مخطط الموضوع

  • موضوع 1

    علم الوراثة

    محمد , عدنان حسن . 1982. أساسيات علم الوراثة . كلية الزراعة والغابات .جامعة الموصل

    محمد , عدنان حسن .1985 علم الوراثة الجزيئي الأول والثاني كلية الزراعة والغابات . جامعة الموصل

    المقدمة:-

      يعد علم الوراثة من العلوم الحديثة فقد نمى وتطور بسرعة كبيرة خلال السنين القليلة الماضية وقد امتدت فروعه إلى جميع حقول علم الحياة تقريبا . بدا علم الوراثة من الملاحظات البسيطة بين الأحياء المختلفة من حيث إن الكائن يولد كائنا متشابها فالقطة تولد قطط والكلبة تولد كلابا وبمرور الزمن حل محل هذه الملاحظات البسيطة والعديد من الأسئلة والتي تدور حول ماهية المادة الوراثية وكيفية توارثها . والإجابة عن هذه الأسئلة يتم عن طريق علم الوراثة . فعلم الوراثة geneticsهو العلم الذي يدرس المواد الحياتية التي تنتقل من بين أجيال الكائنات الحية وبصورة أدق يتناول علم الوراثة الدراسات التي تدور حول ماهية المادة الموروثة وكيفية انتقالها بين الأجيال المتعاقبة وتأثير هذه المادة على الكائن الحي واجياله وسنطلق على هذه المواد الموروثة بالمادة الوراثة genetic material.

      بدا علم الوراثة الحديث عندما اكتشف العالم الراهب  مندل من دراسته على البزاليا قوانين التوارث المسماة باسمه ونادى بتحكم وحدات بدائية من الصفات المتوارثة وان هذه الوحدات تنتقل بين الأجيال بنظام متجانس ويمكن ان تدعى مثل هذه الوحدات بالوحدة الوراثية او الجينgene   والتي يجب ان تتوفر فيها شرطيين أساسيين هما

    إنها تتوارث بين الأجيال بصورة ان لكل جين نسخة حقيقية من هذه الوحدة الطبيعية .

    تجهز حاملها بمعلومات عن التركيب والوظيفة وغيرها من الفعاليات الحيوية .

       حتى منتصف الثامن العشر كان جميع الحياتيين يعتقدون بعدم انتقال المادة البيولوجية بين الأجيال ويعتقدون بالنشوء الذاتي spontaneous generationفي العديد من الكائنات الحية من توافقات معينة متفسخة .

    استنادا إلى العالم لينوس Linnaeus  (1707- 1787) وهو مؤسس علم التصنيف الحديث فان هناك ثبوت من نوع بحيث ان استمرار نفس النوع تعطي أحياء مشابه للنوع إلا ان نظرية النشوء الذاتي للكائنات الحية من المادة العضوية تتدعي بعدم ثبوت النوع . استمر الجدل في هذا الموضوع الى ان تم الاتفاق على الرأي القائل بنا مولد الكائن الجديد يكون فقط من خلال استمرارية الحياة اي النقل المستمر للمادة الحية من جيل إلى أخر .

    افترض Aristotle ان الكائن الحي المتكون من خلال عملية التكاثر الجنسي يحصل على العنصر substance  من البضة وعلى الشكل form  من السائل المنوي ثم كانت هناك فكرة مؤيدة من عدد من البايلوجيين تقول باحتواء احد الخلايا الجنسية على كائن حي متكامل بصورة مصغرة .preformation  وان هذا المخلوق المصغر يحتاج الى بعض المغذيات الضرورية لإنعاشه ا لا ان هذا المخلوق المصغر لم يلاحظ واقعيا  على الاطلاق بالرغم من ذلك قدمت هذه الفكرة خطوة الى الامام بالمقارنة مع فكرة النشوء الذاتي .

