معلومة

7.1: مقدمة - علم الأحياء


سنقوم في هذه المحاضرة بتعريف سلاسل ماركوف ونماذج HMM ، ونقدم سلسلة من الأمثلة المحفزة. أخيرًا ، سنناقش مشكلة تحديد المسار الأكثر احتمالًا للحالات المقابلة للملاحظات المحددة ، وهو الهدف الذي تحققه خوارزمية فيتربي.

في المحاضرة الثانية حول HMMs ، سنواصل مناقشتنا لفك التشفير من خلال استكشاف فك التشفير اللاحق ، والذي يسمح لنا بحساب الحالة الأكثر احتمالية في كل نقطة في التسلسل. سوف نستكشف بعد ذلك كيفية تعلم نموذج ماركوف المخفي. نحن نغطي كلاً من التعلم الخاضع للإشراف وغير الخاضع للإشراف ، وشرح كيفية استخدام كل منهما لتعلم معلمات النموذج. في التعلم الخاضع للإشراف ، لدينا بيانات تدريب متاحة تسمي التسلسلات بنماذج معينة. في التعلم غير الخاضع للإشراف ، ليس لدينا تسميات لذلك يجب أن نسعى إلى تقسيم البيانات إلى فئات منفصلة بناءً على أوجه التشابه الاحتمالية المكتشفة. في مناقشتنا للتعلم غير الخاضع للإشراف ، سنقدم خوارزمية تعظيم التوقعات العامة والقابلة للتطبيق على نطاق واسع.


7.1 التكاثر الجنسي

كان التكاثر الجنسي ابتكارًا تطوريًا مبكرًا بعد ظهور الخلايا حقيقية النواة. حقيقة أن معظم حقيقيات النوى تتكاثر جنسياً هي دليل على نجاحها التطوري. في كثير من الحيوانات ، هو الأسلوب الوحيد للتكاثر. ومع ذلك ، يدرك العلماء بعض العيوب الحقيقية للتكاثر الجنسي. ظاهريًا ، قد يبدو النسل المطابق وراثيًا للأب أكثر فائدة. إذا كان الكائن الأصلي يحتل بنجاح موطنًا ، فإن النسل الذي له نفس السمات سيكون ناجحًا بالمثل. هناك أيضًا فائدة واضحة للكائن الحي الذي يمكن أن ينتج ذرية عن طريق التبرعم اللاجنسي أو التفتت أو البيض اللاجنسي. لا تتطلب طرق التكاثر هذه كائنًا آخر من الجنس الآخر. ليست هناك حاجة لإنفاق الطاقة في العثور على رفيقة أو جذبها. يمكن إنفاق هذه الطاقة على إنتاج المزيد من النسل. في الواقع ، احتفظت بعض الكائنات الحية التي تعيش أسلوب حياة انفرادي بالقدرة على التكاثر اللاجنسي. بالإضافة إلى ذلك ، فإن السكان اللاجنسيين لديهم أفراد إناث فقط ، لذلك كل فرد قادر على التكاثر. في المقابل ، لا ينتج الذكور في المجتمع الجنسي (نصف السكان) ذرية بأنفسهم. لهذا السبب ، يمكن أن ينمو عدد السكان اللاجنسيين أسرع مرتين من عدد السكان الجنسيين من الناحية النظرية. هذا يعني أنه في المنافسة ، سيكون لدى السكان اللاجنسيين الأفضلية. كل هذه المزايا للتكاثر اللاجنسي ، والتي تعتبر أيضًا من عيوب التكاثر الجنسي ، يجب أن تعني أن عدد الأنواع ذات التكاثر اللاجنسي يجب أن يكون أكثر شيوعًا.

