ابداع
 
الرئيسيةالبوابةاليوميةس .و .جبحـثالأعضاءالمجموعاتالتسجيلدخول

شاطر | 
 

 المادة الوراثية:

اذهب الى الأسفل 
كاتب الموضوعرسالة
Admin
Admin


المساهمات : 273
تاريخ التسجيل : 14/07/2010

مُساهمةموضوع: المادة الوراثية:    الثلاثاء يوليو 20, 2010 1:46 pm


(المادة الوراثية:أين تحتوى الخلية على مخزون المعلومات الوراثية اللازم لتأدية عملها؟) تحتوى الخلية على مخزون من المعلومات والخطط اللازمة لتأدية عملها داخل النواة والبعض الآخر خارج النواة في إحدى عضياتها وهو ما يسمى بالميتوكوندريا وهو بيت الطاقة في الخلية حيث انه المسئول عن أكسدة السكر وإنتاج الطاقة اللازمة للخلية في تسير عملها .تحمل التعليمات داخل وحدات صغيرة تسمى بالجينات والتي تتراص معا داخل حافظة تسمى الكروموسومات ومجموعة الجينات داخل الحوافظ جميعها تسمى بالجينوم .
أنواع الأحماض النووية
تلقى الأحماض النووية عظيم الاهتمام في الدراسات و البحوث في الحقبة الحالية , لما أحدثته من ثورة في العلوم البيولوجية ، فرصدت لأبحاثها ملايين الدولارات و أنشئت من أجلها العديد من المعامل البحثية و المنح الدراسية و صدرت لدراساتها المجلات العلمية المتخصصة ، و قد أدت الأبحاث فيها إلى تقنيات فريدة جمع بعضها تحت اسم الهندسة الوراثية Genetic Engineering ، كما أدت إلى أن أصبحت البيولوجية الجزيئية Molecular Biology علما قائما بذاته تناول آفاقا غير مسبوقة في أساليب البحث و تقنياته وأهدافه، وارتبط ذلك ببعض جوانب ما يسمى التكنولوجيا الحيوية Biotechnology . وكان لذلك آثارا تطبيقية ذات مردود اقتصادي في مجالات مختلفة منها الانتاج الزراعي و الحيواني سواء من ناحية الكم أو النوع ، كما دفعت هذه الدراسات بالفكر البشرى إلى منحنى جديد . و لا شك أن هذه الثورة العلمية التي نعيشها الآن في مجال دراسات الأحماض النووية سيكون لها أبلغ الأثر على حياة الانسان في القرن الحادي و العشرين .
وهناك نوعان من الأحماض النووية:
حامض الديوكسى رايبونيوكلييك Deoxyribonucleic) acid: (DNA)
حامض الرايبرنيوكلييك (: (RNA Ribonucleic acid.
المادة الوراثية لبعض الفيروسات. ويوجد ثلاث أنواع من (RNA) وهي المرسال mRNA والناقل tRNA و الرايبوزومي rRNA. جميعها تساعد (DNA) في القيام بوظيفته.

جدول يوضح أهم الفروقات بين DNA و RNA:
موضوع المقارنة DNA RNA
وجوده النواة النواة و السيتوبلازم
الوظيفة المادة الوراثية و مكون للكروموزومات يساعد DNA في الوظيفة
أنواعه ليس له أنواع المرسال (mRNA) ، الناقل (tRNA) و الرايبوزومي (rRNA)
السكر الخماسي سكر الديوكسى رايبوز سكر الرايبوز
القواعد النيتروجينية الأدينين – الثايمين
الجوانين - السايتوسين الأدينين – اليوراسيل
الجوانين - السايتوسين
الشكل حلزون ثنائي ( Double helix)
سلسلتين من متعدد النيوكليوتيدات خيط واحد من متعدد النيوكليوتيدات
الفرق بين سكر الديوكسى رايبوز والرايبوز هو أن الأول تفتقر فيه ذرة الكربون رقم 2 إلى أوكسجين.. ولذلك يسمى بمنزوع الأكسجين حيث أن ديوكسي تعني نزع الأكسجين.
وبما ان الحامض النووي الدنا (DNA) هو من المكونات الأساسية للكروموزومات وهو يمثل المادة الوراثية لمعظم الكائنات الحية فسيتم تسليط المزيد من الضوء عليه.