    عندما اوضح walf  تطور التركيبات المختلفة للأحياء البالغة في النباتات والحيوانات من انسجة حقيقة متجانسة استبدلت فكرة Preformation بفكرة احدث وهي فكرة Epigensis  تدعي هذه الفكرة بان العوامل الجديدة مثل الانسجة والاعضاء تظهر بصورة حديثة من خلال قوة حيوية غامضة كتب العالم الفرنسي لامارك Lamarck  بان الصفات المكتسبة المتكونة اثناء حياة الكائن الحي بفعل مؤثرات خارجية تورث من جيل لاخر لذى فان جميع الاختلافات هي صفات مكتسبة وبالتالي فهي صفات وراثية الا إن وايزمن Weismann  (1834 - 1914) اثبت انه حتى بعد 22 جيل من الفئران التي قطعت ذيولها في كل جيل لا تزال الولادات الحديثة تمتلك ذيول ومنها سميت نظرية  Weismannالتي تدعى Germplasm theory  او نظرية الاصول الوراثية التي تفترض ان الكائن المتعدد الخلايا يعطي شكلين من الأنسجة هما الانسجة الجسمية somatoplasm  والانسجة الجنسية germplasm  فيشمل نسيج الاول على انسجة ضرورية لفعالية الاعضاء تفقد القدرة على التكاثر الجنسي وان التغير فيها لا ينتقل الى البناء بعكس انسجة الخلايا الجنسية .

    بعد اكتشاف تجارب مندل عام 1900م اقترح استعمال كلمة وراثة geneticsمن قبل العالم البريطاني

    بتسون Batesonفي المؤتمر الثالث للتهجينات والمنعقد في باريس عام 1906 ويعرف علم الوراثة بانه العلم الذي يبحث او يدرس درجة التشابه بين الافراد المرتبطة مع بعضها بصلة قرابة ولفهم علم الوراثة يجب معرفة الطرق التي بواسطتها تحافظ هذه الكائنات الحية على ذاتها فالكائن الحي يبدا حياته من خلية مفردة (زايكوت) zygoteجاءت نتيجة اتحاد خليتين جنسيتين (كميتين) أحداهما من الأب والأخر من إلام وتكون المادة الوراثية نتيجة توارث هاتين الكميتين والاختلافات التي تلاحظ بين الكائنين الحية ما تكون اختلافات تركيبية وهذه سببها المادة الوراثية التي يحصل عليها الإفراد من إبائهم او اختلافات بيئية وهذه سببها الظروف التي يعيشها الكائن الحي بغض النظر عن تشابهها في محتوياتها الوراثية .

    لقد اصبح علم الوراثة في الوقت الحاضر من العلوم التطبيقية فدراسة وراثة الإحياء وخاصة النباتات والحيوانات الاقتصادية تهيئ سبل تحسين انتاجها كما ونوعا ان الغرض من دراسة الوراثة هو الجنس البشري نفسه ليصبح من جميع الوجوه اكثر ملائمة للبيئة التي يعيش فيها والوراثة علم تجريبي يعتمد على اجراء التجارب وتحليل نتائجها لاستخلاص حقائق ونظريات منها وله علاقة بغيره من علوم فلهو اثر كبير على درسة اصل الانسان وللوراثة علاقة بعلم الاجنة Embryologyلان المادة الوراثية تتحكم في خطوات عملية التكوين ولعلم الوراثة علاقة كبيرة بالزراعة حيث ان علوم تربية النبات والحيوان والتي تهدف للحصول على سلالات اكثر ملائمة لظروف معينة وثابتة وراثيا لتحقيق افضل غذاء واكثر انتاج هي تطبيق لعلم الوراثة واستعملت نظريات علم الوراثة في المقاومة مقاومة الكثير من الافات وقد تشعب علم الوراثة اليوم الى فروع عديدة كل منها مستقل بذاته ولو ان جميعها تبحث عن شي واحد وهو طبيعة المادة الحية فهناك الوراثة التقليدية Classical Genetics  التي تهتم بدراسة السلوك الوراثي للصفات عن طريق تجارب التربية المعتمدة على البيانات الاحصائية وكذلك الوراثة السايتولوجية )الخلوية Cytogenetics (ووراثة العشائر  Population Genetics  ووراثة الاحياء المجهرية Microbial Genetics  والوراثة الجزيئية  Molecular Genetics  والوراثة الفسيولوجية  Physiological Genetics  ووراثة الانسان (الوراثة البشرية  Human Genetics ( والهندسة الوراثية Genetical Engenering  إضافة إلى وراثة الصفات الكمية في الكائنات الحيةQuantitative Genetics

