|
دراسة الخبر الوراثي |
|
الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي نقل الخبر الوراثي عبر التوالد الجنسي القوانين الإحصائية لانتقال الصفات الوراثية عند الكائنات الثنائية الصيغة الصبغية |
الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي
I ـ طبيعة الخبر الوراثي
لتعرف الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي نقترح دراسة المعطيات التجريبية التالية:
1ـ تجارب Griffith (1929)
استعملت في هذه التجارب بكتيريات تسمى المكورات الرئويةPneumocoques التي توجد في شكلين: بكتيريا S Smooth(ذات محفظة) وأخرى Rough R (بدون محفظة).
www.microbesedu.org/glossaire/detail.cfm?cle=94
يمثل الجدول التالي نتائج هذه التجارب:
|
المجموعة |
الظروف التجريبية |
النتيجة |
ملاحظة على مستوى الدم |
|
1 |
حقن الفأر بمكورات S حية |
موت الفأر |
مكورات S حية |
|
2 |
حقن الفأر بمكورات R حية |
يبقى حيا |
مكورات R حية |
|
3 |
حقن الفأر بمكورات S ميتة(محفظة مهدمة) |
يبقى حيا |
مكورات S ميتة(مهدمة المحفظة) |
|
4 |
حقن الفأر بمكورات R حية+ومكورات S ميتة |
موت الفأر |
مكورات S حية+مكورات R حية |
2 ـ تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy-1944
1ـ ماذا تستنتج من خلال نتائج تجارب Griffith؟
2 ـ انطلاقا من تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy استخلص طبيعة المادة المحولة،
3 ـ اقترح تفسيرا لآلية التحول البكتيري.
|
1 ـ المجموعتين1و2: المكورات الرئوية S مميتة (حادة) بينما المكورات الرئوية R غير مميتة (غير حادة). ـ المجموعة3: المحفظة هي المسؤولة عن القدرة الممرضة ـالمجموعة4: S الميتة حولت R الحية إلى S حية عن طريق مادة نقلتها إليها. 2 ـ من خلال هذه التجارب يتبين أن المادة التي انتقلت من S الميتة إلى R الحية لتحولها إلى S حية (بعد تركيبها للمحفظة) هي عبارة عن جزيئة ADN والتي تعني Acide Desoxyribo-Nucleique اي حمض نووي ريبوزي ناقص أكسجين. 3 ـ آبعد موت المكورات S الحادة يتجزأ ADN إلى أجزاء صغيرة فيدمج جزء من ADNs في ADN المكورات R الحية التي تصبح لها القدرة على تركيب المحفظة المسؤولة عن المرض. يعني هذا نقل صفة وراثية جديدة من S إلى R. |
3 ـ تجارب Hershey and chase: على العاتيات(فيروسات تتطفل على البكتيريات)
ملحوظة: نجد أيضا جزءا من ADN على مستوى الميتوكوندري والبلاستيدة الخضراء لكنه يتحكم أساسا
في بعض خصائص هذه العضيات.
-II دراسة الصبغيات:
انظر الروابط
-1 الخريطة الصبغية والصيغة الصبغية:
لإنجاز خريطة صبغية نضع الخلايا في وسط اقتياتي تتكاثر فيه، ثم نوقف الانقسامات في المرحلة الاستوائية عندما تكون الصبغيات أكثر وضوحا بإضافة مادة تمنع هجرة الصبغيات بتفكيكها لمغزل الانقسام مثل الكولشيسين، بعد ذلك نضع الخلايا في وسط ناقص التوتر حيث يدخل الماء للخلايا وتتفرقع فنلتقط الصبغيات ثم نصورها بعد تلوينها ثم نرتبها أزواجا حسب شكلها، قدها وتموضع الجزيء المركزي. إذن فالخريطة الصبغية تضم مجموع صبغيات الخلية الواحدة.
