ أن بعضها عوامل محفزة للتمثيل الغذائي وبعضها يدخل في الهيكل الخلوي ولبعضها وظائف هيكلية مثل الأكتين والميوسين في العضلات ويمكنك التعرف على المزيد من المعلومات الوراثية الطريفة من خلال الفيديو المرفق.
عودة إلى الشفرة الوراثية التي تحمل مفتاح الترتيب الصحيح للأحماض الامينية المكونة لبروتين معين حيث يقوم بوظيفة محددة ، وباختلاف ترتيب الأحماض الأمينية يختلف نوع البروتين الناتج وبالتالي تختلف وظيفته.
ولكن كيف يتم ترميز الأحماض الأمينية المكونة للبروتين على جزيء الحمض النووي اللولبي DNA ؟
يتم ذلك من خلال الوحدات المكونة للحمض النووي DNA والتي تعرف باسم النيوكليوتيدات ، بحيث تمثل كل ثلاثة نيوكليوتيدات حمض أميني وتتكون كل نيوكليوتيدة من قاعدة نيتروجينية (سكر خماسي الكربون) ومجموعة فوسفاتية وترتبط النيوكليوتيدات وقواعدها النيتروجينية بروابط هيدروجينية.
ويعود تاريخ اكتشاف الشفرة الوراثية لعدة محطات بارزة على النحو التالي :
عام 1953:
بدأت الجهود الجدية لفهم كيف يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف بنية الحمض النووي من قبل العلم الأمريكي "جيمس واطسون " والإنجليزي "فرانسيس" عام ، 1953ولكن هذا الأمر لم يكشف كل أسرار البيولوجيا الجزيئية ، ولكن نجح الثنائي في رؤية ارتباط القواعد النيوكليوتيدية مع بعضها البعض في أزواج من الأدينين مع الثايمين و الجوانين مع السيتوزين.
وحتى عام 1953 لم تتعدى الاكتشافات مرحلة تعيين ترتيب الأحماض الأمينية بالبروتين أما تشفير البروتين أو ترتيب القواعد النيوكليوتيدية لم يظهر علي الساحة بعد.
عام 1961:
في عام 1961 تم اكتشاف "التعبير الجيني" وهو طريقة تشفير البروتين ، حيث نتجت هذه التجربة عن اكتشاف أن الحمض الأميني الواحد بالشفرة الوراثية يُمثل بثلاثة قواعد من الحمض النووي وتم إجراء هذه التجربة من قبل كل من "فرانسيس كريك" ، "برينر سيدني" ، "بارنيت ليزلي" و "آر جي. واتس- توبين" .
في نفس العام ، 1961، تمكن العالم "مارشال نيرينبيرج" من إلقاء الضوء لأول مرة علي طبيعة الكود ، في تجربة أجريت بالمعاهد الوطنية للصحة ، حيث أن كل ثلاثة نيوكليوتيدات تعرف باسم "الكودون" تترجم حمض أميني بعينه ، فعلى سبيل المثال الكودون UUU يترجم الحمض الأميني فنيل الأنين (phenylalanine).
تلت هذه التجربة مجموعة من التجارب أجريت بمعمل "سيفيرو أوتشوا" (Severo Ochoa's laboratory) التي بينت التشفير الجيني لعدد من الأحماض الأمينية ، مثل البولي - سيتوزين (AAAAA …) ، وهو ما يعرف بتسلسل الحمض الأميني البولي أدينين بالحمض النووي الريبي RNA.
عام 1964:
قام كل من "مارشال نيرينبيرج" و " فيليب ليدر" و " هار جوبيند خورانا" بتعريف بقية الشفرة الجينية ، وحصلوا على جائزة نوبل في الطب عام 1968 تقديرا لعملهم .
وتختلف نيوكليوتيدات RNA عن نيوكليوتيدات DNA بأنها تحوي حلقة ريبوز و يوراسيل، في حين تحوي نيوكليوتيدات DNA علي ريبوز منقوص الأكسجين وثايمين وتتلخص وظيفة جزيئات الحمض الريبي النووي في كونها المسئولة عن ترجمة المعلومات الوراثية في DNA.