ومع ذلك ، فإن الكائنات الحية متعددة الخلايا التي تعتمد حصريًا على التكاثر اللاجنسي نادرة للغاية. لماذا التكاثر الجنسي شائع جدا؟ هذا هو أحد الأسئلة المهمة في علم الأحياء وكان محور الكثير من الأبحاث من النصف الأخير من القرن العشرين حتى الآن. التفسير المحتمل هو أن الاختلاف الذي يحدثه التكاثر الجنسي بين النسل مهم جدًا لبقاء هؤلاء النسل وتكاثرهم. المصدر الوحيد للاختلاف في الكائنات اللاجنسية هو الطفرة. هذا هو المصدر النهائي للاختلاف في الكائنات الحية الجنسية. بالإضافة إلى ذلك ، يتم إعادة خلط هذه الطفرات المختلفة باستمرار من جيل إلى آخر عندما يجمع آباء مختلفون جينوماتهم الفريدة ، ويتم خلط الجينات في مجموعات مختلفة من خلال عملية الانقسام الاختزالي. الانقسام الاختزالي هو تقسيم محتويات النواة الذي يقسم الكروموسومات بين الأمشاج. يتم إدخال الاختلاف أثناء الانقسام الاختزالي ، وكذلك عندما تتحد الأمشاج في الإخصاب.

اتصال التطور

فرضية الملكة الحمراء

ليس هناك شك في أن التكاثر الجنسي يوفر مزايا تطورية للكائنات الحية التي تستخدم هذه الآلية لإنتاج النسل. السؤال الإشكالي هو لماذا ، حتى في مواجهة الظروف المستقرة إلى حد ما ، يستمر التكاثر الجنسي عندما يكون أكثر صعوبة وينتج عددًا أقل من النسل للكائنات الفردية؟ الاختلاف هو نتيجة التكاثر الجنسي ، ولكن لماذا الاختلافات المستمرة ضرورية؟ أدخل فرضية الملكة الحمراء ، التي اقترحها لي فان فالين لأول مرة في عام 1973. 1 تم تسمية هذا المفهوم بالإشارة إلى سباق الملكة الحمراء في كتاب لويس كارول ، من خلال النظرة الزجاجية ، حيث تقول الملكة الحمراء إنه يجب على المرء أن يركض بأقصى سرعة لمجرد البقاء في مكانه.

تتعايش جميع الأنواع مع الكائنات الحية الأخرى. على سبيل المثال ، تتطور الحيوانات المفترسة مع فرائسها ، وتتطور الطفيليات مع مضيفيها. من الأمثلة الرائعة على التطور المشترك بين الحيوانات المفترسة وفرائسها التكيف المشترك الفريد للخفافيش الطائرة الليلية وفريستها العثة. تجد الخفافيش فريستها عن طريق إصدار نقرات عالية الحدة ، لكن العث طور آذانًا بسيطة لسماع هذه النقرات حتى يتمكن من تجنب الخفافيش. قامت العث أيضًا بتكييف سلوكياتها ، مثل الطيران بعيدًا عن الخفاش عند سماعه لأول مرة ، أو السقوط فجأة على الأرض عندما يكون الخفاش عليها. طورت الخفافيش نقرات "هادئة" في محاولة للتهرب من سمع العثة. طورت بعض العث القدرة على الاستجابة لنقرات الخفافيش بنقراتها الخاصة كإستراتيجية للتشويش على قدرات تحديد الموقع بالصدى للخفافيش.

تمنح كل ميزة صغيرة يتم اكتسابها من خلال التباين الإيجابي نوعًا ما ميزة على المنافسين القريبين أو الحيوانات المفترسة أو الطفيليات أو حتى الفريسة. الطريقة الوحيدة التي تسمح للأنواع المتغيرة بالاحتفاظ بنصيبها من الموارد هي أيضًا التحسين المستمر لقدرتها على البقاء وإنتاج النسل. عندما يكتسب أحد الأنواع ميزة ، يجب على الأنواع الأخرى أيضًا تطوير ميزة أو سيتم التغلب عليها. لا يوجد نوع واحد يتقدم كثيرًا لأن الاختلاف الجيني بين ذرية التكاثر الجنسي يوفر لجميع الأنواع آلية لإنتاج أفراد متكيفين. الأنواع التي لا يستطيع أفرادها مواكبة انقرضت. كانت العبارة الشهيرة للملكة الحمراء ، "يتطلب الأمر كل ما يمكنك القيام به للبقاء في نفس المكان." هذا وصف مناسب للتطور المشترك بين الأنواع المتنافسة.

