الحمض النووي الريبوزي RNA

Question

يُصنع الـ RNA في النواة وهو نسخة طبق الأصل عن DNA ولكنه يختلف عنه في بعض الخصائص وبمقارنة تركيب DNA في الشكل وتركيب RNA في الشكل ٤ تظهر مجموعة من الاختلافات منها RNA مكون من سلسلة واحدة أما DNA فيتكون من سلسلتين ويحتوي DNA على أربعة قواعد نيتروجينية هي أدنين A جوانين G ثايمين T سايتوسين C أما RNA فيتكون من القواعد النيتروجينية نفسها إلا الثايمين T فيحل محله اليوراسيل U كذلك يحتوي RNA على سكر خماسي الكربون أما DNA فيحتوي على سكر خماسي رايبوزي منقوص ذرة أكسجين لذلك سمي بالحمض النووي الرايبوزي المنقوص الأكسجين هناك ثلاثة أنواع من RNA في الخلية هي الرسول mRNA والناقل RNA والرايبوسومي rRNA ويلعب mRNA دورًا مهما في بناء البروتينات وتبدأ هذه العملية عندما ينتقل RNA من النواة إلى السيتوبلازم وبعد ذلك يرتبط مع الرائبوسومات التي تحتوي rRNA المنتشرة في سيتوبلازم الخلية بعد الارتباط مع الرايبوسوم تبدأ عملية ارتباط الأحماض الأمينية بعضها مع بعض داخل الرايبوسوم وترتبط كل قاعدة نيتروجينية من mRNA مع ما يقابلها في RNA وهكذا تستمر العملية كما هو مبين في الشكل ٤ ثم ترتبط الأحماض الأمينية على RNA فيما بينها لتكوّن سلسلة طويلة ومترابطة وهذا ما يشكل بداية سلسلة البروتين وتحدد الشفرة التي يحملها mRNA ترتيب ارتباط الأحماض الأمينية وبعد أن يفقد RNA الحمض الأميني يصبح حرا في السيتوبلازم ليحمل الأحماض الأمينية مجددًا كما فعل في المرة الأولى

الجينات المسيطرة المتحكمة :-

ربما تعتقد أن جميع الخلايا في جسم المخلوق الحي تصنع نفس البروتينات لأنها تحتوي على الكروموسومات والجينات نفسها غير أنَّ هذا لا يحدث فكل خلية تستعمل بعض الجينات من بين آلاف الجينات الموجودة فيها لتصنيع البروتينات وكل خلية تستعمل فقط الجينات التي تصنع البروتينات اللازمة للقيام بأنشطتها فمثلاً تصنع البروتينات العضلية في الخلايا العضلية لا في الخلايا العصبية كما هو موضح في الشكل ٥ يجب أن تكون الخلايا قادرة على تثبيط بعض الجينات وتنشيط أخرى فأحيانا يكون DNA ملتفّا بعضه حول بعض ولذلك يصعب بناء RNA أو قد ترتبط به بعض المواد الكيميائية ومن ثم لا يمكن استعماله كما أنه إذا أنتج البروتين غير المناسب لم يستطع المخلوق الحي القيام بوظائفه. 

الطفرة 

تحدث أحيانًا بعض الانحرافات أثناء عملية نسخ DNA مما قد يؤدي إلى تصنيع بروتينات غير متطابقة وتُسمى هذه الانحرافات الطفرات Mutations فالطفرة أي تغيير دائم في سلسلة DNA المكوّنة للجين أو الكروموسوم في الخلية وتتضمن بعض الطفرات زيادة أو نقصا في عدد الكروموسومات ومن العوامل التي تسبب الطفرات الأشعة السينية وضوء الشمس وبعض المواد الكيميائية. 

نتائج الطفرة 

تتحكم الجينات في الصفات التي تورث من الوالدين فإذا حدث أي تغيير في الجينات فقد ينتج عنه تغيير في صفات المخلوق الحي كما في الشكل ٦ وعندما تحدث الطفرة في الخلايا الجسمية للمخلوق الحي فقط فإنه لا يتأثر ولكن إذا حدثت الطفرة في الخلايا الجنسية فإن الخلايا الناتجة كلها يحدث لها هذه الطفرة ومن ثم تضيف تنوعا إلى المخلوقات الحية الكثير من الطفرات مضرة بالمخلوق الحي وتسبب موته غالبا ومع ذلك فإن بعض الطفرات تكون مفيدة فمثلا قد تؤدي بعض الطفرات في النبات إلى قدرته على تكوين مواد كيميائية تُنفّر بعض الحشرات التي تتغذى عليه فيحافظ على بقائه. 

