شيفرة جينية

معلومات عامة
يدرسه	علم الأحياء الجزيئي; علم الوراثة الجزيئي
العائل	مجموع مورثي
يستخدمه	مجموع مورثي
لديه جزء أو أجزاء	شفرة

الشفرة الجينية أو الكودون (بالإنجليزية: Codon) عبارة عن قواعد ثلاثية مركبة من ثلاثة قواعد نتروجينية يمكنها أن تتراص طبقا للشفرة الجينية لتشكليل تسلسل الحمض النووي «DNA sequences» إلى بروتينات عن طريق مقابلة كل ثلاثية نيكليوتيدية (كودون) بحمض أميني من الحموض العشرين التي تشكل بروتينات الخلايا الحية. تقريبا جميع الخلايا الحية في الأحياء تستخدم الشفرة الجينية ذاتها مما يدعو لتسميتها بالشفرة الجينية القياسية «standard genetic code» ، وهي خاصة لكل إنسان، مع أن بعض الأنواع القليلة تقدم شفرة جينية ذات اختلافات طفيفية ولها وظائف أخرى، مثل الكودون الختامي. ,^[1]

سلسلة من الكودونات في جزء من جزيء حمض نووي ريبوزي رسول. كل كودون يتكون من ثلاث نيوكليوتيدات، عادة ما يمثل حمض أميني واحد.

الاكتشاف

الشفرات الجينية (وعددها 64) وما تنتجه من أحماض أمينية.

بدأت جهودا جادة لفهم كيف يتم ترميز البروتينات بعد اكتشاف تركيب الحمض النووي (DNA) من قبل جيمس واطسون وفرانسيس كريك ، الذين استخدما الأدلة التجريبية من موريس ويلكنز وروزاليند فرانكلين (وغيرهم). جورج جامو افترض أن رمز من ثلاثة أحرف يجب أن يوظف لترميز 20 من الأحماض الأمينية القياسية المستخدمة من قبل الخلايا الحية لبناء البروتينات . ومع وجود أربعة نوكليوتيدات مختلفة A وT و G وC ِ، فإذا اعتبرنا أن كل اثنين منهم ينتج حمضا أمينيا لحصلنا على عدد التباديل والتوافيق الممكنة بينهم =4² أي يمكنهم إنتاج 16 حمض أميني.^[2]

وفي حالة رمز من 3 نوكليوتيدات فيكون أقصى عدد لتبادلات تركيب الـ 4 نوكليتيدات لأحماض أمينية = 64 حمض أميني مختلف.^[3]

السمات البارزة

هذه الشفرة يقول عنها العلماء : انها تحمل كل الصفات الخِلْقِيَّة للكائن الحي، وهذه الشفرة امرها غريب .، لان نصف هذه الصفات الخلقية، يرثها الجنين عن الأب، ويرث النصف الآخر عن الام، وتُحمَل هذه الشفرة فيما يسمى (بالكروموسومات أو الصبغيات ) . وهي مختزنة في نواة كل خلية. وعدد الكروموسومات أو الصبغيات هو عدد محدِّد للنوع، وكل نوع له عدد محدَّد من هذه الصبغيات، فالإنسان مثلا في خليته ( 46 كروموسوم ) موجودة في (23 زوج) .

هذا بالنسبة للصفات الخلقية للمولود مثل لون العينين ولون الشعر، والشكل (الوجه واليدان والذراعان والرجلين) ، والطول والعرض، وكذلك صفات معنوية مثل الذكاء والمواهب، وصفات صحية مثل حساسية لسكر اللبن حساسية للجلوتين، احتمال التعرض مستقبلا لأمراض القلب أو السمنة، وغيرها.

أما الدنا الخاص بتركيب البروتينات فهو موجود في متقدرة الخلية ؛ حيث عمليات الأيض (إستقلاب) وإنتاج الطاقة تقوم بها المتقدرات.