دورات حياة كائنات التكاثر الجنسي

يتناوب الإخصاب والانقسام الاختزالي في دورات الحياة الجنسية. ما يحدث بين هذين الحدثين يعتمد على الكائن الحي. تقلل عملية الانقسام الاختزالي عدد كروموسوم المشيمة الناتج بمقدار النصف. الإخصاب ، وهو انضمام اثنين من الأمشاج الفردية ، يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية. هناك ثلاث فئات رئيسية لدورات الحياة في الكائنات متعددة الخلايا: السائدة ثنائية الصبغيات ، حيث تكون المرحلة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا هي المرحلة الأكثر وضوحًا (ولا توجد مرحلة أحادية الصبغية متعددة الخلايا) ، كما هو الحال مع معظم الحيوانات بما في ذلك البشر السائدون ، والتي فيها المرحلة أحادية الصيغة الصبغية متعددة الخلايا هي المرحلة الأكثر وضوحًا في الحياة (ولا توجد مرحلة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا) ، كما هو الحال مع جميع الفطريات وبعض الطحالب وتناوب الأجيال ، حيث تظهر المرحلتان ، أحادي الصبغة وثنائية الصبغيات ، بدرجة أو بأخرى اعتمادًا في المجموعة ، كما هو الحال مع النباتات وبعض الطحالب.

تستخدم جميع الحيوانات تقريبًا إستراتيجية دورة حياة مهيمنة ثنائية الصبغة تكون فيها الخلايا الفردية الوحيدة التي ينتجها الكائن الحي هي الأمشاج. يتم إنتاج الأمشاج من خلايا جرثومية ثنائية الصبغة ، وهي عبارة عن خط خلوي خاص ينتج الأمشاج فقط. بمجرد تكوين الأمشاج الفردية ، فإنها تفقد القدرة على الانقسام مرة أخرى. لا توجد مرحلة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا. يحدث الإخصاب مع اندماج اثنين من الأمشاج ، عادة من أفراد مختلفين ، واستعادة الحالة ثنائية الصبغة (الشكل 7.2.2)أ).

اتصال مرئي

إذا حدثت طفرة بحيث لم يعد الفطر قادرًا على إنتاج نوع تزاوج ناقص ، فهل سيظل قادرًا على التكاثر؟

تستخدم معظم الفطريات والطحالب إستراتيجية دورة الحياة التي يكون فيها "جسم" الكائن متعدد الخلايا أحادي العدد. أثناء التكاثر الجنسي ، تنضم خلايا أحادية العدد المتخصصة من فردين لتشكيل زيجوت ثنائي الصبغة. تخضع البيضة الملقحة على الفور للانقسام الاختزالي لتشكيل أربع خلايا أحادية العدد تسمى الجراثيم (الشكل 7.2.2)ب).

يُطلق على نوع دورة الحياة الثالثة ، الذي تستخدمه بعض الطحالب وجميع النباتات ، تناوب الأجيال. تحتوي هذه الأنواع على كائنات متعددة الخلايا أحادية الصيغة الصبغية وثنائية الصبغيات كجزء من دورة حياتها. تسمى النباتات أحادية الصيغة الصبغية متعددة الخلايا المشيجية لأنها تنتج الأمشاج. لا يشارك الانقسام الاختزالي في إنتاج الأمشاج في هذه الحالة ، لأن الكائن الحي الذي ينتج الأمشاج هو بالفعل أحادي العدد. يشكل الإخصاب بين الأمشاج زيجوت ثنائي الصبغة. ستخضع البيضة الملقحة لعدة جولات من الانقسام وتؤدي إلى نبات متعدد الخلايا ثنائي الصبغة يسمى الطور البوغي. ستخضع الخلايا المتخصصة للنبات البوغي للانقسام الاختزالي وتنتج جراثيم أحادية العدد. سوف تتطور الجراثيم إلى المشيجيات (الشكل 7.2ج).


