المادة الوراثية
مادة الوراثة في الخلية
لم يكن معروفاً في عصر مندل دور الكروموسومات والجينات في توارث الصفات . ولهذا فقد افترض مندل في تفسير نتائجه انه يتحكم بكل صفة وراثية عاملان منفصلان واحد من كل أب وتعرف العوامل الوراثية عند مندل حالياً بالجينات.
لقد عرفت من دراستك السابقة أن النواة تعمل في الخلية على تنظيم الأنشطة الحيوية ، وستعرف هنا أنها مستودع لمادة الوراثة التي تحدد صفات الكائن الحي .
في كل خلية من بلايين الخلايا في الجسم ، معلومات وراثية كاملة ، محفوظة في داخل النواة التي توجد في وسط الخلية .
تحتوي النواة على خيوط دقيقة وطويلة من الحمض النووي DNA .
وهذه الخيوط الطويلة والأرق من خيوط الملابس بملايين المرات ، تلتف وتجدل بشكل محكم لتصبح كروموسوماً . ولهذا فإن الكروموسومات في الواقع عبارة عن خيط طويل ملتف من الحمض النووي DNA . أو نقول أن الكروموسومات : تراكيب خيطية الشكل ، موجودة داخل النواة تحتوي على مادة DNA المسؤولة عن حمل الجينات الوراثية .
يتكون الكروموسوم من 60 % بروتين الهتسون ، 35 % RNA %5 , DNA وتسمى المادة الوراثية التي تحملها الكروموسومات بالجينات . ويحمل الكروموسوم الواحد عدداً كبيراً من الجينات المسؤولة عن الصفات الوراثية .
مادة الوراثة في الخلية
لم يكن معروفاً في عصر مندل دور الكروموسومات والجينات في توارث الصفات . ولهذا فقد افترض مندل في تفسير نتائجه انه يتحكم بكل صفة وراثية عاملان منفصلان واحد من كل أب وتعرف العوامل الوراثية عند مندل حالياً بالجينات.
لقد عرفت من دراستك السابقة أن النواة تعمل في الخلية على تنظيم الأنشطة الحيوية ، وستعرف هنا أنها مستودع لمادة الوراثة التي تحدد صفات الكائن الحي .
في كل خلية من بلايين الخلايا في الجسم ، معلومات وراثية كاملة ، محفوظة في داخل النواة التي توجد في وسط الخلية .
تحتوي النواة على خيوط دقيقة وطويلة من الحمض النووي DNA .
وهذه الخيوط الطويلة والأرق من خيوط الملابس بملايين المرات ، تلتف وتجدل بشكل محكم لتصبح كروموسوماً . ولهذا فإن الكروموسومات في الواقع عبارة عن خيط طويل ملتف من الحمض النووي DNA . أو نقول أن الكروموسومات : تراكيب خيطية الشكل ، موجودة داخل النواة تحتوي على مادة DNA المسؤولة عن حمل الجينات الوراثية .
يتكون الكروموسوم من 60 % بروتين الهتسون ، 35 % RNA %5 , DNA وتسمى المادة الوراثية التي تحملها الكروموسومات بالجينات . ويحمل الكروموسوم الواحد عدداً كبيراً من الجينات المسؤولة عن الصفات الوراثية .
الجزء المسؤول عن نقل الصفات الوراثية خلال الأجيال هو الكروموسوم
مادة الوراثة في الخلية
خصائص مادة الوراثة :
عرفنا الآن أن المعلومات الوراثية التي تنتقل من الآباء إلى الأبناء تكون على شكل DNA . وهذه المعلومات هي التي تؤدي إلى تكوين الجزئيات البروتينية التي تعمل كأنزيمات أو كمواد حيوية أخرى . ويطلق على الجزء من DNA الذي يحمل المعلومات الوراثية لصنع سلسلة واحدة من عديد البيتيد اسم الجين .
جزئ DNA :
ـ يتكون من سلسلتين من النيوكليوتيدات وكل نيوكليوتيد مكون من سكر رايبوز منقوص الاكسجين ومجموعة فوسفات وقواعد نيتروجينية هي ادنين A ، ثايمين T ، سايتوسين C ، جوانين G .
ـ هناك ترتيب معين لارتباط القواعد النيتروجينية ، فالأدنين يرتبط مع الثايمين برابطتين هيدروجينيةوالجوانين مع السايتوسيننبثلاث روابط هيدروجينية .
الشيفرة الوراثية :
ـ يحمل DNA التعليمات الوراثية اللازمة لصنع البروتينات . وهذه التعليمات يجب أن تبين كيفية ترتيب كل حمض أميني في سلسلة عديد الببتيد .
ـ لبناء البروتين يتطلب وجود عشرين حمض اميني وكل حمض اميني يلزمه شيفرة وراثية معينة .
ـ تتم عملية صنع البروتين في السيتوبلازم بناءً على تعليمات وراثية من الـ DNA .
ـ جزئ DNA لا يغادر النواه لذا يتم نسخ المعلومات الوراثية من DNA في النواه إلى السيتوبلازم على شكل RNA .
يتكون كل نوع من البروتين من عدة أحماض أمينية . وتتغير وظيفة وشكل البروتين بتغير أنواع الأحماض الأمينية التي صنع منها , والتي أيضاً يحددها شكل ونوع الجين (المورث) . وللجينات (للمورثات) لغة خاصة بها تسمى الشفرة الوراثية وحروف هذه اللغة عبارة عن أجزاء كيميائية صغيرة متراصة جنباً إلى جنب . وتسمى هذه الجزيئات المتراصة بالأحماض نووية ، تختلف أنواع البروتينات عن بعضها البعض باختلاف ترتيب هذه الأحماض النووية .
الحمض النووي والشيفرة الوراثية :
المعلومات اللازمة لتشكيل جسم بشري أو عنكبوت أو نبتة هندباء بريّة أو أي كائن حي آخر تقريباً تكون موجودة في جزيئات من الحمض النووي (Deoxyribonucleic Acid) على شكل شريط ثنائي لولبي في كروموسومات تخزن المعلومات على هذه الأشرطة فيما يعرف بالشيفرة الوراثية .
الجين هو جزء طولي من الحمض النووي ويتكون من جزء صغير من الشيفرة الوراثية وهناك جزيء حمض نووي واحد (DNA) لكل كروموسوم وهذا قد يضم أكثر من 4000 جين ، وكل الكروموسومات معاً في خلايا جسم الإنسان تضم أكثر من 100.000 نوع من الجينات . وعبر دراسة تركيب الحمض النووي سنعرف ما هذه المعلومات وكيف لها أن تشكل الشيفرة الوراثية المستخدمة لبناء جسم كائن حي بدءاً من خلية واحدة (بيضة واحدة مُخصّبة) .
كيفية نسخ الحمض النووي قبل انقسام الخلية :
قبل انقسام الخلية يجب أن تصنع جميع جزيئات الحمض النووي نُسخ مطابقة لنفسها لتحصل الخلية الجديدة على نسخة مطابقة من المعلومات المشفرة ، ولأجل ذلك ينقسم جزيء الحمض النووي ويصبح خيطاً واحداً ( بدل كونه خيطان متصلان ) كما لو أنه ينفك من منتصفه .
يعيد كل خيط بناء نفسه ليصبح حلزوناً ثنائياً كما كان سابقاً ويستخدم لذلك قواعد نيتروجينية جديدة تزودها به الخلية ، وترتبط القواعد (A) مع (T) دائماً و (G) مع (C) دائماً .
وفي بعض الحالات النادرة يحصل خطأ ما خلال نسخ جزيء الحمض النووي يؤدي إلى تغيرات وراثية ، إن التغيرات الوراثية من هذا النوع هي واحدة من الطرق التي تحدث ما يُسمى بالطفرة (طفرة وراثية) .
