الدرساليوم طبيعة الخبر الوراثي و آلية تعبيره - الهندسة الوراثيةاليوم1استهـلاك المــــادة العضويــة و تـدفق الطـــاقةاضافة للعضلةاليوم2 القوانين الإحصائية لانتقال الصفات الوراثية عند ثنائيات الصيغةالصبغية اليوم3 عـلـم الـمـنـاعـة اليوم4 الظواهر الجيولوجية المصاحبة لنشوء السلاسل الجبلية على جزئين اليوم5 وبسم الله نبتدى باول درس
بناء مفهوم الخبر الوراثي:تموضعه و طبيعته الكيميائية
قد تتساءل لماذا نبحث عن الخبر الوراثي على مستوى الخلية : حاول أن تعتمد المنطق التالي:
تعلم أن الحياة مجموعة وظائف حيوية وأن هذه الوظائف وراثية وأن كل ما هو وراثي مصدره الخبر الوراثي ادن فهذا الأخير يشكل دعامة الحياة
تعلم أن الخلية هي المسيطرة على الوظائف وبالتالي فالخبر الوراثي يتموضع في الخلية . فأين يتموضع داخل الخلية ؟
للإجابة على هذا السؤال حاول أن تفسر نتائج تجربة التقطيع المنجزة عند Acetabularia
عبارة عن طحلب أخظر وحيد الخلية يعيش متبث فوق الصخور : نقتصر هنا على النوعين A.m و A.c
تجربة1: فصل الطحلب إلى جزئين: الجزء القاعدي به نواة والجزء العلوي بدون نواة
.تفسير نتائج التجربة:
ضمور الجزء العلوي يفسر بعدم توفره على المادة الوراثية نمو الجزء القاعدي وتعويضه لقبعة جديدة يفسر بتوفره على المادة الوراثية
تجارب اظافية:أنقر هنا
تجربة2:
لا حظ أن الجزء القاعدي ينمو ويجدد قبعة بمواصفات النوع المعطي للنواة مما يدل على أن شكل القبعة يتحدد من خلال
معلومات وراثية متمو ضعة في نواة الخلية
استنتاج :المادة الوراثية متمو ضعة داخل نواة الخلية
ما هي طبيعة المادة الوراثية؟
نعلم الأن أن الخبر الوراثي يوجد في النواة : النواة تتحكم في الوظائف التي تتم على مستوى الجبلة الشفافة
(سنحاول فيما بعد معرفة كيف يتم التواصل بين النواة والسيتوبلازم ) فما هي الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية؟
حاول أن تجد تفسير لنتائج تجارب Griffith.Griffith
قام بحقن مجموعات من الفئران بنوعين من المكورات الثنائية الرئوية(بكتيريات) حسب الظروف التجريبية الممثلة أسفله.
تجارب Griffith
لاحظ ان المكورات الثنائية الرئوية نوع S تسببت في موت الفئران فهي ادن مميتة( حادة) عكس النوع R لم تتأثر به الفئران فهو ادن غير حاد
بإيجادك لتفسير مقنع لنتائج التجربة الثالثة ل Griffith ستلاحظ أن R تحول إلى S : هذا التحول ليس تلقائي بل هناك علة محولة وهي جزء من الخبر الوراثي للنوع S بحيث اكتساب النوع Rلصفة النوع S( العلبة ) سببه اكتساب جزء من مادته الوراثية والموجودة
ضمن بقايا S .البحث عن العلة المحولة هو البحث عن المادة الوراثية. فما طبيعتها ؟
تجارب Avery والمجموعة:
تذكير: بقايا البكتيرية S تتكون من دهنيات - بروتيدات - ونوعين من الأحماض الأزوتية : ARN و ADN
تمت معالجة بقايا S بمختلف أنزيمات هضمية بهدف التخلص من مختلف المواد المكونة للبكتيرية قبل حقنها مع محلول به النوع R لمجموعة من الفئران
لاحظ أن العلة المحولة تختفي فقط في حالة غياب ADN مما يعني أن هذه المادة تشكل العلة المحولة.
لاحظ أن العلة المحولة تختفي بعد معالجة بقايا S بالأنزيم الهاضم لمادة ADN أي أن سبب اكتساب النوع R للعلبة هو اكتسابه لجزء من ADN النوع S الموجود ضمن البقايا
استنتاج عام:
الخبر الوراثي يوجد في النواة وهو عبارة عن مادة
الحمض النووي الريبوزي ناقص أكسجين ADN .