7.1 DNA و RNA

يحتوي الحمض النووي الخاص بك ، أو حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، على الجينات التي تحدد هويتك. كيف يمكن لهذا الجزيء العضوي التحكم في خصائصك؟ يحتوي الحمض النووي على تعليمات لجميع البروتينات التي يصنعها جسمك. تحدد البروتينات بدورها بنية ووظيفة جميع خلاياك. ما الذي يحدد بنية البروتين؟ يبدأ بتسلسل الأحماض الأمينية التي يتكون منها البروتين. يتم ترميز تعليمات صنع البروتينات بالتسلسل الصحيح للأحماض الأمينية في الحمض النووي.

ما هو الحمض النووي وكيف يعمل؟

تمت مناقشة مفردات الحمض النووي: الكروموسومات ، والكروماتيدات ، والكروماتين ، والنسخ ، والترجمة ، والنسخ المتماثل في http://www.youtube.com/user/khanacademy#p/c/7A9646BC5110CF64/6/s9HPNwXd9fk (18:23). فيديو اختياري!

العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية

تم العثور على الحمض النووي في الكروموسومات. في الخلايا حقيقية النواة ، تبقى الكروموسومات دائمًا في النواة ، لكن البروتينات تصنع في الريبوسومات في السيتوبلازم. كيف تصل التعليمات الموجودة في الحمض النووي إلى موقع تخليق البروتين خارج النواة؟ نوع آخر من الحمض النووي هو المسؤول. هذا الحمض النووي هو RNA ، أو حمض الريبونوكليك. الحمض النووي الريبي هو جزيء صغير يمكنه الضغط من خلال المسام في الغشاء النووي. ينقل المعلومات من الحمض النووي في النواة إلى الريبوسوم في السيتوبلازم ثم يساعد في تجميع البروتين. باختصار:

DNA → RNA → بروتين

كان اكتشاف تسلسل الأحداث هذا علامة فارقة في علم الأحياء الجزيئي. يطلق عليه العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية. يمكنك مشاهدة فيديو حول العقيدة المركزية والمفاهيم الأخرى في هذا الدرس على هذا الرابط: http://www.youtube.com/watch؟v=ZjRCmU0_dhY&feature=fvw (8:07). المكافأة: & # 8217s باللغة اليابانية ، LOL & # 8230 ولكن هذا & # 8217s حسنًا ، يمكنك قراءة الترجمة. تعيش ابنتي في اليابان ، لذا ستشعر بسعادة غامرة لأنك تشاهد شيئًا ما باللغة التي تتقنها الآن!

الحمض النووي هو المادة الجينية في خلاياك. لقد انتقلت إليك من والديك وتحدد صفاتك. كان اكتشاف أن الحمض النووي هو المادة الجينية معلمًا مهمًا آخر في علم الأحياء الجزيئي.

يبحث جريفيث عن المواد الجينية

ساهم العديد من العلماء في تحديد الحمض النووي باعتباره المادة الوراثية. في عشرينيات القرن الماضي ، قام فريدريك جريفيث باكتشاف مهم. كان يدرس سلالتين مختلفتين من البكتيريا ، تسمى سلالة R (خشنة) وسلالة S (ناعمة). قام بحقن السلالتين في الفئران. قتلت سلالة S (خبيثة) الفئران ، لكن السلالة R لم (غير خبيثة) (انظر شكل أدناه). قام جريفيث أيضًا بحقن الفئران ببكتيريا سلالة S التي قتلت بالحرارة. كما هو متوقع ، لم تؤذي البكتيريا المقتولة الفئران. ومع ذلك ، عندما تم خلط بكتيريا سلالة S الميتة مع بكتيريا سلالة R الحية وحقنها ، ماتت الفئران.