حمض الدنا Deoxyribonucleic Acid (DNA)
وهو من المكونات الأساسية للكروموزومات وهو يمثل المادة الوراثية لمعظم الكائنات الحية. وهي المادة الموجهة لعمليات انتقال الصفات الوراثية من الآباء للذرية. في عام 1954 ، في جامعة كمبردج بانجلترا ، قدم البيولوجيان واطسون (الأمريكي)James Watson و كريك (البريطاني ) Francis Crick بالتعاون مع عالم الفيزياء الحيوية ولكنز Maurice Wilkins (نيوزلندي) نموذجا يوضح التركيب الجزيئي لحمض دنا (DNA). ومن اجل هذا النجار العلمي الكبير منحت لهم جائزة نوبل في الطب و علم وظائف الأعضاء عام 1962.
و حسب هذا النموذج تترتب النيوكليوتيدات على صورة شريطين Two Strands متكاملين Complementary يلتفا حول بعضهما فيكونان حلزونا مزدوجا Helix Double طويلا سمكه 2 نانومتر، و طول اللفة الكاملة gyre منه 3.4 نانومتر و يتكون جزئ الحمض من عدة آلاف من هذه اللفات . و يمكن تشبيه الجزيء بالسلم ، حيث يتكون كل من جانبية Banistersمن سلسلة من جزيئات السكر و الفوسفات المتبادلة بينما تتكون الدرجات Rungs or Steps فيه (والتي تربط بين الجانبين) من القواعد النيتروجينية ، و المسافة بين الجانبين ثابتة و تسمح بالضبط بوجود قاعدة نيتروجينية أحادية الحلقة مرتبطة مع قاعدة أخرى ثنائية الحلقة ، و القواعد النيتروجينية كما سبق القول على طرازين : أحدهما هو البيورينات Purines ، هى مركبات عضوية ثنائية الحلقات و هى الأدنين Adenine و الجوانينGuanine ، أما الطراز الثانى فهو البيريميدينات Pyrimidines وهى مركبات عضوية أحادية الحلقة وهى الثايمين Thymine و السيتوسين Cytosine و ينتظم الجزىء بحيث يرتبط الجوانين مع السيتوسين و يرتبط الأدنين مع الثايمين . و يلاحظ أن الأدنين و الثايمين يرتبطان برابطتين هيدروجينيتين بينما الجوانين و ، السيتوسين يرتبطان بثلاث من هذه الروابط . وعلى ذلك فالطاقة اللازمة لكسر الجوانين عن السيتوسين أكثر من تلك اللازمة لكسر الأدنين عن الثايمين . و يلاحظ أن هذا الشكل السلمي يتحلزن على نفسه ليكون ما يسمى بالحلزون المزدوج Double Helix.
و تمثل النيوكليوتيداتNucleotides الوحدات البنائية لجزئ الحمض النووي (الوحدة التركيبية في الأحماض النووية هي: النيوكليوتيدة). و تتركب كل نيوكليوتيدة من جزئ سكر خماسي يرتبط من ناحية ذرة الكربون رقم بمجموعة الفوسفات . ومن ناحية ذرة الكربون رقم بقاعدة نيتروجينية و يتكون جزئ حمض دنا (DNA) من آلاف من هذه النيوكليوتيدات .
و من المعروف أن ذرات الكربون فى جزىء السكر الخماسى يعطى لكل منها رقما معينا يحدد موقعها، و يلاحظ أن القواعد النيتروجينية تتصل بذرة الكربون رقم فى السكر الخماسى و أن الروابط . الكميائية بين السكر و القواعد النيتروجينية و بين السكر و مجموعات الفوسفات هى روابط تساهمية Covalent Bonds كما يلاحظ أن مجموعة الفوسفات تتصل بذرة الكربون رقم لجزىء السكر من طرف بينما تتصل من الطرف الاخر بذرة الكربون رقم فى جزىء السكر التالي ، كما أن مجموعتى الفوسفات المتصلة بذرة الكربون رقم فى السكر الخماسى فى كل نيوكليوتيدين متقابلتين فى شريط دنا (DNA) تكونا متعاكستين في الاتجاه .
ومما تقدم ندرك انه اذا كان تتابع القواعد النيتروجينية فى جزىء من احد الشريطين ، فإن قطعة الشريط الآخر التى تتكامل معها يكون ترتيب قواعدها النيتروجينية . و يتضح من ذلك أن شريطي جزىء DNA متوازيان عكسيا antibarallel حيث أن الطرف لأحد الشريطين والطرف للشريط الاخر يكونان فى الناحية نفسها .
و يلاحظ انه اذا نزعت مجموعة الفوسفات من النيوكليوتيد أطلق على المركب الباقى اسم نيوكليوسيد nucleoside ، وعلى ذلك فالنيوكليوسيدات المعرفة هي أدينوزين adenosine ، جوانوزين guanosine ، سيتيدين cytidine ، يوريدين uridine ، ثايميدين thymidine ، ويضاف المقطع الأولي (دي أوكسي) -Deoxy للدلالة على الدي أوكسي نيوكليوسيدات deoxyribonucleosides
ملخص تركيب الحامض النووى الدنا The Structure of DNA
تركيب الحامض النووى DNA ذو طبيعة تسمح له بحمل المعلومات الوراثية ، بالإضافة إلى أن طبيعة هذا التركيب تسمح له أيضا بمضاعفة نفسه . والنيوكليوتيدات Nucleotides يمكنها أن ترتبط بروابط تساهمية بأى نظام لتكوين عديد الوحدات طويل Long polymer . كما ذكرنا فكل بناء من قوالب الحامض النووى DNA عبارة عن نيوكليوتيد Nucleotide يتكون من سكر خماسى وهو الديزوكسى ريبوز Deoxyribose وفوسفات phosphate وقاعدة نيتروجينية Nitrogen base
والقواعد النيتروجينية تتضمن مجموعتان البيورين Purines وتتضمن الأدينيـــن ( A ) Adenine والجوانين Guanine ( G ) أما المجموعة الثانية فهى البيرميدين Pyrimidines وتتضمن الثيمين Thymine ( T ) والسيتوزين Cytosine ( C ). والنيوكليوتيدات ترتبط ببعضها بواسطة روابط تساهمية لتكوين عمود فقرى من تعاقب السكر والفوسفات Sugar-Phosphate backbone .