اطار قراءة تسلسل الدنا في أحد مناطق متقدرة إنسانية لقراءة الشفرة الجينية(أسود) للجينين MT-ATP8 و MT-ATP6 : ( بين الموقعين 8,525 إلى 8,580 طبقا للتسلسل المرجعي NC_012920^[4]). توجد ثلاثة أمكانيات لقراءة الإطار في الإتجاه من 5' إلى 3' وهو الإتجاه إلى الأمام ؛ سنبدأ القراءة الأولى من (+1), والقراءة الثانية من (+2) والقراءة الثالثة من الموقع (+3). لكل كودون [القوسين المربعين] ، مبين لنا شفرة حمضين أمينيين لمتقدرة أحد الكائنات الحيوية الفقرية، إما بالإطار +1 فهو تكوين الجين MT-ATP8 (بالأحمر)، ينتهي الجين MT-ATP8 بكودون التوقف TAG (عند النقطة الحمراء) في الإطار +1 . أما بالإطار +3 فهو يبدأ بالكودون ATG ويكون الجين MT-ATP6 (كودوناته زرقاء ) إلى النقطة 3'.

تسلسل إطار القراءة

يتم تعريف تسلسل معلومات النظام الجيني من النوكليوتيدات الأولي التي تبدأ من الترجمة. على سبيل المثال، سلسلة GGGAAACCC، إذا قُرأت من الموضع الأول (من اليمين إلى اليسار) يحتوي على الكودونات GGG، AAA ، CCC؛، وإذا قرأت من الموضع الثالث (من اليمين إلى اليسار) ، نجد الكودونين المتتابعين AAC و GGA ، بهذا تختلف تركيبات البروتينات الناتجة. ^[5]^:330 معنى ذلك أن الجزيئات الناتجة تختلف حسب موضع بدء القراءة. يقوم الرنا بقراءة الشفرة ويترجمها وينتج منها الجزيء المناسب سواء كان جزيء بروتين أو إنزيم أو غيرها.

جدول كودونات الرنا (RNA)

الحمض النووي الريبوزي يُسمى اختصارًا رنا RNA، هو جزيء حيوي يتواجد تقريبًا لدى كل الكائنات الحية والفيروسات، كما يلعب أدوارًا متعددة في نقل و تشفير و فك تشفير وتنظيم التعبير الجيني من المعلومات الوراثية وتحفيز العديد من التفاعلات الكيميائية الحيوية. الرنا والدنا (DNA) هما أهم الأحماض النووية التي تُشكِّل أيضا البروتينات والليبيدات و السكريات المتعددة الضرورية للحياة. يتكون الرنا وكذلك الدنا من مجموعات ثلاثية من الجزيئات، تسمى كودونات . هذا الجزء من المقال يوضح تركيب بروتينات في جسم الإنسان من مختلف الكودونات. الكودونات هي أحماض أمينية بسيطة، تنتجها عمليات الهضم والاستقلاب من الغذاء. بعضها يمكن للجسم تكوينها والبعض الآخر لا بد للإنسان من تناولها عن طريق تنويع غذائه (غذاء صحي).

غير قطبي	قطبي	قاعدي	حامضي	(كودون التوقف)