دور ADN في تكاثر الحمات(الفيروسات)
ملحوظة: بعض الحمات تتكاثر بفضل ARN عوض ADN مثل حمة السيدا(VIH )
نقل الخبر الوراثي أثناء الانقسام غير المباشر
الأهداف المعرفية:
تعرف مراحل الانقسام غير المباشر عند كل من الخلية النباتية والخلية الحيوانية.
فهم دور الصبغيات في نقل الخبر الوراثي من الخلية الأم إلى الخلية البنت.
فهم المميزات الوراثية للانقسام غير المباشر.
الانقسام غير المباشر عند الخلية النباتية:
إليك صور ملاحظة بالمجهر لخلية جدر البصل خلال مختلف مراحل الانقسام غير المباشر: حاول أن تستنتج أهم التغيرات الحاصلة على مستوى نواة الخلية ورتب الصور حسب تسلسلها الزمني.
لاحظ أن أهم التغيرات تخص النواة : اختفاء النويات والغشاء النووي ثم اتخاذ النواة لمظهر خييطي : الصبغيات (خييطات تظهر في النواة أثناء الانقسام)
مراحل الانقسام غير المباشر
الصورة b: لاحظ أن حدود النواة واضحة وبها نويات المادة النووية التي تظهر قاتمة عبارة عن الصبغين:الخلية هنا في طور السكون (لم تشرع بعد في الانقسام)
الصورة c : لاحظ تغير مظهر النواة أصبح خييطي وحدودها تلاشت(اختفاء النويات والغشاء النووي) الخييطات عبارة عن الصبغيات. Chromosomes:المرحلة التمهيدية من الانقسام.
الصور d.fوg: لاحظ وضوح الصبغيات وتموضعها على شكل صفيحة استوائية :الخلية هنا في الطور الاستوائي من الانقسام .
الصور h وa: لاحظ انفصال مجموعتين من الصبغيات و تصاعد قطبي لكل مجموعة :الخلية هنا في الطور الانفصالي من الانقسام.
الصورة e: لاحظ تشكل نواتين جديدتين في قطبي الخلية الأم انطلاقا من الصبغيات الأصلية ثم ظهور جدار جديد يفصل السيتوبلازم الأصلي إلى جزئين نحصل بذلك على خليتين بنتين:الطور النهائي.
خلاصة
يتم الانقسام عبر مراحل متسلسلة: التمهيدية-الاستوائية – الانفصالية ثم النهائية. أهم ما يميز المراحل الثلاث الأولى :ظهور الصبغيات تموضعها على شكل
صفيحة استوائية ثم انفصالها إلى مجموعتين (انقسام النواة إلى نواتين) المرحلة النهائية تتميز بانقسام السيتوبلازم لنحصل في النهاية على خليتين.
حالة الخلية الحيوانية: تظهر الوثيقة التالية رسوم تفسيرية لمراحل الانقسام غير المباشر عند الخلية الحيوانية.
لاحظ أن الخلية الحيوانية تتميز بوجود جسيم مركزي الذي يشكل مصدر النجيمتان خلال الطور التمهيدي من الانقسام.
غياب الجدار الهيكلي يجعل انقسام السيتوبلازم عملية سهلة وتتم بواسطة الاختناق الاستوائي.
بالنسبة لتسلسل أحداث الانقسام تتم وفق نفس المراحل المشار إليها سابقا.
لاحظ أن صبغيات الخلية الأم ناقلة للخبر الوراثي إلى الخلايا البنات فهي ادن تشكل دعامة الخبر الوراثي
مفهوم الخريطة والصيغة الصبغيتين:
الخريطة تعبر عن صبغيات الخلية مرتبة من الأكبر إلى الأصغر :
لاحظ أن صبغيات الخريطة'' ب'' مرتبة على شكل أزواج أي أن لكل صبغي مماثله نقول أن الخلية هنا ثنائية الصيغة الصبغية ونرمز لها ب 2n هنا 2n=46
لاحظ أن صبغيات الخريطة ''أ'' مرتبة على شكل أفراد أي أن كل صبغي ممثل بنمودج واحد :الخلية هنا أحادية الصيغة الصبغية نرمز لها ب n هنا
ما هي العلاقة بين الصبغيات وADN؟
خلال طور السكون تظهر الصبغيات على شكل عقود من اللؤلؤ كل عقد مكون من ADN وبروتينات تنعت بالهستونات
مع بداية الانقسام تتكدس الخييطات لتصبح الصبغيات واضحة خلال فترات الانقسام حيث يصبح التكدس في أوجه خلال الطور الاستوائي.
