الجينات

الجينات الوراثية

توجد النواة بداخل جميع الخلايا تقريبا ، وهي تحتوي على الكروموسومات التي تحمل الجينات ، وهي مركز التحكم والسيطرة على جميع النشاطات الحيوية للخلية، إذ تحتوي على معلومات وراثية تنتقل من جيل لآخر.

فإذا قمت بحسابها ستجدها 46 کروموسوما، وهي تختلف في الشكل والحجم، كما يمكنك فصلها إلى أجزاء متشابهة .

 توجد الكروموسومات على هينة أزواج، لكن عددها يختلف باختلاف أنواع النباتات والحيوانات. فالإنسان لديه ( 23 زوج ) ، والقطة بها ( 19 زوج )، وذبابة الفاكهة بها (4 أزواج فقط) .

ما هو الجين:

كل كروموسوم يتكون من آلاف الجينات مرتبة مثل خرز العقد، وتحمل هذه الجينات المعلومات الوراثية التي تؤثر في نمونا وفي ملامحنا الخارجية، فالجينات الخاصة بلون العيون وأخرى في لون الشعر والطول كما يمكننا تفكيك الكروموسوم، فهو يشكل خيط طويلا جدا. وهذا الخيط يتكون من مادة كيميائية تعرفي بالحمض النووي الرايبوزي منقوص الاكسجين DNA  deoxyribonucleic acid  ويتكون جزيء DNA من آلاف من الوحدات ، كل جزي، يعرف بنپو كليوتید، وكل نيو كليوتيد يتكون من ثلاثة جزيئات – قاعدة نيتروجينية – سكر خماسي – جزيء فوسفات.

ترتبط جزيئات السكر من جهة مع مجموعة فوسفات، ومن جهة أخرى مع القاعدة النيتروجينية مكونا بذلك الوحدة البنائية للأحماض النووية تعرف باسم النيوكليوتيد.

إن حمض DNA يتكون من سلسلتين متوازيتين من النيوكليوتيدات تنظمان على هيئة سلم ملتف لولبيا.

يتكون جانبا السلم اللولبي مين تعاقب السكر الديوكسي ريبوزي ومجموعة الفوسفات، بينما يتصل الجانبان للسلم من الداخل بالقواعد النيتروجينية.

القواعد النيتروجينية:

هل تعرف كيف يحافظ جزيء DNA على تماسكه؟ مشاهدة ارتباط القواعد النيتروجينية مع بعضها . وكل زوج من القواعد ترتبط بالرابطة الهيدروجينية. وهناك أربع قواعد نيتروجينية مختلفة من DNA.

بناء جزيء DNA جديد:

عندما تنقسم الخلية تنفصل الكروموسومات ، كل نصف منها يدخل في خلية بجديدة، لماذا تعتقد ذلك مهما وكل خلية جديدة تحتوي على نفس عدد کروموسومات الخلية الأصلية، فإذا كانت الكروموسومات تستطيع بالضبط نسخ نفسها، فبالتالي هذا ما لا شك فيه ينطبق على الجينات و DNA ، وما عدا ذلك فالخلايا الجديدة لن يكون عندها كل المعلومات الوراثية الصحيحة التي تحتاجها . وقبل انقسام الخلية ، تكون كمية DNA بداخل نواتها ، مقدار الضعف ، لكنه كيف يتم ذلك ؟

1- كسر الروابط الهيدروجينية الضعيفة hydrogen bonds الموجودة بين كل زوج من أزواج القواعد النيتروجينية.

2- تفكك سلسلتي DNA إلى سلسلتين منفردتين.

3 – كل سلسلة منفردة تتصل بالنيوكليوتيدات المنفصلة الموجودة بداخل النواة.

 4 – تشكل تلك النيوكليوتيدات سلسلة على طول أي سلسلة DNA المنفردة من خلال قاعدة أزواج القواعد النيتروجينية؛ الأدينين مقابل الشايمين والجوانين مقابل السايتوسين.

5- ترتبط نيوكليوتيدات كل جزيء DNA جديد مع جريء DNA الأصل ، وتتشكل بذلاث سلسلتين جديدتين من DNA ، وكل نسخة مشابهة طيق الأمل ل DNA الأصلي.

بناء البروتين:

عند بناء البروتين ، ترتبط العديد من الأحماض الأمينية مع بعضها. فيحدد نوع وتسلسل الأحماض الأمينية شكل البروتين، فعلى سبيل المثال قد يكون إنزيما أو هرمونا أو بروتين في العضلة.

