الصفحة الرئيسة خريطة الموقع المجال التربوي المجال الإسلامي المجال العربي

علم الوراثة Genetics

?مقدمة:

تساءل الإنسان منذ القدم عن سر التشابه والاختلاف بين الكائنات الحية، فالنمور تلد نموراً تشبهها، وحبوب القمح تنتج قمحاً، كما لوحظ أن الطفل الوليد يشبه أحد أبويه في بعض الصفات ويختلف عنه في صفات أخرى.

ويعد علم الوراثة من فروع علم الأحياء الذي يعني بدراسة كيفية انتقال الصفات من الآباء إلى الأبناء، وتفسير أوجه التشابه والاختلاف بين أفراد النوع الواحد.

وقد تطور علم الوراثة، وتفرع إلى علوم تتناول موضوعات ذات صلة بحياة الإنسان ومستقبله، من مثل تحسين الإنتاج النباتي والحيواني والهندسة الوراثية وما يترتب عليها من نتائج تعود على البشرية بالخير إذا أُحسن استخدامها حتى قيل أن الهندسة الوراثية تعد القنبلة البيولوجية التي تقابل القنبلة النووية، وان القرن المقبل هو قرن علم الأحياء الجزيئية والهندسة الوراثية.

]]]]]]]]]]

الموديول الأول

الصفات المندلية

 لاحظ الإنسان منذ القدم أن صفات معينة تنتقل من الأبناء إلى الآباء واستفاد من ذلك عملياً في الحصول على سلالات من الحيوانات وأصناف من النباتات تحمل صفات مرغوبة. فقد اشتهر العرب بإنتاج سلالات مختارة من الخيول تتميز بجودة نسلها دون معرفة لآليات انتقال الصفات من جيل إلى أخر أو القوانين التي تحكمها.

فلعلك تتساءل كيف تنتقل الصفات الوراثية من جيل إلى أخر ولماذا تظهر بعض صفات الآباء في الأبناء؟ وما دور الوراثة في تحديد جنس الكائن الحي؟ هذه الأسئلة وغيرها، ستتمكن من الإجابة عنها من خلال دراستك لموضوع الصفات المندلية وغير المندلية، ويتوقع منك عند الانتهاء من دراسة هذا الموديول أن تكون قادراً بأذن الله على أن:

·        تصف بمخططات تجارب مندل على نبات البازلاء.

·        تتوصل إلى قانوني مندل في الوراثة.

·        تصف طريقة التلقيح الاختباري.

·        تفسر طريقة انتقال الصفات الوراثية بالنظرية الكروموسومية.

·        تحل مسائل وراثية على الصفات المندلية.

تجارب مندل:

يعتبر جريجور مندل (Gregor Mendel) مؤسس علم الوراثة الحديث. فما الذي ساعد مندل في التوصل إلى قوانين وراثية محددة؟ تميزت تجارب مندل عن العلماء الذين سبقوه بدراسة كل صفة واحدة على حدة في بداية تجاربه، واستخدام أعداد كبيرة من النباتات، واستخدام الاحتمالات والإحصاء الرياضي في تفسير نتائج تجاربه.أجرى مندل تجاربه على نوع معين من نبات البازلاء وهو Pisum sativum .

: للمزيد حول العالم مندل وتجاربه وقوانينه الوراثية يمكن مراجعة مواقع الويب التالية (للحصول على ترجمة جيدة لأي من المواقع التالية قم بما يلي): 1 ـ الدخول لموقع المسبار على العنوان : http://www.almisbar.com/salam_trans_a.html 2 ـ كتابة عنوان الموقع المراد ترجمته داخل الصندوق المواجه لـعبارة: أدخِل موقعاً في الإنترنت لترجمته. 3 ـ انقر على الزر ترجم الظاهر أسفل الصندوق، فتحصل على ترجمة فورية للموقع. http://www.accessexcellence.org/AB/BC/Gregor_Mendel.html http://www.mendelweb.org/ http://www.biopoint.com/engaging/MENDEL/MENDEL.HTM http://www.mnsu.edu/emuseum/information/biography/klmno/mendel_gregor.html http://www.mnsu.edu/emuseum/information/biography/klmno/mendel_gregor.html http://library.thinkquest.org/20465/mendl.html http://astro4.ast.vill.edu/mendel/gregor.htm

وقد كان اختيار مندل لنبات البازلاء موفقاً لعدة أسباب منها :