نحن نتاج المعلومات التي تحملها جيناتنا(مورثاتنا) :
تسيطر الجينات على الصفات المتوارثة مثل لون الشعر والعيون ، وتستطيع الجينات أن تسيطر على هذه الصفات لأنها تملك المعلومات (الشيفرة الوراثية) لصنع البروتينات من الأحماض الأمينية ، والبروتينات – وبشكل خاص الأنزيمات – تتحكم بكل العمليات والتفاعلات الكيميائية في الحياة وبتركيب ووظائف الخلايا ، ولذلك عند التحكم بالبروتينات التي تنتجها الخلية فإن الجينات تتحكم بالتطور والتركيب والوظائف في جسم الكائن الحي بالكامل . تمتلك المورثات الشيفرة الوراثية أي المعلومات اللازمة لكل نشاط حيوي خلوي كصنع البروتينات والتفاعلات الكيميائية الحيوية ، إضافة إلى الصفات الوراثية عموماً كلون العيون والشعر ووراثة بعض الأمراض .
قراءة الشيفرة الوراثية : شرح الخطوة الثالثة :
يحمل الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) شيفرة تكوين البروتين إلى الرايبوزوم ، حيث يتحرك الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) خارج نواة الخلية حاملاً نسخة عن الجين ينقله إلى عضيّ آخر في سيتوبلازم الخلية يسمى الرايبوزوم .
شرح الخطوة الرابعة :
وفي الرايبوزوم يلتقي (mRNA) بنوع آخر من الحمض النووي الرايبوزي (RNA) ويسمى الحمض النووي الرايبوزي الناقل (tRNA)، حيث يلتقط (tRNA) الأحماض الأمينية وينقلها إلى الرايبوزوم حيث ترتبط لتصنع البروتينات .
شرح الخطوة الخامسة : ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها ، حيث أن جزيء واحد من الحمض النووي الرايبوزي الناقل (tRNA) يملك ثلاث قواعد نيتروجينية تلتقي وتتطابق على ثلاث قواعد نيتروجينية أخرى من الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) ، وعند حدوث ذلك فإن الحمض الأميني يرتبط بسلسلة من الأحماض الأمينية المكونة لجزيء بروتين .
تتابع الأحماض الأمينية ونوع البروتين تعتمد على تتابع القواعد النيتروجينية التي نسخها الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) من الجين.
منذ قرون طويلة ، عندما كان الفلاحون يريدون بقرة تنتج حليباً أو غلة قمح أكثر كانوا ينتقوا بعناية الحيوانات والنباتات الأكثر إنتاجاً ليزاوجوها ، ولكن هذه الطريقة من التهجين أو التزاوج الانتقالي بطيئة ونسبة نجاحها تساوي نسبة فشلها .
لم يكن المزارعون (الفلاحون) على علم بذلك في الماضي وكانوا يغيرون أو ينقلوا الجينات ما بين الكائنات الحية (الحيوانات والنباتات) . والآن استطاع العلماء فعل ذلك بدقة وجدارة أكثر وفي جيل واحد (ليس عبر أجيال كما في الماضي) باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية ، حيث أمكن عزل جين واحد عن ملايين الجينات في الكائن الحي ونقله إلى أي كائن حي آخر دون أن يؤثر ذلك على فعاليته ، نقل العلماء الجينات من الأسماك إلى البندورة ومن الإنسان إلىالماشية وحتى من الإنسان إلى البكتيريا .
التلاعب بأساليب الحياة :
الأشخاص المصابين بمرض السكري يحتاجون إلى جرعات من مادة الأنسلين لأن أدسادهم لا تنتجها طبيعياً، يمكن نقل جين الأنسولين من كروموسوم لخلية من خلايا بنكرياس الإنسان باستخدام أنزيم يقسم القطعة التي تحتوي على الجين من الحمض النووي (DNA) ، ويمكن بعدها زرع الجين في البكتيريا حيث يتحدّ مع الحمض النووي (DNA) للميكروبات محوّلاًالبكتيريا إلى مصانع صغيرة للإنسلين .
قص القطعة المحتوية على الجين : يقص الإنزيم الجين وينتزعه من بين آلاف الجينات الأخرى في الكروموسوم المأخوذ من الخلية الواهبة .
زرع الجين : ينفصل خيط دائري من الحمض النووي للبكتيريا (يسمى بلازميد) باستخدام إنزيم ويتم إدخال الجين الواهب إلى الفجوة التي أحدثها الأنزيم .
استخلاص المنتج : الملايين من البكتيريا المهجنة المتطابقة تنمو في وعاء الاختبار وتحصد وتفصل النواتج القابلة للاستخدام .
استنساخ الجينات :إنتاج ملايين البكتيريا المتطابقة دينياً مَثَل على استنساخ الجينات ، يمكن إنتاج النباتات وبعض الحيوانات من خلية واحدة أضيف إليها جين غريب ، وهذه الخلية تنقسم وتتكاثر بسرعة هائلة مكونة كائنات حية مستنسخة من النباتات والحيوانات ، ونظرياً يمكن استنساخ الإنسان بهذه الطريقة ، ولكن هل هذه فكرة جيدة ؟
العلاج بالجينات : شفاء الأمراض الوراثية
قد نتمكن في المستقبل القريب من معالجة الأمراض الوراثية عبر استبدال الجين المصاب بالخلل بجين آخر سليم ، ويتوقع أن يكون التركيز على أمراض مثل الهيموفيليا (نزيف الدم الوراثي) الذي سببه وجود جين مصاب بالخلل ، ولكن المشكلة تكمن في كيفية حقن الجين السليم في جميع خلايا الجسم .
التقنيات الحيوية تعني استخدام النباتات والحيوانات والميكروبات (البكتيريا والفطريات) لإنتاج مواد مفيدة ، وترجع الطرق إلى آلاف السنين الماضية حيث ليس هناك ما هو جديد في استخدام الميكروبات لتحويل الحليب إلى لبن وجبنة ، أو في صنع البيرة والنبيذ والخل والخبز .
مجال التقنيات الحيوية الآن يستخدم الطرق القديمة إضافة إلى طرق جديدة منها الهندسة الوراثية لإنتاج أنواع كثيرة من الأشياء المفيدة مثل الوقود والطعام للإنسان والحيوان ، والمضادات الحيوية والأدوية لأخرى والمواد البلاستيكية والمواد الكيميائية الصناعية .
أو يمكن باستخدام هذه الطرق التخلص من الأوساخ والنفايات والوقود المتسرّب إلى الجو أو البحر أو اليابسة ، وبفضل هذه الطرق فإن التقنيات الحيوية قد تساعد في حل مشاكل الغذاء والصحة والتلوّث في العالم .
التقنيات الحيوية المستخدمة :
المضادات الحيوية : وهي أدوية منتجة من البكتيريا والعفن التي تقتل ببطئ نمو بعض الميكروبات الأخرى ، المضاد الحيوي البنسلين اكتشفه عام 1928 العالم الكسندر فلمنغ ، ومنذ ذلك الحين أخذت المضادات الحيوية من الكثير من الميكروبات في العالم أجمع ونحو مئة منها تستخدم في العلاجات في يومنا هذا .
الأنزيمات : وهي مواد تعجّل من التفاعلات الكيميائية في الخلايا الحية ، أنزيمات الهضم توضع مع مساحيق التنظيف لإزالة بقع الطعام عن الملابس ، وتستخدم الأنزيمات أيضاً في صناعة الجلود لإزالة الشعر عن الجلد لتحويل النشا من الحبوب إلى سكر ثم تحويل السكر إلى كحول عبر عملية التخمّر .
الوقود من الميكروبات : عند احتراق الوقود في محرّك السيارة فإنه يستنفذ الغازات العادمة تلوث الهواء، ولكن بعض مصادر الطاقة نظيفة مثل الكحول وغاز الميثانول حيث يكون تلويثها للهواء أقل .
الكحول : بدل أن يضع سائقي الموتورات في البرازيل الوقود في سياراتهم فإنهم يضعون الكحول المصنوع من تخمير السكر الناتج من نبات قصب السكر مع الخميرة ، ولكن لسوء الحظ فإن السكر ونشا الذرة (مصدر آخر للكحول) له قيمة غذائية أكثر من قيمته كوقود ، والحل العملي يكون بصنع الكحول من مواد نباتية أخرى مثل أوراق المحاصيل الزراعية ، ولأجل ذلك يمكن أن تؤخذ الجينات من العفن إلى الخميرة لتستطيع الخميرة هضم سكر السيليولوز الموجود في الأوراق لتحويله إلى كحول .