وكما هو واضح فى الشكل فالنيوكليوتيدات ترتبط ببعضها عن طريق الروابط التساهمية التى تربط ذرة الكربون الثالثة فى جزئ سكر بالفوسفات المرتبطة بذرة الكربون الخامسة فى جزئ السكر المجاور له ليكون 3,5 phosphodiester linkage ولذا فمن الممكن تكوين عديد النيوكليوتيدات بأى طول كان . فنحن نعلم أن جزيئات DNA داخل الخلايا تتكون من ملايين القواعد فى الطول ، وأن النيوكليوتيدات يمكنها أن ترتبط مع بعضها بأى طراز . والشكل يوضح أن سلسلة عديد النيوكليوتيدات لها إتجاه . فمهما كان طول هذه السلسلة ( أى بأى طول كانت ) فهى لها نهايتين .
النهاية الخامسة The5`end والتى لها ذرة الكربون الخامسة والنهاية الثالثة The3`end والتى لها ذرة الكربون الثالثة والتى لا ترتبط بنيوكليوتيد أخر .
الشكل يوضح أن الروابط الفوسفاتية ثنائية الإستر phosphodiester linkage تربط جزيئين من السكر الخماسى Deoxyribose فى العمود الفقرى Backbone للحامضى النووى DNA .
وعندما أهتم هذان العالمان بدراسة الحامض النووى DNA كمادة الوراثة أوضحوا لنا كثيرا من خصائصه الطبيعية والكيميائية ، كما أنهم اهتموا بتجميع المعلومات المتكاملة عن هذا الحامض مع بعضها فى نموذج يوضح كيف يقوم هذا الجزئ بحمل المعلومات الوراثية بالإضافة إلى قدرته على مضاعفة نفسه Self-duplication بنفس تركيبه السابق .
معلومات عن الحامض النووى DNA
تم التعرف على معلومات هامة عن تركيب الحامض النووى DNA عن طريق حيود أشعة أكس X-ray diffraction ( معنى حيود هو إنحراف أشعة أكس إنحرافا ضئيلا عند مرورها بحواف ) قام بها العالم روزالين فرانكلين Rosalin Franklin فى معمل M.H.F. Wilkins . فحيود أشعة أكس هى بمثابة طريقة فعالة لتقدير المسافات بين الذرات الموجودة فى جزيئات متراصة بانتظام( تركيب متعاقب من البلورات ). وأشعة أكس لها طول موجة صغير جدا لدرجة أنها تتبعثر بواسطة الإلكترونات المغلفة للذرة فى الجزئ . والذرات التى لها سحابة إلكترونية كثيفة ( مثل الفسفور Phosphorus والأكسجين Oxygen) تجعل الإلكترونات تنحرف بقوة أكبر من تلك الذرات التى لها عدد ذرى أقل .
وعند تعريض التركيب البلورى لأشعة أكس المكثفة يحدث أن يسبب الترتيب المنتظم للذرات فى البلورة إلى حيود أشعة أكس أو إلتوائها فى إتجاهات معينة . ونظام حيود أشعة أكس هذا يمكن رؤيته فى فيلم ضوئى ( فيلم تصوير ) كنقاط معتمة . وعن طريق التحليلات الرياضية Mathematical analysis لترتيب النقاط المعتمة والمسافة بينهما يمكن أن يستخدم لتقدير المسافة بين الذرات واتجاه هذه الذرات داخل الجزئ بالدقة الكاملة .
وعندما سعى العالمان واتسن وكريك لحل مشكلة تركيب الحامض النووى DNA . كان فرانكلين قد صور بالفعل عن طريق أشعة أكس X-ray فيلماً لنموذج الحامض النووى DNA . والصورة أظهرت بوضوح أن الحامض النووى DNA عبارة عن تركيب حلزونى الشكل ، وأن هناك ثلاثة أنواع هامة من نماذج منتظمة ومتعاقبة فى الجزئ والتى لها أبعاد 0.34 نانومتر 3.4 نانومتر ، 2 نانومتر . ومن هذا النموذج السابق استدل فرانكلين أن القواعد النيكلوتيدية Nucleotide bases ( والتى هى عبارة عن جزيئات مسطحة ) هى عبارة عن رفوف متراصة مثل درجات السلم المتراصة فى السلم . وباستخدام هذه المعلومة بدأ العالمان واتسن وكريك بوضع عدة نماذج لمكونات الحامض النووى DNA مع محاولة توفيقهم مع بعض ليتفقوا مع البيانات المأخوذة من تجارب العالم فرانكلين . وبعد عدة تجارب قام العالمان واتسن وكريك بوضع نموذج للحامض النووى DNA يتكون من سلسلتين من عديد النيوكليوتيد Two nucleotide chains ملتفين حول بعضهما فى صورة حلزون مزدوج . ونجد أيضا أن السكر والفوسفات المكونين للعمود الفقرى للسلسلتين يكونوا الجدار الخارجى للحلزون . أما القواعد المتصلة بكلا السلسلتين فتوجد فى الوسط .
الروابط الهيدروجينية المتكونة فى الخيط المزدوج لحامض DNA النووى
فى عام 1950 قام العالم إدون تشارجاف ومساعدوه بجامعة كولومبيا بدراسة نسب القواعد النتروجينية فى الحامض النووى DNAبالنسبة لبعضها البعض ووجدوا الآتى : أنه بصرف النظر عن مصدر الحامض النووى DNA ( أى نوع الخلية التى أخذ منها أو نوع الكائن الحى المأخوذ منه ) وجد أن نسبة الأدنين
( A ) إلى الثيمين ( T ) وأيضا نسبة الجوانين ( G ) إلى الستيوزين ( c ) جميعها لا تبتعد عن الواحد الصحيح كما وجد أيضا أن نسبة البيورين إلى البيرميدين أيضا تساوى واحد صحيح. أو بمعنى أخر وجد أن الأدنين A يساوى الثيمين Tوأن الستيوزين Cيساوى الجوانين G (G=C) و ) A=T)
