شرح مفصل لعلم الوراثة الجزيئية مع الأمثلة التطبيقية والأسئلة المحلولة( Molecular genetics).

الأحياء,

{[['']]}

محتويات الدرس: الكروموسومات والجينات.- دور الحمض النووي D.N.A في نقل الصفات. - علاج وإصلاح الجينات الوراثية- أنواع القواعد النتروجينية. - الحمض النووي الرايبوزيR.N.A - أنواع الأحماض النووية. - الحمض النووي الرايبوزي. - خطوات تخليق البروتين. - الشفرة الوراثية. - تطبيقات  في الوراثة الجزيئية.

الكروموسومات وتحديد الجنس:

نواة الخلية: تحتوي تراكيب خيطية تسمى كروموسومات.

تتكون الكرموسومات من أحماض نووية تحمل الجينات المسئولة عن نقل الصفات.

أنواع الأحماض النووية:

1. الحمض النووي الرايبوزي منقوص الأكسجين D.N.A.

2. الحمض النووي الرايبوزي R.N.A.

تمكن علماء الوراثة من معرفة دور الحمض النووي D.N.A  في تركيب الكروموسومات في الأربعينات من القرن الماضي واليوم أمكن تصنيعه في المعامل أو إجراء تعديلات عليه وادخاله لخلايا حية لتغيير صفاتها.

علم الوراثة الجزيئية:

العلم الذي يختص بدراسة جزيئات D.N.A وأهميتها.

اكتشاف التركيب البنائي لجزئ D.N.A :

توصل العالم أوزوالد أفري وزميلاه ( ماكرتنى وماكلاود ) 1944م إن D.N.A هو المادة الوراثية في خلايا الكائن الحي.

تم اكتشاف تركيبه البنائي على يد جيمس واطسون وفرانسيس كريك 1952م بعد دراسة كل المعلومات التي توفرت عنه وبعد الحصول على صورة بالأشعة السينية ( حيث قامت العالمة روزاليند فرانكلين بتصوير بللورة عالية النقاء من D.N.A وبحيود الأشعة السينية حصلت على الصور)

توصلا إلى :

- للحمض تركيب سلمي من شريط مزدوج ( لولب) حلزونى.

- كل شريط من عدة نيوكليوتيدات.

- كل نيوكليوتيدة من :

( مجموعة فوسفات / سكر رايبوز منقوص الأكسجين/ قاعدة نيتروجينية )

أنواع القواعد النتروجينية:

أدينيـــن	جوانيـــن	ثايميــن	سايتوسيــن
A	G	T	C

ترتب النيوكليوتيدات على هيئة درجات سلم بحيث:

ترتبط قاعدة A مع قاعدة T  برابطتين هيدروجينيتين.

  "   "   G  "   "   C  بثلاث روابط هيدروجينية.

تعريف الجين:

( وحدة وراثية يمثلها موقع محدد على جزئ D.N.A تتكون من سلسلة محدودة من النيوكليوتيدات).

الحمض النووي ومرحلة التضاعف.

أي أن رموز القواعد النيتروجينية هي الأحرف التي تكتب بها لغة الجينات الوراثية.

تضاعف الحمض النووي D.N.A

يسبق الإنقسام الخيطى المتساوى للخلية طور بينى يشمل ثلاث مراحل هي:

المرحلــــة	رمــــز	ما يحدث بهـــا
النمو الأول	G1	بناء R.N.A وبعض إنزيمات / تضاعف العضيات
بناء D.N.A	S	إنتاج نسختين من D.N.A لكل خلية نسخة
النمو الثاني	G2	بناء بروتينات / RNA / اكتمال تضاعف العضيات تخزين طاقة وتكوين مواد لازمة للإنقسام

ميكا نيكية التضاعف:

1. انفصال الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية المتكاملة عند نقاط  معينة على D.N.A تسمى منشأ التضاعف يصل عددها للالاف ( يتم ذلك    بواسطة ازيم هيليكيسيز).

2. تبدأ عمليات التضاعف من نقاط التضاعف وتستمر في اتجاهين.

3. تستمر عملية التضاعف في جميع نقاط التضاعف حتى يكتمل.

4. يتم التضاعف بواسطة إنزيم بلمرة D.N.A.