1 ـ حدوث التلقيح الذاتي في زهرة البازلاء. ]أمعن النظر في زهرة البازلاء المقابلة لمعرفة: لماذا تعد زهرة البازلاء خنثي؟ 2 ـ وجود عدة أصناف من البازلاء تحمل أزواجاً من الصفات المتضادة (المتقابلة) التي يسهل تمييزها. 3 ـ سهولة زراعة نبات البازلاء وسرعة نموه. 4 ـ قصر دور حياة نبات البازلاء، فلا يحتاج أكثر من ثلاثة أشهر لإتمام دورة حياته.         وللتعرف على كيفية تكون الأمشاج (الجاميتاتGametes ) واندماج كل اثنين منها لتكونا كتلة واحدة تنمو مكونة كائناً جديداً، سندرس كيفية حدوث التكاثر التزاوجي .

شكل (1) تركيب زهرة نبات البازلاء

 التكـاثـر التزاوجي:

     هو طريقة التكاثر الأكثر شيوعاً خاصة في الكائنات الحية الراقية، ويعتمد التكاثر التزاوجي على عمليتين أساسيتين هما: تكوين الأمشاج، والإخصاب (الاندماج) .

       تتكون الأمشاج في الكائنات الحية من خلايا خاصة تُعرف بالخلايا الجنسية في عملية تُعرف بالانقسام الاختزالي Meiosis ، والأمشاج الناتجة من هذا الانقسام تحتوي على العدد النصفي للكروموسومات (الثابتة العدد في النوع الواحد) .

      وعند الإخصاب يتكون الزيجوت أو اللاقحة Zygote  الذي يحوي العدد العادي للكروموسومات (العدد الضعفي) ولكي تتضح لنا هذه العملية سندرس معاً مراحل الانقسام الاختزالي .

  مراحل الانقسام الاختزالي :

قبل أن تبدأ الخلية الانقسام تمر بمرحلة تستعد خلالها للانقسام يتضاعف خلالها حمض DNA  أي تتضاعف الكروموسومات، كما ينقسم السنتروسوم إلى زوجين من السنتريولات.      وتقوم الخلية (حيوانية أو نباتية) عند انقسامها اختزالياً بانقسامين نوويين متعاقبين (اختزالي أول، واختزالي ثان) ينتج عنهما 4 خلايا، تحوي كل منها نصف عدد الكروموسومات في الخلية الأم . ويوضح الشكل المقابل مراحل هذا الانقسام، وفيما يلي تفاصيل كل مرحلة:

شكل (2) مراحل الانقسام الاختزالي

   أولاً : الانقسام الاختزالي الأول  Meiosis 1   :

      يتميز إلى 4  مراحل، وفيما يلي تفاصيل كل مرحلة:

1 – الطور التمهيدي 1 (Prophase 1):

فيها تتميز الشبكة الكروماتينية إلى عدد من الكروموسومات (التي سبق تضاعفها) كل منها مشقوق طولياً إلى زوج من الكروماتيدات تتصل عند نقطة تُعرف بالسنترومير، ثم تجتمع الكروموسومات المتماثلة في أزواج، ولأن كل كروموسوم يتكون من كروماتيدين متشابهين فإن ازدواج الكروموسومات يكوّن ما يُعرف بالرباعي، وتحدث عملية عبور، حيث يحدث تبـادل قطع من كل كروموســوم مع نظيـره ويتم التبادل بين الكروماتيدات المتجاورة . وقرب نهاية هذا الطور يتجه كــل زوج من السنتريولات إلى أحـد قطبـي الخلية ويبدأ تكون خيوط المغـزل التـي يتشعـع بعضها حول السنتريولين،  ثـم تختفي النوية والغلاف النووي .

شكل (3): الطور التمهيدي 1

 2 – الطور الاستوائي 1  (Metaphase 1) :

تنتظم أزواج الكروموسومات على خط استواء الخلية، مثبتة على خيوط المغزل بواسطة السنترومير في كل منها .

شكل (4): الطور الاستوائي 1

3 – الطور الانفصالي 1  (Anaphase 1) :

تنتقل الكروموسومات(كل منها كزوج من الكروماتيدات دون انقسام السنترومير) بفعل جذب خيوط المغزل، وتتجه كل مجموعة نصفية نحو أحد قطبي الخلية .