    صفات بعض الاحياء المفيدة في التجارب الوراثية

    هناك ستة من الصفات المهمة الواجب توفرها في النباتات والحيوانات لغرض ملائمتها للدراسات الوراثية المهمة هي :-

    التباين

    يجب ان يتميز الكائن الحي المنتخب في عدد من لصفات المختلفة وكمثال لا يمكننا ان نتعلم شيئا في وراثة لون الجلد في الانسان اذا كان جميع البشر متشابهين في اللون وبصورة عامة كلما كان عدد الصفات الواضحة كبيرا كلما كانت الفائدة اكثر في استعمال النوع للدراسة الوراثية .

    المقدرة على تكوين اتحادات جديدة

    تسهل عملية التحليل الوراثي في النوع اذا كانت هناك سبلا لاتحادات جديدة لصفات الابويين في كائن حي واحد تسمح هذه الاتحادات الجديدة في مقارنة ظهور الصفة مع ظهورها بشكل اخر (مثل صفة الطول والقصر , لون العين القهوائي والازرق ) من خلال العديد من الاجيال وان كثير من الاحياء تحدث مثل هذه الاتحادات الجديدة كنتيجة للتكاثر الجنسي Sexual reproductionوالذي يتضمن اتحاد اثنيين من الخلايا الجنسية ( كاميتات Gametes  ) من ابويين مختلفين لتكوين البيضة المخصبة ( Zygote) ان الطريقة الجنسية للاتحادات لجديدة هي من صفات الحيوانات والنباتات العليا وتحدث في العديد من الاحياء الواطئة مثل البكتريا والفايروسات وتحدث الاتحادات الجديدة كنتيجة لعملية التزاوج conjugation  والنقل المحدد للمادة الوراثية  transduction  ومن جهة اخرى فان الاحياء التي تتكاثر خضريا A sexually or vegetatively  لا تعطي معلومات عن الاتحادات الجديدة واساسا يشتمل التكاثر اللاجنسي على خلايا مختصة تدعى بالسبورات spores  وعلى الخلايا النباتية التي هي جزء ناتج من اب واحد (قلم وطعم) او من خلال عملية التكاثر العذري parthenogensis  حيث ينشا الكائن من بيضة غير مخصبة unfertilized egg  كما في ذكور نحل العسل وعلى العموم اننا نحتاج الى طريقة تكوين الاتحادات الجديدة لأغراض الدراسة .

    التزاوج المنتظم

    تكون الدراسة المنظمة للكائن الحي اسهل بكثير فيما اذا استطعنا السيطرة على عملية التزاوج من خلال انتخاب السلالات الابوية لهدف معين والاحتفاظ بسجلات دقيقة عن النسل لعدة اجيال فكائنات مثل الفئران , ذبابة الفاكهة, الذرة الصفراء , عفن الخبز الاحمر neurospora  أحسن مادة وراثية لغرض الدراسة بالمقارنة بالانسحان والذي يعتمد في هذه الحالة غالبا على تحليل الشبه pedigree analysis  او دراسة الصفات التي تظهر في سلالة عائلة لعدة اجيال سابقة .

    قصر دورة الحياة

    تسهل المعرفة الوراثية اذا كان الكائن المنتخب ذو دورة حياة قصيرة بين الاجيال فالفئران التي تنضج جنسيا في فترة 6 - 5 اسابيع وفترة حمل Gestation Periodمن 31 - 19 يوم اكثر فائدة من الفيل الذي ينضج جنسيا خلال فترة 16- 8 سنة وفترة حمل تصل سنتين تقريبا وبالمثل ذبابة الفاكهةDrosophilaاستعملت بصورة واسعة بالأبحاث الوراثية اذ انها تعطي خمس الى ست اجيال في الفصل اما البكتريا والفايروس فلها دورة حياة قصيرة جدا (20) دقيقة.

