تموضع الخبر الوراثي

أين يتموضع الخبر الوراثي داخل الخلية؟

إن كل فرد جديد يعتبر، عند الكائنات جنسية التوالد خاصة، نتيجة لظاهرة اخصاب المشيج الذكري للمشيج الأنثوي، فتتطور البيضة ، والتي هي خلية تشبه في بنيتها جميع الخلايا، لتعطي فرادا جديدا يرث صفات أحد الأبوين أو كليهما أو أحد الأسلاف. إن ما يتم توارثه في الحقيقة ليس الصفات في حد ذاتها، بل مجموعة المعلومات والأوامر التي تتحكم في هور هذه الصفات عند الأفراد الجدد. نسمي هذه المعلومات بالخبر الوراثي. تساؤلات:

أين يتموضع الخبر الوراثي داخل الخلايا الحية وما هي طبيعته؟
كيف ينتقل الخبر الوراثي من جيل لآخر؟
ما هي العلاقة بين الخبر الوراثي الموجود داخل النواة والصفات الملاحظة خارجيا؟
كيف يمكن الاستفادة هذه المعارف العلمية في المجالات المختلفة؟

تموضع الخبر الوراثي

تؤكد تجارب القطع والتجديد وكذلك تجارب الزرع المتبادل للنوى عند طحلب الأسيتابولاريا أن الخبر الوراثي يتموضع داخل نواة الخلية النباتية، وهو ما تم تأكيده بالنسبة للحيوانات أيضا اعتمادا على تجارب الاستنساخ. (الفيديو)

الانقسام غير المباشر

مراحل ونتائج الانقسام غير المباشر

خضع خلايا الجسم للتكاثر والتجديد، كما أن هناك بعض الكائنات الحية وحيدة الخلايا التي تتوالد بشكل يختلف عن الكائنات المتطورة وجنسية التوالد. نقترح دراسة الانقسام غير المباشر للكشف عن العناصر الناقلة للخبر الوراثي والتي من المفروض أن تبقى حاضرة داخل الخلية طيلة حياة هذه الأخيرة.

1- مراحل الانقسام غير المباشر.

عند جميع الكائنات الحية، نباتية كانت أو حيوانية، يتموضع الخبر الوراثي داخل نواة كل خلية من خلايا جسمه، وتمكن دراسة التكاثر الخلوي المتمثل في الانقسام غير المباشر على العناصر الناقلة للخبر الوراثي. يتم الانقسام غير المباشر عبر أربع مراحل وتبين الوثيقة التالية مراحل الانقسام غير المباشر وأهم المميزات بالنسبة لكل مرحلة:

2- مقارنة الانقسام غير المباشر بين الخليتين النباتية والحيوانية.

يتم الانقسام غير المباشر عند الخليتين النباتية والحيوانية بنفس الآلية، لكن مع وجود بعض الاختلافات بينهما:

لا تتوفر الخلية النباتية على الجسيم المركزي وهذا يمنع ظهور النجيمتين اللتين تشكلان بينهما المغزل اللالوني، لكن يتم تعويض النجيمتين بمنطقتين قطبيتين نسميهما كمتين قطبيتين يتشكل المغزل اللالوني بينهما.
عند اقتسام السيتوبلازم بين الخليتين الناتجتين في المرحلة النهائية، تتم العملية من خارج الخلية بالنسبة للخلية الحيوانية بالنظر لكونه مرنا ونسمي العملية بالاختناق الاستوائي، لكن صلابة الجدار الهيكلي المحيط بالخلية النباتية يمنع حدوث الاختناق الاستوائي ويعوض باقتسام السيتوبلازم من داخل الخلية

3- نتائج الانقسام غير المباشر.