هذا الجدول يبين الكودنات الأربعة وستين (64) والحمض الأميني لكل منهم. اتجاه من الرنا المرسال (mRNA)هو 5 'إلى 3'.
		U	C	A	G
		القاعدة الثانية
القاعدة الأولى	U	UUU (Phe/F) فينيل ألانين فينيل ألانين UUC (Phe/F) Phenylalanine	UCU (Ser/S) سرين UCC (Ser/S) سرين	UAU (Tyr/Y) تيروسين UAC (Tyr/Y) تيروسين	UGU (Cys/C) سيستين UGC (Cys/C) سيستين
		UUA (Leu/L) ليوسين	سيرين UCA (Ser/S) Serine	UAA Ochre (Stop)	UGA Opal (Stop)
		UUG (Leu/L) Leucine	UCG (Ser/S) سرين	UAG Amber (Stop)	UGG (Trp/W) تريبتوفان
	C	CUU (Leu/L) Leucine CUC (Leu/L) Leucine	CCU (Pro/P) برولين CCC (Pro/P) Proline	CAU (His/H) هستيدين CAC (His/H) Histidine	CGU (Arg/R) أرجنين CGC (Arg/R) Arginine
	C	CUA (Leu/L) Leucine CUG (Leu/L) Leucine	CCA (Pro/P) Proline CCG (Pro/P) Proline	CAA (Gln/Q) جلوتامين CAG (Gln/Q) Glutamine	CGA (Arg/R) Arginine CGG (Arg/R) Arginine
	A	AUU (Ile/I) إيزوليوسين AUC (Ile/I) Isoleucine	ACU (Thr/T) ثريونين ACC (Thr/T) Threonine	AAU (Asn/N) أسباراجين AAC (Asn/N) Asparagine	AGU (Ser/S) Serine AGC (Ser/S) Serine
		AUA (Ile/I) Isoleucine	ACA (Thr/T) Threonine	AAA (Lys/K) لايسين	AGA (Arg/R) Arginine
		AUG^[A] (Met/M) ميثيونين	ACG (Thr/T) Threonine	AAG (Lys/K) Lysine	AGG (Arg/R) Arginine
	G	GUU (Val/V) ڤالين GUC (Val/V) ڤالين	GCU (Ala/A) ألانين GCC (Ala/A) ألانين	GAU (Asp/D) حمض الأسپارتيك GAC (Asp/D) حمض الأسپارتيك	GGU (Gly/G) گلايسين GGC (Gly/G) گلايسين
		GUA (Val/V) ڤالين GUG (Val/V) ڤالين	GCA (Ala/A) ألانين GCG (Ala/A) Alanine	GAA (Glu/E) حمض الجلوتاميك GAG (Glu/E) Glutamic acid	GGA (Gly/G) گلايسين GGG (Gly/G) گلايسين

^A تسلسل معلومات النظام الجيني يبدأ بالكودون AUG لالميثيونين ويعمل كموقع بدء قراءة البروتين: يظهر AUG في مقدمة تشفير حمض نووي ريبوزي رسول المنطقة حيث يبدأ ترجمتها إلى البروتين.^[6] كما يبدأ الكودون AUG بمقدمة الكودونات المتتابعة لتشكيل البروتين في حقيقيات النوى بواسطة mRNA المرسال وينتج نوعا آخر من الميثيونين ويرمز له ب (fMet/M). وكما نجد للبروتين بداية فله نهاية أيضا ؛ ينتهي بكودون توقف stop codon.

الجدول المعكوس
Ala/A	GCU, GCC, GCA, GCG	Leu/L	UUA, UUG, CUU, CUC, CUA, CUG
Arg/R	CGU, CGC, CGA, CGG, AGA, AGG	Lys/K	AAA, AAG
Asn/N	AAU, AAC	Met/M	AUG
Asp/D	GAU, GAC	Phe/F	UUU, UUC
Cys/C	UGU, UGC	Pro/P	CCU, CCC, CCA, CCG
Gln/Q	CAA, CAG	Ser/S	UCU, UCC, UCA, UCG, AGU, AGC
Glu/E	GAA, GAG	Thr/T	ACU, ACC, ACA, ACG
Gly/G	GGU, GGC, GGA, GGG	Trp/W	UGG
His/H	CAU, CAC	Tyr/Y	UAU, UAC
Ile/I	AUU, AUC, AUA	Val/V	GUU, GUC, GUA, GUG
START	AUG	STOP	UAA, UGA, UAG

السمات المميزة

تأثير الطفرات

خمسة أنواع من طفرات كروموسومات . من أعلى إلى أسفل ومن اليسار إلى اليمين: فقدان، ازدواج، معكوس ؛ إدماج ؛ استبدال.

مختارات من التحورات الهامة.^[7]

تجميع للكودونات حسب الحجم المولي لرواسب الحمض الأميني و العلاج بالماء.

انظر أيضا

المراجع

^ Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (يناير 2009). "Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon". Science. ج. 323 ع. 5911: 259–61. DOI:10.1126/science.1164748. PMC:3088105. PMID:19131629.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
^ Crick, Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. ص. 89–101. ISBN:0-465-09138-5. مؤرشف من الأصل في 2022-05-22.
^ Crick، Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. ص. 89–101. ISBN:0-465-09138-5. مؤرشف من الأصل في 2022-03-30. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: التاريخ والسنة (link)
^ Homo sapiens mitochondrion, complete genome. "Revised Cambridge Reference Sequence (rCRS): accession NC_012920", المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية. Retrieved on 27 December 2017. نسخة محفوظة 6 أبريل 2020 على موقع واي باك مشين.
^ King، Robert C.؛ Mulligan، Pamela؛ Stansfield، William (10 يناير 2013). A Dictionary of Genetics. OUP USA. ص. 608. ISBN:978-0-19-976644-4. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)
^ Nakamoto T (مارس 2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". جين. ج. 432 ع. 1–2: 1–6. DOI:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID:19056476. مؤرشف من الأصل في 2017-12-11.
^ References for the image are found in Wikimedia Commons page at: Commons:File:Notable mutations.svg#References.

