الجينات  والكروموسومات Genes and Chromosomes

 

     لاحظنا خلال الانقسام الاختزالي (الميوزي) للخلية أن هناك تطابقاً بين سلوك العوامل الوراثية التي افترضها مندل والكروموسومات .

 

     وقد أكد العلماء ذلك عام 1904 م فيما سُمي " بالنظرية الوراثية للكروموسومات " والتي نصت على أن (العوامل الوراثية التي تحدث مندل عنها هي الكروموسومات نفسها التي يمكن مشاهدتها عند انقسام الخلية أو على الأقل محمولة عليها) مستندين إلى النقاط التالية :

 

1 – توجد العوامل الوراثية وكذلك الكروموسومات بحالة مزدوجة .

2 – عند تكوين الأمشاج ينفصل كل عامل وراثي عن قرينه، وكذلك في الانقسام الاختزالي فإن الكروموسومات المتشابهة ينفصل بعضها عن بعض .

 

* تصحيح النظرية الوراثية للكروموسومات :

     الاختلاف بين العوامل الوراثية والكروموسومات يكمن في أن الأخيرة عددها أقل بكثير من الأولى، فمثلاً نبات البازلاء به سبعة أزواج من الكروموسومات، ومندل درس سبعاً من الصفات المتضادة، ومن الواضح أنه كان يمكنه دراسة صفات أكثر .

 

     لذلك لا يمكن اعتبار الكروموسومات مطابقة للعوامل الوراثية نفسها، بل كقطارات (ناقلات) تحمل هذه العوامل من جيل إلى جيل .

 

     أوضحت تجارب موجان وزملائه " أن العوامل الوراثية توجد على الكروموسومات وأن الكروموسوم الواحد قد يحمل مئات، بل أُلوفاً من العوامل الوراثية " وقد توصل موجان وزملائه لهذه النتيجة بعد إجرائهم العديد من التجارب أبرزها تلك التي كانت على ذبابة الفاكهة والتي على الرغم من قلة عدد الكروموسومات في خليتها (4 أزواج فقط) ألا إن عدد العوامل الوراثية التي دُرست منها حتى الآن بلغ 500 عامل .

 

     وتسهيلاً لدراسة الصفات الوراثية في الكائنات المختلفة استخدم العالم الدنمركي جوهانسن لفظ الجين (أنقر لترى صورة توضيحية لموقع الجينات على الكروموسوم)Gene   بدلاً من العامل الوراثي، وأطلق تعبير التركيب الجيني على التركيب الحقيقي لهذه الجينات في الكائن الحي، وتعبير المظهر الخارجي على الصفة الوراثية التي تبدو على الكائن الحي .

 

     نتيجة لذلك فإن التركيب الجيني للكائن الحي يصبح مطابقاً لمظهره الخارجي عندما يكون هذا الكائن نقياً بالنسبة للصفة الوراثية (طويل نقي TT   وقصير نقي tt  ) غير أن التركيب الجيني للكائن الحي يصبح غير مطابق لمظهره الخارجي عندما يكون هذا الكائن هجيناً (طويل هجين Tt  ) .

 

     وبذلك أصبح يُنظر إلى الجينات المختلفة التي تنتظم في صف واحد على الكروموسوم على أنها العوامل الوراثية . ولفهم طبيعة الجينات وآلية عملها لا بد من دراسة الأحماض النووية .

 

* الأحماض النووية : Nucleic Acids

     وجد العلماء أن الخلايا تحتوي على نوعين من الأحماض النووية : حمض نووي ديوكسي ريبوزي (صورة متحركة لDNA)(DNA) ، وحمض نووي ريبوزيRNA) ) .  

 

     وقد ثبت باستعمال الصبغات أن الـ  (DNA) يقتصر وجوده بالكامل في داخل الكروموسومات فقط . كما تبين أن كمية الـ (DNA) في خلايا أجسام الكائنات هي ضعف الكمية الموجودة في أمشاجها . ويتكون الحمض النووي من وحدات تسمى النيوكليوتيدات .