من بين نتائج الانقسام غير المباشر:

تناقل الخبر الوراثي بين الأجيال المتعاقبة من الخلايا بدون الحاجة للتوالد الجنسي
يحافظ الانقسام غير المباشر على الخبر الوراثي عند نقله من جيل لآخر لهذا نسميه توالدا مطابقا
يمكن الانقسام غير المباشر من مضاعفة عدد الخلايا حيث تعطي كل خلية أم خليتين بنتين متماثلتين فيما بينهما ومماثلتين للخلية الأم.
يحدد الانقسام غير المباشر العناصر الحاملة للخبر الوراثي والممثلة بالصبغيات، حيث تتلاشى مكونات النواة (موضع الخبر الوراثي) خلال مراحل هذه الظاهرة باستثناء الصبغيات.

الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية

الطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية وبنيتها الجزيئية.

إن المادة الممثلة للخبر الوراثي هي عبارة عن جزيئة حمض نووي ريبوزي ناقص الأوكسجين، وهي جزيئة مكونة من مجموعة من العناصر:

حمض فوسفوري.
سكر ريبوزي ناقص الأوكسجين.
أربع قواعد آزوتية مختلفة: الأدنين A، التيمين T، السيتوزين C، الغوانين G.

يرتبط كل حمض فوسفوري بجزيئة سكر ريبوزي ناقص الأوكسجين بإحدى القواعد الآزوتية الأربع فتتشكل الوحدة البنيوية لجزيئة ADN والتي نسميها النيكليوتيدات. ترتبط النيكليوتيدات فيما بينها بشكل تسلسلي فتشكل أحد لولبي جزيئة ADN، بينما تتصل القواعد الآزوتية فيما بينها فيحصل ارتباط بين لولبي جزيئة الADN المتشابهين بالنظر لتكونهما مع من نفس النيكليوتيدات. إن الارتباط بين القواعد الآزوتية للوبي ADN المتقابلين (بشكل تعاكسي)، لا يتم بصفة عشوائية بل ترتبط دائما التيمين بالأدنين والسيتوزين بالغوانين تبرز الوثيقة التالية بعض المعطيات حول نموذج اللولب المضاعف (المعتمد حاليا) المقترح من طرف Watson و Crick وهو يقترح أن لولبي ADN متماثلين من حيث البنية والعناصر المتدخلة في تشكيلهما وارتباطهما يتم بشكل متضاد من حيث النهايات الحرة التي يمثلها رقم الكربون الحر على جزيئة السكر الريبوزي ناقص الأوكسجين:

مضاعفة الADN

1- الكشف عن مضاعفة جزيئة ADN

2- آلية مضاعفة جزيئة ADN

عندما تدخل الخلية الحية للانقسام غير المباشر تكون الصبغيات مضاعفة وهذا يدل على أن هذه المضاعفة تتم خلال مرحلة السكون. تبين الوثيقة التالية تطور كمية ADN وسلوك الصبغيات خلال دورة خلوية: تتم مضاعفة جزيئة ADN عبر آلية نصف محافظة حيث يتم خلال كل مضاعفة الإبقاء على أحد اللولبين الأصليين وتركيب اللولب الثاني انطلاقا من تكوين نيكليوتيدات جديدة وربطها بالنيكليوتيدات القديمة بفعل نظام التقابل بين القواعد الآزوتية. تتطلب مضاعفة جزيئة ADN تدخل أنزيمين:

أنزيم الفصل (أنزيم ADN HELICASE): الدي يعمل على فصل الروابط بين القواعد الآزوتية المتقابلة للولبي الجزيئة.ويؤدي تدخله إلى انفصال لولبي الجزيئة وهو الانفتاح الذي يتم في بعض المناطق فقط وليس على طول الجزيئة بأكملها، وهو ما يفسر ظهور عيون النسخ الجزيئي.
أنزيم الربط (ADN POLYMERASE): الذي يعمل على الربط بين النيكليوتيدات جديدة التركيب والنيكليوتيدات المكملة لها على كل من اللولبين الأصليين وهو ما يؤدي إلى استطالة تدريجية للولب جديد التركيب، إلا أن هذه الاستطالة تتم بشكلين:
- استطالة متواصلة: إذا كان اتجاه تدخل أنزيم الربط هو نفس اتجاه أنزيم الفصل
- استطالة متقطعة : إذا كان اتجاها كل من أنزيم الربط والفصل متعاكسان.