5. يعمل كل شريط أصلي بعد انفصال الأشرطة كقالب لبناءالشريط  الجديد.

دور D.N.D  في نقل الصفات:

يحمل D.N.A الشفرات التي تحتوي التعليمات الخاصة بتركيب ووظائف مكونات جسم الكائن الحي ( والتي يكون أغلبها بروتين ).

بما أن البروتين يتكون أساس من أحماض أمينية مرتبة بنظام معين فإن D.N.A

يحمل الشفرات المسئولة عن بناء أي بروتين.

الحمض النووي الرايبوزيR.N.A

مقارنة بين D.N.A و R.N.A

وجــــه مقارنـــة	D.N.A	R.N.A
اللولب	من شريطين متكاملين	من شريط واحد
نوع السكر	رايبوز منقوص أكسجين (ديوكسى رايبوز )	رايبوز
القواعد النيتروجينية	ادينين/ جوانين / سايتوسين/ ثايمين	ادينين / جوانين / سايتوسين / يوراسيل
أهميته	مادة الوراثة	بناء البروتين

أدلة على دور R.N.A في ترجمة المعلومات الجينية وبناء البروتين:

1. وجود R.N.A بكثرة في سيتوبلازم الخلية ( حيث يصنع البروتين ).

2. وجود كميات كبيرة منه في خلايا الأجنة النامية.

3. تحتوي الخلايا التي تصنع البروتين على كميات وافرة من الرايبوسومات  التي تمثل ثلثي R.N.A.

وجهة النظر المركزية ( كريك ):

D.N.A  يتضاعف - ويقوم ببناء R.N.A الذي يقوم بترجمة المعلومات الجينية إلى بروتين.

هناك ثلاثة أنواع من R.N.A  هي :

الحمض ورمزه	اسمــــه	عملــــــه
m R.N.A	الرسول	نقل الشفرة من D.N.A إلى الريبوسومات
t R.N.A	الناقل	ترجمة الشفرة بنقل أحماض أمينية من السيتوبلازم إلى الريبوسوم
r R.N.A	الريبوسومي	يدخل في بناء الريبوسومات

ويتم بناء m R.N.A من احد أشرطة D.N.A بواسطة إنزيم محفز يسمى (R.N.A  بوليميريز)

الشفرة الوراثية:

س/ كيف يؤدى أربعة أنواع من القواعد في D.N.A إلى تكوين 20 حمض أميني مختلف؟

جـ/ إذا افترض ان قاعدة واحدة تمثل حمض أميني واحد ¹4= 4

( عدد الأحماض المختلفة يكون أربعة فقط )

·  إذا افترض ان كل حمض تمثله قاعدتين               ²4= 16

( عدد الأحماض المختلفة تكون 16 فقط )

·  إذا كان كل حمض تمثله ثلاث قواعد                     ³4= 64

( تكفي هذة الشفرة لتمثل الأحماض الأمينية العشرين بل قد يكون للحمض الأميني الواحد أكثر من شفرة وليس العكس ).

وهكذا تكون الشفرات الوراثية على شكل وحدات ( كودونات ) لكل منها معناه الخاص لإنتاج حمض أميني معين.

كما توجد شفرات...بدأ بناء السلسلة AUG ...  وقف البناء ( STOP )

مثـــل: UAA- UGA-UAG

جدول الكودونات الوراثية والأحماض الأمينية التي يمثلها:

خطوات بناء البروتين:

1. يتم نسخ mRNA في النواة من DNA وينتقل للسيتوبلازم.

في السيتو بلازم يرتبط كل حمض أميني بحمض t RNA بمساعدة إنزيم وطاقة.

2. بدأ البناء  يتصل أول t RNA  مع m RNA ووحدتى الريبوسوم.

3. استطالة السلسلة حيث يتصل ثانى t RNA يحمل الحمض الأميني الثاني. بالريبوسوم يتحد الحمض الأميني الأول بالثاني برابطة ببتيدية مكون ثنائي ببتيد. ثم  ينفصل tRNA الأول متوجه للسيوبلازم لإحضار حمض أمين آخر من نفس النوع.

4. بتكرار الخطة السابقة يزداد طول السلسلة ( تصبح عديد ببتيد ).