 

* تركيب النيوكليوتيد :

     يتكون النيوكليوتيد من ثلاثة مكونات هي :

جزيء سكـر خمـاسي، ومجموعة فوسفات،

وقـاعدة نيتروجينية (أنقر هنا لترى صورة توضيحية) .

 

* أولاً: السكر الخماسي Pentose Sugar  :

     يوجد في جزيء (DNA) على شكل دي أُكسي رايبوز  Deoxyribose  وفي جزيءRNA) ) يكون على شكل رايبوز Ribose ، والفرق بين الاثنين أن الأول أقل أُكسجيناً من الثاني .

 

* ثانياً: مجموعة الفوسفات Phosphate Group  :

     تربط مجموعة الفوسفات بين مجموعات السكر الخماسية في سلاسل كل من الحمضين (DNA) وRNA) ) .

* ثالثاً: القاعدة النيتروجينية Nitrogen Base  :

     تعتبر القواعد النيتروجينية أهم الجزيئات المكونة لسلاسل الأحماض النووية وتنقسم إلى قسمين أساسيين هما :

1 – البيورينات Purines  :

     وتضم الأدينين Adenine (A) والجوانين Guanine (G) وهي جزيئات حلقية مزدوجة.

 

2 – البريميدينات  Pyrimidines  :

     وتضم السيتوسينCytocine (C) والثايمينThymine  (T)  واليوراسيل

Uracil (U)   ، وهي جزيئـات حلقية مفردة .

 

* تحتوي نيوكليوتيدات حمض(DNA)  على القواعد النيتروجينية التالية:

أدينين         ثايمين  ،وسيتوسين         جوانين  .

* أما نيوكليوتيدات حمض(RNA)  فتحتوي على القواعد النيتروجينية التالية:

أدينين         يوراسيل ،وسيتوسين        جوانين  .

 

* الحمض النووي الديوكسي ريبوزي :

 Deoxyribo Nucleic Acid (D . N . A) :

     يتكون هذا الحمض (أنقر هنا لترى صورة لـ DNA )من سلسلتين متوازيتين بشكل حلزوني من النيوكليوتيدات المتصلة مع بعضها البعض بواسطة المجموعات الفوسفاتية .

 

     كما ترتبط السلسلتان معاً عن طريق القواعد النيتروجينية بواسطة روابط هيدروجينية حيث يرتبط الأدينين مع الثايمين برابطتين هيدروجينيتين، ويرتبط الجوانين مع السيتوسين بثلاث روابط هيدروجينية كما بالشكل السابق واللاحق.

 

* الحمض النووي الريبوزي : (هنا صورة توضيحية)

 Ribo Nucleic Acid (R . N . A) :

     يتكون هذا الحمض من سلسلة واحدة في معظم الحالات ألا إنه قد يتواجد أحياناً في شكل سلسلة مزدوجة كما في بعض الفيروسات .

 

أهم الفروق بين حمض DNA  وحمض RNA

 

 

* الوراثة والجنس :

* أولاً : تحديد الجنس في الإنسان :(صورة توضيحية لكروموسومات الإنسان)

     تختلف أساليب تحديد الجنس في الكائنات المختلفة ونقصر حديثنا هنا على تحديده في الإنسان :

* يوجد في خلية الذكر الجسمية 22 زوجاً من الكروموسومات الذاتية المتشابهة والزوج الثالث والعشرون غير متشابه ويسمى بالكروموسومات الجنسية ويُرمز له في الذكر بالرمز X Y  .

 

* يوجد في الخلية الجسمية للأنثى 22 زوجاً من الكروموسومات الذاتية بالإضافة إلى زوج متشابه من الكروموسومات الجنسية يُرمز له في الأنثى بالرمز X X  .