يوجد DNA بداخل النواة ، أما العضية التي تقوم بصنع البروتينات فتعرف بالرايبوسومات والتي توجد في سيتوبلازم الخلية . وإذا كان DNA هو الذي يتحكم في بناء البروتين، فكيف تنقل المعلومات من النواة إلى الراببوسومات.

يعتمد بناء البروتين على جزيء آخر يعرف بالحامض النوي الرايوزي وهذا يتكون بطريقة مشابهة لتكوين DNA الجديد. ما عدا  أن القاعدة النيتروجينية الداعمين ( T ) تستبدل باليوراسيل ( U ). 

ويقوم RNA المرسال( m-RNA) بنسخ القواعد النيتروجينية المتسلسلة على الحامض DNA وتحملها خارج النواة من خلال ثقوب الغلاف النووي إلى الرايبوسومات. وهناك نوع آخر من RNA يعرف به RNA الناقل  (t-RNA) وهو الذي يقوم بنقل وحمل الأحماض الأمينية إلى الرايوسومات. بعدها يتخلی t-RNA عن حوامض الأمينية لm-RNA و في النهاية ترتبط الأحماض الأمينية مع بعضها مشكلة سلسلة طويلة من البروتينات وتعرف بالشفرة الوراثية.

الجينات الوراثية:

لقد قام مندل باختيار نبات البازلاء الدراسة الصفات الوراثية ، وذلك لعدة أسباب :

1- سهولة مشاهدة تركيبها الخارجي، كطول النبات ولون الأزهار وشكل البذور.

2- سهولة دراستها و سرعة نموها 

3- يتم تلقيح ازهارها ذاتيا أو خلطيا .

كان مندل جادا في طريقته : يخطط لعمله، ويجمع البيانات بدقة شديدة، ويسجل نتائجه، كما كانت لديه القدرة على تحليل الكميات الضخمة من البيانات التي جمعها لتصبح استنتاجات علمية إن الشيء المميز هو أن عمل مدل قد تم ب القواعد الأساسية للوراثة وذلك قبل أن يكتشف DNA والجينات أو الكروموسومات.

ولتوضيح نتائج مندل على نبات البازلاء . ادرس المثال الآتي الذي يوضح تزاوج نبات طويل الساق سائد نقي مع نبات قصير الساق متنحي ولاحظ نتائج الجيل الأول ، ونتائج الجيل الثاني عند تلقيح نبات الجيل الأول مع بعضه البعض.

ازواج الجينات:

أنت تعلم بأن الكروموسومات توجد علی شكل أزواج متماثلة، وكل زوج من الكروموسومات يحمل نفس الجينات علی طول الكروموسوم. فعلى سبيل المثال ، الجين الذي يتحكم في صفة لون الشعر موجود على کروموسوم معين ولكن وجود الكروموسومات في ازواج متمائلة، فالكروموسوم المماثل يجب أيضا أن يحمل الجين الخاص بلون الشعر.

لذا فتكون للصفة الوراثية الواحدة جينين كل جين يوجد علی کروموسوم واحد من الكروموسومات المتماثلة. فهناك جينين للون الشعر، وجيتين للون العيون وهكذا لكن هناك أشكال مختلفة من جينات لون العيون كما في الشكل ( ۱۸۹ )، فهناك جرين لون العيون المختص بالعيون الزرقاء والآخر يعطي العيون البنية، والآخر يعطي لون العيون الخضراء ، وهكذا۔

فالأشكال المختلفة لنفس الجين تعرف بالاليل allele .وهو صورة من صور الجيل ، حيث يمكن أن يكون لجين أكثر من إليل والعكس غير صحيح.

 لذا فبدلا من القول بان لدينا جينين للون العيون يجب القول لدينا إلبلين للون العيون. فمثلا ، يرمز الليل B للون العيون البنية والرمزb لاليل لون العيون الزرقاء. فإذا كان لدى كلا الأبوين إليلين ا فسينتج أجيالا لون عيونهم بنية.

فالطراز الجيني يعبر عن الأليلات الخاصة بالصفة ، أما الطراز المظهري يعبر عن المظهر الخاص بالصفة؛ فمثلا الطراز الجيني BB يكون طرازه المظهري بني العيون. وإذا كانت جميعا الجينات متشابهة ( TT , ,BB ,bb , tt ) فتعرف هذه الحالة بالأليلات المتماثلة.