بروتينات الإفطار


بروتينات الإفطار

كوِّن بروتينًا من خلال إضافات الحبوب.

ابنِ نموذجًا للمبدأ المحوري للأحياء الجزيئية بعمل سلسلة ملونة، مستخدمًا شفرة بسيطة (وبعض الحبوب اللذيذة).

ملحوظة تعليمية متعلقة بكوفيد-19: تخطف الفيروسات خلايا الكائن الحي الذي تصيبه لعمل فيروسات أكثر. وشفرة فيروسات كورونا الوراثية مخزنة في الحمض النووي الريبي؛ فتترجمها خلايا الجسم المضيف المصاب مباشرة إلى بروتينات فيروسية. في النموذج المستخدم في هذه التجربة يشبه هذا الأمر الدخول خلسة إلى غرفة ما ومعك ورقة؛ لتصمم لنفسك سلسلة من الحبوب.

الأدوات والخامات

 
  • حبوب ملونة على شكل حلقات؛ مثل: فروت لوبس أو فروتي تشيريوس.
  • أكواب.
  • أعواد شنيل (نوع من أنواع الغزل).
  • خيط.
  • أقلام رصاص.
  • ورق.

التجميع

  1. اصنع نموذجًا لسلسلة الحبوب باستخدام حروف (إنجليزية) فردية ترمز لألوان الحبوب المختلفة – على سبيل المثال: أصفر yellow، برتقالي orange، بنفسجي purple، بنفسجي purple، أحمر red، أحمر red، أخضر green، أصفر yellow، أصفر yellow، برتقالي organe، بنفسجي purple؛ فتكون النتيجة: YOPPRRGYYOP. اكتب النموذج على ورقة.
  1. الصق النموذج على منضدة في ركن الغرفة حتى لا يزيله أحد. ضع بعض الخيط على الأرض بالقرب من المنضدة لتحديد تلك المنطقة.
  1. رتب الأوراق والأقلام الرصاص بجانب النموذج.
  1. ضع كوبًا من الحبوب وبعض أعواد الشنيل في الجزء الرئيسي من الغرفة.

 

ماذا تفعل وماذا تلاحظ؟

أخبر الناس بأن تعليمات صنع سلسلة الحبوب موجودة في ركن الغرفة. ولأن النموذج ملصق بالمنضدة، فيمكنهم استخدام الأوراق والأقلام الرصاص لمساعدتهم على تذكر ترتيب التسلسل.

وجِّه الناس لصنع سلاسل الحبوب الخاصة بهم في الجزء الرئيسي من الغرفة، مستخدمين الحبوب وأعواد الشنيل.

قارن بين سلاسل الحبوب بعد الانتهاء من صنعها. هل جميعها متماثلة؟


 

ما الذي يحدث؟

تحاكي عملية تصنيع سلاسل الحبوب عملية إنشاء البروتين داخل الخلية. فيمثل النموذج المبدئي نسخة منفردة من الحمض النووي موجودة داخل نواة الخلية، وتعطي الإرشادات لعمل البروتينات. ولتوصيل تلك المعلومات إلى منطقة يمكن عمل البروتينات فيها، يجب أن تنسخ على الحمض النووي الريبي. والحمض النووي الريبي يشبه الحمض النووي كثيرًا، إلا أن شكله مختلف، وهو ما يمثله هنا الملحوظات المكتوبة بخط اليد.

تسمى عملية النسخ «التملية»؛ ومثلما يحدث في الخلية، فإن نموذجًا واحدًا من الحمض النووي يولد إملاءات متعددة من الحمض النووي الريبي. في الخلية، تتحرك تلك الإملاءات من النواة إلى السيتوبلازم؛ فيمثل الخيط الذي استخدمته لتحديد منطقة منضدة التعليمات غشاء النواة الذي يبقي على الحمض النووي داخل نواة الخلية.

في السيتوبلازم تحدث عملية اسمها «الترجمة»؛ حيث تستخدم الريبوسومات إملاءات الحمض النووي الريبي لتجميع البروتينات من الوحدات الفرعية للأحماض الأمينية. في الخلايا، تملي الشفرة الوراثية أيًّا من مخلفات الأحماض الأمينية تتوافق مع تسلسل حمض نووي معين. في سلسلة الحبوب، تتوافق الحروف الموجودة في التعليمات مع ألوان الحبوب.


 

المضي قدمًا

كيف كانت نتيجة المقارنة بين سلاسل الحبوب المختلفة؟ على الأرجح أن معظمها كانت متماثلة؛ لأن جميعها نشأ من التعليمات المبدئية نفسها. إلا أنه في بعض الأحيان قد يحدث اختلاف نتيجة خطأ في النسخ، أو خطأ أثناء تصنيع السلسلة. هذا الجزء من النموذج يمتد لما يحدث في الخلايا؛ إذ يحدث أيضًا في بعض الأحيان أخطاء في التملية أو الترجمة.

تمثل سلسلة الحبوب نموذجًا لسلسلة من الأحماض الأمينية. وفي الخلية، تُطوى سلسلة الأحماض الأمينية تلك لتُشكل بروتينًا ثلاثي الأبعاد. يمكن عمل نموذج لهذا الطي باستخدام قواعد بسيطة مثل «الأصفر يرتبط دائمًا بالأصفر»، أو «البرتقالي يتجنب الأخضر»، وذلك لإعطاء فكرة عن كيفية تملية القواعد الكيميائية -مثل جسور ثاني الكبريتيد والتفاعلات النافرة من الماء- الشكل النهائي للبروتين.


 

Exploratorium, 2020 

by the Exploratorium 2020 ©