الخلايا ثنائية المجموعة الكروموسومية

Question

يتكون الجسم من نوعين من الخلايا هما الخلايا الجسمية والخلايا الجنسية ويكون عدد الخلايا الجسمية أكثر كثيرًا من الخلايا الجنسية فالدماغ والجلد والعظام وبقية أنسجة الجسم وأعضائه هي عبارة عن خلايا جسمية لقد درست سابقا أن كل خلايا جسم الإنسان تحتوي على ٤٦ كروموسوما تترتب على هيئة أزواج متماثلة في الحجم والشكل والـ DNA التي تتكون منه تُسمى الخلايا التي تحتوي على أزواج متماثلة من الكروموسومات الخلايا الثنائية المجموعة الكروموسومية Diploid

الخلايا الأحادية المجموعة الكروموسومية 

يكون عدد الكروموسومات في الخلايا الجنسية نصف عدد الكروموسومات في الخلايا الجسمية لذا نقول إنها أحادية المجموعة الكروموسومية Haploid فمثلاً يكون عدد الكروموسومات في الخلايا الجنسية في الإنسان ۲۳ كروموسومًا فقط كروموسوم واحد من كل زوج من الكروموسومات المتشابهة قارن بين عدد الكروموسومات الموجودة في الخلايا الجنسية للإنسان ومجموعة الكروموسومات الكاملة للإنسان المبينة في الشكل ١٧ صفحة ١٠١. 

الانقسام المنصف الانقسام الاختزالي والخلايا الجنسية

تنتج الخلايا الأحادية المجموعة الكروموسومية خلال عملية الانقسام المنصف Meiosis وفي هذه العملية يكون عدد الكروموسومات في الأبناء مساويًا لعدد الكروموسومات في الآباء كما في الشكل ۲۱ فعندما تتحد الخلايا الجنسية الأحادية تنتج البويضة المخصبة الثنائية المجموعة الكروموسومية التي تبدأ في النمو والتغير لتكون فردًا جديدًا بقدرة الله عز وجل تمر النواة خلال الانقسام المنصف بمرحلتين من الانقسام تتضمن كل مرحلة أربعة أطوار كما في الانقسام المتساوي. 

المرحلة الأولى من الانقسام المنصف 

تتضاعف الكروموسومات قبل بدء الانقسام المنصف كما في الانقسام المتساوي وعندما تكون الخلايا جاهزة للانقسام تظهر الكروموسومات المتضاعفة بوضوح ويمكن رؤيتها بالمجهر المركب كما في الشكل ٢٢ وتشبه الأحداث في الطور التمهيدي الأول ما يحدث خلال الطور التمهيدي في الانقسام المتساوي إلا أن الكروموسومات المتماثلة تتجمع في صورة أزواج وفي الطور الاستوائي الأول تتحرك أزواج الكروموسومات المتماثلة وتصطف في وسط الخلية في مجموعتين متقابلتين وتظهر الخيوط المغزلية التي ترتبط بالكروموسومات من السنترومير تأخذ الخيوط المغزلية في الانكماش خلال الطور الانفصالي الأول فتبتعد أزواج الكروموسومات المتماثلة بعضها عن بعض وتتحرك نحو الأطراف المتقابلة للخلية وتنتهي المرحلة الأولى بالطور النهائي حيث ينقسم السيتوبلازم وتنتج خليتان في كل خلية كروموسوم واحد من زوجى الكروموسومات المتماثلة. 

المرحلة الثانية من الانقسام المنصف 

تنتقل الخليتان الناتجتان خلال المرحلة الأولى من الانقسام إلى المرحلة الثانية وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة المكونة لكل كروموسوم كل منهما عن الأخرى خلال هذه المرحلة وتظهر الخيوط المغزلية والكروموسومات بوضوح خلال الطور التمهيدي الثاني ثم تتحرك الكروموسومات إلى وسط الخلية في الطور الاستوائي الثاني وترتبط الخيوط المغزلية بالكروموسوم من السنترومير وخلال الطور الانفصالي الثاني ينقسم السنتر ومير وتنكمش الخيوط المغزلية فتنفصل الكروماتيدات كل منهما عن الأخرى وتتحرك نحو أطراف الخلية وتُسمى الكروماتيدات بعد انفصالها كروموسومات وتنتهي المرحلة الثانية بالطور النهائي الثاني حيث تختفي الخيوط المغزلية ويتشكل الغلاف النووي حول الكروموسومات ثم ينقسم السيتوبلازم وبهذا تنتهي عملية الانقسام المنصف لاحظ الشكل ۲۳. 