والدراسات على حيود أشعة أكس X=ray diffraction دونت أن الحلزون المزدوج (DNA) له اتساع منتظم ودقيق والذى إستدل عليه من حيود مقداره أثنين نانومتر وهذه النتيجة تتفق مع النتائج السابقة من أن قواعد البيرميدين وهما السيتوزين ( C ) والثيمين ( T ) تحتوى فقط على حلقة واحدة من الذرات وهما أصغر من قواعد البيورين وهما الجوانين ( G ) والأدنين ( A ) واللذان يحتويان على حلقتين فى تركيبهما . ولذا فالدراسات التى أجراها واتسن وكريك على نماذج الحامض النووى DNA أكدت أنه لو كان عند نقط إتصال خيطى الجزئ ترتبط قاعدة من البيورين مع قاعدة من البيرميدين فيكون اتساع الحلزون عند هذه النقطة يساوى أثنين نانومتر 2 Nanometers . أما لو اتحدت قاعدتين من البيورين ( كل واحدة منها إتساعها 1.2 متر نانومتر ) فسوف يكون نقط الاتصال اتساع أوسع من اثنين نانومتر ، أما لو اتحدت قاعدتين من البيرميدين فسوف يكون إتساعها أقل من اثنين نانومتر .
وبالتالى فلابد أن يكون الإرتباط ما بين قاعدة من البيورين مع قاعدة من البيرميدين . ثم أثبتت الدراسات بعد ذلك أن الأدينين ( A ) يرتبط بالثيمين ( T ) وأن السيتوزين ( C ) يرتبط بالجوانين( G ) والسبب فى أن الثيمين( T ) يرتبط فقط بالأدتين ( A ) هو أنهم يرتبطوا ببعض بزوج ( أثنين ) من الروابط الهيدروجينية Two Hydrogen Bonds أما السيتوزين (C) والذى لا يرتبط إلا بالجوانين ( G ) فهم يرتبطوا ببعض بعدد ثلاث روابط هيدروجينية . و بالتالى فكل أدنين ( A ) فى أحد خيطى السلسلة لابد أن يقابل ثيمين ( T ) فى الخيط المقابل وأيضا كل سيتوزين ( C ) فى أحد خيطى السلسلة لابد أن يقابله جوانين ( G ) فى الخيط المقابل . ولذلك فتعاقب القواعد فى السلستين تكون متممة Complementary لبعضهما وبديهي أيضا أنها لا يمكن أن تكون متطابقة مع بعضها . أو بمعنى آخر أننا لو علمنا تتابع القواعد فى أحد السلسلتين فيمكننا معرفة القواعد فى السلسلة الأخرى ومثالا لذلك لو كان ترتيب القواعد فى أحد الخيطين هو .
3\_____AGTC ACTG_____5\
فيكون ترتيب القواعد فى الخيط المقابل هو
5\_____TCAGTGAC_____3\
ونموذج الحلزون المزدوج للحامض النووى DNAيؤكد الاعتقاد السائد بأن تعاقب القواعد فى الحمض النووى DNA يمكن أن يسمح بتخزين المعلومات الوراثية . ولأن جزئ DNA داخل الخلية يمكن أن يتكون من ملايين القواعد فى الطول ، لذا فهو يسمح بتخزين كمية كبيرة جدا من المعلومات الوراثية .
الشكل يوضح أن الخيطين المكونين للحلزون المزدوج فى الحامض النووى DNA يرتبطوا ببعض بواسطة روابط هيدروجينية والتى تربط القواعد النتروجينية مع بعضها فنجد أن الأدينين ( A ) Adenineويرتبط مع الثيمين Thymine ( C ) والسيتوزين Cytosine ( C ) يرتبط مع الجوانينGuanine ( G ) .
رسم تخطيطي يوضح شكل اللولب المزدوج لجزئ DNA
** لاحظ أن الجزئ عرضه 2nm ويبلغ طول اللفة الكاملة للولب 3.4nm .
** لاحظ كذلك أن تركيب الجزئ يشبه السلم الذي يتكون جانبيه من سلسلتين من السكر (S) والفوسفات (P) بينما السلالم نفسها تتكون من القواعد النيتروجينية وفيها ترتبط القاعدة (G) على جانب مع القاعد (C) بثلاث روابط هيدروجينية ، بينما ترتبط القاعدة (A) جانب مع القاعدة (T) على الجانب الآخر برابطتيين هيدروجينيتين .
تضاعف أو تناسخ ( تكرار ) المادة الوراثية
DNA Replication
تشتمل آلية تضاعف جزئ حمض دنا على فك ارتباط شريطي عديد النيوكليوتيدات المكونين للجزئ بعضهما عن بعض وذلك بفك الروابط الهيدروجينية الضعيفة الني تربط بينهما . ويتبع هذا تراص نيوكليوتيدات جديده أمام كل شريط ، وارتباطها بعضها ببعض بمساعدة إنزيم بلمرة الدنا DNA polymerase ، وبذلك يتم تخليق شريطين جديدين من عديد النيوكليوتيدات ، حيث يبني شريط جزئ دنا المطلوب مضاعفته . وبمعنى آخر فإن كل شريط قديم يعمل كقالب يتكون وفقا له شريط جديد ، وبذلك فإن كل جزئ من حمض دنا DNA يكون قد تضاعف الي جزيئين. ويحدث هذا التضاعف في المرحلة (S) من الدورة الخلوية .ومن المهم أن نذكر أن تتابع القواعد النيتروجينية 5 AGGTT 3 في الشريط القديم هو الذي يحدد تتابعها على الشريط الجديد ، ومن هنا جاء القول بأن الشريط القديم يعمل كقالب للشريط الجديد ، فإذا كانت القاعدة النيتروجينية على الشريط القديم (A) مثلا ، جاءت أمامها القاعدة (T) على الشريط الجديد ، والعكس بالعكس ، كذلك إذا كانت القاعدة (G) على الشريط القديم ، جاءت أمامها القاعدة (C) على الشريط الجديد ، والعكس بالعكس .
آلية تضاعف جزئ DNA :
ويوصف تضاعف جزئ حمض دنا DNA بأنه "نصف محافظ" semiconservative ، ذلك أن كل جزئ ناتج عن التضاعف يكون محتفظا بأحد شريطي الجزئ الأصلي ، بينهما يكون الشريط الآخر – لهذا الجزئ الناتج – مستحدث التكوين .
تضاعف د ن أ
1- يتضاعف د ن أ قبل أن تنقسم الخلية. ثم ينشطر السلم طوليًا، فاصلاً قواعد كل درجة.