بناءً على ملاحظاته ، استنتج جريفيث أن شيئًا ما في سلالة S المقتولة قد تم نقله إلى سلالة R غير المؤذية سابقًا ، مما جعل سلالة R مميتة. ماذا كان هذا الشيء؟ ما نوع المادة التي يمكن أن تغير خصائص الكائن الحي الذي حصل عليها؟

يقدم فريق Avery مساهمة كبيرة

في أوائل الأربعينيات من القرن الماضي ، حاول فريق من العلماء بقيادة أوزوالد أفيري الإجابة على السؤال الذي طرحته نتائج جريفيث. قاموا بتثبيط المواد المختلفة في بكتيريا S. ثم قاموا بقتل بكتيريا سلالة S وخلطوا البقايا ببكتيريا سلالة آر الحية. (ضع في اعتبارك أن بكتيريا R- عادة لا تؤذي الفئران.) عندما عطلت البروتينات ، كانت سلالة R مميتة للفئران المحقونة. استبعد هذا البروتينات كمادة وراثية. لماذا ا؟ حتى بدون بروتينات S-strain ، تغيرت سلالة R ، أو تحولت ، إلى سلالة قاتلة. ومع ذلك ، عندما عطل الباحثون الحمض النووي في سلالة S ، ظلت سلالة R غير ضارة. أدى ذلك إلى استنتاج أن الحمض النووي هو المادة التي تتحكم في خصائص الكائنات الحية. بمعنى آخر ، الحمض النووي هو المادة الجينية. يمكنك مشاهدة الرسوم المتحركة حول بحث كل من Griffith و Avery على هذا الرابط:

هيرشي وتشيس يبرمان الصفقة

لم يتم قبول الاستنتاج القائل بأن الحمض النووي هو المادة الجينية على نطاق واسع في البداية. كان لابد من تأكيده من خلال أبحاث أخرى. في الخمسينيات من القرن الماضي ، أجرى ألفريد هيرشي ومارثا تشيس تجارب على الفيروسات والبكتيريا. الفيروسات ليست خلايا. هم في الأساس حمض نووي داخل غلاف بروتيني. للتكاثر ، يجب على الفيروس إدخال مادته الجينية في الخلية (مثل البكتيريا). ثم تستخدم آلية الخلية لإنتاج المزيد من الفيروسات. استخدم الباحثون عناصر مشعة مختلفة لتسمية الحمض النووي والبروتينات الموجودة في الفيروسات. سمح لهم ذلك بتحديد الجزيء الذي أدخلته الفيروسات في البكتيريا. كان الحمض النووي هو الجزيء الذي حددوه. هذا يؤكد أن الحمض النووي هو المادة الجينية.

المسؤول يكتب القواعد

تم إجراء اكتشافات مهمة أخرى حول الحمض النووي في منتصف القرن العشرين بواسطة Erwin Chargaff. درس الحمض النووي من العديد من الأنواع المختلفة. كان مهتمًا بشكل خاص بقواعد النيتروجين الأربعة المختلفة للحمض النووي: الأدينين (A) ، والجوانين (G) ، والسيتوزين (C) ، والثيمين (T) (انظر شكل أدناه). وجد Chargaff أن تركيزات القواعد الأربعة تختلف من نوع إلى آخر. ومع ذلك ، في كل نوع ، كان تركيز الأدينين دائمًا مساويًا لتركيز الثايمين. وينطبق الشيء نفسه على تركيزات الجوانين والسيتوزين. أصبحت هذه الملاحظات تعرف باسم قواعد المسؤول. لن يتم الكشف عن أهمية القواعد حتى يتم اكتشاف بنية الحمض النووي.