 

* في الانقسام الاختزالي للخلايا الجنسية في خصيتي الرجل : تتكون حيوانات منوية،نصف عددها يحتوي على 22 كروموسوماً ذاتياً وكروموسوماً جنسياً Y ، أما النصف الآخر فيحتوي على 22 كروموسوماً ذاتياً وكروموسوماً جنسياً X .

 

* في الانقسام الاختزالي للخلايا الجنسية في مبيض الأنثى : تتكون بويضات متشابهة جميعها أي تحتوي على 22 كروموسوماً ذاتياً وكروموسوماً جنسياًX .

 

* من الذي يحدد نوع الجنين ؟ W

     إذا رمزنا للتركيب الكروموسومي للذكر بالرمز x y  والأنثى بالرمز x x  فمعنى ذلك إذا أراد الله تعالى أن يكون المولود ذكراً فإن الإخصاب يتم بمشيئته بين حيوان منوي يحمل كروموسوم y  مع بويضة تحمل كروموسوم x  ، أمّا إن كانت مشيئته أن تكون المولودة أنثى فإن الإخصاب يتم بمشيئته بين حيوان منوي يحمل كروموسوم x مع بويضة تحمل كروموسوم x  كما بالشكل التالي :

التركيب الظاهري للأبوين                    رجل         مع       أنثى

التركيب الجيني للأبوين                      x  y         r       x x

                                                                     

الأمشاج                                    y     x               x     x

 

النتائج : XX  أنثى ، XY    ذكر .

     هكذا نلاحظ أن الذكر هو المسئول عن تحديد جنس المولود في الإنسان .

 

* ثانياً : الصفات المرتبطة بالجنس في الإنسان :

     هي الصفات الوراثية التي توجد جيناتها على الكروموسوم X  مثل عمى الألوان، ونزف الدم (الهيموفيليا) وضمور العين، وجميعها صفات متنحية مرتبطة بالكروموسوم X ، أما الكروموسوم Y  فيعتبر خالياً تقريباً من الجينات.

 

* توارث عمى الألوان :

     هو مرض يصعب فيه على المريض أن يميز الألوان، ويسبب عمى الألوان جين متنحي بالكروموسوم X  .

 

     لما كانت المرأة تحتوي في كل خلاياها الجسمية على كروموسومي الجنس X X ، فإنه يمكن أن يوجد بها جينا عمى الألوان، وبذلك تكون المرأة مصابة بالمرض .

     وفي حالة وجود الجين المسبب للمرض على كروموسوم واحد من كروموسومي الجنس، معنى ذلك أن الكروموسوم الآخر X  يحمل جين تمييز الألوان وهو جين سائد، فيتغلب على جين المرض، ولذلك لا تعتبر هذه المرأة مصابة بالمرض ولكنها تعتبر حاملة له .

 

     الرجل تحتوي خلاياه الجسمية على كروموسومي الجنس X Y ويعتبر Y خاملاً ، ولهذا فإن وجود الجين المسبب للمرضض على كروموسوم X  يكفي لإصابته بالمرض لأن كروموسوم Y  لا يحوي جينات .

 

* ثالثاً : الصفات المتأثرة بالجنس في الإنسان :

     يحمل كل من الذكور والإناث جينات تؤثر على صفات معينة، ولكن أثر هذه الصفات يظهر على جنس (أي ذكر أو أنثى) دون الآخر، ومن أشهر الأمثلة على ذلك صفة الصلع في الإنسان .

* وراثة صفة الصلع في الإنسان :

     تظهر هذه الصفة في الذكور أوضح من الإناث، وقد وجد أن هذه الصفة تتأثر بزوج واحد من العوامل الوراثية bb  أو BB  : حيث b  يمثل وجود الشعر ، B يمثل الصلع .

 

- إذا كان التركيب الجيني نقياً bb  ظهر الشعر على كلا الجنسين طبيعياً .

- إذا كان التركيب الجيني نقياً BB  ظهر الصلع على كلا الجنسين .