شكل (5): الطور الانفصالي 1

 4 – الطور النهائي 1  (Telophase 1) :

تتجمع الكروموسومات في أحد قطبي الخلية، وتُحاط بغشاء نووي، وتظهر النوية، ثم ينقسم السيتوبلازم وتظهر خليتان بنويتان (وليدتان)، تدخل كل منهما في الانقسام الاختزالي الثاني.

شكل (6): الطور النهائي 1

ثانياً : الانقسام الاختزالي الثاني Meiosis 2   :

     ويتم في 4 مراحل كما بالشكل التالي :

1 – الطور التمهيدي 2  ( Prophase 2) :

تتميز الشبكة الكروماتينية إلى عدد من الكروموسومات كل منها مشقوق طولياً إلى زوج من الكروماتيدات متصلة عند السنترومير، ويتجه كل زوج من السنتريولات إلى أحد قطبي الخلية، ويبدأ تكون خيوط المغزل، وتختفي النوية، والغشاء النووي . (لا يسبق هذا الطور تضاعف مادةDNA  ) .

شكل (7): الطور التمهيدي 2

2 – الطور الاستوائي 2  (Metaphase 2) :

تنتظم الكروموسومات على خط استواء الخلية (وسطها)، وتنقسم السنتروميرات ليتصل كل قسم بأحد الكروماتيدات على المغزل .

شكل (8): الطور الاستوائي 2

 3 – الطور الانفصالي 2  (Anaphase 2) :

ينفصل كل كروماتيد عن نظيره مكوناً كروموسوماً جديداً يتحرك إلى أحد قطبي الخلية بفعل جذب خيوط المغزل، وهكذا تتكون مجموعتان متماثلتان من الكروموسومات كل منها في أحد قطبي الخلية .

شكل (9): الطور الانفصالي 2

4 – الطور النهائي 2  (Telophase 2) :

الأحداث هنا عكس ما حدث في الطور التمهيدي، حيث يتكون غلاف نووي حول كل مجموعة (من المجموعات الأربع - في الخليتين) من الكروموسومات، فتتكون أربع أنوية نصفية (أي تحتوي كل نوية على نصف العدد الأصلي للكروموسومات)، وأخيراً ينقسم السيتوبلازم بظهور اختناق في غشاء الخلية يزداد عمقاً حتى يفصل كل خلية عن الأخرى . وهكذا ينتج 4 خلايا وليدة تتميز إلى أمشاج حيوانية أو نباتية .

شكل (10): الطور النهائي 2

     هذا في حالة تكوين الأمشاج في الإنسان والحيوان، أما في حالة النبات فتنشأ صفيحة خلوية تقسم السيتوبلازم، ثم يترسب عليها السيليلوز والبكتين مكونة صفيحة وسطية تعتبر امتداداً للجدار الخلوي .

: للمزيد حول مراحل الانقسام الميوزي يمكن الإطلاع على مواقع الويب التالية: http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/meiosis/main.html http://www.accessexcellence.org/AB/GG/meiosis.html http://www4.ncsu.edu/unity/users/b/bnchorle/www/ http://users.rcn.com/jkimball.ma.ultranet/BiologyPages/M/Meiosis.html http://taggart.glg.msu.edu/bs110/meiosis.htm http://www.emc.maricopa.edu/faculty/farabee/BIOBK/BioBookmeiosis.html http://www.arrakis.es/~lluengo/meiosis.html http://webpages.marshall.edu/~adkinsda/b120ch12.htm http://www.utexas.edu/courses/utgeneticstamu/meiosis.htm

     وبعد دراسة كيفية تكون الأمشاج في الكائنات الحية نعود الآن لدراسة مبسطة لقوانين مندل في الوراثة والتي جمعها في قانونين رئيسيين .

     وقد اشتملت تجارب مندل في البازلاء على دراسة توارث سبع من الصفات الوراثية موضحة في الجدول التالي:

جدول (1): الصفات السبع التي درسها مندل في تجاربه

إن كل صفة فيها تتضمن (سمتين) متضادتين يسهل تمييزها، فمثلاً يكون طول الساق قصيراً أو طويلاً، وهكذا لجميع الصفات.