3- الآن تم بناء سلمين، كل متضاعف عن الأصل. وعندما تنقسم الخلية، تحصل كل خلية جديدة على د ن أ مماثل.


2- تتصل القواعد الحرة، مع السكر والفوسفات، بقواعد النصف السلمي الآخر. وتزدوج القواعد المكملة فقط.
الحامض النووي الدنا يتحكم في العمليات البيولوجية فى أى كائن حى وذلك لأنه يعتبر المركز الوحيد للمعلومات الوراثية Genetic Informations التى تنتقل بطريقة دقيقة من الآباء إلى النسل الناتج.وتضاعف الحامض النووى الديزوكس ريبوزى DNA يتم بثلاثة طرق هى : ـ
1- الطريقة الشبه محافظة
2- الطريقة المحافظة
3- الطريقة التشتتية
الطريقة الشبة محافظة لتكرر المادة الوراثية Semiconservative Replication of DNA
أصبح من الواضح الآن أن الحامض النووى DNA يتكون من حلزون مزدوج تتزاوج فيه القواعد النتروجينية بنظام محدد ومعين فالقاعدة النتروجينية أدنين ( A )لا ترتبط إلا بالثيمين ( T ) وأيضا القاعدة الأزوتية جوانين ( G )لا ترتبط إلا بالسيتورزين ( C ) . وبالتالى فتزاوج القواعد هذا يمدنا بالآلية البسيطة لتكرر الحامض النووى DNA. فلو تكسرت الروابط الهيدروجينية بين الخطين وانفصلت السلسلتين عن بعضهما . فكل نصف حلزون فى هذه الحالة يمكن أن يتكامل مع نيوكليوتيدات جديدة لتحل محل النيوكليوتيدات التى كانت متزاوجة معه فى الخيط القديم . وبعبارة أخرى أنه يمكن لكل خيط أبوى فى هذه الحالة أن يدير عملية تكوين خليط مكمل جديد على أساس شروط نظام تزاوج القواعد النتروجينية السابق ذكره. وبالتالى فكل خيط أبوى يعمل كقالب لخيط جديد . فمثلا الجوانين ( G ) فى الخيط الأبوى يعمل كقالب لوضع السيتوزين ( C ) وأيضا الثيمين ( T ) فى الخيط الأبوى يعمل كقالب لوضع الأدنين ( A ). وسميت هذه الطريقة فى تكرر DNA بالطريقة الشبه محافظة للتكرر نظرا لأن الحلزون الأبوى المزدوج يحافظ عليه جزئيا أثناء تكرر الحامض النووىDNA وآلية التكرر شبه المحافظة Semiconservative Replication Mechanism هذه قد تم اقتراحها بواسطة العالمان واتسن وكريك . وهى طريقة بسيطة وتوضح كيفية مضاعفة الحامض النووى DNA
الشكل يوضح الطريقة الشبه محافظة فى تكرر الحامض النووى DNA ويوضح الشكل أن الجزئ الأصلى ( أعلى الشكل ) ينفصل إلى خيطين ( وسط الشكل ) كل منهما يكمل نفسه بخيط جديد مطابق لنفس الخيط الأبوى ثم تتكرر نفس العملية أسفل الشكل .
الطريقة المحافظة لتكرر المادة الوراثية Conservative Replication of DNA
آلية الطريقة المحافظة Conservative Replication Mechanism هنا تعنى بقاء الحلزونات الأبوية المزدوجة كما هى بدون أن تنفصل أى بدون تكسر الروابط الهيدروجينية الموجودة بين القواعد الآزوتية ومن هنا جاءت التسمية أنها محافظ عليها تماما . وفى هذه الطريقة فإن الحلزون المزدوج يقوم بتكوين حلزون مزدوج جديد مكون من خيطين مخلقين ( لاحظ أن الحلزون الابوى المزدوج استخدام كقالب لتكوين هذان الخيطان ) .
الشكل يوضح الآلية المحافظة لتكرر ( مضاعفة ) DNA ويتضح فى الشكل أن الحلزون الأبوى يبقى كما هو دون أن تنفصل السلسلتين ويستخدم كقالب وتطبع عليه القواعد المقابلة للقواعد النيتروجينية الموجودة فى القالب الأبوى . و بالتالى ينتج قالب جديد من DNA ( وهو المرسوم بالنقط وليس بخطوط متصلة ) .