1:مظهر خييطات الصبغين خلال طور السكون
2:أنظر البنية الجزيئية لمادة ADN
3:مظهر الصبغي خلال فترة الانقسام
كيف تتطور كمية ADN خلال الدورة الخلوية؟
الدورة الخلوية تعبر عن المدة الفاصلة بين انقسامين متتاليين وتشمل طور السكون(G2-S-G1) وفترة انقسام(M)
لاحظ أن كمية ADN عند الخلية البنت هي نفس الكمية عند الخلية الأم بفضل التضاعف الملاحظ خلال المرحلة S من طور السكون.
فما هي آلية تضاعف ADN وما هي خاصية هذا النمط من التوالد؟ للإجابة على هذا السؤال نقترح نتائج تجارب Stahl و Messelson
تفسير النتائج
ADN الوسط الأول ثقيل لأن ألأزوت المدمج في كلا الشريطين من النوع الثقيل N15.
ADN الخلايا الناتجة عن انقسام الأولى في الوسط الثاني من النوع الهجين أي وسيط بين الخفيف و الثقيل مما يعني أنه تم دمج أزوت خفيف الى جنب الأزوت الأصلي الثقيل.
ADN المحصل عليه بعد الانقسام الثاني في نفس الوسط نوعان نوع خفيف ونوع هجين مما يعني أنه أثناء تضاعف ADN يحافظ دائما على جزء أصلي وتتم بلمرة جزء جديد: تنعث الالية بالنصف محافضة .لفهم أكثر اليك عزيزي الرسوم المفسرة لالية النسخ النصف المحافظ.
الشريط الأصلي يلعب دور القالب أثناء عمل أنزيم البلمرة (ADN polymérase) مما يجعل ADN المحصل عليه مطابق للأصلي.أثناء المرحلة الانفصالية من الانقسام الخلوي كلا الخليتين البنتين تحصل ليس فقط على نفس كمية ADN الخلية الأم (بفضل التضاعف) لكن كذلك على نفس نوع ADN بفضل الآلية النصف المحافظة :يحافظ على نفس الخبر الوراثي إذن من الخلية الأم إلى الخلية البنت فالانقسام الخلوي توالد مطابق للأصل( التلميم Clonage).
مفهوم المورثة و الحليل:
نفس الصفة الوراثية تأخذ عدة مظاهر خارجية مما يدل على أن المحتوى الوراثي المحدد لهذه الصفة يخضع لتغيرات بفعل الطفرات.
مثال لون البدور عند الجليان petit pois
مظهر خارجي أخضر مظهر خارجي أصفر لاحظ أن الأخضر و الأصفر يعبران على مظهرين مختلفين لنفس الصفة(اللون )
الجزء المسؤول عن اللون على مستوى ADN ادن يختلف محتواه الوراثي عند النبتتين : يشكل هذا المحتوى الحليل Allèle
المورثة: ادن عبارة عن جزء من ADN يرمز إلى صفة وراثية(اللون مثلا) والحليل عبارة عن المحتوى الوراثي لهذا الجزء ويرمز إلى مظهر خارجي معين
( الأخضر أو الأصفر مثلا ) يمكن المرور من حليل لأخر بفعل حدوث تغير فجائي ينعت بالطفرة.
مفهوم المظهر الخارجي :
مثال: فقر الدم المنجلي : مرض وراثي يتميز باتخاذ الكريات الحمراء شكل منجلي عند الشخص المصاب.
فما هو سبب هذا الشكل مقارنة مع الشكل العادي للكريات الحمراء - لفهم سبب اختلاف شكل الكريات الحمراء عند الشخصين نقوم بمقارنة محتوى هاذين الصنفين من الخلايا ( مع التذكير بأن محتوى الكريات الحمراء يتجلى في الخضاب الدموي وهو بروتين صنف الكريونات )
البروتين = سلسلة من الأحماض الأمينية (أنظر مقرر الأولى باك)
لنقارن ادن الخضاب الدموي الموجود بداخل الكريات الحمراء المنجلية(HbS) بالخضاب الدموي للكريات ذات الشكل العادي(HbA):
Val- His- Leu- Thr- Pro- Glu- Lys حالة الشخص السليم.