ملخص عملية الانقسام المنصف 

ينتج عن المرحلة الأولى من الانقسام المنصف خليتان تنقسم كل خلية خلال المرحلة الثانية لتكوين خليتين جديدتين وبذلك تنتج عن عملية الانقسام المنصف أربع خلايا جنسية في كل منها نصف العدد الأصلي من الكروموسومات فمثلا تحتوي كل خلايا الإنسان على ٤٦ كروموسوما وخلال الانقسام المنصف تنتج أربع خلايا جنسية تحتوي كل خلية على ٢٣ كروموسوما. 

الانحرافات والخلل في الانقسام المنصف :

تحدث عملية الانقسام المنصف عدة مرات في الأعضاء التكاثرية لذا قد تحصل بعض الانحرافات أو الخلل خلالها وتكون هذه الانحرافات شائعة في النباتات وقليلة الحدوث في الحيوانات وينتج عن هذه الانحرافات خلايا جنسية تحتوي على عدد أكبر أو أقل من الكروموسومات كما في الشكل ٢٤ قد تموت البويضة المخصبة الناتجة عن الخلايا الجنسية أحيانًا أما إذا نمت فيكون عدد الكروموسومات في خلايا المخلوق الحي الناتج غير طبيعي مما قد يؤدي إلى عدم نموه بشكل طبيعي انظر الشكل ٢٥. 

كيف تمكن العلماء من فصل الكروموسومات بعضها عن بعض؟ 

تظهر الكروموسومات عند النظر إليها بالمجهر المركب متشابكة كالمعكرونة لهذا استغرق العلماء فترة طويلة المعرفة عددها في خلايا جسم الإنسان تخيل كيف شعر الدكتور دو شیو سو عندما نظر إلى المجهر المركب فشاهد الكروموسومات متباعدة لكن المشكلة الكبرى تمثلت في أنه لم يعرف ما الذي فعله لتظهر الكروموسومات بهذه الصورة بحيث تمكن من عدها يقول الدكتور سو حاولت دراسة هذه الشرائح وتحضير عينات أخرى مماثلة لتكرار هذه الأعجوبة ولكن لم يحدث شيء واستمر الدكتور سو ثلاثة أشهر يحاول معرفة السبب الذي أدى إلى فصل الكروموسومات بعضها عن بعض وفي شهر أبريل من عام ١٩٥٢م حصل على مبتغاه حيث توصل إلى أن الكروموسومات انفصل بعضها عن بعض بسبب الخاصية الأسموزية الخاصية الأسموزية هي حركة جزيئات الماء خلال الغشاء البلازمي حيث تتحرك جزيئات الماء من المحاليل ذات التركيز الأكبر للماء إلى المحاليل ذات التركيز الأقل ففي تجربة سو كان المحلول الذي استعمله لتحضير العينة يحتوي على كميات أكبر من الماء مقارنة بما في داخل الخلية لذا تحرك الماء إلى الداخل فانتفخت الخلايا حتى انفجرت مما أدى إلى ظهور الكروموسومات بوضوح وكان ذلك نتيجة خطأ قام به أحد العاملين في المختبر في أثناء تحضيره المحلول الذي تحفظ فيه الخلايا وبما أن تحضير هذا المحلول يقوم به أكثر من شخص ولأنه مضت فترة طويلة على اكتشاف سبب ظهور الكروموسومات بوضوح لم يتمكن الدكتور سو من تحديد من كان وراء اكتشاف هذا اللغز العظيم فبقي مجهولا. 

Answer 1

ما مادة الوراثة DNA

لماذا كانت حروف الهجاء من أهم الأشياء التي يجب أن تتعلمها عند دخولك المدرسة تساعد معرفة الحروف على تعلم القراءة فهي الشفرة التي تفك أسرار اللغة العربية وكذلك تستعمل الخلية الشفرات المختزنة في مادتها الوراثية والتي تكون على صورة مركب كيميائي يُسمى الحمض النووي المنقوص الأكسجين أو DNA الذي يحوي معلومات خاصة بنمو ونشاط المخلوقات الحية انظر إلى الشكل ١ الذي يوضح كيفية تخزين DNA في الخلايا التي تحتوي على نواة فعندما تنقسم الخلية يتضاعف DNA وينتقل إلى الخلايا الجديدة وبهذه الطريقة تحصل كل خلية جديدة على المعلومات نفسها الموجودة في الخلية الأصلية ويجب أن تتذكر دائما أن كل خلية تتكون في جسمك أو في جسم أي مخلوق حي آخر تحتوي على DNA.