الطريقة التشتتية لتكرر المادة الوراثية Dispersive Replication of DNA

الآلية التشتتية للتكرر Dispersive Replication mechanism يتم فيها تداخل أجزاء من الخيوط الأبوية والخيوط الجديدة من خلال عمليات تكسير وتخليق والتحام هذه الأجزاء ويجدر الإشارة أن هذا التداخل بين أجزاء الخيوط بطريقة عشوائية . الشكل يوضح التداخل العشوائى ( تكسير ـ تخليق ـ إعادة التحام ) أثناء الطريقة التشتتية لتكرر الحامض النووى الديزوكس ريبوزى DNA .


تكرر الحامض النووى DNA هو عملية متخصصة جدا ولها آليات فريدة خاصة بها :
بالرغـم مـن أن آليـة تكـرر الحامـض النـووى الديـزوكس ريبوزى Replication mechanism of DNA هـى عمليـة بسيطـة ( راجـع الآليـات المشروحـة سابقـا ) ، إلا أن عمليـة التكـرر هـذه تحـتاج إلـى تركـيب متخصص يحتوى على عـدد كـبير من البروتينـات والإنزيمـات والتـى تعمـل مـع بعضهـا البعض مثل الجهاز المتكامل مع بعضه ولذا يطلق عليها العلماء Replication machine . ويجب ملاحظة أن هناك بعض الفروق التى توجد بين الخلايا مميزة النواة Eukaryotic Cells والخلايا غير مميزة النواة Prokaryotic Cells حيث أن طرجة تعقيد الحامض النووى DNA تختلف فى كلا منهما. ففى الخلايا غير مميزة النواة يوجد الـ DNA على شكل خيط دائرى مفرد وغير مغلف بغشاء نووى . أما فى الخلايا مميزة النواة فيوجد بداخل نواتها الكروموسومات وكل كروموسوم مفرد ( فى الوقت الذى يكون فيه لا يتكرر) يحتوى على جزئ من حلزون مزدوج مكون من خيطين ملتفين حول بعضهما على شكل حلزون ومعهم كمية كبيرة من البروتين والحامض النووى الريبوزى RNA .
ويجدر الإشارة أن الخيطين المكونين لجزئ DNA والملتفين حول بعضهما على شكل حلزون يجب أن يعودوا فى هذا الإلتفاف ليبتعد الخيطين المكونين للحلزون عن بعضهما أثناء عملية تكرر DNA . فكما ذكرنا من قبل عن نموذج واتسن وكريك للحلزون المزدوج المتكون من التفاف خطين DNA حول بعضهما مثل الحبل . ولو أردنا نزع ( إبعاد ) هاذين الخيطين عن بعضهما فلابد أن يلف أحدهما عكسيا حول الخيط الآخر . ويحفز عملية الإلتفاف لفصل خيطى DNA ( المكملين لبعضها ) إنزيمات تسمى DNA Helicase Enzymes والتى تنتقل على طول الحلزون وكلما إنتقلت لمكان على حلزون تقوم بفك الخيطين عن بعضهما , وفى نفس اللحظة التى ينفصل فيها الخيطان عن بعضهما تقوم بروتينات يطلق عليها أسم Helix -Destabilzing Proteins بالارتباط على خيط DNA المفرد وذلك لتلاقى ارتباطه مره أخرى بالخيط المكمل( لتكوين الحلزون مرة أخرى ) حتى تتم عملية أخذ نسخة (صورة Copy ) من كلا الخيطين . ولأن جزئيات DNA طويلة جدا ورفيعة لذا فيجب أن تتم هذه العملية بحيث تبقى الصفات المحمولة على جزئ DNAدون تغير. ولذلك فهناك إنزيمات متخصصة يطلق عليها Topoisomerases وهذه المجموعة من الإنزيمات تقوم بقطع الجزء من DNA ثم إعادة وصله (لحمه ) مرة أخرى بعد إجراء عملية التكرر .
عملية تخليق DNA دائما تتم فى إتجاه 5/ _______3/ :
الإنزيمات التى تحفز عملية ربط النيوكليوتيدات ببعضها يطلق عليها DNA Polymerases وهذه انزيمات لها عدة خصائص تجعلها موائمة لتخصصية عملية التكرر بمواصفات وحدود معينة ، فهى قادرة على إضافة نيوكليوتيد Nucleotide فقط إلى النهاية 3/ ( 3\ end ) من الخيط عديد النيوكليوتيد Ploynucleotide Strand والذى يتم تخليقة كنسخة من الخيط الأصلى ( لاحظ أن النسخة التى يتم تخليقها تكون بها القواعد المكتملة للقواعد الموجودة بالخيط الأصلى )
وهناك نيوكليوتيدات Nucleotides تعرف باسم Nucleoside Triphosphates وهذه تستخدم كمادة لازمة لتفاعلات البلمرة Ploymerization Reactions ، وهذه الجزئيات مشابهة لحامل الطاقة ATP من ناحية أن كلا الجزيئين يحتوى على ثلاثة مجاميع فوسفات مرتبطة بذرة الكربون الخامسة بمجموعة السكر والقاعدة . ومع كل إرتباط عدد إثنين نيوكليوتيد مع بعضهما يتم نزع مجموعتين فوسفات من جزئ الـ Nucleoside Triphosphates .
ويجدر الإشارة أنه لأن سلسلة عديد النيوكليوتيد Ploynucleotide Chain المخلقة تمتد لتطول بواسطة ربط 5\ Phosphate group للنيوكليوتيد القادم بالـ 3`Hydroxyl Group of the Sugar عند نهاية الخيط . لذا فالخيط الجديد المخلق من DNA عادة ما ينمو فى اتجاه 5/ _______ 3/ .
عملية تخليق DNAتحتاج إلى RNAبادئ ( RNA Primer ) :
المحدد الثانى للانزيمات ـ DNA Polymerases أنهم يستطيعوا إضافة النيوكليوتيد فقط للنهاية 3/ Termination Signalsأى إرشارات خاصة بنهاية تخليق البروتين . ويعقب ذلك تعاقبات غير مشفرة أيضا Noncoding 3\ trailing Sequences والتى يمكن أن تختلف فى الطول .