5. يتم وقف البناء عندما يتصل بوحدات الريبوسوم كودون وقف تنفصل وحدات الريبوسوم ويتحرر البروتين.

خطوات بناء البروتين- الكيمياء الجزيئية. 

تطبيقات في الوراثة الجزيئية

1- بصمة D.N.A

توصل العلماء إلى أن كل إنسان له تسلسل محدد على شريط D.N.A يمكن أن تتشابه بين الآباء والأبناء.

أهميــة البصمــة:

·      التعرف على هوية الشخص.

·      إثبات أو نفي العلاقة الأبوية.

·      التحقق من هوية مجرم عندما يخلف نسيج حي كقطرة دم أو شعرة .

( مقارنة بصمة DNA للشعرة ببصمة DNA المشتبه فيهم ).

2- علاج أو اصلاح الجينات.

إذا كان هناك شخص يعاني من مرض جينى معين ( السكر ) يمكن علاجه باستبدأل الجين التالف بآخر سليم من شخص آخر.

(استنساخ الجين السليم من شخص سليم وزرعه في خلية لها القدرة على الإنقسام كخلايا نخاع العظام).

طريقة علاج أو إصلاح الجينات:

1-       يدخل الجين السليم في فيروس غير ممرض من النوع الذي يستطيع بناء DNA على قالب RNA.

2-       إدخال الفيروس في خلية نخاع العظام.

3-       دخول DNA الذي بناه الفيروس إلى كرموسوم الخلية.

4-       حقن الخلايا الحاملة للجين إلى جسم المريض ليقوم نخاع عظامه بإنتاج البروتين.

طريقة علاج وإصلاح الجينات.

الأسئلة والتمارين المحلولة .

ضع الإنجاز الذي قام به كل عالم؟
أسم العالم	الإنجاز
واطسون وكريك:	اكتشاف التركيب البنائي لـDNA
روزاليند فرانكلين	تصوير بللورة عالية النقاء من DNA باستخدام حيود أشعة اكس مكنت واطسون وكريك من فهم بناء DNA
اوزالد افرى	تقديم دليل على ان DNA مادة الوراثة
بين العلاق بين ( الكرموسوم / DNA / الجين)؟
الكروموسوم:يحمل الجينات المسئولة عن الصفات الوراثية.  DNA: التركيب الكيميائي للمادة الوراثية على المستوى الجزيئي والذي يمثل تركيب الجين. الجيــن: وحدة الوراثة حيث يمثل التركيب الكيميائي الجزيئي لصفة واحدة.
اشرح خطوات تضاعف DNA ؟
-      انفصال الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية المتكاملة عند نقاط معينة على D.N.A تسمى منشأ التضاعف يصل عددها للآلاف ( يتم ذلك بواسطة أزيم هيليكيسيز). -      تبدأ عمليات التضاعف من نقاط التضاعف وتستمر في اتجاهين. -      تستمر عملية التضاعف في جميع نقاط التضاعف حتى يكتمل. -      يتم التضاعف بواسطة إنزيم بلمرة D.N.A. -      يعمل كل شريط أصلي بعد انفصال الأشرطة كقالب لبناء الشريط الجديد.
اشرح خطوات بناء البروتين؟
خطوات بناء البروتين: -      يتم نسخ m RNA في النواة من DNA وينتقل للسيتوبلازم. -      في السيتو بلازم يرتبط كل حمض أميني بحمض tRNA بمساعدة إنزيم وطاقة. -      بدأ البناء  يتصل أول t RNA  مع m RNA ووحدتى الريبوسوم. -      استطالة السلسلة حيث يتصل ثانى t RNA يحمل الحمض الأميني الثاني بالريبوسوم يتحد الحمض الأميني الأول بالثاني برابطة ببتيدية مكون ثنائي ببتيد. ثم  ينفصل t RNA الأول متوجه للسيوبلازم لإحضار حمض أمين آخر من نفس النوع. -      بتكرار الخطة السابقة يزداد طول السلسلة ( تصبح عديد ببتيد). -      يتم وقف البناء عندما يتصل بوحدات الريبوسوم كودون وقف  تنفصل وحدات الريبوسوم ويتحرر البروتين.
اعط مثال لبعض تطبيقات الوراثة الجزيئية؟
بصمة D.N.A توصل العلماء إلى أن كل إنسان له تسلسل محدد على شريط D.N.A يمكن أن تتشابه بين الآباء والأبناء. أهمية البصمة : ·     التعرف على هوبة الشخص. ·     اثبات أو نفي العلاقة الأبوية. ·     التحقق من هوية مجرم عندما يخلف نسيج حى كقطرة دم أو شعرة. ( مقارنة بصمة DNA للشعرة ببصمة DNA المشتبه فيهم ) علاج أوإصلاح الجينات: إذا كان هناك شخص يعاني من مرض جينى معين ( السكر ) يمكن علاجه باستبدأل الجين التالف بآخر سليم من شخص آخر. (استنساخ الجين السليم من شخص سليم وزرعه في خلية لها القدرة على الإنقسام كخلايا نخاع العظام). الطريقــــة: 1-        يدخل الجين السليم في فيروس غير ممرض من النوع الذي يستطيع بناء DNA على قالب RNA. 2-        إدخال الفيروس في خلية نخاع العظام. 3-        دخول DNA الذي بناه الفيروس إلى كرموسوم الخلية 4-        حقن الخلايا الحاملة للجين إلى جسم المريض ليقوم نخاع عظامه بإنتاج البروتين.
اذكر أسماء القواعد النيتروجينية في الحمض النووي منقوص الأكسجين ورمز كل قاعدة؟
ادينين A       ثيأمين T      جوانين G    سيتوزين C
أذكر أنواع الحمض النووي RNA  ؟
الرسول m RNA               الناقل t  RNA         الريبوسومي r RNA