    عدد كبير من الابناء

    تتسارع الدراسات الوراثية كثيرا اذ اتسم الكائن المنتخب بإنتاج عدد كبير من الابناء للتزاوج الواحد الابقار التي تعطي عجلا واحدا في فصل التزاوج لا تعطي معلومات كافية بالمقارنة مع عدد الاباء الذي يصل الى الالف في بعض الاحيان في ذبابة الفاكهة , البكتريا والفئران .

    سهولة ادارة الكائن الحي من الناحية العملية

    من الناحية العملية يجب ان يتصف النوع المستخدم في التجارب بقلة تكاليف تربيته وادامته . الحيتان اقل فائدة في هذا المجال بالمقارنة مع البكتريا والفايروس .

    طبيعة او مواصفات المادة الوراثية

    -1 يجب ان تحتوي المادة الوراثية على معلومات حياتية مفيدة وان يحافظ عليها بشكل مستمر

    -2يجب ان تنتج المادة الوراثية وان تنتقل بصورة امينةمن خلية الى اخرى ومن جيل الى اخر

    -3يجب ان تكون المادة الوراثية قادرة على إظهار ذاتها

    -4يجب ان تكون قادرة على ان تتغاير وهذا مناقض للنقطة الاولى ولكن الاساس في علم الحياة هو التطور  

    ملف: 1
  • موضوع 2

    التعرف على المادة الوراثية

    هناك ثلاث طرق للتعرف على المادة الوراثية تعتمد على الاحياء المجهرية وقد وجد ان المعلومات المتحصل علها تنطبق على النباتات (الكائنات الاكثر تطورا).

    1-التحول البكتيري       Bacterial Transformation  

    تم الحصول على المعلومات والحقائق عن طبيعة المادة الوراثية عن طريق الدراسة على البكتريا و الفايروس . درس Frederick Griffith التحول البكتيري في بكتريا ذات الرئة اذ يضم هذا النوع سلالات غير معدية خشنة (R)وسلالات معدية ملساء(S ) ولاحظ عند حقن فأر ببكتريا مقتولة بالحرارة من سلالات S او R عدم اصابة الفأر ولكن عند تلقيح البكتريا بسلالة RII حية مشتقة من سلالة SIII ملساء معاملة بالحرارة انتج نسبة عالية من القتل والنتيجة غير متوقعة بعد ذلك بستة عشر سنة 1944 فسر Avery  وجماعته النتيجة بمقدرة الاجزاء المقتولة بالتسخين في احداث التحول وان الجزء المسؤول عن التحول هو DNA .

    2-عملية النقل المحدد للمادة الوراثية       Transduction

    هي عملية نقل الDNA من احد خلايا البكتريا الى خلية اخرى بواسطة الفايرس اذ يتم تكامل الفايروس في كرموسوم الخلية البكتيرية وعندما ينشط الفايروس ينفصل الDNA   العائد للفايروس ويتكاثر داخل الخلية ثم تتحلل الخلية وينطلق الفايرس  ليصيب خلايا اخرى .يعد النقل المحدد اداة تستعمل من قبل البايولوجيين الجزيئيين لنقل الجين من بكتريا الى اخرى.

    3-نقل الDNA بواسطة عملية التزاوج Mating  في البكتريا

    في بكتريا القولون E.coli يشمل التزاوج الطبيعي نقل الDNA من الخلية الذكرية المتبرعة F+cell الى الخلية المستقبلة الانثوية F-cell بطريقة خاصة وتاخذ وقتا معينا ويمكن فصل الخليتين المتزاوجتين قبل اكتمال عملية التزاوج وبالزراعة على وسط غذائي يمكن التعرف على التوافقات الجديدة .ان هذا النوع من التجارب يوضح ان الجينات تنتقل بشكل متعاقب ويمكن رسمها على الخارطة الكروموسومية بالوقت الذي تدخل فيه الى الخلية الانثوية بعد بدء التزاوج.