درس مندل توارث كل زوج من أزواج الصفات الوراثية المتضادة على حدة متبعاً خطوات علمية محددة ولتوضيح ذلك تتبع هذه الخطوات في دراسة صفة الطول في الشكل التالي:

1 ـ زرع نبات البازلاء طويلة الساق والنباتات قصيرة الساق لأجيال عدة للتأكد من نقاء هذه الصفات أي أن النباتات طويلة الساق تنتج نباتات طويلة الساق جيلاً بعد جيل وكذا الحال مع النباتات قصيرة الساق وقد أمكن ذلك بعملية التلقيح الذاتي self-pollination لهذه النباتات ولأجيال عدة. *سؤال*  كيف ضمن مندل حدوث التلقيح الذاتي في تجاربه وعدم حدوث التلقيح الخلطي؟ 2 ـ بعد التأكد من نقاوة صفتي الطول والقصر في النباتات زرع بذور هذه النباتات وعندما أعطت نباتات تحمل أزهاراً قام مندل بإجراء تلقيح خلطي  cross-pollinationبين النباتات طويلة الساق والنباتات قصيرة الساق وذلك بنقل حبوب اللقاح من متوك نباتات طويلة الساق إلى مياسم النباتات قصيرة الساق كما قام بعكس العملية في تجارب أخرى وقد ضمن مندل حدوث التلقيح الخلطي بقطع أسدية النباتات المنقولة إليها حبوب اللقاح قبل نضجها. ما نوع التلقيح الذي لم يحدث في هذه الحالة. 3 ـ زرع البذور الناتجة عن التلقيح الخلطي فوجد أن النباتات الناتجة جميعها كانت طويلة الساق وهي أفراد الجيل الأول (F1) first filial generation. 4 ـ ترك مندل نباتات الجيل الأول تتلقح ذاتياً ثم زرع البذور الناتجة فحصل على نباتات طويلة الساق وأخرى قصيرة الساق بأعداد مختلفة، لاحظ أن النسبة العددية بين هذه النباتات هي تقريباً 1:3 (طويلة : قصيرة) وتمثل هذه النباتات أفراد الجيل الثاني (F2) Second filial generation .

شكل (11): تجربة مندل على صفة وراثة الطول في نبات البازلاء

 
نتائج تجارب مندل وتفسيرها :

1 ـ مبدأ السيادة التامة Principle of dominance :

كرر مندل تجاربه على الصفات السبع، وكان يحصل على النتائج نفسها، لاحظ إن إحدى الصفتين تختفي في الجيل الأول، ثم تظهر الصفتان المتضادتان معاً في الجيل الثاني بنسبة عددية 1:3 تقريباً.

وقد سمّى مندل الصفة التي تظهر في جميع أفراد الجيل الأول صفة سائدة dominant trait وسمّى الصفة المضادة التي تختفي في أفراد الجيل الأول صفة متنحية recessive trait ويسمى ظهور صفة وراثية (سائدة) في أفراد الجيل الأول عند تزاوج فردين يحمل كلاهما صفة وراثية نقية مضادة للصفة التي يحملها الفرد الآخر( مبدأ السيادة التامة). في أي جيل تظهر الصفة المتنحية مرة أخرى؟

: للمزيد حول مبدأ السيادة التامة يمكن مراجعة المواقع التالية: http://bioweb.cs.earlham.edu/9-12/fundamentals/ http://old.jccc.net/~pdecell/transgenetics/monohybrid1.html http://www.pinkmonkey.com/core/biology.asp

 

2 ـ قانون الانعزال Law of Segregation (قانون مندل الأول)

حاول مندل تفسير ظهور الصفة السائدة واختفاء الصفة المتنحية فوضع مجموعة من الفروض على النحو التالي:

-         تنتقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء عن طريق عوامل وراثية وهي ما تعرف حاليا بالجينات.

-   يتحكم بكل صفة وراثية في الكائن الحي عاملان وراثيان (أحدهما من الأب والآخر من الأم) ويكون هذان العاملان متشابهين إذا كانت الصفة نقية وغير متشابهين (متخالفين ) إذا كانت الصفة غير نقية ويسمى الكائن الحي الذي يحمل صفة غير نقية بالهجين hybrid.

-   ينفصل العاملان الوراثيان لكل صفة عند تكوين الأمشاج بحيث يحمل المشيج عاملاً واحداً لكل صفة وراثية وقد لخص مندل فروضه السابقة في قانون عرف بقانون مندل الأول واسماه قانون الانعزال: (تمثل الصفة الوراثية في الكائن الحي بعاملين وراثيين ينعزلان عن بعضهما عند تكوين الأمشاج بحيث يحمل المشيج عاملاً وراثياً واحداً لكل صفة).