أسئلة علــى  D N A  

أختر الإجابة الصحيحة:

1-  في اللولب المزدوج  لــDNA  يكون نسبة A ادينين  مساوية لنسبة

(T  ثيأمين- G جوانين -  C سيتوزين ).

2-  اكتشف تركيب  DNA  

(  افرى - تشارجاف - واطسون وكريك - طومسون).

3-  تتصل الأحماض الأمينية ببعضها في سلسلة عديد الببتيد بروابط ( أيونية - تساهمية - بيتدية - هيدروجينية )

4-  كودون البدأ لبناء سلسلة عديد البيئة هو (  AAG  -  AUG – ِ AUU -  GUG  )

5-  يعمل على نقل الشفرة الوراثية من النواة للريبوسومات.

(  DNA -  tRNA -  mRNA -  r RNA).

اكمــل:

1-   يتكون  DNA  من سكر خماس وفوسفات،...................................................

2-   القاعدة النيتروجينية التي توجد في  RNA  ولا توجد في  DNA هي...........................

3-   من تطبيقات الهندسة الوراثية.........................................،...............................

4-   جزيئات المعلوما ت الوراثية هي...............بينما...............حاملات صفات الوراثية

5-   ترتبط القواعد النيتروجينية ببعضها في DNA  بروابط..........................................

س3 ضع علامة (√) أو ( × )  أمام كل عبارة مما يأتي:-

1-   يتكون  DNA  في الإنسان من شريط مفرد.

2-   يحتوي الجزئ  RNA  على سكر ديوكسى رايبوز.

3-   لكي يتم تضاعف   DNA  لابد من الفصل بين الشريطين المزدوجين.

4-   يتم تخليق عديد الببتيد في النواه.

5-   عدد قواعد السيتوزين من  DNA  بتساوي عدد قواعد اليورا سيل.

س4 اكتب مصطلح علمي مناسب :

1-   الحمض النووي منقوص الأكسجين.

2-   3 قواعد نيتروجينية تمثل رمز يدل على الحمض الأميني الواحد.

3-   تكوين لولب جديد مماثل للآخر في  DNA.

4-   تركيب   DNA يميز كل فرد عن الآخر ويستخدم لإثبات البنوة.

لا تنسى وضع تعليقك على الموضو واثراء المحتوى العربي في علم الوارثة.

ملاحظة : حقوق الطبع محفوظة لشبكة أجداور وفي حال قيامك  بنقل هذا الموضوع دون ذكر المصدر فأنك  تنتهك شروط حقوق الملكية والنشر في شركة  جوجل ما سيعرضك للعقوبة.