غاز الميثان : استعمال آخر لأوراق المحاصيل الزراعية ونباتات أخرى هو وضعها في خزانات لتتعفن وتفسد ، وهذا ينتج غاز الميثان الذي يساعد في الطهي والتدفئة وتوليد الكهرباء ، والمتبقي منه يستخدم كطعام للحيوانات ، وكسماد للتربة ، المياه العادمة وروث الحيوانات تستخدم في صناعة غاز الميثان وتستخدم لتغذية الطحالب التي تُحصد في كل فترة وتهضمها البكتيريا التي تنتج غاز الميثان .
الميكروبات الآكلة (البالعة) : قد تكون فكرة غريبة ولكن إذا كنت تحب الميرمايت (المصنوع من الخميرة المعالجة) فإنك تأكل ميكروبات ، الطحالب والبكتيريا والفطريات تصنع الأغذية أيضاً ، وهذه الكائنات هي وحيدات خلية بروتينية
(Single – cell – proteins) وهي غنية جداً بالبروتين والدسم والفيتامينات والمواد المعدنية .
العفن الصالح للأكل : يصنع طعام يحتوي على نفس المواد المغذية الموجودة في اللحم من عفن اسمهFusalium . يباع هذا الطعام في الأسواق تحت اسم تجاري هو كورن Quorn .
الطحالب الصالح للأكل : تنمو الطحالب في اليماه التي تذوب فيها كميات من المواد المعدنية ، وتنتج الطحالب كميات كبيرة من البروتينات والفيتامينات والمواد المعدنية ، قد يصلح أن تجفف هذه المواد وتضغط وتستخدم كطعام للإنسان والحيوان ، الطحالب التي تنمو في البحيرات قد تعطى غلة ومحصول أكبر بعشر مرات من محصول القمح إذا نما على نفس المساحة على الأرض .
الأطعمة من الغازات والوقود : البكتيريا التي تنمو بوجود غاز الميثانول والماء والأمونيا والأملاح المعدنية تنتج مواد غذائية حيوانية تسمى بروتين Protean ، وأيضاً هناك بكتيريا تعيش على المواد الكيميائية الموجودة في الوقود الخام .
أسئلة : 1) ما معنى التقنيات الحيوية ؟
2) ما هي أقدم الأمثلة على التقنيات الحيوية ؟
3) كيف ستعالج التقنيات الحيوية مشاكل العالم الغذائية والصحية والتلوث ؟
4) أ. ما هي الهندسة الوراثية ؟
ب. ما دور الهندسة الوراثية في التقنيات الحيوية الحديثة ؟
يختلف عدد الكروموسومات من كائن حي لآخر
خصائص مادة الوراثة :
عرفنا الآن أن المعلومات الوراثية التي تنتقل من الآباء إلى الأبناء تكون على شكل DNA . وهذه المعلومات هي التي تؤدي إلى تكوين الجزئيات البروتينية التي تعمل كأنزيمات أو كمواد حيوية أخرى . ويطلق على الجزء من DNA الذي يحمل المعلومات الوراثية لصنع سلسلة واحدة من عديد البيتيد اسم الجين .
جزئ DNA :
ـ يتكون من سلسلتين من النيوكليوتيدات وكل نيوكليوتيد مكون من سكر رايبوز منقوص الاكسجين ومجموعة فوسفات وقواعد نيتروجينية هي ادنين A ، ثايمين T ، سايتوسين C ، جوانين G .
ـ هناك ترتيب معين لارتباط القواعد النيتروجينية ، فالأدنين يرتبط مع الثايمين برابطتين هيدروجينيةوالجوانين مع السايتوسيننبثلاث روابط هيدروجينية .
الشيفرة الوراثية :
ـ يحمل DNA التعليمات الوراثية اللازمة لصنع البروتينات . وهذه التعليمات يجب أن تبين كيفية ترتيب كل حمض أميني في سلسلة عديد الببتيد .
ـ لبناء البروتين يتطلب وجود عشرين حمض اميني وكل حمض اميني يلزمه شيفرة وراثية معينة .
ـ تتم عملية صنع البروتين في السيتوبلازم بناءً على تعليمات وراثية من الـ DNA .
ـ جزئ DNA لا يغادر النواه لذا يتم نسخ المعلومات الوراثية من DNA في النواه إلى السيتوبلازم على شكل RNA .
يتكون كل نوع من البروتين من عدة أحماض أمينية . وتتغير وظيفة وشكل البروتين بتغير أنواع الأحماض الأمينية التي صنع منها , والتي أيضاً يحددها شكل ونوع الجين (المورث) . وللجينات (للمورثات) لغة خاصة بها تسمى الشفرة الوراثية وحروف هذه اللغة عبارة عن أجزاء كيميائية صغيرة متراصة جنباً إلى جنب . وتسمى هذه الجزيئات المتراصة بالأحماض نووية ، تختلف أنواع البروتينات عن بعضها البعض باختلاف ترتيب هذه الأحماض النووية .
المعلومات اللازمة لتشكيل جسم بشري أو عنكبوت أو نبتة هندباء بريّة أو أي كائن حي آخر تقريباً تكون موجودة في جزيئات من الحمض النووي (Deoxyribonucleic Acid) على شكل شريط ثنائي لولبي في كروموسومات تخزن المعلومات على هذه الأشرطة فيما يعرف بالشيفرة الوراثية .
الجين هو جزء طولي من الحمض النووي ويتكون من جزء صغير من الشيفرة الوراثية وهناك جزيء حمض نووي واحد (DNA) لكل كروموسوم وهذا قد يضم أكثر من 4000 جين ، وكل الكروموسومات معاً في خلايا جسم الإنسان تضم أكثر من 100.000 نوع من الجينات . وعبر دراسة تركيب الحمض النووي سنعرف ما هذه المعلومات وكيف لها أن تشكل الشيفرة الوراثية المستخدمة لبناء جسم كائن حي بدءاً من خلية واحدة (بيضة واحدة مُخصّبة) .
تركيب الحمض النووي :
يتكون جزيء الحمض النووي (DNA) من خيطين مجدولين مع بعضهما بواسطة قطع صغيرة موصولة ببعضها ، للحمض النووي شكل لولبي يعرف باسم الحلزون الثنائي (Double Helix) .
الدرجات في سلم الحمض النووي هي وحدات كيميائية تسمى قواعد نيتروجينية ، وكل درجة من السلم تتكون من قاعدتين نيتروجينيتين موصولتين في المنتصف .
هناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية ، في الشكل التوضيحي التالي تظهر الأحرف (A,G,C,T)وهي مفصلة أكثر في الشكل التوضيحي أيضاً.
يوجد الملايين من الدرجات في جزيء الحمض النووي الواحد ولكن كل قاعدة نيتروجينية A ترتبط بقاعدة نيتروجينية T ، وكل قاعدة نيتروجينيةC ترتبط بقاعدة نيتروجينية G .
الدرجات في سلم الحمض النووي هي وحدات كيميائية تسمى قواعد نيتروجينية ، وكل درجة من السلم تتكون من قاعدتين نيتروجينيتين موصولتين في المنتصف .
هناك أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية ، في الشكل التوضيحي التالي تظهر الأحرف (A,G,C,T)وهي مفصلة أكثر في الشكل التوضيحي أيضاً.
يوجد الملايين من الدرجات في جزيء الحمض النووي الواحد ولكن كل قاعدة نيتروجينية A ترتبط بقاعدة نيتروجينية T ، وكل قاعدة نيتروجينيةC ترتبط بقاعدة نيتروجينية G .
A ® Adenine
القاعدة النيتروجينية أدينين
T® Thymine
القاعدة النيتروجينية ثايمين
C ® Cytosine
القاعدة النيتروجينية سايتوسين
G ® Guanine
القاعدة النيتروجينية غوانينكيفية نسخ الحمض النووي قبل انقسام الخلية :
قبل انقسام الخلية يجب أن تصنع جميع جزيئات الحمض النووي نُسخ مطابقة لنفسها لتحصل الخلية الجديدة على نسخة مطابقة من المعلومات المشفرة ، ولأجل ذلك ينقسم جزيء الحمض النووي ويصبح خيطاً واحداً ( بدل كونه خيطان متصلان ) كما لو أنه ينفك من منتصفه .