تمثل الوثيقة التالية الخريطة الصبغية لكل من ذكر و أنثى ذبابة الخل:
1ـ قارن الخريطتين الصبغيتين واستخلص الصيغة الصبغية لكل من ذكر وأنثى ذبابة الخل.
|
1 ـ يتبين أن كل الصبغيات توجد على شكل أزواج لذلك يعبر عن الصيغة الصبغية 2n حيث n عدد الأزواج وتسمى هذه الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية. عند كل من الجنسين الأزواج من 1 إلى 3 صبغيات متماثلة وتسمى الصبغيات اللاجنسية A أما الزوج الأخير فعند الأنثى يتكون من صبغيين متماثلين XX وعند الذكر مكون من صبغيين متغايرين XY، إذن X و Y يمكنان من التمييز بين الذكر والأنثى، يطلق عليهما الصبغيين الجنسيين. الصيغة الصبغية لذكر ذبابة الخل 2n= 3AA+ XY الصيغة الصبغية لأنثى ذبابة الخل 2n= 3AA+ XX |
عند بعض الكائنات لا ترتب الصبغيات على شكل أزواج لأنها غير متماثلة، نتكلم عن خلايا أحادية الصيغة الصبغية، يرمز لها بـ n
|
الكائن |
الحصان |
الكلب |
الذرة |
البطاطس |
فطر صورداريا |
بكتيريا |
|
الصيغة الصبغية |
2n=64 |
2n=78 |
2n=20 |
2n=48 |
n=7 |
n=1 |
-2 التركيب الكيميائي للصبغيات:
1ـ استخرج من الوثيقة التالية، مكونات الصبغيات.
www.linternaute.com/science/divers/dossiers/06/revolutions-scientifiques/15.shtml
|
1 ـ يتكون الصبغي من ADN متحد مع بروتينات تسمى هيستونات. |
III ـ دراسة ADN
-1 التركيب الكيميائي لـ ADN انظر الملف pps
أثبتت الحلمأة الأنزيمية أن ADN يتكون من:
- حمض فوسفوري H3PO4
- سكر ريبوزي ناقص أكسجين C5H10O4
- قواعد أزوتية: A: أدنين،G: كوانين،C: سيتوزين،T: تيمين.
-2 البنية الجزيئية:
مكنت أعمال Chargaff(1950) من الحصول على العلاقة التالية:
|
|
≈ 1 |
اقترح العالمان Watson et Crick(1953) نموذجا لـ ADN على شكل لولب مضاعف.
يمثل النيكليوتيد الوحدة الأساسية لـ ADN ويتكون من :
سكر ريبوزي ناقص أكسجين + حمض فسفوري + قاعدة أزوتية A أوT أو C أوG.
بالتالي هناك 4 نيكليوتيدات مختلفة، بذلك يسمى ADN بعديد النيكليوتيدات.
- القواعد الأزوتية A وT متكاملتين ومرتبطتين برابطتي هيدروجين.
- القواعد الأزوتية C وG متكاملتين ومرتبطتين بثلاث روابط.
http://nicolas.cohen.free.fr/memoire/nicolas.htm
ترتبط النيكليوتيدات المنتمية لنفس السلسلة فيما بينها عن طريق الحمض الفسفوري بواسطة الكربون 5' لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الأول والكربون 3' لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الموالي، وهكذا إلى نهاية اللولب. بالتالي تكون هناك نهايتين حرتين 3' و 5' ، من تم نصطلح على التوجيه:
3'---> 5'
بما أن جزيئة ADN لولب مضاعف، فلكي يكتمل اللولبين يجب أن يكونا متضادا القطبية
3'---> 5'
5'---> 3'
نقول إن لولبي ADN مضادا التوازي
انظر الروابط
3 ـ علاقة ADN بالصبغيات:
في طور السكون يظهر الصبغين مكون من خييطات متشابكة تسمى الخييطات النووية مكونة من ADN يحيط بجزيئات بروتينية (هيستونات).
خلال المرحلة التمهيدية تتكاثف الخييطات النووية وتنتظم على شكل عصيات تسمى الصبغيات.