الصفات الوراثية 

هل تشبه أحد والديك أم جديك وهل عيناك تشبه عيني أبيك إن صفات لون العيون وشكل الأنف وغيرها أمثلة على الصفات التي ترثها من والديك كما يتضح في الشكل فالوراثة Heredity هي انتقال الصفات الوراثية من الآباء إلى الأبناء ولكن ما الذي يتحكم في الصفات الوراثية. 

ما علم الوراثة ؟ 

تتحكم الجينات المحمولة على الكروموسومات في شكل المخلوق الحي ووظائفه أي ما نسميه صفاته الوراثية وتسمى أزواج الجينات المسؤولة عن صفة محددة الجينات المتقابلة الأليل Alleles وتنفصل الجينات المتقابلة بعضها عن بعض أثناء إنفصال الكروموسومات خلال عملية الانقسام المنصف وتتوزع على الخلايا الجنسية الناتجة بحيث تحصل كل خلية على أحد الجينات المتقابلة فلو درسنا صفة وجود الغمازات مثلاً كما في الشكل ٨ لوجدنا أن إحدى الخليتين الجنسيتين الناتجتين عن عملية الانقسام المنصف تحتوي على جين وجود الغمازات في حين تحتوي الخلية الأخرى على جين يخلو منها إن دراسة كيفية انتقال الصفات الوراثية وتفاعلها فيما بينها هو ما يعرف يعلم الوراثة Genetics. 

Answer 1

مندل مؤسس علم الوراثة

في هل تصدق أن التجارب على نبات البازلاء هي التي ساعدت العلماء على فهم سبب ظهور عيوننا بألوانها المتعددة التي نعرفها درس جريجور مندل وهو عالم اوي الرياضيات والعلوم وبدأ اهتمامه بالنبات منذ طفولته في بستان والده حيث كان بمقدوره توقع أنواع الأزهار والثمار التي يمكن الحصول عليها عند تلقيح النباتات وقد دفعه فضوله في معرفة العلاقة بين لون الأزهار ونوع البذور نبات البازلاء إلى بدء تجاربه في عام ١٨٥٦م استعمل مندل الطريقة العلمية بدقة في تفسير النتائج التي جمعها حول كيفية انتقال الصفات من جيل إلى آخر وبعد مرور ثماني سنوات قدم نتائجه حول نبات البازلاء كان معظم العلماء قبل مندل يعتمدون على الملاحظات والوصف ويدرسون أكثر من صفة في التجربة الواحدة أما مندل فكان أول من تتبع صفة واحدة عبر أكثر من جيل كما كان أول من استعمل الاحتمالات لتفسير نتائج تجاربه أُهملت تجارب مندل فترة طويلة ولم تُقدر أهميتها حتى عام ١٩٠٠م عندما توصل ثلاثة من علماء النبات كل على حدة إلى النتائج نفسها التي توصل إليها مندل ومنذ ذلك الوقت عُرف مندل بأنه مؤسس علم الوراثة.

الوراثة في الحديقة

كان مندل كلما لقح نباتين يحملان صفتين متضادتين حملت النباتات الناتجة جميعها صفة أحد الأبوين بينما تختفي الصفة الأخرى فسماها نباتات هجينة Hybrids لأنها حصلت على جينين متقابلين مختلفين للصفة الوراثية من كلا الوالدين وقد زادت هذه النتائج من فضول مندل لمعرفة المزيد عن وراثة الصفات صفات نقیب من السهل تلقيح نبات البازلاء للحصول على صفات نقية ونحن نقول أن هل تلقيح نبات البازلا المخلوق الحي يحمل صفة وراثية نقية عندما تظهر فيه الصفة الوراثية نفسها جيلا بعد جيل فمثلاً نباتات البازلاء الطويلة الساق التي تنتج دائما بذورًا ينتج عنها نباتات طويلة تكون صفة طول الساق فيها نقية ولكي تتعرف الصفات التي درسها مندل في نبات البازلاء انظر الجدول ۱.

العوامل السائدة والمتنحية

تُلقح الحشرات الأزهار في الطبيعة بشكل يبدو عشوائيا خلال انتقالها من زهرة إلى أخرى لكن مندل كان يتحكم في عملية التلقيح في تجاربه ففي إحدى تجاربه استعمل حبوب لقاح من أزهار تحمل الصفة النقية لطول الساق لتلقيح أزهار نباتات تحمل الصفة النقية لقصر الساق وتسمى هذه العملية التلقيح الخلطي وعندما زرع البذور الناتجة عن هذا التلقيح كانت كل النباتات الناتجة طويلة الساق ولم يظهر أي نبات قصير الساق فاستنتج وجود عامل ساعد على ظهور صفة طول الساق أطلق عليه العامل السائد Dominants وذلك لأنه ساد أو أخفى صفة قصر الساق أما عامل الصفة التي لم تظهر أو اختفت فأطلق عليه اسم العامل المتنحي Recessive وتُسمى هذه العوامل اليوم الجينات السائدة والجينات المتنحية ولكن ماذا حدث للصفة المتنحية للإجابة عن هذا السؤال انظر الشكل.