: للمزيد حول قانون الانعزال يمكن مراجعة المواقع التالية: http://old.jccc.net/~pdecell/transgenetics/monohybrid1.html http://www.pinkmonkey.com/studyguides/subjects/biology-edited/chap7/b0707601.asp http://ghs.gresham.k12.or.us/science/ps/sci/ibbio/genetics/notes/segregation.htm

 

تفسير قانون مندل الأول:

لتوضيح قانون مندل الأول وتطبيقه، تتبع خطوات توارث صفة الطول في نبات البازلاء في الشكل المقابل  ثم أجب عن الأسئلة الآتية:

ـ  ماذا تسمى الصفات الظاهرة في الأفراد ؟ ـ ماذا تسمى العوامل الوراثية التي تحملها الأفراد؟     لعلك توصلت إلى أن الصفات الظاهرة أو الشكلية في الكائن الحي تسمى التركيب الظاهريPhenotype  في حين أن العوامل الوراثية (الجينات) لصفة أو أكثر التي يحملها الفرد تسمى التركيب الجيني Genotype ويعبر عنه برموز. وقد اتفق على استخدام الحرف الأول من الكلمة الأجنبية التي تدل على الصفة كرمز للتعبير عنها بحيث يستخدم حرف كبير للتعبير عن العامل الوراثي المسؤول عن الصفة السائدة والحرف الصغير له للتعبير عن العامل الوراثي المسؤول عن الصفة المتنحية المقابلة. ـ ما التركيب الجيني لكل من الأبوين وأفراد الجيل الأول؟ ـ كم عاملاً للصفة الواحدة يحمل المشيج؟ ـ كم نوعاً من الأمشاج نتجت من الأب، الأم، الجيل الأول؟ لعلك تلاحظ أن الصفة تمثل  بعامل واحد في المشيج، ويسمى كل عامل من عـاملي الصفة الواحدة الأليل Allele  فالرموز t ,T تشير إلى أليلات صفة الطول على سبيل المثال. ـ متى يكون أليلا الصفة متماثلين؟ ومتى يكونان مختلفين؟ ـ ما نسبة أفراد الجيل الثاني؟

شكل (12) نتائج تجارب مندل على صفة طول الساق في نبات البازلاء

ـ لعلك تتساءل ما الفرق بين الجيل والأليل؟ للإجابة عن هذا التساؤل أمعن النظر في الشكل المقابل ثم اكتب فيما يلي الإجابة: -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------------

شكل (13) الفرق بين الجين والأليل

* سؤال* علل: تكون الصفة المتنحية دائما نقية؟

* كيف تحل مسائل وراثية؟

لتعرف خطوات حل المسألة الوراثية بشكل منظم اقرأ المسألة التالية وتتبع خطوات الحل المبينة وأكمل الفراغات حيث يلزم.

 

]]]]]]]]
*الاحتمالات والوراثة*

ـ ما نسبة أفراد الجيل الثاني في المثال السابق؟

ـ ما الذي ساعد مندل في التوصل إلى النسبة العددية (1:3) في الصفات التي درسها ؟

لقد كان لاستخدام مندل قوانين الاحتمالات الرياضية دور كبير في التوصل إلى نتائجه ولتعرف قوانين الاحتمالات بأبسط صورها دقق النظر في الأمثلة الآتية:

* مثال(1):

افرض انك رميت عشوائياً درهماً فما احتمال ظهور الوجه الذي يحمل صورة؟ وما احتمال ظهور الوجه الذي يحمل كتابة؟

بما أن للدرهم وجهين: صورة وكتابة فان احتمال ظهور أحدهما هو ½ أو 50%.

 

* مثال (2):

افرض أنك رميت درهماً يحمل كتابة على الوجهين فما احتمال ظهور الكتابة عند رمي هذا الدرهم عشوائياً؟ وما احتمال ظهور الصورة في هذه الحالة ؟

* الحل:

ـ إن احتمال ظهور الكتابة = ½+½ =1 أي 100%.

ـ أما احتمال ظهور الصورة فهو صفر لان الصورة غير موجودة على الوجهين.