Val- His- Leu- Thr- Pro- Val- Lys حالة الشخص المصاب
سنقتصر على تمثيل جزء من السلسلة B وهو الجزء المميز للحالتين ( الأجزاء الغير ممثلة لم يعاين أي اختلاف بين الشخصين السليم والمصاب.) لاحظ أن الحمض ألأميني رقم 6 في السلسلة العادية هو Glucine وفي السلسلة الغير عادية هو Valine مما يعني أن سبب الاختلاف يتجلى في استبدال حمض أميني بأخر. هذا الاستبدال يجعل جزيئات الخضاب نوع HbS تلتصق فيما بينها بعد تحريرها للأكسجين مما يفقدها خصائصها الأصلية(حالة مذابة) هذا التصلب يغير في شكل الكريات الحمراء لتصبح منجلية.ما هي عواقب هذا التغير بالنسبة لخصائص الخضاب الدموي؟
قدرة الكريات الحمراء على نقل الأكسجين مرتبطة بسهولة حركتها .بسبب التصاق جزيئات الخضاب الدموي فيما بينها تتخذ الكريات الحمراء شكل منجلي مما يجعل قدرتها على نقل الأكسجين ضعيفة بفعل حركتها الصعبة داخل العروق.
استنتاج : سبب فقر الدم ادن خلل في بروتين الكريات الحمراء مما يعني أن المظهر الخارجي على مستوى الجزيئي عبارة عن 17
فما هو سبب استبدال Glu ب Val في السلسلة الغير عادية؟
لنقارن جزء ADN المناسب عند الشخصين:
جزء ADN عند الشخص السليم: CACGTGGAATGAGGTCTCCTC
GTGCACCTTACTCCAGAGGAG نفس الجزء عند الشخص المصاب: CACGTGGAATGAGGTCACCTC
GTGCACCTTACTCCAGTGGAG
لاحظ أن النكليوتيد رقم 17 T استبدل ب A مما نتج عنه استبدال Glucine ب Valine على مستوى السلسلة B للخضاب الدموي HbS
استنتاج : تسلسل النكليوتيدات ادن على مستوى ADN يرمز إلى تسلسل الأحماض الأمينية على مستوى البروتين: هناك ادن رمز وراثي
خلاصة عامة:
عمل المورثة يقتصر في التحكم في تسلسل الأحماض الأمينية على مستوى البروتينات المنتجة من طرف الخلايا.آلية تعبير الخبر الوراثي يتجلى ادن في آلية تركيب البروتينات.
تركيب البروتينات:
المورثة توجد داخل النواة وعملية تركيب البروتين تتم في السيتوبلازم :التواصل بين النواة والسيتوبلازم يتم عن طريق ARNm- تتم العملية ادن عبر مرحلتين –
1. الاستنساخ: تشكل ARNm انطلاقا من أحد شريطي ADN.
ARNm المحصل عليه
AACCCGAUUGUGCAGUC 3' 5'
2. الترجمة : تتم في السيتوبلازم بفضل الجسيمات الريبية حيث تترجم كل وحدة رمزية إلى حمض أميني محدد :يشمل الرمز الوراثي على 64 وحدة رمزية ترمز إلى 20 حمض أميني مختلف مما يعطي لكل حمض أكثر من وحدة رمزية مناسبة :يتميز الرمز بالتكرار.3 وحدات ليس لها معنى تعرف بوحدات قف Stop على اعتبار أنها سبب توقف عملية الترجمة.
المبدأ: أكتب الوحدة الرمزية في المكان المناسب ثم أضغط على OK
مثال: UUUAUAAAACCGCGU 3' 5' ARNm
بعد الترجمة نحصل على السلسلة الببتيدية التالية Phe – Ile – Lys – Pro - Arg
1.
