زمان مطالعه: ۴ دقیقه

با سلام و احترام خدمت شما مخاطبین عزیز وبلاگ بین جو (Binjo)، در این مقاله قصد داریم تا مبحث ژن و آنزیم آشنا شویم. با ما در ادامه این مقاله همراه باشید.

ژن چیست؟

ژن بخشی از مولکول DNA که حاوی اطلاعات وراثتی است.  می خواهیم مسیر دانشمندان را از ژن تا پروتئین را با هم طی کنیم.

مطالعات گَرو درباره بیماری آلکوپتونوریا

نام این بیماری از دو قسمت alkapton: سیاه و Ureia: ادرار تشکیل شده است. ادرار بیماران مبتلا به آلکوپتونوریا به محض خارج شدن از بدن با اکسیژن هوا واکنش داده و سیاه رنگ می شود.

نوع و علت بیماری

آلکوپتونوریا از نوع بیماری ارثی یعنی وابسته به ژن ها است. علت این بیماری نیز عدم وجود آنزیم تجزیه کننده ی هِموجنتیسیک اسید است. زمانی که آنزیم تجزیه کننده ی هِموجنتیسیک اسید وجود نداشته باشد، این اسید بدون آنکه تجزیه شده باشد وارد ادرار شده و از بدن خارج می شود.

نشانه های بیماری

نشانه این بیماری نیز سیاه شدن ادرار فرد مبتلا در مجاورت اکسیژن هوا است که به علت هموجنتیسیک اسید در ادرار است. چرا که این اسید تجزیه نشده و زمانی که با اکسیژن هوا برخورد می کند، اکسید شده و به رنگ سیاه در می آید.

نتیجه تحقیقات گَرو

نتیجه تحقیقات این دانشمند اندیشه اولیه برای یکی از نظریه های مهم زیست شناسی به نام “یک ژن-یک آنزیم” را پایه گذاری کرد.

آزمایش های بیدِل و تیتوم بر هاگ های جهش یافته ی نوروسپورا

نتیجه این آزمایش ها منجر به شکل گیری قطعی نظریه “یک ژن-یک آنزیم” شد. این دو دانشمند نوعی قارچ به نام نوروسپورا را مورد بررسی قرار دادند.

  • نام علمی: نام علمی این گیاه ” نوروسپورا کراسا ” است که مانند نام و نام خانوادگی افراد از دو بخش تشکیل شده تا نوع آن کاملا مشخص شود.

قسمت اول این نام، سرده و یا جنس گیاه یعنی نوروسپورا و قسمت دوم نیز گونه آن را، که کراسا است، مشخص می کند. این قارچ نوعی قارچ آسکومیست است.

  • عدد کروموزومی: نیز می دانیم تمام قارچ ها از جمله نوروسپورا از لحاظ عدد کروموزومی، هاپلوئید هستند. یعنی حتی در حالت مغلوب نیز فنوتیپ جهش ها را بروز می دهد و نیازی نیست حتما غالب باشد.
  • توانایی رشد: همچنین قارچ نوروسپورا، قادر به رشد در محیط کشت حداقل (حاوی مخلوط رقیقی از انواع نمک ها، کمی شکر و ویتامین بیوتین) است.
  • تولید هاگ: این قارچ قادر به تولید هاگ به تعداد فراوان در مدت زمان کوتاه است. که این ویژگی قارچ نوروسپورا، یکی از دلایل انتخاب آنست. چرا که جامعه آماری نمونه مورد آزمایش را افزایش داده و باعث می شود خطای آزمایش نیز کاهش یابد.
نکته!

تا قبل از این آزمایش (سال ۱۹۴۰) بیشتر آزمایش ها روی ژن های صفات قابل مشاهده مانند: رنگ چشم مگس سرکه و یا رنگریزه های گیاهان صورت می گرفت. اما بیدل و تیتول، جهش در ژن های کنترل کننده واکنش های مهم متابولیک از جمله تولید ویتامین ها و آمینواسیدها را بررسی کردند. یعنی یک صفت درونی و غیر قابل مشاهده را بررسی کردند.