الكروموسومات (الصبغيات)
تنتقل الصفات الوراثية منا إلى أولادنا على شكل أجسام صغيرة جداً (كالعصي القصيرة) تسمى صبغيات وراثية ( ومعروفة بشكل أوسع بالكروموسومات ) وتحمل هذه الصبيغات الوراثية التعليمات الكاملة لخلق الإنسان.عدد الصبيغات الوراثية في كل خلية من خلايا جسمنا46 صبغة(كروموسوم)*.وهذه 46 كروموسوم عبارة عن 23 زوج.كل زوج منها عبارة عن كروموسومين متشابهين بشكل كبير(وقد نقول تجاوزا انهما متطابقان) ،واحد من هذه الكروموسومات أعطته لنا أمهاتنا والآخر أعطاه لنا آبائنا .وكل زوج من هذه الأزواج المتطابقة يعطيه الأطباء رقما يميزه عن الآخر ابتداء برقم واحد لزوج الأول إلى الزوج الأخير رقم 23.
و لتقريب الصورة تخيل ان نواة الخلية كالمكتبة فيها كتب.في دخل هذه المكتبة 23 كتاب.و يوجد نسختين من كل كتاب اي ان مجموع الكتب 46 كتاب او 23 زوج من الكتب.هذه الكتب هي الكروموسومات .اي انه يوجد نسختين من كل كروموسوم نسخة اعطها الاب و النسخة اعتطها الام.و مجموع الكروموسومات 46 كرموسوم اي 23 زوج.
الصورة تبين شكل الكروموسومات الـ 46 ( 23 زوج ) في الخلية الواحدة. ونظراً لتشابه هذه الكروموسومات يقوم أخصائي المختبر بصبغها بمادة كيمائية . هذه الصبغة تقوم بتلوين الكروموسومات وتجعلها مخططه أفقيا بالون الأبيض والأسود . كل خط ( ابيض أو أسود ) يسمى مقطع أو شريحة (BAND)
الزوج الثالث والعشرين له خاصية مهمة من ناحية تحديد الجنس(الذكورة والأنوثة) لذلك يطلق عليه الأطباء الزوج الجنسي،وفي المقابل يطلق على بقية الأزواج من 1 إلى 22 الأزواج غير الجنسية وذلك تميزا لها .
ولو قارنا الزوج الجنسي بين الرجال و والنساء( إي الذكور والإناث) لوجدنا فيه اختلاف.فالكروموسومين الجنسين-في الزوج الجنسي عند الإناث تقريبا متطابقين(إي متشابهين بدرجة عالية في الشكل والطول)وكل واحد منهما يرمز إليه بالحرف الإنجليزي X . بينما الكروموسومين في الزوج الجنسي لدى الذكور مخلفين فواحد منهما يرمز له بالحرف الإنجليزي اكس (وهو يشبه كروموسوم اكس لدى الإناث)بينما الآخر مختلف فهو اقصر بكثير من كروموسوم اكس ويرمز إليه بالحرف الإنجليزي (Y).
*نظراً لشيوع استعمال كلمة كروموسوم اكثر من كلمة الصبيغات الوراثية وللتقليل من استخدام كلمات جديدة فأني سوف استخدم كلمة كروموسوم / كروموسومات .
و كل كروموسوم له علامات تميزة بين الكروموسوم الاخرى و ذلك عن طريق الاختلاف بين اشكل و عدد الخطوط البيضاء و السوداء التي بداخلة.كما ان جميع الكروموسومات مقسمة الى ثلاثة اجزاء.الجزء العلوي يسمى الذراع القصيرة و يرمز له بحرف (p) و الجزء السفلي يسمى الذراع الطويلة و يرمز لة بحرف ( q) و الوسط يسمى المركز او السنترومير(Centromer ). و في بعض الكروموسومات تكون الذراع القصيرة صغيرة جدا (ككروموسوم رقم 14و 15 و 21 و 22 و Y ) و لذلك يبدوا المركز (Centromer ) في اعلى الكروموسوم و لذلك تسمى هذه الكروموسومات بالكروموسمات الطرفية المركز( Acrocenteric chromosome).
لو نظرنا الى حقيقة الكروموسوم لوجدناه عبارة عن خيط طويل جدا و ملتف من الدي ان اي .وفي الصورة المقابلة صورة نادرة و مكبرة الاف المرات للكروموسوم و هو مغطى بطبقة من البروتينات ،و يمكن مشاهدة الخيط الدقيق في الصورة المجاورة.