ويصل هذا التكاثف أقصاه خلال المرحلة الاستوائية حيث يكون كل صبغي مكون من صبيغيين. انظر الرابط
IVـ آلية تضاعف الـ ADN :
1 ـ تطور كمية ADNخلال دورة خلوية:
مكنت تقنية من قياس وتتبع تطور كمية ADN الموجودة في النواة عند خلية خلال دورة خلوية، من الحصول على النتائج الممثلة في الرسم البياني التالي:
1ـ اعتمادا على تحليل المبيان، استخلص الظاهرة التي تميز مرحلة السكون.
|
1ـ مدة هذه الدورة الخلوية 20 ساعة تشكل مرحلة السكون 19 ساعة والانقسام غير المباشر M ساعة واحدة. خلال مرحلة النمو الأولى G1 من طور السكون نلاحظ استقرار كمية ADN في 7,3 يمكن اعتبارها كمية q. خلال مرحلة التركيب S تتضاعف كمية ADN من q إلى 2q لتستقر هذه الكمية 2q في مرحلة النمو الثانية G2. أما خلال الانقسام غير المباشر M فتمر هذه الكمية من 2q إلى q. إذن قبل الدخول في الانقسام غير المباشر تضاعف الخلية كمية ADN لتوزيعها بالتساوي على الخليتين البنتين. خلال المرحلتين G1 و G2 لا تتغير كمية ADN لكن تعرف هاتين المرحلتين تركيب البروتينات. |
2 ـ كيفية مضاعفة ADN:
أ ـ تجربة Meselson and Stahl(1958)
وضع العالمان بكتيريات عادية بكثافة (ADN(1.710 في وسط يحتوي على كلورور الأمونيوم بأزوت ثقيل N15 كمصدر اقتياتي، وبعد تعاقب عدة أجيال أصبحت كثافة ADN(1.724)، ثم أخذا عينة منه واعتبراها جيلا G0 .
ووضعاها في وسط زرع لا يحتوي إلا على الأزوت الخفيف N14 وتتبعا تعاقب عدة أجيال G2 ، G1 و G3.
النتائج المحصل عليها ممثلة في الوثيقة التالية:
1ـ باستغلالك للوثيقة، فسر النتائج المحصل عليها مستعينا برسوم تفسيرية لبنية ADN.
|
1 ـ نلاحظ أن: الجيل G0 : كل الأفراد لهم dADN=1.724 (كثافة ثقيلة) الجيل G1 : كل الأفراد لهم dADN=1.717 (كثافة وسيطة بين ADN الثقيل1.724 و ADNالخفيف 1.710 ) يعتبر هذا الـ ADN هجينا.
يمكن تفسير النتائج يكون: ـ ﺍﻟﺠﻴل ﺍﻷﻭل G1 : نصف جزئية ADN تتوﻓﺭﻋﻠﻰ N14 ﻭﺍﻟﻨﺼﻑ ﺍﻵخر ﻋﻠﻰ N15 ـ ﺍﻟﺠﻴل الثاني G2 : نصف جزيئات ADN تتوفر فقط على N14 بينما ﺍﻟﻨﺼﻑ ﺍﻵخر يتوفر ﻋﻠﻰ N14 ﻭﻋﻠﻰ N15
بينما 25% من الجزيئات الاخرى تتوفر على N14 ﻭﻋﻠﻰ N15 الرسوم التفسيرية: |
ب ـ تجربة Taylor(1958)
قام بالتجارب التالية:
التجربة الأولى: زرع مجموعة أولى من نبتات الفول في وسط مقيت يحتوي على نيكليوتيد إشعاعي( تيميدين) ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه النبتة أثناء أول انقسام غير مباشر خلال المرحلة الاستوائية.الشكل أ
التجربة الثانية: نقل نبتات المجموعة الأولى بعد غسلها إلى وسط مقيت عادي يحتوي على تيميدين غير إشعاعي، ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه المجموعة الثانية خلال المرحلة الاستوائية من الانقسام غير مباشر.الشكل ب
التجربة الثالثة: نقل نبتات المجموعة الثانية بعد غسلها إلى وسط مقيت عادي يحتوي على تيميدين غير إشعاعي، ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه المجموعة الثالثة خلال المرحلة الاستوائية من الانقسام غير مباشر.الشكل ج
حمل التجربةflash
1ـ أبرز أهمية استعمال التيميدين المشع في التجربة.
2 ـ اعتمادا على تحليل التجربة، فسر النتائج المحصل عليها.
3 ـ انطلاقا من جزيئة ADN التالية، انجز رسوما تخطيطية توضح النتيجة المحصل عليها خلال المرحلة G2 من طور السكون.
4 ـ برر تسمية مضاعفة ADN بالمضاعفة نصف محافظة.
|
1 ـ التيميدين المشع نيكليوتيد ذو قاعدة ازوتية تيمين يدخل في تركيب ADN و بالتالي يسهل تتبع تطور هذه الجزيئة. 2 ـ تحليل: الشكل أ : يظهر الإشعاع على مستوى كل الصبغيات وذلك في كل صبيغي. الشكل ب : يظهر الإشعاع على مستوى كل الصبغيات وذلك في صبيغي واحد من كل صبغي. الشكل ج: يظهر الإشعاع على مستوى نصف عدد الصبغيات وذلك في صبيغي واحد من كل صبغي. ـ تفسير: يفترق لولبا جزيئة ADN الأصلية ويشكل كل لولب قالب يشيد عليه لولب جديد بفعل تكامل القواعد الأزوتية، هكذا تتكون جزيئتين مماثلتين للجزيئة الأصلية. حمل التفسيرflash 3 ـ
4 ـ أثناء المضاعفة يتم الحفاظ على نصف كل جزيئة أصلية وهذا ما يسمى بالمضاعفة نصف محافظة. |
|
webpublic.ac-dijon.fr/pedago/svt/schemassvt/ |
www.ac-rennes.fr/pedagogie/svt/cartelec/cartelec_lyc/premiere_s/vegetal/adn/adn.htm
3 ـ النسخ الجزيئي لـ ADN:
لمعرفة الية النسخ الوراثي نقترح الوثائق التالية:
تمثل الوثيقة1 صورة مجهرية لخييطات نووية خلال المرحلة S من مرحلة السكون، بينما تمثل الوثيقة2 رسوما تخطيطية لبداية النسخ ونهايته.
|
|
تشير الأسهم إلى عيون النسخ ludwig-sun1.unil.ch/~vjongene/molbio/chat_6.htm |
| الوثيقة2 |
الوثيقة1 |
تمثل الوثيقة3 رسم تخطيطيا يوضح الية النسخ، كما توضح الوثيقة4 صورة متحركة لنفس الالية.
 formation.etud.u-psud.fr/biologie/genetique/mutations/07replication_pro.htm |
|
|
الوثيقة3 |
الوثيقة4 |
1ـ باستغلالك للوثائق 1 ، 2 ،3 و 4 ، وضح آلية النسخ الجزيئي(مضاعفة ADN).
|
1 ـ أثناء مضاعفة جزيئة ADN تظهر عيون النسخ الجزيئي. يتم النسخ الجزيئي ببلمرة (تجميع) تدريجية للنكليوتيدات الحرة التي تشكل سلسلة مع احترام تكامل القواعد الأزوتية بالنسبة لتلك المتواجدة في اللولب الناسخ انظر الرابط1، وذلك تحت تأثير أنزيم يدعى ADNبوليمراز المسؤول عن استطالة السلسلة في اتجاه 5'---> 3' انظر الرابط2. يفترق اللولبين المكملين بتكسير الروابط الهيدروجينية بواسطة أنزيم التفريق ثم يعمل أنزيم ADN بوليمراز على تجميع النيكليوتيدات الحرة لاستطالة السلسلة للحصول في النهاية على جزيئتين بنتين متماثلتين مع جزيئة ADN الأصلية. بما أن ADN بوليمراز يعمل في اتجاه واحد أي يجمع النيكليوتيدات في اتجاه 5'---> 3' ـ تكون الاستطالة متصلة بالنسبة للولب المركب في اتجاه 5'---> 3' ـ تكون الاستطالة متقطعة بالنسبة للولب المركب في اتجاه 3'---> 5' حيث يحتاج النسخ في الحالة الأخيرة في كل مرة ARN ممهد وفي النهاية يتدخل ADN بوليمراز لإزالة ARN ممهد وتعويضه بنيكليوتيدات ADN |
www.stolaf.edu/people/giannini/flashanimat/