ـ لعلك توصلت إلى أن الاحتمالات يُعبر عنها بكسر أو نسبة مئوية تتراوح من صفر إلى واحد صحيح (100%) وهذا ما يُعد القانون الأول في الاحتمالات، إما القانون الثاني في الاحتمالات فهو أن احتمال حدوث حدثين مستقلين معاً هو ناتج ضرب احتمال كل منهما على حدة ولتوضيح ذلك دقق النظر في المثال التالي :

* مثال (3):

ما احتمال ظهور الصورة في درهمين عند رميهما معاً؟

* الحل :

ـ احتمال ظهور الصورة في الدرهم الأول = ½

ـ احتمال ظهور الصورة في الدرهم الثاني = ½

وبما أن نتيجة رمي الدرهم الأول لا تؤثر في نتيجة الدرهم الثاني إذ أنهما حدثان مستقلان فإن نتيجة ظهور الصورة معاً في الدرهمين   = احتمال حدوث الحدث الأول x احتمال حدوث الحدث الثاني

= ½ x ½= ¼ 

 

* سؤال: ما احتمال ظهور الكتابة عند رمي قطعة نقود ثلاث مرات متتالية؟

لعلك تتساءل: ما علاقة قوانين الاحتمالات بالوراثة؟

لتعرف ذلك انظر في المثال التالية:

التراكيب الجينية للأبوين:                                    Gg            x               Gg

التراكيب الجينية للامشاج :                                                 g                 G              g                 G

التراكيب الجينية للأفراد الناتجة :

-         ما احتمال كل نوع من الأمشاج؟

لاحظ أن عملية انعزال أليلات الصفة الواحدة لتكوين الأمشاج تشبه عملية رمي قطعة نقود ذات وجهين

- ما احتمال ظهور التركيب الجيني  GG في الأفراد الناتجة؟

-  لماذا تعد الأمشاج المذكرة G  والمؤنثة G  أحداثا مستقلة؟

- ما احتمال ظهور التركيب الجيني Gg  في الأفراد الناتجة؟

: للمزيد حول نظرية الاحتمالات ودورها في فهم وحل المسائل الوراثية يمكن الاطلاع على محتوى الموقع: http://www.howe.k12.ok.us/~jimaskew/bgene.htm

 

قانون التوزيع الحر (قانون مندل الثاني)Law of Independent Assortment :    

تابع مندل تجاربه على نبات البازلاء بدراسة السلوك الوراثي لزوجين من الصفات المتضادة Dihybrid فأجرى تلقيحاً خلطياً بين نباتي البازلاء يحمل أحدهما صفتين سائدتين نقيتين هما بذور ملساء الشكل وصفراء اللون والآخر يحمل صفتين متنحيتين هما بذور مجعدة الشكل وخضراء اللون. -         ما الصفات التي ظهرت في أفراد الجيل الأول؟ -         هل هي صفات سائدة أم متنحية؟  وبعد تلقيح أفراد الجيل الأول ذاتياً نتجت أفراد الجيل الثاني بالنسب المذكورة بالجدول التالي، امعن النظر فيه ثم اجب عن التساؤلات التالية: - كم نوعاً من الأمشاج ينتج عن أفراد الجيل الأول ؟ وما احتمال تكوّن كل نوع منها ؟ وما نسبة البذور الخضراء إلى الصفراء ؟ وما نسبة البذور الملساء إلى المجعدة ؟

شكل (14) نتائج تجربة مندل في توارث زوجين من الصفات المتضادة

   

لاحظ أن النسبة هي نفسها التي حصل عليها مندل في تجاربه السابقة على زوج واحد من الصفات أي نسبة 3:1  وهذا يعني أن توارث لون البذور لا يرتبط بتوارث شكلها، أي أن كل صفتين متضادتين (صفراء وخضراء)، يتم توارثهما بشكل مستقل عن الصفتين الآخرين ( ملساء ومجعدة ).

وقد استنتج مندل من هذه النتائج قانون التوزيع الحر الذي ينص على ما يأتي: أن عاملي كل صفة ينفصلان عن بعضهما، ويتوزعان في الأمشاج بصورة مستقلة عن عاملي الصفة الأخرى. وينطبق قانون مندل الثاني على أكثر من زوج من الصفات المندلية.