الدورة الخلوية

مفهوم أولي للدورة الخلوية.

تظهر الصبغيات منذ بداية الانقسام غير المباشر مضاعفة، حيث يظهر كل صبغي مشكلا من صبيغيين رغم كونه يظهر خلال المرحلة النهائية من الانقسام غير المباشر مشكلا من خييط واحد، وهذا يفرض وجود فترة بين كل انقسامين غير مباشرين يحدث خلالها مضاعفة الصبغيات. نسمي هذه الفترة بمرحلة الكمون والتي تشكل مع مراحل الانقسام غير المباشر الدورة الخلوية. تعطي الوثيقة التالية مراحل الدورة الخلوية وسلوك الصبغيات خلالها:

العلاقة بين الصبغيات وADN

من الADn إلى الصبغي

[video width="1280" height="720" mp4="https://kezakoo.com/wp-content/uploads/2017/11/علوم-الحياة-والأرض-ثانية-بكالوريا-العلاقة-بين-ADN-والصبغيات.mp4"][/video]

تعبر الصبغين عن خييطات نووية مضغوطة بشكل كبير داخل الحيز الصغير للنواة والمحاط بغلاف صلب يمثله الجدار النووي.
يلتف كل خييط ADN حول الهيستونات (والتي هي عبارة عن بروتينات خاصة) فيتم تشكيل خييط نووي
تتلولب الخييطات النووية تلولبا ضعيفا فتتشكل الصبغين
خلال مراحل الانقسام غير المباشر تظهر الصبغيات جد واضحة خلال المرحلة الاستوائية بالنظر إلى وصول التلولب أقصاه بينما ينخفض مستوى وضوح الصبغيات في مراحل أخرى نتيجة درجة التلولب فقط.
يرتبط خييط ال ADN بالهيستونات والتي هي عبارة عن بروتينات خاصة فتلتف حولها ويتلولب الكل.

خلاصة مفهوم وطبيعة الخبر الوراثي

خلاصة

[video width="1280" height="720" mp4="https://kezakoo.com/wp-content/uploads/2017/11/الثانية-باك-علوم-الحياة-و-الارض-ملخص-مفهوم-وطبيعة-الخبر-الوراثي.mp4"][/video]

يتموضع الخبر الوراثي داخل النواة، وهو ذو طبيعة كيميائية عبارة عن جزيئة الحمض النووي الريبوزي ناقص الأوكسين الذي نرمز له ADN والتي هي عبارة عن لولبين ملتفين حول بعضهما ومتماثلين من حيث مكوناتهما ولهذا نسمي نموذج بنية هذه الجزيئة بنموذج اللولب المضاعف المقترح من طرف واتسون و كريك.

تعتبر الصبغيات دعامة الخبر الوراثي بالنظر لكونها تحمل جزيئة ADN ، هذه الأخيرة التي ترتبط ببروتينات نووية نوعية نسميها الهيستونات لتشكل الصبغيات.

خلال مرحلة السكون تظهر الصبغيات غير منفردة وتعوضها الصبغين التي تظهر عبارة عن كتلة نووية يلفها الجدار النووي وتضاف إليها نوية واحدة أو أكثر لتشكل نواة الخلية.

انطلاقا من المرحلة التمهيدية يبدأ انفراد الصبغيات التي تظهر بشكل مضاعف، وهذا يؤكذ أن مضاعفة جزيئة ADN (والصبغيات التي تحملها) تتم عل مستوى مرحلة السكون.

تخضع مضاعفة المادة الوراثية لمجموعة من الشروط أهمها توفر أنزيمي الفصل والربط كما أنها لا تتم في لحظة واحدة وعلى طول الجزيئة، بل على مستوى مواقع خاصة نسميها عيون النسخ الجزيئي.

تشكل كل من المرحلة السكون ومجموع مراحل الانقسام غير المباشر ما نسميه الدورة الخلوية والتي تعبر عن دورة حياة الخلية.