يعيد كل خيط بناء نفسه ليصبح حلزوناً ثنائياً كما كان سابقاً ويستخدم لذلك قواعد نيتروجينية جديدة تزودها به الخلية ، وترتبط القواعد (A) مع (T) دائماً و (G) مع (C) دائماً .
وفي بعض الحالات النادرة يحصل خطأ ما خلال نسخ جزيء الحمض النووي يؤدي إلى تغيرات وراثية ، إن التغيرات الوراثية من هذا النوع هي واحدة من الطرق التي تحدث ما يُسمى بالطفرة (طفرة وراثية) .
نحن نتاج المعلومات التي تحملها جيناتنا(مورثاتنا) :
تسيطر الجينات على الصفات المتوارثة مثل لون الشعر والعيون ، وتستطيع الجينات أن تسيطر على هذه الصفات لأنها تملك المعلومات (الشيفرة الوراثية) لصنع البروتينات من الأحماض الأمينية ، والبروتينات – وبشكل خاص الأنزيمات – تتحكم بكل العمليات والتفاعلات الكيميائية في الحياة وبتركيب ووظائف الخلايا ، ولذلك عند التحكم بالبروتينات التي تنتجها الخلية فإن الجينات تتحكم بالتطور والتركيب والوظائف في جسم الكائن الحي بالكامل . تمتلك المورثات الشيفرة الوراثية أي المعلومات اللازمة لكل نشاط حيوي خلوي كصنع البروتينات والتفاعلات الكيميائية الحيوية ، إضافة إلى الصفات الوراثية عموماً كلون العيون والشعر ووراثة بعض الأمراض .
كيف تصنع الجينات البروتينات ؟
البروتين هو مجموعة من الأحماض الأمينية المربوطة معاً ، إن تتابع القواعد النيتروجينية (A) و (T) ، و(C) و (G) على طول جزيء الحمض النووي (DNA) يحدد للخلية أنواع الأحماض الأمينية التي يجب أن تستخدم ، وترتيبها وترابطها لتكوين بروتين معين . يمتلك الجين الواحد تتابعاً من القواعد النيتروجينية لجزيء بروتين واحد .
البروتين هو مجموعة من الأحماض الأمينية المربوطة معاً ، إن تتابع القواعد النيتروجينية (A) و (T) ، و(C) و (G) على طول جزيء الحمض النووي (DNA) يحدد للخلية أنواع الأحماض الأمينية التي يجب أن تستخدم ، وترتيبها وترابطها لتكوين بروتين معين . يمتلك الجين الواحد تتابعاً من القواعد النيتروجينية لجزيء بروتين واحد .
قراءة الشيفرة الوراثية :
تصور أن (G, C, T, A) هي الحروف الأبجدية التي سنستخدمها لكتابة الكلمات للمعلومات المشفرة ، الأحرف CAA وهي تتابع قاعدي (سايتوسين ، أدنين ، أدنين) يخص إنتاج الحمض الأميني المعروف باسمفالين ، وأيضاً (AAT) وهي تتابع قاعدي (أدنين ، أدنين ، ثايمين) ترجمته إنتاج الحمض الأميني ليوسين .
وبطريقة أخرى فإن المعلومات المشفرة مكتوبة في كلمات مكونة من ثلاثة أحرف (مجموعات يتكون كل منها ثلاثة قواعد) ، وكل كلمة تحدد للخلية أي حمض أميني يجب أن يرتبط مع حمض أميني آخر ، والشكل يوضح هذا الأمر .
1. ينفك الرباط في الشكل بين خيطين من الحمض النووي DNA ليكشف عن الجين اللازم لتصنيع بروتين من نوع معين .
2. يتم نسخ القواعد النيتروجينية الموجودة على الجين .
3. ينتقل الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) من النواة إلى الرابوزوم .
4. يحمل الحمض النووي الرابوزي الناقل (tRNA) الأحماض الأمينية إلى الرابوزوم .
5. تتصل الأحماض الأمينية لصنع جزيء البروتين المعين .
تصور أن (G, C, T, A) هي الحروف الأبجدية التي سنستخدمها لكتابة الكلمات للمعلومات المشفرة ، الأحرف CAA وهي تتابع قاعدي (سايتوسين ، أدنين ، أدنين) يخص إنتاج الحمض الأميني المعروف باسمفالين ، وأيضاً (AAT) وهي تتابع قاعدي (أدنين ، أدنين ، ثايمين) ترجمته إنتاج الحمض الأميني ليوسين .
وبطريقة أخرى فإن المعلومات المشفرة مكتوبة في كلمات مكونة من ثلاثة أحرف (مجموعات يتكون كل منها ثلاثة قواعد) ، وكل كلمة تحدد للخلية أي حمض أميني يجب أن يرتبط مع حمض أميني آخر ، والشكل يوضح هذا الأمر .
1. ينفك الرباط في الشكل بين خيطين من الحمض النووي DNA ليكشف عن الجين اللازم لتصنيع بروتين من نوع معين .
2. يتم نسخ القواعد النيتروجينية الموجودة على الجين .
3. ينتقل الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) من النواة إلى الرابوزوم .
4. يحمل الحمض النووي الرابوزي الناقل (tRNA) الأحماض الأمينية إلى الرابوزوم .
5. تتصل الأحماض الأمينية لصنع جزيء البروتين المعين .
قراءة الشيفرة الوراثية :شرح الخطوة الأولى :
يبتعد خيطا الحمض النووي عن بعضهما ، حيث أن جزء منه يفتح ويكشف عن الجين المسؤول عن بروتين معين .
شرح الخطوة الثانية :تتابع القواعد النيتروجينية (الشيفرة التي تحمل المعلومات لتكوين البروتين) في الجين يتم نسخها ، ولكن الخيط الجديد الذي يمثل نسخة طبق الأصل عن الحمض النووي (DNA) مصنوع من مادة كيميائية تشبه الحمض النووي وتسمى الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA)
يبتعد خيطا الحمض النووي عن بعضهما ، حيث أن جزء منه يفتح ويكشف عن الجين المسؤول عن بروتين معين .
شرح الخطوة الثانية :تتابع القواعد النيتروجينية (الشيفرة التي تحمل المعلومات لتكوين البروتين) في الجين يتم نسخها ، ولكن الخيط الجديد الذي يمثل نسخة طبق الأصل عن الحمض النووي (DNA) مصنوع من مادة كيميائية تشبه الحمض النووي وتسمى الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA)
يحمل الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) شيفرة تكوين البروتين إلى الرايبوزوم ، حيث يتحرك الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) خارج نواة الخلية حاملاً نسخة عن الجين ينقله إلى عضيّ آخر في سيتوبلازم الخلية يسمى الرايبوزوم .
وفي الرايبوزوم يلتقي (mRNA) بنوع آخر من الحمض النووي الرايبوزي (RNA) ويسمى الحمض النووي الرايبوزي الناقل (tRNA)، حيث يلتقط (tRNA) الأحماض الأمينية وينقلها إلى الرايبوزوم حيث ترتبط لتصنع البروتينات .
شرح الخطوة الخامسة : ترتبط الأحماض الأمينية ببعضها ، حيث أن جزيء واحد من الحمض النووي الرايبوزي الناقل (tRNA) يملك ثلاث قواعد نيتروجينية تلتقي وتتطابق على ثلاث قواعد نيتروجينية أخرى من الحمض النووي الرايبوزي الرسول (mRNA) ، وعند حدوث ذلك فإن الحمض الأميني يرتبط بسلسلة من الأحماض الأمينية المكونة لجزيء بروتين .
أنتجت أنواع جديدة متنوعة من القمح عبر تزاوج أعشاب برية آلاف المرات ولأجيال كثيرة جداً .