نقل الخبر الوراثي أثناء التوالد الجنسي
يتميز التوالد الجنسي بحدوث ظاهرتين لهما أهمية وراثية بالغة:الانقسام الاختزالي و الإخصاب, إليك تذكير بأهمية الظاهرتين:
I – الانقسام الاختزالي: يهدف إلى اختزال الصيغة الصيغية من 2n إلى n . فما هي خصائصه مقارنة بالانقسام غير المباشر؟
الانقسام الاختزالي عبارة عن مجموع انقسامين متتاليين كلاهما يتم عبر أربع مراحل:
- الانقسام المنصف division réductionnelle I
- الانقسام التعادلي division équationnelle II
سنقتصر هنا على المراحل المميزة للانقسام المنصف مقارنة مع الانقسام غير المباشر: لاحظ الطور الاستوائي في حالة الانقسامين
المنصف و الغير المباشر :
في حالة الطور الاستوائي I : لاحظ تموضع الصبغيات وهي في حالة اقتران على شكل رباعيات هذا التموضع المميز مؤشر على استعداد كل صبغي الانفصال عن مماثله خلال الطور الانفصالي. (الاستوائية I = استوائية الانقسام المنصف ).
خلال الطور الانفصالي للانقسام غير المباشر لاحظ تشقق الجزيء المركزي وانفصال كل صبغي ابن عن الأخر(صبيغيات سابقا)
نحصل في النهاية على خليتين بنتين هنا ب 2n=4
خلال الطور الانفصالي I(المنصف) ينفصل كل صبغي عن مماثله (الطلاق) نحصل في النهاية على خليتين كلاهن ب n=2.
لاحظ أنه في نهاية الانقسام المنصف كل صبغي لا زال مكون من صبيغيين مما يستوجب حدوث انقسام ثاني:الانقسام التعادلي
الانقسام التعادلي: يهدف إلى استعادة كلn=2لوضعه الأصلي أي مكون من خييط واحد ( صبيغي) فهو لا يختلف عن الانقسام غير المباشر
يتم في 4 مراحل:التمهيدية II –الاستوائية II – الانفصالية II و النهائية II .
تذكر أن المحتوى الوراثي للصبغيين المتماثلين يختلف مما يعني أن الخلايا الناتجة عن الانقسام الاختزالي تختلف من حيث المحتوى الحليلي
أثناء الطور الانفصاليI يحدث انفصال الصبغيات المتماثلة فيما بينها بشكل عشوائي مما يحدث تخليط حليلي بيصبغي ينتج عنه تنويع وراثي للخلايا المحصل عليها في نهاية الانقسام الاختزالي.
عكس الانقسام غير المباشر الذي يعتبر توالد مطابق للأصل بحيث نحصل على خلايا مطابقة وراثيا للخلية الأم ( اللمة clone ).
خلال الطور التمهيدي I وأثناء تزاوج الصبغيات المتماثلة فيما بينها يمكن أن يحدث تقاطع بينهما مما ينتج عنه تبادل قطع متماثلة
تعرف الظاهرة بالعبور الصبغي .ينتج عن هذه الظاهرة تخليط حليلي ضمصبغي يزيد من تنوع الخلايا في نهاية الانقسام.
خلاصة: بفضل كل من الانقسام الاختزالي والاخصاب يحافظ على تباث الصيغة الصبغية من جيل لأخر كما تساهم الظاهرتين في تنويع خلف نفس الجيل(التخليطين البصبغي والضمصبغي)
مفهوم الدورة الصبغية وكيفية انجازها:
تعبر عن تعاقب الطور n و2n من جيل لأخر بفعل تعاقب ظاهرتي الانقسام الاختزالي و الإخصاب:تنسب الدورة لأحد الطورين أو لكلاهما حسب طول مدة حياته.
تذكر أن الانقسام الاختزالي يضع حد للطور 2n ويشكل تاريخ ميلاد الطور n .
...........الإخصاب يضع حد لحياة الطور n و يشكل تاريخ ميلاد الطور 2n.
...........الانقسام غير المباشر لايأثر في الصيغة الصبغية وبالتالي يمدد في حياة الطور.
لتحديد نمط الدورة حاول أن تتعرف على الظواهر المشار إليها وتأمل أي الطورين سائد:مدة حياته طويلة –تنسب له الدورة –
نماذج الدورات الصبغية:
أثناء انجازك للدورة الصبغية تذكر أنك مطالب بما يلي:
- تمثيل تعاقب الطورين 2n و n .
- إظهار أهمية كل طور حسب مدة حياته.
- توضيح التموضع الصحيح لظاهرتي الانقسام الاختزالي و الإخصاب.
- تحديد نمط الدورة.
الجمعة أكتوبر 02, 2009 6:02 am
