الجينات والكروموسومات

Genes and Chromosomes

لاحظنا خلال الانقسام الاختزالي (الميوزي) للخلية أن هناك تطابقاً بين سلوك العوامل الوراثية التي افترضها مندل والكروموسومات .

وقد أكد العلماء ذلك عام 1904 م فيما سُمي " بالنظرية الوراثية للكروموسومات " والتي نصت على أن (العوامل الوراثية التي تحدث مندل عنها هي الكروموسومات نفسها التي يمكن مشاهدتها عند انقسام الخلية أو على الأقل محمولة عليها) مستندين إلى النقاط التالية :

1 – توجد العوامل الوراثية وكذلك الكروموسومات بحالة مزدوجة .

2 – عند تكوين الأمشاج ينفصل كل عامل وراثي عن قرينه، وكذلك في الانقسام الاختزالي فإن الكروموسومات المتشابهة ينفصل بعضها عن بعض .

* تصحيح النظرية الوراثية للكروموسومات :

الاختلاف بين العوامل الوراثية والكروموسومات يكمن في أن الأخيرة عددها أقل بكثير من الأولى، فمثلاً نبات البازلاء به سبعة أزواج من الكروموسومات، ومندل درس سبعاً من الصفات المتضادة، ومن الواضح أنه كان يمكنه دراسة صفات أكثر .

لذلك لا يمكن اعتبار الكروموسومات مطابقة للعوامل الوراثية نفسها، بل كقطارات (ناقلات) تحمل هذه العوامل من جيل إلى جيل .

أوضحت تجارب موجان وزملائه " أن العوامل الوراثية توجد على الكروموسومات وأن الكروموسوم الواحد قد يحمل مئات، بل أُلوفاً من العوامل الوراثية " وقد توصل موجان وزملائه لهذه النتيجة بعد إجرائهم العديد من التجارب أبرزها تلك التي كانت على ذبابة الفاكهة والتي على الرغم من قلة عدد الكروموسومات في خليتها (4 أزواج فقط) ألا إن عدد العوامل الوراثية التي دُرست منها حتى الآن بلغ 500 عامل .

وتسهيلاً لدراسة الصفات الوراثية في الكائنات المختلفة استخدم العالم الدنمركي جوهانسن لفظ الجين (أنقر لترى صورة توضيحية لموقع الجينات على الكروموسوم)Gene بدلاً من العامل الوراثي، وأطلق تعبير التركيب الجيني على التركيب الحقيقي لهذه الجينات في الكائن الحي، وتعبير المظهر الخارجي على الصفة الوراثية التي تبدو على الكائن الحي .

نتيجة لذلك فإن التركيب الجيني للكائن الحي يصبح مطابقاً لمظهره الخارجي عندما يكون هذا الكائن نقياً بالنسبة للصفة الوراثية (طويل نقي TT وقصير نقي tt ) غير أن التركيب الجيني للكائن الحي يصبح غير مطابق لمظهره الخارجي عندما يكون هذا الكائن هجيناً (طويل هجين Tt ) .

وبذلك أصبح يُنظر إلى الجينات المختلفة التي تنتظم في صف واحد على الكروموسوم على أنها العوامل الوراثية . ولفهم طبيعة الجينات وآلية عملها لا بد من دراسة الأحماض النووية .

* الأحماض النووية : Nucleic Acids

وجد العلماء أن الخلايا تحتوي على نوعين من الأحماض النووية : حمض نووي ديوكسي ريبوزي (صورة متحركة لDNA)(DNA) ، وحمض نووي ريبوزيRNA) ) .

وقد ثبت باستعمال الصبغات أن الـ (DNA) يقتصر وجوده بالكامل في داخل الكروموسومات فقط . كما تبين أن كمية الـ (DNA) في خلايا أجسام الكائنات هي ضعف الكمية الموجودة في أمشاجها . ويتكون الحمض النووي من وحدات تسمى النيوكليوتيدات .

* تركيب النيوكليوتيد :

يتكون النيوكليوتيد من ثلاثة مكونات هي :

جزيء سكـر خمـاسي، ومجموعة فوسفات،

وقـاعدة نيتروجينية (أنقر هنا لترى صورة توضيحية) .

* أولاً: السكر الخماسي Pentose Sugar :

يوجد في جزيء (DNA) على شكل دي أُكسي رايبوز Deoxyribose وفي جزيءRNA) ) يكون على شكل رايبوز Ribose ، والفرق بين الاثنين أن الأول أقل أُكسجيناً من الثاني .

* ثانياً: مجموعة الفوسفات Phosphate Group :

تربط مجموعة الفوسفات بين مجموعات السكر الخماسية في سلاسل كل من الحمضين (DNA) وRNA) ) .

* ثالثاً: القاعدة النيتروجينية Nitrogen Base :

تعتبر القواعد النيتروجينية أهم الجزيئات المكونة لسلاسل الأحماض النووية وتنقسم إلى قسمين أساسيين هما :

1 – البيورينات Purines :

وتضم الأدينين Adenine (A) والجوانين Guanine (G) وهي جزيئات حلقية مزدوجة.

2 – البريميدينات Pyrimidines :

وتضم السيتوسينCytocine (C) والثايمينThymine (T) واليوراسيل

Uracil (U) ، وهي جزيئـات حلقية مفردة .

* تحتوي نيوكليوتيدات حمض(DNA) على القواعد النيتروجينية التالية:

أدينين ثايمين ،وسيتوسين جوانين .

* أما نيوكليوتيدات حمض(RNA) فتحتوي على القواعد النيتروجينية التالية:

أدينين يوراسيل ،وسيتوسين جوانين .

الحمض النووي الديوكسي ريبوزي :

Deoxyribo Nucleic Acid (D . N . A) :

يتكون هذا الحمض (أنقر هنا لترى صورة لـ DNA )من سلسلتين متوازيتين بشكل حلزوني من النيوكليوتيدات المتصلة مع بعضها البعض بواسطة المجموعات الفوسفاتية .

كما ترتبط السلسلتان معاً عن طريق القواعد النيتروجينية بواسطة روابط هيدروجينية حيث يرتبط الأدينين مع الثايمين برابطتين هيدروجينيتين، ويرتبط الجوانين مع السيتوسين بثلاث روابط هيدروجينية كما بالشكل السابق واللاحق.

* الحمض النووي الريبوزي : (هنا صورة توضيحية)

Ribo Nucleic Acid (R . N . A) :

يتكون هذا الحمض من سلسلة واحدة في معظم الحالات ألا إنه قد يتواجد أحياناً في شكل سلسلة مزدوجة كما في بعض الفيروسات .

أهم الفروق بين حمض DNA وحمض RNA

RNA	DNA
يوجد في النوية وفي سيتوبلازم الخلية(صورة توضيحية)	يوجد في الكروموسومات غالباً
يتركب من سلسلة مفردة	يتركب من سلسلة مزدوجة
السكر الداخل في تكوينه سكر رايبوز	السكر الداخل في تكوينه دي أوكسي رايبوز
مادة الوراثة في بعض الفيروسات	مادة الوراثة في معظم الكائنات الحية
يحتوي على قاعدة اليوراسيل	يحتوي على قاعدة الثايمين
لا يتضاعف بالنسخ الذاتي	يتضاعف بالنسخ الذاتي(صورة توضيحية)