The Twisting Tale of DNA (اختياري):

اللولب المزدوج

بعد اكتشاف أن الحمض النووي هو المادة الجينية ، أراد العلماء معرفة المزيد عنها. يُمنح جيمس واتسون وفرانسيس كريك عادةً الفضل في اكتشاف أن الحمض النووي له شكل حلزون مزدوج ، مثل درج حلزوني (انظر شكل أدناه). استند الاكتشاف إلى العمل السابق لروزاليند فرانكلين وعلماء آخرين ، الذين استخدموا الأشعة السينية لمعرفة المزيد عن بنية الحمض النووي. لم يُنسب الفضل دائمًا إلى فرانكلين وهؤلاء العلماء الآخرين لمساهماتهم. يمكنك معرفة المزيد حول عمل فرانكلين من خلال مشاهدة الفيديو على هذا الرابط: http://www.youtube.com/watch؟v=s3whouvZYG8 (7:47).

أدى الشكل الحلزوني المزدوج للحمض النووي ، جنبًا إلى جنب مع قواعد Chargaff ، إلى فهم أفضل للحمض النووي. يتكون الحمض النووي ، باعتباره حمضًا نوويًا ، من مونومرات النيوكليوتيدات ، ويتكون الحلزون المزدوج للحمض النووي من سلسلتين عديد النوكليوتيدات. يتكون كل نوكليوتيد من سكر (deoxyribose) ومجموعة فوسفات وقاعدة تحتوي على نيتروجين (A أو C أو G أو T). تمت مناقشة العمود الفقري للسكر والفوسفات للحلزون المزدوج في كيمياء الحياة الفصل.

خلص العلماء إلى أن الروابط (الروابط الهيدروجينية) بين القواعد التكميلية تربط بين سلسلتي عديد النوكليوتيد للحمض النووي. يرتبط الأدينين دائمًا بقاعدته التكميلية ، الثايمين. يرتبط السيتوزين دائمًا بقاعدته التكميلية ، الجوانين. إذا نظرت إلى قواعد النيتروجين في شكل أعلاه ، سترى لماذا. الأدينين والجوانين لهما هيكل من حلقتين. السيتوزين والثايمين لهما حلقة واحدة فقط. إذا ارتبط الأدينين بالجوانين والسيتوزين مع الثايمين ، فإن المسافة بين سلسلتي الحمض النووي ستكون متغيرة. ومع ذلك ، عندما يرتبط جزيء من حلقة واحدة بجزيء من حلقتين ، تظل المسافة بين السلسلتين ثابتة. هذا يحافظ على الشكل الموحد للحلزون المزدوج للحمض النووي. هؤلاء قاعده ازواج (A-T أو G-C) تلتصق بمنتصف اللولب المزدوج ، وتشكل ، في جوهرها ، درجات السلم الحلزوني.

تكرار الحمض النووي

ساعدت معرفة بنية الحمض النووي العلماء على فهم كيفية تكرار الحمض النووي. تكرار الحمض النووي هو العملية التي يتم فيها نسخ الحمض النووي. يحدث أثناء مرحلة التوليف (S) لدورة الخلية حقيقية النواة. يبدأ تكرار الحمض النووي عندما يكسر إنزيم الروابط بين القواعد التكميلية في الحمض النووي (انظر شكل أدناه). هذا يكشف القواعد الموجودة داخل الجزيء بحيث يمكن "قراءتها" بواسطة إنزيم آخر واستخدامها لبناء خيطين جديدين من الحمض النووي بقواعد تكميلية. يحتوي الجزيئان البنتان اللذان ينتج كل منهما على خيط واحد من الجزيء الأصلي وخيط جديد مكمل له. نتيجة لذلك ، فإن كلا من الجزيئات الابنة متطابقة مع الجزيء الأصل. إن عملية تكرار الحمض النووي هي في الواقع أكثر تعقيدًا من هذا الملخص البسيط.