لم يكن المزارعون (الفلاحون) على علم بذلك في الماضي وكانوا يغيرون أو ينقلوا الجينات ما بين الكائنات الحية (الحيوانات والنباتات) . والآن استطاع العلماء فعل ذلك بدقة وجدارة أكثر وفي جيل واحد (ليس عبر أجيال كما في الماضي) باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية ، حيث أمكن عزل جين واحد عن ملايين الجينات في الكائن الحي ونقله إلى أي كائن حي آخر دون أن يؤثر ذلك على فعاليته ، نقل العلماء الجينات من الأسماك إلى البندورة ومن الإنسان إلىالماشية وحتى من الإنسان إلى البكتيريا .
جينات الإنسان قد تنقل إلى الأبقار لجعلها تفرز عامل تخثر دم البشر في حليبها .
التلاعب بأساليب الحياة :
الأشخاص المصابين بمرض السكري يحتاجون إلى جرعات من مادة الأنسلين لأن أدسادهم لا تنتجها طبيعياً، يمكن نقل جين الأنسولين من كروموسوم لخلية من خلايا بنكرياس الإنسان باستخدام أنزيم يقسم القطعة التي تحتوي على الجين من الحمض النووي (DNA) ، ويمكن بعدها زرع الجين في البكتيريا حيث يتحدّ مع الحمض النووي (DNA) للميكروبات محوّلاًالبكتيريا إلى مصانع صغيرة للإنسلين .
زرع الجين : ينفصل خيط دائري من الحمض النووي للبكتيريا (يسمى بلازميد) باستخدام إنزيم ويتم إدخال الجين الواهب إلى الفجوة التي أحدثها الأنزيم .
استخلاص المنتج : الملايين من البكتيريا المهجنة المتطابقة تنمو في وعاء الاختبار وتحصد وتفصل النواتج القابلة للاستخدام .
استنساخ الجينات :إنتاج ملايين البكتيريا المتطابقة دينياً مَثَل على استنساخ الجينات ، يمكن إنتاج النباتات وبعض الحيوانات من خلية واحدة أضيف إليها جين غريب ، وهذه الخلية تنقسم وتتكاثر بسرعة هائلة مكونة كائنات حية مستنسخة من النباتات والحيوانات ، ونظرياً يمكن استنساخ الإنسان بهذه الطريقة ، ولكن هل هذه فكرة جيدة ؟
هذه الطماطم حقن فيها جينات من الأسماك تجعلها مقاومة للصقيع وطازجة فترة أطول ، هل ستجرب أكلها ؟
العلاج بالجينات : شفاء الأمراض الوراثية
قد نتمكن في المستقبل القريب من معالجة الأمراض الوراثية عبر استبدال الجين المصاب بالخلل بجين آخر سليم ، ويتوقع أن يكون التركيز على أمراض مثل الهيموفيليا (نزيف الدم الوراثي) الذي سببه وجود جين مصاب بالخلل ، ولكن المشكلة تكمن في كيفية حقن الجين السليم في جميع خلايا الجسم .
حقن هذا الفأر بجين هرمون النمو ، هل هذا مقبول أخلاقياً ؟
حاملات الميكروبات :
تسبب الفيروسات وأنواع البكتيريا الممرضة المرض للإنسان عن طريق زرع جيناتها الممرضة في خلايا الإنسان المريض ، فإذا تمكن العلماء من نزع الجين الممرض واستبداله بجين غير ممرض أمكن زرع هذا الجين الجيد في خلايا الحمض النووي لكائنات أخرى .
حصاد غلة الجينات :
فوائد الهندسة الوراثية على الطب والزراعة والصناعة لا حدود لها ، وخلال عقود قليلة قد نرى :
ـ نباتات تفرز أوراقها مواد كيميائية تقتل الحشرات والطحالب والأوبئة الأخرى .
تسبب الفيروسات وأنواع البكتيريا الممرضة المرض للإنسان عن طريق زرع جيناتها الممرضة في خلايا الإنسان المريض ، فإذا تمكن العلماء من نزع الجين الممرض واستبداله بجين غير ممرض أمكن زرع هذا الجين الجيد في خلايا الحمض النووي لكائنات أخرى .
حصاد غلة الجينات :
فوائد الهندسة الوراثية على الطب والزراعة والصناعة لا حدود لها ، وخلال عقود قليلة قد نرى :
ـ نباتات تفرز أوراقها مواد كيميائية تقتل الحشرات والطحالب والأوبئة الأخرى .
نباتات القطن هذه تحمل جين يسمح لها بصنع مواد مبيدة للحشرات نفسها .
ـ نباتات مهجنة تستطيع العيش في التربة الجافة والمالحة والملوثة .
ـ نباتات تنتج حبوباً بلاستيكية تحصد من أوراقها .
ـ قمح وبطاطا وبندورة (طماطم) ونباتات أخرى تستطيع أخذ النيتروجين من الهواء لصنع بروتينات بدون الحاجة إلى الأسمدة الغالية الثمن .
ـ طماطم وأنواع أخرى من الثمار تبقى طازجة لفترة أطول . ـ ماشية وأبقار يحتوي حليبها على هرمونات نمو بشرية ومضادات حيوية ومواد كيمائية لتخثر الدم .
ـ بكتيريا تتغذى على النفط وبكتيريا تخلص الخامات المعدنية من شوائبها وتحولها إلى فلزات شبه نقية .
ـ إنتاج حيوانات مزارع عملاقة بإعطائها جينات هرمونات النمو .
أسئلة :
1) قد تُعطى الفئران جينات تجعلها تصاب بالسرطان والتليّف الكيسي وأمراض أخرى لاختبار العلاجات والأدوية عليها ، هل هذا عمل قاسي ، هل يجب أن يتوقف العمل في أبحاث كهذه ؟
2) المحاصيل الزارعية قد تُعطى جينات تجعلها مقاومة للمواد الكيميائية التي تقتل الأعشاب غير المرغوب فيها في الحقل أو تجعلها تصنع مواد كيميائية تقتل الحشرات ، ما هي فوائد ومضار مثل هذا الأمر ؟
3) إذا أمكن جعل البرتقال والموز وفواكه استوائية أخرى قادرة على العيش في الأجواء الباردة ، كيف ستضرر اقتصاديات الدول الفقيرة نتيجة لذلك؟
4) الجينات الغريبة (الأجنبية) التي أعطيت للمحاصيل الزراعية لجعلها تقاوم الحشرات قد تنتشر بسرعة في نباتات برية أخرى ، ما تأثير هذا الأمر على البيئة ؟
ـ نباتات تنتج حبوباً بلاستيكية تحصد من أوراقها .
ـ قمح وبطاطا وبندورة (طماطم) ونباتات أخرى تستطيع أخذ النيتروجين من الهواء لصنع بروتينات بدون الحاجة إلى الأسمدة الغالية الثمن .
ـ طماطم وأنواع أخرى من الثمار تبقى طازجة لفترة أطول . ـ ماشية وأبقار يحتوي حليبها على هرمونات نمو بشرية ومضادات حيوية ومواد كيمائية لتخثر الدم .
ـ بكتيريا تتغذى على النفط وبكتيريا تخلص الخامات المعدنية من شوائبها وتحولها إلى فلزات شبه نقية .
ـ إنتاج حيوانات مزارع عملاقة بإعطائها جينات هرمونات النمو .
أسئلة :
1) قد تُعطى الفئران جينات تجعلها تصاب بالسرطان والتليّف الكيسي وأمراض أخرى لاختبار العلاجات والأدوية عليها ، هل هذا عمل قاسي ، هل يجب أن يتوقف العمل في أبحاث كهذه ؟
2) المحاصيل الزارعية قد تُعطى جينات تجعلها مقاومة للمواد الكيميائية التي تقتل الأعشاب غير المرغوب فيها في الحقل أو تجعلها تصنع مواد كيميائية تقتل الحشرات ، ما هي فوائد ومضار مثل هذا الأمر ؟
3) إذا أمكن جعل البرتقال والموز وفواكه استوائية أخرى قادرة على العيش في الأجواء الباردة ، كيف ستضرر اقتصاديات الدول الفقيرة نتيجة لذلك؟
4) الجينات الغريبة (الأجنبية) التي أعطيت للمحاصيل الزراعية لجعلها تقاوم الحشرات قد تنتشر بسرعة في نباتات برية أخرى ، ما تأثير هذا الأمر على البيئة ؟
مجال التقنيات الحيوية الآن يستخدم الطرق القديمة إضافة إلى طرق جديدة منها الهندسة الوراثية لإنتاج أنواع كثيرة من الأشياء المفيدة مثل الوقود والطعام للإنسان والحيوان ، والمضادات الحيوية والأدوية لأخرى والمواد البلاستيكية والمواد الكيميائية الصناعية .