اكتشاف DNA

اكتشف العلماء منذ منتصف عام ۱۸۰۰م أن نواة الخلية تحتوي على جزيئات كبيرة أطلقوا عليها اسم الأحماض النووية وفي عام ١٩٥٠م تمكن الكيميائيون من معرفة مكوّنات الحمض النووي DNA ولكنهم لم يستطيعوا في حينها بناء نموذج يصف كيفية ترتيب هذه المكونات لتشكيل جزيء DNA.

ترکیب DNA

في عام ١٩٥٢م اكتشفت العالمة روزاليند فرانكلين أن DNA يتركب من سلسلتين من الجزيئات فهما شكل لولبي وبالاعتماد على الأشعة السينية توصلت الدكتورة فرانكلين إلى أن شكل DNA يشبه السلم الحلزوني وفي عام ١٩٥٣م وبناء على ما توصلت إليه العالمة فرانكلين وغيرها من العلماء استطاع العالمان جيمس واطسون و فرانسيس كريك بناء نموذج الجزيء DNA.

نموذج DNA

ما شكل DNA بناءً على نموذج واطسون وكريك يتكوّن جانبا السلم الحلزوني من تعاقب السكر وهو السكر الخماسي المنقوص الأكسجين ومجموعة الفوسفات في حين تتكون درجات السلم من جزيئات تُسمى القواعد النيتروجينية ويحتوي الـ DNA على أربعة أنواع من القواعد النيتروجينية هي الأدنين A والجوانين G والسايتوسين C والثايمين T وقد لاحظ العلماء أن كمية السايتوسين في الخلية تساوي دائما كمية الجوانين وكمية الأدنين مساوية لكمية الثايمين مما جعلهم يفترضون أن القواعد النيتروجينية تكون مرتبطة في أزواج كل قاعدتين معا كما في الشكل ١ حيث يرتبط الأدنين في السلسلة الأولى مع الثايمين في السلسلة المقابلة ويرتبط الجوانين مع السايتوسين وتكون أزواج القواعد النيتروجينية متداخلة كما في ألعاب قطع التركيب.

نسخ DNA

عندما تتضاعف الكروموسومات قبل الانقسام المنصف أو المتساوي تتضاعف كمية DNA داخل النواة وقد أظهر نموذج واطسون وكريك كيف يحدث ذلك حيث تنفصل السلسلتان في DNA إحداهما عن الأخرى ثم ترتبط قواعد نيتروجينية جديدة فيتكون DNA جديد يحمل ترتيب القواعد النيتروجينية نفسها في DNA الأصلي كما في الشكل ٢.

الجينات

تعتمد معظم صفات الإنسان مثل لون الشعر والطول وغيرهما من الصفات على البروتينات التي تصنعها الخلايا المكوّنة للجسم وتدخل البروتينات في بناء الخلايا والأنسجة أو تعمل كإنزيمات وتكون المعلومات التي تستعملها الخلايا لتصنيع هذه البروتينات محمولة على DNA ويُسمى الجزء من DNA المحمول على الكروموسوم والمسؤول عن تصنيع بروتين بالجين Gene ويحتوي الكروموسوم الواحد على مئات الجينات كما هو موضح في الشكل ٣ تتكون البروتينات من سلسلة من مئات أو آلاف الأحماض الأمينية ويحدد الجين ترتيب الأحماض الأمينية المكوّنة للبروتين فإذا تغير ترتيبها تغير البروتين ولكن ماذا يحدث لخلايا الجسم عندما لا يُصنع بروتين ما أو يحدث خلل في تصنيعه لسبب ما.

تصنيع البروتينات

توجد الجينات في النواة إلا أن عملية تصنيع البروتينات تحدث في الرايبوسومات الموجودة في السيتوبلازم لذا تتم عملية نقل شفرة تصنيع البروتينات من النواة إلى الرايبوسومات عبر نوع آخر من الأحماض النووية هو الحمض النووي الرايبوزي أو RNA.

Answer 2

الخلايا ثنائية المجموعة الكروموسومية؟