تكرار الحمض النووي (أخوات الأميبا):

لا يستطيع الحمض النووي وحده "إخبار" خلاياك بكيفية صنع البروتينات. إنها بحاجة إلى مساعدة RNA ، اللاعب الرئيسي الآخر في العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية. تذكر أن الحمض النووي & # 8220 يعيش & # 8221 في النواة ، لكن البروتينات تصنع على الريبوسومات في السيتوبلازم. كيف تنتقل المعلومات الجينية من النواة إلى السيتوبلازم؟ RNA هو الجواب.

RNA مقابل DNA

الحمض النووي الريبي ، مثل الحمض النووي ، هو حمض نووي. ومع ذلك ، يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي في عدة نواحٍ. بالإضافة إلى كونه أصغر من الحمض النووي الريبي ، الحمض النووي الريبي أيضًا

  • يتكون من سلسلة نيوكليوتيدات واحدة بدلاً من اثنتين ،
  • يحتوي على قاعدة النيتروجين uracil (U) بدلاً من الثايمين ،
  • يحتوي على سكر الريبوز بدلاً من الديوكسيريبوز.

لماذا الحمض النووي الريبي رائع و DNA:

ستساعدك هذه المطبوعة على تذكر المواد الموجودة في الفيديو أعلاه:

أنواع الحمض النووي الريبي

هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الحمض النووي الريبي ، وكلها تشارك في صنع البروتينات.

  1. رسول RNA (مرنا) ينسخ التعليمات الجينية من الحمض النووي في النواة ، ويحملها إلى السيتوبلازم.
  2. RNA الريبوسوم (rRNA) يساعد في تكوين الريبوسومات ، حيث يتم تجميع البروتينات.
  3. نقل الحمض النووي الريبي (الحمض النووي الريبي) يجلب الأحماض الأمينية إلى الريبوسومات ، حيث يتم ربطها معًا لتشكيل البروتينات.

في الدرس التالي ، يمكنك أن تقرأ بالتفصيل كيف تساعد هذه الأنواع الثلاثة من الحمض النووي الريبي الخلايا في صنع البروتينات.

ملخص الدرس

  • تنص العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية على أن الحمض النووي يحتوي على تعليمات لصنع البروتين ، والتي يتم نسخها بواسطة الحمض النووي الريبي. ثم يستخدم RNA التعليمات لصنع بروتين. باختصار: DNA → RNA → بروتين.
  • أدى عمل العديد من الباحثين إلى اكتشاف أن الحمض النووي هو المادة الجينية. اكتشف باحثون آخرون أن الحمض النووي له شكل حلزون مزدوج ، يتألف من سلسلتين عديد النوكليوتيد مرتبطة ببعضها البعض بواسطة روابط بين القواعد التكميلية.
  • يختلف الحمض النووي الريبي عن الحمض النووي بعدة طرق. هناك ثلاثة أنواع رئيسية من الرنا: الرنا المرسال (الرنا) ، الرنا الريبوزومي (الرنا) ، الرنا الناقل (الرنا). يلعب كل نوع دورًا مختلفًا في صنع البروتينات.

أسئلة مراجعة الدرس

اعد الاتصال

1. اذكر العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية.

2. الخطوط العريضة للبحوث التي حددت أن الحمض النووي هو المادة الجينية.

3. ما هي قواعد Chargaff؟

4. التعرف على بنية جزيء الحمض النووي.

5. لماذا يقال إن استنساخ الحمض النووي هو شبه محافظ؟

تطبيق المفاهيم

6. قم بإنشاء رسم تخطيطي يوضح كيفية حدوث تكرار الحمض النووي.

فكر بشكل نقدي

7. اشرح سبب ضرورة اقتران القاعدة التكميلية للحفاظ على شكل اللولب المزدوج لجزيء الحمض النووي.