: للمزيد حول قانون التوزيع الحر (قانون مندل الثاني) يمكن الإطلاع على محتوى المواقع التالية: http://www.ndsu.nodak.edu/instruct/mcclean/plsc431/mendel/mendel3.htm http://library.thinkquest.org/C006669/data/Biol/gene_1b.htm?tqskip1=1&tqtime=1013 http://opbs.okstate.edu/~melcher/MG/MGW1/MG111112.html http://www.purchon.com/biology/mendel.htm#second http://www.und.edu/instruct/rsweitze/b151/Chapter14notes.html

 

التلقيح الاختباري Testcross:

عرفت أن الفرد الذي يحمل صفة متنحية يكون تركيبه الجيني نقياً دائماً، في حين أن الفرد الذي يحمل صفة سائدة يمكن أن يكون تركيبه الجيني نقياً  Homozygousأو هجيناً (خليطاً)Heterozygous  . فكيف يمكن تحديد التركيب الجيني لفرد يحمل الصفة السائدة، فيما إذا كان نقياً أو هجيناً لهذه الصفة؟ يُعد التلقيح الاختباري من أفضل الطرق لتحديد التركيب الجيني للفرد ذي الصفة السائدة ويتم ذلك بإجراء تلقيح خلطي بين الفرد الذي يحمل الصفة السائدة غير محددة التركيب الجيني مع فرد أخر يحمل الصفة المتنحية المضادة لها. * مثال: في إحدى النباتات صفة لون الأزهار الحمراء سائدة على صفة لون الأزهار البيضاء. فكيف يمكن تحديد ما إذا كان هذا النبات ذو الأزهار الحمراء متماثل  (نقياً) أم هجيناً لهذه الصفة؟ انظر الشكل المقابل: * الحل: نجري تلقيحاً اختبارياً بين هذا النبات ونبات يحمل أزهاراً بيضاء، فإذا رمزنا لأليل لون الأزهار الحمراء (R) ولأليل لون الأزهار البيضاء(r) فإن نتائج التلقيح تكون كما يلي:

شكل (15) التلقيح الاختياري

 

الآباء                                          زهرة بيضاء                   زهرة حمراء

التركيب الجيني                                rr                             R?

                       

                                                            نتائج الآباء

            الاحتمال الأول                                                                             الاحتمال الثاني

          الأفراد الناتجة جميعها حمراء الأزهار                                                            الأفراد الناتجة 50% حمراء الأزهار،50% بيضاء الأزهار

لاحظ من المثال أن الاحتمال الأول يشير إلى أن التركيب الجيني للصفة السائدة هو RR. أما الاحتمال الثاني فيشير إلى أن التركيب الجيني لهذه الصفة هو Rr. ويمكن من معرفة صفات الآباء الناتجة تحديد التركيب الجيني للصفة السائدة غير معروفة التركيب الجيني.

: للمزيد حول التلقيح الاختياري يمكن الإطلاع على محتوى المواقع التالية: http://members.aol.com/BearFlag45/Biology1A/LectureNotes/lec15a.html http://bioweb.wku.edu/faculty/balak/seminars/pgaseminar/Testcross.html http://members.aol.com/BearFlag45/Biology1A/LectureNotes/lec15.html

 

النظرية الكروموسومية في الوراثة The Chromosomal Theory

عرفت أن خلايا أفراد النوع الواحد من الكائنات الحية تحتوي على عدد ثابت من الكروموسومات (2n)  Diploidبشكل أزواج في الخلايا الجسدية للكائنات الراقية أي أن الكروموسومات تكون على شكل أزواج وكل زوج من الكوموسومات الجسدية يتكون من كروموسومين متماثلين أحدهما من الذكر والآخر من الأنثى أما الخلايا التناسلية (الأمشاج) فتكون أحادية المجموعة الكروموسومية (n) Haploid أي أن تكون الكروموسومات بحالة فردية.

وبعد دراسة الانقسام المتساوي عام 1875م والانقسام المنصف عام 1890م بدأ العلماء بملاحظة التشابه بين سلوك الكروموسومات وسلوك العوامل الوراثية المندلية التي عُرفت فيما بعد بالجينات وقد توصل العالم الألماني بوفري Bovri والعالم الأمريكي ساتون Sutton عام 1902م كل على حدة إلى أسس النظرية الكروموسومية اعتماداً على الأدلة التالية:

1-     توجد الكروموسومات والعوامل الوراثية (الأليلات) على شكل أزواج في الخلايا ثنائية المجموعة الكروموسومية (2n).