دور الاحتمالات في توقع الصفات

إذا اختلفت أنت وأختك على مشاهدة برنامج تلفازي ولجأت إلى الاقتراع برمي قطعة نقد لحل النزاع فإنك تستعمل الاحتمالات الاحتمالات فرع من فروع الرياضيات وهي تساعد على توقع فرصة حدوث شيء ما فإذا رميت قطعة النقد في الهواء فما احتمال ظهور الصورة لأن لقطعة النقد وجهين فإن هناك احتمالين هما الصورة أو الكتابة لذا فإن احتمال ظهور الصورة هو ٥٠% لجأ مندل إلى الاحتمالات في تفسير نتائجه ونظرًا إلى أنه كان يحصل على أعداد كبيرة من النباتات لدراسة الصفة الواحدة كانت نتائجه دقيقة جدا فخلال ثماني سنوات درس مندل ۳۰۰۰۰ نبتة بازلاء تقريبًا مما زاد من فرصه لرؤية النماذج المتكررة.

مربع بانيت

افترض أنك أردت معرفة لون أزهار نباتات البازلاء الناتجة عن تلقيح نبات أزهاره بيضاء مع نبات أزهاره أرجوانية كيف يمكنك توقع صفات النباتات الناتجة دون إجراء التلقيح هناك أداة مناسبة وسهلة يمكن استعمالها لتوقع النتائج اعتمادًا على تجارب مندل إنها مربع بانيت Punnett Square يُستعمل في مربع بانيت الحرف الكبير للتعبير عن الجين السائد والحرف الصغير للتعبير عن الجين المتنحي وبذلك فإنك تكتب شفرة تظهر الطرز الجينية Genotypes للمخلوق الحي وعند معرفة معنى الحروف تستطيع معرفة الصفة ومعرفة الكثير عن توارث الصفات الوراثية في المخلوق الحي سمى الصفات المظهرية للمخلوق الحي وسلوكه الناتجة عن الطرز الجينية بالطرز الشكلية Phenotypes انظر الشكل ١٠ إذا كان لون الأزهار في نبات فم السمكة فإن الطرز الشكلية للون الأزهار هو اللون الأحمر.

رسم مربع بانيت

لتوقع ظهور صفة ما باستعمال مربع بانيت تُمثل أزواج الجينات المتقابلة لأحد الآباء باستعمال الحروف في الصف العلوي المربع بانيت بحيث يحتوي كل مربع على حرف واحد وتمثل أزواج الجينات المتقابلة للأب الآخر في العمود الأول ثم تُملأ كل المربعات في الجدول بزوج من الجينات واحد من كلا الأبوين وتمثل الأحرف التي يتم الحصول عليها الطرز الجينية المحتملة للأبناء الحصول.

مبادئ الوراثة

على الرغم من عدم معرفة العالم مندل بـ DNA أو الجينات أو الكروموسومات إلا أنه نجح في تفسير كيفية انتقال الصفات من الآباء إلى الأبناء وتمثيلها رياضيا وأدرك وجود بعض العوامل في نبات البازلاء تسبب ظهور صفات وراثية محددة ويلخص الجدول ۲ مبادئ علم الوراثة.

مادة الوراثة DNA

جزيء ضخم يتكون من سلسلتين حلزونيتين من السكر وجزيئات الفوسفات والقواعد النيتروجينية ٢. تحتوي جميع الخلايا على DNA وتُسمى أي قطعة من DNA المسؤولة عن تصنيع بروتين محدد بالجين يمكن لجزيء DNA أن يتضاعف أو ينسخ نفسه وهو النموذج الذي يُصنّع منه RNA بأنواعه الثلاثة mRNA الرسول و rRNA الرائبوسومي و tRNA الناقل والتي تستعمل جميعها في عملية تصنيع البروتينات تسمى التغيرات الدائمة في DNA بالطفرات.

علم الوراثة

علم الوراثة هو العلم الذي يبحث في كيفية انتقال الصفات الوراثية ويعود الفضل إلى العالم مندل في تحديد القوانين الأساسية لعلم الوراثة ٢ يتحكم في الصفات الوراثية الجينات المتقابلة على الكروموسومات بعض الجينات المتقابلة سائدة وبعضها الآخر متنح عندما ينفصل زوج من الكروموسومات خلال الانقسام المنصف تتحرك الجينات المنفصلة إلى الخلايا الجنسية وقد وجد مندل أنه يستطيع توقع الصفات الوراثية للأفراد الناتجة عن التزاوج.