فالكروموسومات تراكيب خلويه تحمل الجينات المسؤوله عن الصفات الوراثيه لكل كائن حي . وفى الكائنات "حقيقيات النواة" Eukaryotes توجد الكروموسومات داخل نواة الخليه .
النوع عدد الكروموسومات
الانسان 46
الفأر 40
الدجاج 78
الكلب 78
ذبابة الفاكهة 8
الضفدع 39
الذرة 20
البصل 16
والكروموسوم عادة عصوى الشكل ، وعدد الكروموسومات فى الخلايا الجسيميه لأى كائن حى ثابت . وعلى سبيل المثال تحتوى الخلية الجسميه للإنسان على 46 كروموسوم ، الشمبانزى والغوريلا على 48 كروموسوم ، والقط على 38 كروموسوم ، والكلب على 78 كروموسوم، والجرذ على 42 كروموسوم، والفأر على 40 كروموسوم ، والديك الرومى على 82 كروموسوم ، وذبابة الدروسوفلا على 8 كروموسومات ، والذبابه المنزليه على 12 كروموسوم ، ودودة القز على 56 كروموسوم ، والبصل على 16 كروموسوم ،والفول على 12 كروموسوم ، وقصب السكر على 80 كروموسوم ،والأرز على 24 كروموسوم ، والبطاطس (48)، والخيار (14) ، الشمام (22)، الفجل (18) ، الكرنب (18) ، أما دوده الأسكارس فتحتوى الخلية الجسمية فيها على كروموسومين فقط ( أنظر الجدول المرفق.
ومن الجدير بالذكر أن الخلايا التناسليه ( الحيوان المنوي فى الذكر والبويضه فى الأنثى ) تحتوى على نصف عدد الكروموسومات فى الخليه الجسميه للكائن الحى . ذلك أنه فى الخصيات والمبايض ( بصفة عامه ) يحدث إنقسام إختزالى يتم فيه توزيع الكروموسومات بحيث تنتج لدينا خلايا تناسليه يحتوى كل منها على نصف عدد الكروموسومات . وعندما يلتقى الحيوان المنوى مع البويضه عند عملية الإخصاب تتجمع الكروموسومات فيها لينتج لدينا زيجوت يحتوى على العدد الكامل من الكروموسومات
وفى كثير من الكائنات نجد كروموسومات تميز الشق ( الذكورة والأنوثه ) . ففى الثدييات نجد الخلية الجسمية فى الذكر تحتوى على كروموسومين يعرفا بالرمزين (X Y) ، وعند حدوث الانقسام الاختزالى لتكوين الحيوانات المنوية يذهب الكروموسوم X إلى حيوان منوى بينما يذهب الكروموسوم Y إلى حيوان منوى اخر. وعلى ذلك فالحيوانات المنوية فى الذكور على طرازين . أما الخلية الجسمية فى الأنثى فهى تحتوى على كروموسومين متشابهين (XX) ، وعند حدوث الانقسام الاختزالى لتكوين البويضات ، فإن البويضه تحتوى على كروموسوم (X) واحد . وعلى ذلك فإن بويضات جميع الإناث تحتوى على كروموسوم واحد(X).
وفى الانسان- كما سبق القول - تحتوى الخليه الجسميه على 46 كروموسوم ، منها (2)كروموسوم جنسى sex chromosomes. و44كروموسوم جسمى Autosomes. ويوضح الشكل (1) رسم تخطيطى للكروموسوم الجسمى رقم (1) والكروموسوم الجنسى (X) فى الانسان وتوقيع أماكن الجينات عليهما .
وفى الواقع فاالكروموسوم فى " حقيقيات النواة " Eukaryotes" يتكون من خيط طويل . وفى المرحلة البينية للخلية يلتف هذا الخيط حول نفسه فى مناطق معينه منه، وبذلك تبدو هذة المناطق مكثفه condensedوداكنة ، بينما تبقى مناطق أخرى من هذا الخيط مفروده Extended. وبذا فإنه فى المرحلة البينيه لا تظهر الكروموسومات بشكلها المعروف .
أما عند الانقسام الخلوى فإن الأجزاء المفروده تبدأ فى التكثف ، أى تطوى على نفسها تدريجيا، وبذلك فان الكروموسوم فى الطور الاستوائى للإنقسام الخلوى يبدو أقصر ما يمكن ، وعلى ذلك فإنه لا يمكن معرفة عدد وأشكال كروموسومات الخلية الإ أثناء الانقسام الخلوى ، وخاصة فى مرحلة الطور الاستوائى .
ويبدو كل كروموسوم أثناء الانقسام الخلوى مكونا من جسمين عصويين متجاورين يرتبطان معا عند نقطه تسمى " سنترومير" . وتصنف الكروموسومات حسب موقع السنترومير الى الطرز الاتية:- (انظر شكل 2)
أ- كروموسومات وسطية السنترومير metacentric وفيها يقع السنترومير فى منتصف الكروموسوم حيث يقسمه إلى زراعين متساويين فى الطول.
ب- كروموسومات تحت وسطية السنترومير submetacentric وفيها يقع السنتروميربعيداً عن نقطة الوسط فى الكروموسوم ، وبذا يتكون الكروموسوم من زراع قصير يرمز له بالحرف (p)، وآخر طويل يرمز له بالحرف (q).
ج- كروموسومات طرفية السنترومير Acrocentric وفيها يقع السنتروميرقرب طرف الكروموسوم.
د- كروموسومات ذيليه السنترومير telocentric وفيها يقع السنترومير عند طرف الكروموسوم.
وقد يحمل كل من كروماتيدى الكروموسوم جسما كرويا عند طرفه ويعرف هذان الجسمان باسم " الجسمان النجميان Satellites" ، كما قد توجد خنصره " constriction" عند جزء معين من الكروماتيدين تعرف باسم الخنصره الثانويه Secondary constriction
على أساس أن خنصرة الكروموسوم عند موقع السنترو مير تعرف باسم الخنصرة الإبتدائيه primary constriction .
وعند دراسة الكروموسومات يقوم العلماء بتقسيمها إلى مجموعات ، تكون فيها كروموسومات كل مجموعة لها صفات مشتركة . وقد اتفق العلماء على تقسيم كروموسومات الإنسان - على سبيل المثال - إلى سبع مجموعات كما يلي :-
المجموعة A : تضم الكروموسومات من 1-3
المجموعة B : تضم الكروموسومين 5،4
المجموعة C : تضم الكروموسومات 6-12 بالإضافة إلى (X)
المجموعة D : تضم الكروموسومات 13-15
المجموعة E : تضم الكروموسومين 16-18
المجموعة F : تضم الكروموسومين 19 ، 20
المجموعة G : تضم الكروموسومات 21 ، 22 بالإضافة إلى (Y)
وغالبا يتدرج ترقيم الكروموسومات من الأطول إلى الأقصر ، وعلى ذلك فإن الكروموسوم (X) يضم إلى المجموعة C ، بينما الكروموسوم (Y) - وهو قصيربشكل واضح - يضم إلى المجموعة الأخيرة G .
وقد أوضحت الدراسات العلمية الدقيقة أن كل كروماتيد يحتوي على جزئ واحد من حمض DNA الذي يمثل المادة الوراثية . ويلتف جزئ حمض DNA حول نفسه وكذلك حول جسيمات من بروتينات معينه تعرف باسم "هستونات" Histones وفق نظام خاص . كما أن التركيب الخيطي الناتج عن ذلك يلتف حول نفسه شكل. وتؤدي كل هذه الطيات إلى قصر المنتج النهائي بالمقارنة بالطول الأصلي لجزئDNA . كما تتصل هذه بماده بروتينية غير هستونية تنتظم في شكل يشبه السقاله Scaffold حيث تستند اليها الخيوط سالفة الذكر .
ويوضح شكل خيوط جزئ DNA المفككه لأحد الكروموسومات بعد إذابة الهستونات المرتبطه بها . عند المركز تقع سقالتان ، حيث تستند خيوط جزئ DNA لكل كروماتيد على سقاله . وتجدر الإشارة إلى أنه في الكائنات أوليات النواه مثل البكتيريا يوجد بها جزئ واحد من الحمض النووي DNA يشكل المادة الوراثية لها ، ولا يتصل الحمض النووي DNA هنا بأية مواد بروتينية . وليس بخلايا أوليات النواه أنويه ، وذلك على عكس الكائنات حقيقيات النواه حيث توجد لكل خلية نواه محاطه بغلاف يتكون من غشاءين . وفي أوليات النواه يكون جزئ DNA جسماً يعرف باسم Nucleoid
الرجوع الى أعلى الصفحة اذهب الى الأسفل
معاينة صفحة البيانات الشخصي للعضو http://creation-bordj.ba7r.org
 
المادة الوراثية:
الرجوع الى أعلى الصفحة 
صفحة 1 من اصل 1

صلاحيات هذا المنتدى:لاتستطيع الرد على المواضيع في هذا المنتدى
منتدى الابداع - برج أخريص :: منتدى التعليم-
انتقل الى: