H الفصل  الثانيA } الوراثة  Genetics  {

* علم الوراثة:

     هو علم يتناول دراسة الصفات التي تُورث في الإنسان والحيوان والنبات وانتقالها من الآباء إلى الأبناء .

 

* الطريقة العلمية في دراسات مندل:

1 – زرع عدداً من بذور البازلاء سنتين متتاليتين . وجعل أزهارها تتلقح ذاتيا للحصول على نباتات نقية .    

2 – اختار بذوراً من النباتات التي حافظت على الصفة الوراثية مثل (طول الساق أو قصره) وزرعها وعند تكون الأزهار لقحها خلطياً .

3 – بعد نضج الثمار جمع البذور وزرعها فوجد أن جميع النباتات طويلة وقد اختفت صفة القصر منها (هذا الجيل من النباتات يسمى الجيل الأول F1) .

4 – جعل أزهار نباتات الجيل الأول تتلقح ذاتياً، وبعد نضج الثمار جمع البذور وزرعها، فأعطت نباتات طويلة الساق وأُخرى قصيرة بنسبة 3 : 1 على الترتيب (هذا الجيل من النباتات يسمى الجيل الثاني F2).

 

* سمى مندل صفة الطول سائدة وصفة القصر متنحية .

- ظهرت الصفة السائدة على جميع أفراد الجيل الأول وعلى¾  أفراد الجيل الثاني، بينما لم تظهر الصفة المتنحية في الجيل الأول، وظهرت في ¼ أفراد الجيل الثاني فقط .

 

* فروض مندل:

وضع مندل مجموعة من الفروض لتفسير النتائج التي توصل إليها من خلال تجاربه على نبات البازلاء وتشمل الفروض التالية:

 

1 – العوامل الوراثية: الصفات الوراثية التي تظهر على الكائن الحي تنشأ من احتوائه على عوامل وراثية مستقلة، لكل صفة وراثية عاملها الوراثي الخاص .

2 – ازدواجية العوامل الوراثية: العوامل الوراثية توجد بحالة مزدوجة في الكائن الحي، أي أن لكل صفة وراثية عاملين وراثيين، وإما أن يكونا متشابهين فيقال عن الصفة الوراثية أنها نقية، وأما أن يكونا مختلفين أي متضادين فيقال عن الصفة الوراثية إنها خليط ويسمى الكائن الحي عندها هجيناً وفي هذه الحالة تسود إحدى الصفتين على الأخرى .

3 – العوامل الوراثية للأمشاج مفردة: كل منها لا يحتوي إلا على عامل وراثي واحد لكل صفة وراثية، ولا يمكن أن يجمع بين عاملين وراثيين للصفة الواحدة.

 

     وللتعرف على كيفية تكون الأمشاج الجاميتاتGametes  واندماج كل اثنين منها لتكونا كتلة واحدة تنمو مكونة كائناً جديداً، سندرس كيفية حدوث التكاثر التزاوجي .

 

* التكـاثـر التزاوجــي :

     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 :(أنقر هنا لترى صورة توضيحية)

     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 نووين متعاقبين (اختزالي أول، واختزالي ثان) ينتج عنهما 4 خلايا، تحوي كل منها نصف عدد الكروموسومات في الخلية الأم .

 

أولاً : الانقسام الاختزالي الأول  Meiosis 1   :

يتميز إلى 4  مراحل هي:

1 – الطور التمهيدي 1 (Prophase 1):أنقر هنا لترى الصورة

     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 (أنقر هنا لترى صورة توضيحية)، 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 .

 

2 – الطور الاستوائي 1  (Metaphase 1): أنقر هنا لترى الصورة
     تنتظم أزواج الكروموسومات على خط استواء الخلية، مثبتة على خيوط المغزل بواسطة السنترومير في كل منها .

 

3 – الطور الانفصالي 1  (Anaphase 1) : (أنقر هنا لترى الصورة)

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

 

4 – الطور النهائي 1  (Telophase 1) : (أنقر هنا لترى الصورة)

     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 .

 

ثانياً : الانقسام الاختزالي الثاني Meiosis 2   :

     ويتم في 4 مراحل هي (أنقر هنا لترى صور تخطيطية للانقسام الميوزي 1،2):

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  ) .

 

2 – الطور الاستوائي 2  (Metaphase 2) :

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

 

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 .

 

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 .

 

     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 .