2-  تنفصل أزواج الكروموسومات المتماثلة، وتنعزل أليلات الصفة الواحدة في الأمشاج نتيجة الانقسام المنصف، بحيث يحتوي المشيج على نصف العدد الأصلي منها.

3-  يسلك كل زوج من الكروموسومات سلوكاً مستقلا عن غيره عند تكوين الأمشاج فيتوزع كل زوج من(قانون التوزيع الحر).

4-    تستعاد الحالة الزوجية لكل من الكروموسومات و نتيجة عملية الإخصاب.

وقد وضع ساتون وبوفري أسس النظرية الكروموسومية، وساعدت تجارب العالم الأمريكي مورجان على ذبابة الفاكهة في تأكيد هذه النظرية وتطويرها.

وطبقا لهذه النظرية: فإن الجينات تقع على الكروموسومات وان الكروموسوم الواحد قد يحمل مئات منها وبالتالي فإن قوانين الوراثة تفسر بسلوك الكروموسومات نفسها.

 

تفسير قوانين مندل بنظرية الكروموسومات:

ولتفسير قوانين مندل على أسس سلوك الكروموسومات التي تحمل الجينات. تتبع الخطوات المبينة في الشكل المقابل الذي يوضح الأساس الكروموسومي لقوانين مندل) توارث زوجين من الصفات التي درسها مندل في تجاربه، وهما لون البذور وشكلها واجب عن الأسئلة الآتية: -         كم زوجاً من الكروموسومات يظهر في خلايا الأبوين ؟ وكم زوجاً من الصفات؟ -         هل تقع أليلات الصفة الواحدة على كروموسومين مختلفين أم متماثلين؟ -         هل أليلات الصفات المختلفة على الكروموسوم نفسه أم على كروموسومين مختلفين؟ -         لماذا تسلك أليلات الصفات المختلفة سلوكاً حراً في توزيعها؟

شكل (16): الأساس الكروموسومي لقوانين مندل

لعلك توصلت إلى أنه في أثناء الانقسام المنصف، تسلك أليلات الصفات المختلفة سلوكاً مشابهاً لسلوك الكروموسومات، إذ تنفصل وتتوزع على الأمشاج توزيعاً حراً ومستقلاً عن بعضها، وهذا يفسر قوانين مندل في الوراثة.
  

: للمزيد حول االنظرية الكروموسومية في الوراثة يمكن الإطلاع على محتوى المواقع التالية: http://ocw.mit.edu/NR/rdonlyres/9400F691-9D7B-464A-9A1C-FD4901E73BFD/0/genetics2.pdf ـ  يحتاج لبرنامج أدوبي أكروبات Adobe Acrobat  للعرض: http://jade.ccccd.edu/BIOPAGE/faculty/cardenas/packngo/humangenetics/tsld002.htm http://webpages.marshall.edu/~adkinsda/B111OutlinesChromInhIntro.html http://project.bio.iastate.edu/Articulation/ISU/Freshman/Biol_201/Outlines/chp14.html http://projects.cbe.ab.ca/Diefenbaker/Biology/Bio%20Website%20Final/notes/classical/9_chromosomal_theory.htm :::::::: * وهذه بعض المواقع التي تفيدك في فهم حقائق ومفاهيم وقوانين الوراثة، يُفضل العودة لها باستمرار طوال دراسة الوحدة: (1) الموقع الأول:هذا الموقع يتضمن كماً هائلاً من المفاهيم الوراثية، كما يحوي معرضاً كبيراً يحوي مئات الصور الفوتوغرافية والتوضيحية للمفاهيم الوراثية.  http://www.accessexcellence.org/AB/GG/#Anchor-Chromosomes-23240 (2) الموقع الثاني:هذا الموقع يتضمن معلومات جيدة عن: البيولوجيا الحيوية وتطبيقاتها الحاضرة والمستقبلية.  http://www.accessexcellence.org/AB/GG/biotechnology.html (3) الموقع الثالث: هذا الموقع يتضمن معلومات حول مشروع الجينوم البشري وأهدافه ويحوي وصلات عديدة لمواقع تتناول هذا المشروع.  http://www.accessexcellence.org/AB/IE/Intro_The_Human_Genome.html (4) الموقع الرابع: موقع معد تقنياً على أعلى مستوى في مختلف مجالات الوراثة ويحوي لقطات فيديوية وسمعية. http://www.dnaftb.org/dnaftb/15/concept/