أو يمكن باستخدام هذه الطرق التخلص من الأوساخ والنفايات والوقود المتسرّب إلى الجو أو البحر أو اليابسة ، وبفضل هذه الطرق فإن التقنيات الحيوية قد تساعد في حل مشاكل الغذاء والصحة والتلوّث في العالم .
المضادات الحيوية : وهي أدوية منتجة من البكتيريا والعفن التي تقتل ببطئ نمو بعض الميكروبات الأخرى ، المضاد الحيوي البنسلين اكتشفه عام 1928 العالم الكسندر فلمنغ ، ومنذ ذلك الحين أخذت المضادات الحيوية من الكثير من الميكروبات في العالم أجمع ونحو مئة منها تستخدم في العلاجات في يومنا هذا .
مستعمرات البكتيريا تنمّى على مادة هلامية خاصة ، والصحون الموجودة في المادة الهلامية تحتوي على مضادات حيوية تحت الاختبار ، المنطقة الخالية من البقع (البكتيريا) في الطرف الأعلى الأيسر حول القرص تحتوي مضاد حيوي يقتل نوع البكتيريا الموجود على المادة الهلامية .
الأنزيمات : وهي مواد تعجّل من التفاعلات الكيميائية في الخلايا الحية ، أنزيمات الهضم توضع مع مساحيق التنظيف لإزالة بقع الطعام عن الملابس ، وتستخدم الأنزيمات أيضاً في صناعة الجلود لإزالة الشعر عن الجلد لتحويل النشا من الحبوب إلى سكر ثم تحويل السكر إلى كحول عبر عملية التخمّر .
الوقود من الميكروبات : عند احتراق الوقود في محرّك السيارة فإنه يستنفذ الغازات العادمة تلوث الهواء، ولكن بعض مصادر الطاقة نظيفة مثل الكحول وغاز الميثانول حيث يكون تلويثها للهواء أقل .
الكحول : بدل أن يضع سائقي الموتورات في البرازيل الوقود في سياراتهم فإنهم يضعون الكحول المصنوع من تخمير السكر الناتج من نبات قصب السكر مع الخميرة ، ولكن لسوء الحظ فإن السكر ونشا الذرة (مصدر آخر للكحول) له قيمة غذائية أكثر من قيمته كوقود ، والحل العملي يكون بصنع الكحول من مواد نباتية أخرى مثل أوراق المحاصيل الزراعية ، ولأجل ذلك يمكن أن تؤخذ الجينات من العفن إلى الخميرة لتستطيع الخميرة هضم سكر السيليولوز الموجود في الأوراق لتحويله إلى كحول .
صنِّف الأغذية الموجودة في الصورة إلى أغذية أنتجت بفعل الميكروبات وأغذية صُنّعت من الميكروبات .
غاز الميثان : استعمال آخر لأوراق المحاصيل الزراعية ونباتات أخرى هو وضعها في خزانات لتتعفن وتفسد ، وهذا ينتج غاز الميثان الذي يساعد في الطهي والتدفئة وتوليد الكهرباء ، والمتبقي منه يستخدم كطعام للحيوانات ، وكسماد للتربة ، المياه العادمة وروث الحيوانات تستخدم في صناعة غاز الميثان وتستخدم لتغذية الطحالب التي تُحصد في كل فترة وتهضمها البكتيريا التي تنتج غاز الميثان .
الميكروبات الآكلة (البالعة) : قد تكون فكرة غريبة ولكن إذا كنت تحب الميرمايت (المصنوع من الخميرة المعالجة) فإنك تأكل ميكروبات ، الطحالب والبكتيريا والفطريات تصنع الأغذية أيضاً ، وهذه الكائنات هي وحيدات خلية بروتينية
(Single – cell – proteins) وهي غنية جداً بالبروتين والدسم والفيتامينات والمواد المعدنية .
العفن الصالح للأكل : يصنع طعام يحتوي على نفس المواد المغذية الموجودة في اللحم من عفن اسمهFusalium . يباع هذا الطعام في الأسواق تحت اسم تجاري هو كورن Quorn .
الطحالب الصالح للأكل : تنمو الطحالب في اليماه التي تذوب فيها كميات من المواد المعدنية ، وتنتج الطحالب كميات كبيرة من البروتينات والفيتامينات والمواد المعدنية ، قد يصلح أن تجفف هذه المواد وتضغط وتستخدم كطعام للإنسان والحيوان ، الطحالب التي تنمو في البحيرات قد تعطى غلة ومحصول أكبر بعشر مرات من محصول القمح إذا نما على نفس المساحة على الأرض .
الأطعمة من الغازات والوقود : البكتيريا التي تنمو بوجود غاز الميثانول والماء والأمونيا والأملاح المعدنية تنتج مواد غذائية حيوانية تسمى بروتين Protean ، وأيضاً هناك بكتيريا تعيش على المواد الكيميائية الموجودة في الوقود الخام .
أسئلة : 1) ما معنى التقنيات الحيوية ؟
2) ما هي أقدم الأمثلة على التقنيات الحيوية ؟
3) كيف ستعالج التقنيات الحيوية مشاكل العالم الغذائية والصحية والتلوث ؟
4) أ. ما هي الهندسة الوراثية ؟
ب. ما دور الهندسة الوراثية في التقنيات الحيوية الحديثة ؟
الكروموسومات في خلايا الإنسان :
تنتقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء على شكل جُسيمات دقيقة جداً تُسمى الكروموسومات (صبيغات وراثية) .
يبلغ عدد الكروموسومات في كل خلية من خلايا جسمنا 46 كروموسوماً تكون على صورة 23 زوج ، وكل زوج منها عبارة عن كروموسومين .
نُعطي كل زوج من هذه الأزواج المتطابقة رقماً يميزه عن الآخر ، ابتداءً برقم واحد للزوج الأول وصولاً إلى رقم 23 للزوج الأخير .
ونسمي الزوج رقم 23 زوج الكروموسومات الجنسية ، وذلك تمييزاً لها عن بقية الأزواج الكروماسيمية ، من 1 إلى 22 والتي تُسمى أزواج الكروموسومات غير الجنسية .
فإذا قارنا الزوج الجنسي عند الذكور والإناث ، لوجدنا أن زوج الكروموسومات الجنسي عن الإناث تقريباً متطابقين (أي متشابهين كثيراً في الشكل والطول) وكل واحد منهما نرمز إليه X . بينما الكروموسومين في الزوج الجنسي لدى الذكور مختلفين , فواحد منهما يُرمز له بالحرف اللاتيني X (وهو يشبه كروموسوم X لدى الإناث) بينما الآخر مختلف فهو أقصر بكثير من كروموسوم X ويُرمز إليه بالحرف اللاتيني Y .
يبدأ الإنسان حياته بخلية واحدة فيها 46 كروموسوم وعندما يكتمل بناء الجسم نجد أن الإنسان يتكون من بلايين الخلايا المتراصة , ولكل خلية نواة مملوءة بـِ 46 كروموسوم ، ويستثنى من ذلك الخلايا الجنسية (الحيوان المنوي والبويضة) ففي كل منها 23 كروموسوم فقط .وعندما يلقح الحيوان المنوي بالبويضة (أي تندمج مع بعضها) فإن العدد الكامل للكروموسومات يكتمل فيصبح داخل الخلية الجديدة هذه 46 كروموسوموهكذا نرى أنه في كل خلية من خلايا جسمنا نسختين من كل جين (مورث)، واحدة منها موجودة على الكروموسوم الذي ورثناه من أمهاتنا والنسخة الأخرى موجودة على الكروموسوم الذي ورثناه من آبائنا. ولكل جين مكانه الخاص والمحدد على طول الكروموسوم . وعند حدوث الانقسام المنصف الاختزاليتفترق أو تنفصل أزواج الجينات بشكل عشوائي ، ويكون نصف الجاميتات حاملاً واحداً من هذه الجينات ، والنصف الآخر منها الجاميتات يحمل الجين الثاني .
