تركيب المادة الوراثية
1. الكروموسومات: تراكيب دقيقة توجد فيها المادة الوراثية التي تحدد الصفات الوراثية.
يتكون الكروموسوم من:
1. مركب كيميائي معقد يسمى الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين الذي يسمى اختصاراً DNA، يتحكم في أنشطة الخلية ويخزن المعلومات الوراثية التي تنتقل من الآباء إلى الأبناء فيها.
2. بروتين يسمى هستون.
* تحتوي خلايا الإنسان الجسمية على 46 كروموسوم.
2. الجين: تراكيب تحتوي عليها سلسلتين حلزونيتين ملتفتين من ال DNA، وتمثل أجزاء محددة من الكروموسوم.
* تتحكم الجينات في الصفات الوراثية المختلفة، مثل جين صفة لون العينين، وجين صفة الطول.
* تعد الجينات المسؤول الرئيس عن اختلاف الصفات بين أفراد النوع الواحد على الرغم من تساوي عدد الكروموسومات في كل منها.
3. النيوكليوتيد: هو الوحدات البنائية في جزيء DNA.
* يتكون كل نيوكليوتيد من: جزيء سكر خماسي الكربون منقوص الأكسجين، قاعدة نيتروجينية واحدة، ومجموعة فسفات.
أتحقق: مم تتكون النيوكليوتيدات؟ يتكون كل نيوكليوتيد من: جزيء سكر خماسي الكربون منقوص الأكسجين، قاعدة نيتروجينية واحدة، ومجموعة فسفات.
- تختلف النيوكليوتيدات في جزيء DNA الواحد باختلاف نوع القاعدة النيتروجينية الموجودة فيها.
- أنواع القواعد النيتروجينية:
1.السايتوسين C
2. الأدنين A
3. الغوانين G
4. الثايمين T
* ترتبط النيوكليوتيدات ببعضها بروابط تسمى الروابط الهيدروجينية، إذ ترتبط القاعدتان A و T برابطتين هيدروجينيتين، في حين ترتبط القاعدتان C و G بثلاث روابط هيدروجينية.
تضاعف ال DNA
- تضاعف ال DNA يحدث في الخلايا الحية قبل الانقسام الخلوي وهو إنتاج جزيئين DNA مطابقين للجزيء الأصلي، وبهذا تتضاعف الكروموسومات.
أتحقق: متى تحدث عملية تضاعف DNA؟ قبل حدوث الانقسام الخلوي.
- توصّلَ العالمانِ جيمس واطسون وفرانسيس كريك منْ خلالِ النموذجِ الذي اقترحاهُ لجزيء DNA إلى أنَّ كلَّ سلسلةٍ فيهِ تحوي قواعدَ نيتروجينيةً متمّمةً للقواعدِ النيتروجينيةِ الموجودةِ في السلسلةِ المقابلةِ، وهذا يعني أنَّ تتابعَ النيوكليوتيداتِ في سلسلةٍ معينةٍ يساعدُ على بناءِ
السلسلةِ المقابلةِ المتمّمةِ لها.
- تتم عملية تضاعف ال DNA خلال مراحل ثلاث أساسية، هي:
- انفصالُ سلسلتي DNA بعضِهما عنْ بعضٍ نتيجةَ تكسّرِ الروابطِ الهيدروجينيةِ بينَ القواعدِ النيتروجينيةِ في النيوكليوتيداتِ.
- تكوينُ سلسلةٍ متممةٍ لكلِّ سلسلةٍ أصليةٍ اعتمادًا على تتابعِ النيوكليوتيداتِ.
- تكوينُ روابطَ هيدروجينيةٍ جديدةٍ بينَ القواعدِ النيتروجينيةِ وإنتاجُ جزيئَي DNA يتكوّنُ كلٌّ منهُما منْ سلسلتينِ: إحداهُما أصليةٌ، والأخرى جديدةٌ.
- يمكنُ ملاحظةُ تضاعُفِ DNA في الخليةِ عن طريقِ متابعةِ ما يحدثُ للكروموسوماتِ خلالَ هذهِ العمليةِ.
- يتكوّنُ الكروموسومُ بعدَ تضاعُفِهِ من كروماتيدينِ يرتبطانِ معًا بقطعةٍ مركزيةٍ، على نحوِ ما هو مبيَّنٌ في الشكل.