 

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

 

*  قانونا  الوراثة  عند  مندل:

أولاً : القانون الأول : قانون انعزال الصفات :

     يختص هذا القانون بدراسة كيفية توارث صفة وراثية واحدة وينص على:

" كل صفة وراثية في الكائن الحي تُمثل بعاملين وراثيين ينعزلان (ينفصلان) عند تكوين الأمشاج " .

* اصطُلح على أخذ الحرف الأول من الكلمة الإنجليزية الدالة عن الصفة رمزاً لزوج الصفات (الطول مقابل القصر مثلاً) المراد معرفة وراثتها بحيث نكتبه بالحرف الكبير لعامل الصفة السائدة، والحرف الصغير لعامل الصفة المتنحية .

* تفسير القانون الأول :

 

التركيب الجيني للأبوين                 TT         r           tt

 

     الأمشاج                      T          T              t          t

 

 

أفراد الجيل الأول جميع نباتاته هجينة (Tt ) بنسبة 100 % طويل هجين .

* تزاوج أفراد الجيل الأول :

التركيب الجيني للأبوين                    Tt           r         Tt

 

     الأمشاج                         t           T            t           T

 

أفراد الجيل الثاني   1 طويل نقي TT، 2 طويل هجين Tt،1 قصير نقيtt     وتكون النسبة 75 % طويل و 25 % قصير أي 3 : 1 

 

ثانياً : القانون الثاني : قانون التوزيع الحر

 

يتناول هذا القانون توارث صفتين وراثيتين معاً وينص على :

" أفراد الأزواج المختلفة من العوامل الوراثية تتوزع توزيعاً مستقلاً عند تكوين الأمشاج"

 

* تفسير القانون :

من الصفات السائدة في بذور نبات البازلاء الاستدارة واللون الأصفر للفلقات، تقابلها صفتان متنحيتان للبذور وهما تجعد البذور واللون الأخضر لفلقاتها .

 

     ويمكن تفسير توارث الصفتين معاً على النحو التالي :

 

التركيب الجيني للأبوين                RRYY       r        rryy

 

     الأمشاج                                                         RY     ry

 

 

أفراد الجيل الأول جميع نباتاته هجينة (RrYy) بنسبة 100 % بذور مستديرة صفراء (أي هجينة للصفتين) .

 

* تزاوج أفراد الجيل الأول :

 

التركيب الجيني للأبوين          RrYy       r       RrYy

                                                           

 

     الأمشاج          ry     rY     Ry  RY ry     rY    Ry  RY

 

 

أفراد الجيل الثاني   :

 

     وإذا حسبنا النسبة بين كل صفتين متضادتين (البذور المستديرة مقابل المجعدة، والبذور الصفراء مقابل الخضراء) في الجيل الثاني نجد أن النسبة هي 75 % : 25 %  أي 3 : 1، وهكذا استنتج مندل أن لون البذور لم يتأثر بكونها مجعدة أو مستديرة ولا العكس .

     إليك عزيزي الدارس بعضاً من المواقع الهامة المفيدة في دراسة ظاهرتي الانقسام الميتوزي والانقسام الميوزي، أفادك الله بها.

Mitosis:

http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/cell_cycle/cells3.html

http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookmito.html

http://www.life.umd.edu/CBMG/faculty/wolniak/wolniakmitosis.html

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/cb/mitosis.html

http://www.iacr.bbsrc.ac.uk/notebook/courses/guide/mitosis.htm

http://micro.magnet.fsu.edu/micro/gallery/mitosis/mitosis.html

http://biog-101-104.bio.cornell.edu/BioG101_104/tutorials/cell_division/wf_review.html

http://galileo.physiology.uiowa.edu/animations/mitosis.htm

http://www.mitosis.com/

http://biology.nebrwesleyan.edu/benham/mitosis/

http://www.mssc.edu/biology/B101/biolab6.htm

Meiosis

http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/meiosis/main.html

http://www.biology.arizona.edu/cell_bio/tutorials/meiosis/page3.html

http://www.accessexcellence.com/AB/GG/meiosis.html

http://www4.ncsu.edu/unity/users/b/bnchorle/www/

http://gened.emc.maricopa.edu/bio/bio181/BIOBK/BioBookmeiosis.html

http://esg-www.mit.edu:8001/esgbio/mg/meiosis.html

http://taggart.glg.msu.edu/bs110/meiosis.htm

http://www.dmacc.cc.ia.us/instructors/lillium.htm

http://biology.clc.uc.edu/courses/bio104/meiosis.htm

http://www.ece.utexas.edu/~weston/bio.html