تنتقل الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء على شكل جُسيمات دقيقة جداً تُسمى الكروموسومات (صبيغات وراثية) .
يبلغ عدد الكروموسومات في كل خلية من خلايا جسمنا 46 كروموسوماً تكون على صورة 23 زوج ، وكل زوج منها عبارة عن كروموسومين .
نُعطي كل زوج من هذه الأزواج المتطابقة رقماً يميزه عن الآخر ، ابتداءً برقم واحد للزوج الأول وصولاً إلى رقم 23 للزوج الأخير .
ونسمي الزوج رقم 23 زوج الكروموسومات الجنسية ، وذلك تمييزاً لها عن بقية الأزواج الكروماسيمية ، من 1 إلى 22 والتي تُسمى أزواج الكروموسومات غير الجنسية .
فإذا قارنا الزوج الجنسي عند الذكور والإناث ، لوجدنا أن زوج الكروموسومات الجنسي عن الإناث تقريباً متطابقين (أي متشابهين كثيراً في الشكل والطول) وكل واحد منهما نرمز إليه X . بينما الكروموسومين في الزوج الجنسي لدى الذكور مختلفين , فواحد منهما يُرمز له بالحرف اللاتيني X (وهو يشبه كروموسوم X لدى الإناث) بينما الآخر مختلف فهو أقصر بكثير من كروموسوم X ويُرمز إليه بالحرف اللاتيني Y .
يبدأ الإنسان حياته بخلية واحدة فيها 46 كروموسوم وعندما يكتمل بناء الجسم نجد أن الإنسان يتكون من بلايين الخلايا المتراصة , ولكل خلية نواة مملوءة بـِ 46 كروموسوم ، ويستثنى من ذلك الخلايا الجنسية (الحيوان المنوي والبويضة) ففي كل منها 23 كروموسوم فقط .وعندما يلقح الحيوان المنوي بالبويضة (أي تندمج مع بعضها) فإن العدد الكامل للكروموسومات يكتمل فيصبح داخل الخلية الجديدة هذه 46 كروموسوموهكذا نرى أنه في كل خلية من خلايا جسمنا نسختين من كل جين (مورث)، واحدة منها موجودة على الكروموسوم الذي ورثناه من أمهاتنا والنسخة الأخرى موجودة على الكروموسوم الذي ورثناه من آبائنا. ولكل جين مكانه الخاص والمحدد على طول الكروموسوم . وعند حدوث الانقسام المنصف الاختزاليتفترق أو تنفصل أزواج الجينات بشكل عشوائي ، ويكون نصف الجاميتات حاملاً واحداً من هذه الجينات ، والنصف الآخر منها الجاميتات يحمل الجين الثاني .
ـ تنتقل الصفات الوراثية من الأباء إلى الأبناء وكل صفة وراثية تتحدد بزوج من الجينات.
ـ يرث الأبناء الجينات على صورة زوجين من الجينات .
ـ يتكون الزيجوت من إتحاد جاميتين واحد من الأب والاخر من الأم .
ـ يرث الأبناء الجينات على صورة زوجين من الجينات .
ـ يتكون الزيجوت من إتحاد جاميتين واحد من الأب والاخر من الأم .
يختلف عدد الكروموسومات من كائن حي لآخر
النوع
عدد الأزواج الكروموسومية النوع عدد الأزواج الكروموسومية
الإسكارس2
القط 19
الكرز16
الكلب 39
الدجاج39
الحصان 32
الخنشار32
البصل8
البرقوق24
البطاطا 24
الجمبري127
الذبابة المنزلية 12
الفراولة28
ذبابة الفاكهة 8
البعوض3
البازيلاء 7
البلوط الأحمر 12الهيدرا 16
عدد الأزواج الكروموسومية النوع عدد الأزواج الكروموسومية
الإسكارس2
القط 19
الكرز16
الكلب 39
الدجاج39
الحصان 32
الخنشار32
البصل8
البرقوق24
البطاطا 24
الجمبري127
الذبابة المنزلية 12
الفراولة28
ذبابة الفاكهة 8
البعوض3
البازيلاء 7
البلوط الأحمر 12الهيدرا 16
تحديد جنس الجنين :
في عام (1890) تبين للعلماء أن كل كروموسومات الذكور والإناث متشابهة ما عدا زوجاً واحد منها هو الكروموسومان الجنسيان . إذ تبين أنهما مسؤولان عن تحديد جنس الجنين . وسميت بقية الكروموسومات , الكروموسومات الجسمية
( اللاجنسية). وهكذا فكل خلية من خلايا جسم الإنسان تحتوي على 23 زوج من الكروموسومات 22 منها جسمي , وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية .
يتوفر في الإنسان الذكر نوعين من الجاميتات احدهما يحمل الكروموسوم الجنسيX والآخر يحمل الكروموسوم الجنسي Y أما الانثى فتحمل زوج الكروموسومات الجنسي XX . ولذلك يتبين لنا هنا أن الرجل هو الذي يحدد جنس الجنين لأنه يحمل نوعين من الجاميتات هما Y ، X . بينما تُكون المرأة نوعاً واحداً من البويضات X .
في عام (1890) تبين للعلماء أن كل كروموسومات الذكور والإناث متشابهة ما عدا زوجاً واحد منها هو الكروموسومان الجنسيان . إذ تبين أنهما مسؤولان عن تحديد جنس الجنين . وسميت بقية الكروموسومات , الكروموسومات الجسمية
( اللاجنسية). وهكذا فكل خلية من خلايا جسم الإنسان تحتوي على 23 زوج من الكروموسومات 22 منها جسمي , وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية .
يتوفر في الإنسان الذكر نوعين من الجاميتات احدهما يحمل الكروموسوم الجنسيX والآخر يحمل الكروموسوم الجنسي Y أما الانثى فتحمل زوج الكروموسومات الجنسي XX . ولذلك يتبين لنا هنا أن الرجل هو الذي يحدد جنس الجنين لأنه يحمل نوعين من الجاميتات هما Y ، X . بينما تُكون المرأة نوعاً واحداً من البويضات X .
في الطيور والفراش وبعض الأسماك الذي يحدد الجنس هو الأنثى لأنها تحمل XY والذكر يحمل XX.
الوراثة في الإنسان
وراثة بعض الصفات والأمراض في الانسان
يواجه الباحثون صعوبات في اجراء تجارب وراثية على الانسان للأسباب التالية :
7. لا يمكن التحكم في التزاوج في النوع البشري ( كصعوبة إجراء التزاوج في الإنسان حسب رغبة الباحث ).
من الصعب وضع الإنسان تحت اختبارات تجريبية لذلك تعتمد الدراسات الوراثية في الإنسان على :
وراثة بعض الصفات والأمراض عند الإنسان :
الأمراض الوراثية :
هناك أمراض وراثية تصيب الإنسان والتي تنتج بشكل أساسي عن خلل أو طفرة مفاجئة في بنية DNA ومن أسبابها :
1. عطب الجينات الوراثية .
2. الإشعاعات الذرية , الإشعاعات غير المؤذية مثل الأشعة فوق البنفسجية .
3. عدم إنفصال الكروموسومات الجنسية أو الجسمية إنفصالاً طبيعياً أثناء انقسام الخلية وتكوين الجاميتات المذكرة أو المؤنثة .
4. الطفرات .
5. استخدام عقاقير طبية بشكل خاطيء , أو تأثير الأشعة السينية .
ويترتب على خلل الجينات نتائج غير مرغوبة للإنسان منها :
الرموز المتفق عليها دولياً
وراثة بعض الصفات والأمراض في الانسان
يواجه الباحثون صعوبات في اجراء تجارب وراثية على الانسان للأسباب التالية :
2. قلة عدد افراد العائلة .
1. عمر الجيل طويل نسبياً .
4. طول مدة الحمل
3. قدسية وكرامة الإنسان وعدم المخاطرة به .
5. طول فترة البلوغ
6. كثرة عدد الكروموسومات والجينات . فالخلايا الجسمية تحتوي على 46كروموسوم , وكذلك فإن بعض الصفات الوراثية في الإنسان يتحكم فيها أكثر من زوج من الجينات .1. عمر الجيل طويل نسبياً .