الانقسام الخلوي: العمليةُ التي يتمُّ منْ خلالِها إنتاجُ خلايا جديدةٍ منْ أخرى منَ النوعِ نفسِه، وتحدث هذه العملية بعد مضاعفة المادة الوراثية.
- أنواع الانقسام الخلوي: يحدث في الخلايا حقيقية النواة نوعان من الانقسام، المتساوي والمنصف.
- الانقسام المتساوي: خليتان جديدتان متماثلتان تحوي كل منهما العدد نفسه من الكروموسومات الموجودة في الخلية الأصلية.
- يعبَّر عنْ عددِ الكروموسوماتِ فيها بِ () أيْ، ثنائيةِ المجموعةِ الكروموسوميةِ.
- يحدثُ هذا النوعُ منَ الانقسامِ في خلايا الكائناتِ الحيةِ عديدةِ الخلايا، بهدفِ نموِّها أو تعويضِ ما يتلفُ منها.
- مثال عليها: يحدثُ الانقسامُ المتساوي في خلايا الإنسان الجسميةِ مثلَ خلايا الجلدِ في حالاتِ الجروحِ والحروقِ لتعويضِ الخلايا التالفةِ.
- أطوار الانقسام المتساوي:
- الانقسام المنصف: يؤدّي انقسامُ خليةٍ واحدةٍ انقسامًا منصفًا إلى إنتاجِ أربعِ خلايا تحوي كلٌّ منها نصفَ عددِ الكروموسوماتِ الموجودِ في الخليةِ الأصليةِ.
- ويُعبَّرُ عن عدد الكروموسومات فيها بِ () أيْ أحاديةِ المجموعةِ الكروموسوميةِ.
- الجاميتات (الخلايا الجنسيةَ): الخلايا الناتجةُ منَ الانقسامِ المنصف، وهيَ مهمةٌ لعمليةِ التكاثرِ.
- ينتجُ منَ الانقسامِ المنصِّفِ أربعُ خلايا يُسمّى كلٌّ منها جاميتًا، ويحتوي على نصفِ عددِ كروموسوماتِ الخليّةِ الأصليّةِ.
- يتمُّ الانقسامُ المنصفُ في مرحلتينِ تتضمّنُ كلٌّ منهُما أربعةَ أطوارٍ، هيَ: التمهيديُّ، والاستوائيُّ، والانفصاليُّ، والنهائيُّ.
أتحقق: أسمي أطوار الانقسام المنصف بالترتيب.
التمهيدي، الاستوائي، الانفصالي، النهائي.
- انقسام الخلايا بدائية النوى (الانشطار الثنائي): يحدث بعد تضاعف المادة الوراثية، وينتج عنه خليتين جديدتين متماثلتين.
التقنيات الحيوية
- مشروع الجينوم البشري: مشروعٍ علميٍّ دوليّ ضخمٍ بدأَ عامَ 1990 م ، توصّلَ فيه مجموعةٌ من العلماء إلى اكتشافِ التسلسلِ الكاملِ للنيوكليوتيداتِ في كلِّ كروموسومٍ منْ كروموسوماتِ الخلايا البشريةِ، وأُعلنِتْ نتائجُه عامَ 2003 م ،وقدْ عُدَّ هذا المشروعُ منْ أكثرِ الإنجازاتِ العلميةِ أهميةً للإنسانِ؛ لماذا؟
- تمكّنَ الباحثونَ منْ خلاله من تحديدِ ترتيبِ القواعدِ النيتروجينيةِ جميعِها في الحمضِ النوويِّ للجينومِ البشريِّ، وعملِ خرائطَ توضحُ مواقعَ الجيناتِ في الكروموسوماتِ جميعِها، وهذا ما أسهمَ في تتبّعِ الاختلالاتِ الوراثيةِ تمهيدًا لمعالجتِها.
أتحقّقُ: أحدّدُ أهميةَ مشروعِ الجينومِ البشريِّ.
تمكّنَ الباحثونَ منْ خلاله من تحديدِ ترتيبِ القواعدِ النيتروجينيةِ جميعِها في الحمضِ النوويِّ للجينومِ البشريِّ، وعملِ خرائطَ توضحُ مواقعَ الجيناتِ في الكروموسوماتِ جميعِها، وهذا ما أسهمَ في تتبّعِ الاختلالاتِ الوراثيةِ تمهيدًا لمعالجتِها.