روش ها و مراحل انجام آزمایش

  1. ایجاد جهش در هاگ های هاپلوئید با استفاده از پرتوهای X و یا فرابنفش

میدانیم پرتوهای X و یا فرابنفش، پرتوهای الکترومغناطیسی هستند که به دلیل طول موج کوتاه خود می توانند روی بدن انسان و دیگر موجودات زنده اثر مخرب بگذارند و باعث جهش در آن ها شود.

بنابراین در این مرحله برای ایجاد جهش از این پرتوها استفاده شده است.

تعریف هاگ جهش یافته

هاگ های جهش یافته هاگ هایی هستند که قادر به رشد در محیط حداقل نبوده بلکه به محیط کشت غنی شده نیازمند است.

محیط کشت غنی شده: محیط کشت حداقل + بعضی از مواد آلی

  1. هاگ های تحت تاثیر پرتوهای X و یا فرابنفش به سه دسته به صورت زیر دسته بندی کردند:
  • عدم وقوع جهش در آن ها
  • وقوع جهش های غیر متابولیسمی
  • وقوع جهش های متابولیسمی

از آنجا که بیدول و تیتول به دنبال جهش های متابولیسمی بودند، هاگ هایی که در دسته اول و دوم قرار داشتند را رها کرده و به سراغ هاگ های دسته سوم رفتند.

آن ها مشاهده کردند، هاگ های دارای جهش های متابولیسمی دیگر قادر به رشد در محیط حداقل نبوده و حتما می بایست محیط کشت کامل و غنی شده باشد.

از جمله مواد آلی که باید به محیط کشت حداقلی اضافه شود تا محیط کشت کاملی داشته باشیم، آمینواسیدی به نام آرژنین است.

اما آرژنین چگونه تولید می شود؟ در یک هاگ سالم و طبیعی که دچار جهش نشده است، مسیر زیر برای تولید آرژنین طی می شود:

ماده X در واقع پیش ماده ایی برای تولید آرژنین است تحت تاثیر آنزیم ۱ به ماده ایی به نام اُرنیتین تبدیل می شود که اُرنیتین نیز در اثر آنزیم ۲ به سیترولین تبدیل شده که آن هم در نهایت تحت تاثیر آنزیم ۳، به آمینواسید آرژنین تبدیل خواهد شد.

نکته!

هاگ های نوروسپورا کراسا در یک آسک (کیسه جنسی) قرار می گیرند. به طوری که هر آسک دارای ۸ عدد هاگ (از دو نوع) خواهد بود.

  1. هاگ های جهش یافته ی نیازمند آرژنین نیز سه گروه دسته بندی شد:

گروه ۱: این هاگ ها هنگامی رشد می کنند که به محیط کشتِ حداقل، موادی شامل اُرنیتین، یا سیترولین و یا آرژنین اضافه شود ← این به این معناست که ژن آنزیم ۱ هاگ های این گروه دچار جهش شده است.

در نتیجه اُرنیتین که برای ساخته شدن به این آنزیم نیازمند است، ساخته نشده و به دنبال آن، سیترولین و آرژنین هم ساخته نخواهند شد.

پس در نتیجه می بایست، اُرنیتین، یا سیترولین و یا آرژنین به آن اضافه شود. و در این صورت است که هاگ ها به رشد خود ادامه خواهند داد.

گروه ۲: این هاگ ها هنگامی رشد می کنند که به محیط کشتِ حداقل، سیترولین و یا آرژنین اضافه شود. در این هاگ ها نیز، ژن آنزیم ۲ در آن ها جهش یافته است.

گروه ۳: در صورتی رشد می کنند که به محیط کشتِ حداقل، فقط آرژنین اضافه گردد. چرا که ژن آنزیم ۳ در آن ها دچار جهش شده است. یعنی اضافه کردن سیترولین هم کارساز نبوده و حتما باید آرژنین به آن اضافه شود تا محیط کشتِ حداقل به محیط کشتِ کامل تبدیل شود.

نتیجه کلی

وقتی یک ژن آسیب می بیند، تولید یک آنزیم خاص نیز متوقف می شود. در نتیجه هر ژن از طریق تولید یک آنزیم، تاثیر خود را در سلول می گذارد. و به این ترتیب، نظریه “یک ژن- یک آنزیم” توسط این دو دانشمند ارائه قطعی شد.

دیدگاهتان را بنویسید

نشانی ایمیل شما منتشر نخواهد شد. بخش‌های موردنیاز علامت‌گذاری شده‌اند *