7.1 الفصل الأهداف

هدفنا من هذا الفصل هو أن تبدأ في إدراك أن التكاثر الجنسي مكلف من منظور تطوري ، وأن هناك فرضيات تشرح سبب وجود التكاثر الجنسي على الرغم من هذه التكاليف. على وجه التحديد ، بنهاية قراءتك ومناقشتنا داخل الفصل ، ستكون قادرًا على:

  1. عرف المصطلحات التالية:
    • التكاثر اللاجنسي
    • التوالد العذري
    • سقاطة مولر
    • الملكة الحمراء
    • معقد التوافق النسيجي الرئيسي (MHC)
    • متعدد الجينات
    • متعدد الأشكال
    • السائد
  2. حدد ثلاث فرضيات لاستمرار التكاثر الجنسي.
  3. حيثما أمكن ، ضع قائمة بالتنبؤات القابلة للاختبار المرتبطة بهذه الفرضيات.
  4. تحديد الأدلة التي تدعم فرضيات محددة لوجود الجنس.

إستجابة مجانية

اشرح الميزة التي تتمتع بها مجموعات الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا على الكائنات الحية التي تتكاثر لاجنسيًا؟

إن نسل الكائنات الحية التي تتكاثر عن طريق الاتصال الجنسي كلها فريدة من نوعها وراثيًا. وبسبب هذا ، فإن الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا قد تكون أكثر نجاحًا في بقاء النسل في البيئات التي تتغير من الكائنات الحية التي تتكاثر لاجنسيًا ، والتي يكون نسلها جميعًا متطابقين وراثيًا. بالإضافة إلى ذلك ، فإن معدل تكيف الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا أعلى بسبب تباينها المتزايد. قد يسمح هذا للكائنات التي تتكاثر جنسيًا بالتكيف بسرعة أكبر مع المنافسين والطفيليات ، الذين يطورون طرقًا جديدة لاستغلالها أو التغلب عليها.

صف الحدثين المشتركين بين جميع الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا وكيف تتناسب مع دورات الحياة المختلفة لتلك الكائنات.

الحدثان الشائعان لجميع الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا هما الانقسام الاختزالي والتخصيب. يقلل الانقسام الاختزالي الخلية ثنائية الصبغة إلى حالة أحادية الصيغة الصبغية. قد تنقسم الخلية أحادية الصيغة الصبغية بشكل انقسامي لإنتاج كائن حي ، تتحد بعض خلاياها أثناء الإخصاب ، أو قد تتحد الخلايا أحادية الصيغة الصبغية التي ينتجها الانقسام الاختزالي على الفور في الإخصاب لإنتاج خلية ثنائية الصبغيات تنقسم لإنتاج كائن حي.

قائمة المصطلحات

تناوب الأجيال: نوع دورة الحياة التي تتناوب فيها المراحل ثنائية الصيغة الصبغية وحيدة الصيغة الصبغية

مهيمن ثنائي الصبغة: نوع دورة الحياة تسود فيه المرحلة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا

هيمنة أحادية الصيغة الصبغية: نوع من دورة الحياة تسود فيه المرحلة أحادية العدد متعددة الخلايا

المشيمة: مرحلة دورة حياة أحادية العدد متعددة الخلايا تنتج الأمشاج

خلية جرثومية: خلية متخصصة تنتج الأمشاج ، مثل البويضات أو الحيوانات المنوية

دورة الحياة: تسلسل الأحداث في تطور الكائن الحي وإنتاج الخلايا التي تنتج النسل

الانقسام الاختزالي: عملية انقسام نووي ينتج عنها أربع خلايا أحادية العدد

نبت بوغي: مرحلة دورة حياة ثنائية الصبغيات متعددة الخلايا تنتج الأبواغ


شاهد الفيديو: Introduction to Pharmacology (كانون الثاني 2022).