4. طول مدة الحمل
3. قدسية وكرامة الإنسان وعدم المخاطرة به .
5. طول فترة البلوغ
7. لا يمكن التحكم في التزاوج في النوع البشري ( كصعوبة إجراء التزاوج في الإنسان حسب رغبة الباحث ).
من الصعب وضع الإنسان تحت اختبارات تجريبية لذلك تعتمد الدراسات الوراثية في الإنسان على :
ج) دراسة الوراثة الخلوية .
ب) دراسة التوائم
أ) دراسة العائلات وسجلات الأنساب .
ب) دراسة التوائم
أ) دراسة العائلات وسجلات الأنساب .
وراثة بعض الصفات والأمراض عند الإنسان :
الأمراض الوراثية :
هناك أمراض وراثية تصيب الإنسان والتي تنتج بشكل أساسي عن خلل أو طفرة مفاجئة في بنية DNA ومن أسبابها :
1. عطب الجينات الوراثية .
2. الإشعاعات الذرية , الإشعاعات غير المؤذية مثل الأشعة فوق البنفسجية .
3. عدم إنفصال الكروموسومات الجنسية أو الجسمية إنفصالاً طبيعياً أثناء انقسام الخلية وتكوين الجاميتات المذكرة أو المؤنثة .
4. الطفرات .
5. استخدام عقاقير طبية بشكل خاطيء , أو تأثير الأشعة السينية .
ويترتب على خلل الجينات نتائج غير مرغوبة للإنسان منها :
د) عقم .
ج) تخلف عقلي .
ب) تشوهات .
أ) الأمراض الوراثية .
ز ) اضطراب في السلوك الإنساني
و ) اختلال الصفات الجنسية الثانوية .
هـ) موت .
ج) تخلف عقلي .
ب) تشوهات .
أ) الأمراض الوراثية .
ز ) اضطراب في السلوك الإنساني
و ) اختلال الصفات الجنسية الثانوية .
هـ) موت .
الرموز المتفق عليها دولياً
وراثة الصفات الجسمية :
تعتبر صفة الطول في الإنسان صفة وراثية جسمية تعمل تحت تأثير عدد من الجينات الجسمية والعديد من العوامل الأخرى مثل الغذاء والهرمونات . ومن الصفات الجسمية عند الإنسان الأمثلة التالية :
الصفات المتأثرة بالجنس:
تعتبر صفة الصلع عند الإنسان من الصفات المتأثرة بالجنس ولكنها ليست مرتبطة بالجنس ، وتتحكم في هذه الصفة جينات تُحمل على الكروموسومات الجسمية ثم تورث للجنسين الذكر والأنثى بالتساوي, إلا أن الهرمونات الجنسية تتحكم في مدى ظهور هذه الصفة من خلال تفاعلها مع الجينات الوراثية .
وراثة الصفات المرتبطة بالجنس :
تبين لك أن هناك نوعين من الكروموسومات في الإنسان :
أ. كروموسومات جسمية (22 زوج) .
ب. كروموسومات جنسية (زوج واحد) تسمى الصفة التي توجد جيناتها على الكروموسوم الجنسي X صفة مرتبطة بالجنس ويعتمد ظهورها لدى الفرد على جنسه ومن الصفات المرتبطة بالجنس عند الإنسان الأمثلة التالية.
تعتبر صفة الطول في الإنسان صفة وراثية جسمية تعمل تحت تأثير عدد من الجينات الجسمية والعديد من العوامل الأخرى مثل الغذاء والهرمونات . ومن الصفات الجسمية عند الإنسان الأمثلة التالية :
وراثة لون العيون في الانسان
وراثة صفة القدرة على ثني اللسان
وراثة العامل الريزيسي (Rhesus system (RH
وراثة لون الشعر
وراثة صفة القدرة على ثني اللسان
وراثة العامل الريزيسي (Rhesus system (RH
وراثة لون الشعر
الصفات المتأثرة بالجنس:
تعتبر صفة الصلع عند الإنسان من الصفات المتأثرة بالجنس ولكنها ليست مرتبطة بالجنس ، وتتحكم في هذه الصفة جينات تُحمل على الكروموسومات الجسمية ثم تورث للجنسين الذكر والأنثى بالتساوي, إلا أن الهرمونات الجنسية تتحكم في مدى ظهور هذه الصفة من خلال تفاعلها مع الجينات الوراثية .
وراثة الصفات المرتبطة بالجنس :
تبين لك أن هناك نوعين من الكروموسومات في الإنسان :
أ. كروموسومات جسمية (22 زوج) .
ب. كروموسومات جنسية (زوج واحد) تسمى الصفة التي توجد جيناتها على الكروموسوم الجنسي X صفة مرتبطة بالجنس ويعتمد ظهورها لدى الفرد على جنسه ومن الصفات المرتبطة بالجنس عند الإنسان الأمثلة التالية.
وراثة الصفات الجسمية :
تعتبر صفة الطول في الإنسان صفة وراثية جسمية تعمل تحت تأثير عدد من الجينات الجسمية والعديد من العوامل الأخرى مثل الغذاء والهرمونات . ومن الصفات الجسمية عند الإنسان الأمثلة التالية :
الصفات المتأثرة بالجنس:
تعتبر صفة الصلع عند الإنسان من الصفات المتأثرة بالجنس ولكنها ليست مرتبطة بالجنس ، وتتحكم في هذه الصفة جينات تُحمل على الكروموسومات الجسمية ثم تورث للجنسين الذكر والأنثى بالتساوي, إلا أن الهرمونات الجنسية تتحكم في مدى ظهور هذه الصفة من خلال تفاعلها مع الجينات الوراثية .
وراثة الصفات المرتبطة بالجنس :
تبين لك أن هناك نوعين من الكروموسومات في الإنسان :
أ. كروموسومات جسمية (22 زوج) .
ب. كروموسومات جنسية (زوج واحد) تسمى الصفة التي توجد جيناتها على الكروموسوم الجنسي X صفة مرتبطة بالجنس ويعتمد ظهورها لدى الفرد على جنسه ومن الصفات المرتبطة بالجنس عند الإنسان الأمثلة التالية.
مرض نزف الدم ( الهيموفيليا)
Hemophilia
مرض العمى اللوني (Color _ blindness)
مرض الانيميا المنجلية (Sickle cell anemia)
تعتبر صفة الطول في الإنسان صفة وراثية جسمية تعمل تحت تأثير عدد من الجينات الجسمية والعديد من العوامل الأخرى مثل الغذاء والهرمونات . ومن الصفات الجسمية عند الإنسان الأمثلة التالية :
وراثة لون العيون في الانسان
وراثة صفة القدرة على ثني اللسان
وراثة العامل الريزيسي (Rhesus system (RH
وراثة لون الشعر
وراثة صفة القدرة على ثني اللسان
وراثة العامل الريزيسي (Rhesus system (RH
وراثة لون الشعر
الصفات المتأثرة بالجنس:
تعتبر صفة الصلع عند الإنسان من الصفات المتأثرة بالجنس ولكنها ليست مرتبطة بالجنس ، وتتحكم في هذه الصفة جينات تُحمل على الكروموسومات الجسمية ثم تورث للجنسين الذكر والأنثى بالتساوي, إلا أن الهرمونات الجنسية تتحكم في مدى ظهور هذه الصفة من خلال تفاعلها مع الجينات الوراثية .
وراثة الصفات المرتبطة بالجنس :
تبين لك أن هناك نوعين من الكروموسومات في الإنسان :
أ. كروموسومات جسمية (22 زوج) .
ب. كروموسومات جنسية (زوج واحد) تسمى الصفة التي توجد جيناتها على الكروموسوم الجنسي X صفة مرتبطة بالجنس ويعتمد ظهورها لدى الفرد على جنسه ومن الصفات المرتبطة بالجنس عند الإنسان الأمثلة التالية.
مرض نزف الدم ( الهيموفيليا)
Hemophilia
مرض العمى اللوني (Color _ blindness)
مرض الانيميا المنجلية (Sickle cell anemia)
ليست هناك تعليقات:
إرسال تعليق