- إذا كان التركيب الجيني هجيناً Bb  ظهر الصلع على في الذكور دون الإناث . وقد وجد أن السبب في ذلك أن الهرمونات المؤنثة هي التي تسبب عدم ظهور الصلع في الإناث ذوات التركيب الجيني الهجين Bb  .

 

تطبيقات الوراثة

أولاً : الوراثة كوسيلة لتحسين الإنتاج النباتي والحيواني :

1 – التهجين :

     تُتبع هذه الطريقة عندما يحتوي أحد الأصناف لنبات أو حيوان ما على صفة وراثية مرغوبة إلى جانب صفة أخرى غير مرغوبة .

 

     فعند تهجين هذا الصنف بصنف آخر لهذا الكائن يحوي الصفات الوراثية المضادة ثم تلقيح أفراد الجيل الأول تلقيحاً ذاتياً يمكن الحصول على سلالة نقية تحوي الصفتين المرغوبتين .

@ حدث ذلك في القطن والقمح والأرز، والنحل والأبقار .

 

2 – الانتخاب الصناعي :

     يتم ذلك عن طريق ملاحظة الأصناف المختلفة لحيوان أو نبات ما، وعزل الأصناف ذوات الصفات المرغوبة، وجعلها تلقح بعضها بعضاً عدة مرات وإكثارها، وبذلك تنتج سلالات نقية منها .

@ تم ذلك على القمح والدجاج .

 

3 – زواج الأقارب والأباعد :

     ينصح العلماء بعدم زواج الأقارب إن كانوا يحملون صفات غير مرغوب فيها، إذ أن زواج الأقارب يؤدي إلى عزل السلالات النقية، وبذلك تكون النتيجة سيئة ولكنهم في نفس الوقت لا يمنعون هذا الزواج إن كانت هناك صفات مرغوب فيها كالذكاء والقوة البدنية وعدم وجود عيوب أو استعدادات للأمراض، إذ تكون النتيجة في هذه الحالات جيدة .

 

ثانياً : دراسة توارث فصائل الدم في الإنسان :

     يتكون الدم في الإنسان من سائل البلازما تسبح فيه الكريات الحمراء والبيضاء والصفائح الدموية، غير أنه يوجد اختلاف كيماوي في تركيب الدم من شخص للآخر ، هذا الاختلاف من الصفات الوراثية في الإنسان .

 

     عند نقل الدم من شخص لآخر قد تتجمع الكريات الدموية الحمراء وتلتصق ببعضها وتنسد الأوعية الدموية وقد تؤدي هذه الظاهرة المعروفة بظاهرة الإلصاق إلى وفاة الشخص المنقول الدم إليه .

 

     ثبت أن هذا الإلصاق يرجع لوجود مواد معينة في الكريات الحمراء تُعرف بمولدات الإلصاق وهي نوعان يُرمز لهما بالرمزين A  ، B   ومواد أخرى في بلازما الدم تُعرف بالأجسام المضادة  Antibodies وهي نوعان يُرمز لهما بالرمزين a  ، b   .

 

* تقسيم فصائل الدم :

* هذا يعني أنه لا يمكن أن تجتمع في دم شخص واحد الأجسام المضادة ومولدات الإلصاق المشابهة لها ، أي لا يمكن أن تجتمع A  مع a  ، أو B  مع b  لأن اجتماعهما معاً يسبب التصاق الكريات الحمراء ببعضها وانسداد الأوعية الدموية والوفاة .                        

 A

 

       آخذ عامAB                                     O  معطي عام

 
B

 والله عز وجل دائماً، وأجيالنا وتقدمنا التربوي من وراء الجهد والقصد
وهو الكامل المعين والسلام

د / يسري مصطفى السيد
http://www.khayma.com/yousry/index.htm
http://www.yousry.bravepages.com/index.htm
http://yomoal.members.easyspace.com/index.htm
yousry62@emirates.net.ae
yomoal@hotmail.com