قراءات إضافية

Griffiths, Anthony J. F.; Miller, Jeffrey H.; Suzuki, David T.; Lewontin, Richard C.; Gelbart, William M. (1999). An Introduction to genetic analysis (ط. 7th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN:0-7167-3771-X. مؤرشف من الأصل في 2020-02-23.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
Alberts, Bruce; Johnson, Alexander; Lewis, Julian; Raff, Martin; Roberts, Keith; Walter, Peter (2002). Molecular biology of the cell (ط. 4th). New York: Garland Science. ISBN:0-8153-3218-1. مؤرشف من الأصل في 2020-03-09.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)
Lodish, Harvey F.; Berk, Arnold; Zipursky, S. Lawrence; Matsudaira, Paul; Baltimore, David; Darnell, James E. (2000). Molecular cell biology (ط. 4th). San Francisco: W.H. Freeman. ISBN:0-7167-3706-X. مؤرشف من الأصل في 2020-02-21.{{استشهاد بكتاب}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)

وصلات خارجية

The Genetic Codes → Genetic Code Tables
Online DNA → Amino Acid Converter
Online DNA Sequence → Protein Sequence converter
Online DNA to protein translation (6 frames/17+ genetic codes)
The Codon Usage Database → Codon frequency tables for many organisms
Symmetries in the genetic code

[pmid19131629-1] Turanov AA, Lobanov AV, Fomenko DE, Morrison HG, Sogin ML, Klobutcher LA, Hatfield DL, Gladyshev VN (يناير 2009). "Genetic code supports targeted insertion of two amino acids by one codon". Science. ج. 323 ع. 5911: 259–61. DOI:10.1126/science.1164748. PMC:3088105. PMID:19131629.{{استشهاد بدورية محكمة}}: صيانة الاستشهاد: أسماء متعددة: قائمة المؤلفين (link)

[isbn0-465-09138-5-2] Crick, Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. ص. 89–101. ISBN:0-465-09138-5. مؤرشف من الأصل في 2022-05-22.

[مولد_تلقائيا1-3] Crick، Francis (1988). "Chapter 8: The genetic code". What mad pursuit: a personal view of scientific discovery. New York: Basic Books. ص. 89–101. ISBN:0-465-09138-5. مؤرشف من الأصل في 2022-03-30. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)صيانة الاستشهاد: التاريخ والسنة (link)

[NCBI_NC_012920-4] Homo sapiens mitochondrion, complete genome. "Revised Cambridge Reference Sequence (rCRS): accession NC_012920", المركز الوطني لمعلومات التقانة الحيوية. Retrieved on 27 December 2017. نسخة محفوظة 6 أبريل 2020 على موقع واي باك مشين.

[genetics_dictionary-5] King، Robert C.؛ Mulligan، Pamela؛ Stansfield، William (10 يناير 2013). A Dictionary of Genetics. OUP USA. ص. 608. ISBN:978-0-19-976644-4. {{استشهاد بكتاب}}: الوسيط غير المعروف |name-list-format= تم تجاهله يقترح استخدام |name-list-style= (مساعدة)

[pmid19056476-6] Nakamoto T (مارس 2009). "Evolution and the universality of the mechanism of initiation of protein synthesis". جين. ج. 432 ع. 1–2: 1–6. DOI:10.1016/j.gene.2008.11.001. PMID:19056476. مؤرشف من الأصل في 2017-12-11.

[7] References for the image are found in Wikimedia Commons page at: Commons:File:Notable mutations.svg#References.

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

يدرسه	علم الأحياء الجزيئي علم الوراثة الجزيئي
العائل	مجموع مورثي
يستخدمه	مجموع مورثي
لديه جزء أو أجزاء	شفرة