الرئيسية
أحدث الصور
دخول
التسجيل
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
الحمض النووى DNA والمعلومات الوراثية
ماهى الوحدات التى تحمل المعلومات الوراثية فى الكائنات الحية :
وجد علماء البيولوجى أنه أثناء انقسام الخلية تنفصل الصبغيات ( الكروموسومات ) عن بعضها البعض بحيث يصبح فى النهاية لكل خلية ناشئة عن الانقسام نفس عدد الصبغيات الموجودة فى الخلية الأصلية مما يدل على أن الصبغيات هى التى تحمل المعلومات الوراثية ووحدات المعلومات الوراثية التى تتحكم فى الصفات المورثة يطلق عليها أسم الجينات .
إلا أن الصبغيات يدخل فى تركيبها مركبان رئيسيان هما ال DNA والبروتينات فأى منهما يحمل المعلومات الوراثية ؟
من الواضح أن الجينات لابد وأنها تحتوى على معلومات كثيرة متنوعة ولذلك اعتقد العلماء فى أول امر أن البروتينات هى التى تحمل المعلومات الوراثية لأن من المعروف أن البروتينات مجموعة من الجزيئات المتنوعة حيث يدخل فى تركيبها 20 حمضاً أمينيا مختلفا وتتجمع هذه الأحماض الأمينية بطرق متباينة لتعطى عددا لا حصر له من المركبات البروتينية المختلفة بينما يدخل فى تركيب DNA أربع نيوكليوتيدات فقط .
* إلا أنه فى الأربعينيات فى القرن الحالى ظهر خطأ هذا الاعتقاد حيث أتضح أن DNA هو الذى يحمل المعلومات الوراثية .
ملحوظة : اكتشاف أن DNA هو المادة الوراثية أدى إلى قيام العلماء بدراسة الأساس الجينى للوراثة والذى يطلق عليه عادة أسم البيولوجيا الجزيئية Molecular Biology وهو أحد المجالات الحديثة فى العلم الذى يتقدم بسرعة كبيرة جداً .
الأدلة على أن DNA هو المادة الوراثية
1- التحول البكتيرى Bacterial Transformation
فى عام 1982 كان العالم جريفث Griffith يدرس البكتريا المسببة لمرض الالتهاب الرئوى وقد أجرى جريفيث تجاربه على الفئران مستخدما سلالتين من هذه البكتريا وهما .
- سلالة مميتة (S) :
تؤدى إلى موت الفئران بعد حقنها بها بسبب الالتهاب الرئوى الحاد
- سلالة غير مميتة (R) :
تصيب الفئران بمرض الالتهاب الرئوى لكنها لم تؤد إلى موتها .
وقد أوضح جريفث أنه عندما :
1- حقنت الفئران ببكتريا (S) بعد قتلها بالحرارة فلم تمت الفئران .
2- حقنت الفئران ببكتريا (S) التى سبق قتلها بالحرارة مع بكتيريا (R) الحية – لاحظ جريفث موت الفئران وعند فحص جثث الفئران وجد بها بكتيريا (S) الحية .
* استنتج جريفث " أن المادة الوراثية الخاصة بالبكتريا (S) قد انتقلت إلى داخل البكتيريا (R) وحولتها إلى بكتيريا مميتة من النوع (S) " وقد اطلق على هذه الظاهرة التحول البكتيرى .
* لم يستطع جريفث أن يفسر لنا كيفية انتقال المادة الوراثية من السلالة (S) إلى السلالة (R)
* الدور الذي قام به أفري Avery للكشف عن طبيعة المادة الوراثية عزل المادة المسئولة عن التحول الوراثى فى البكتيريا :
تمكن أفرى Avery ومعاونه من عزل مادة التحول البكتيرى التى تسبب فى تحول بكتيريا (r) غير المميتة إلى سلالة البكتيريا (S) المميتة وعند تحليل هذه المادة وجد أنها تتكون من DNA
*تفسير ظاهرة التحول البكتيرى فى ضوء اكتشاف أفرى Avery :
1- أن إحدى السلالات البكتيرية قد أمتصت DNA الخاص بسلالة أخرى وذلك بطريقة مازالت غير معروفة حتى الآن .
2- اكتسبت هذه البكتيريا خصائص البكتيريا التى أتى منها DNA وأهم من ذلك أن هذا التحول البكتيرى للبكتيريا المستقبلة قد انتقل إلى الأبناء :
الاعتراض على أن DNA هو المادة الوراثية :
أثير فى أول الأمر اعتراض على أن DNA هو المادة الوراثية على أساس ان الجزء من DNA الذى سبب هذا التحول لم يكن على قدر كاف من النقاوة ولذلك كانت به كمية من البروتين هى التى سببت هذا التحول .
* التجربة الحاسمة واكتشاف أنزيم دى أكس ريبونيوكليز :
أجريت هذه التجربة عندما اكتشف واستخلص أنزيم له القدرة على تحليل
جزئ DNA تحليلاً كاملا ويسمى هذا الأنزيم دى أكس ريبونيوكليز
Deoxyribonuclease إلا أنه لا يؤثر على المركبات البروتينية
أو RNA ولقد وجد أنه عندما عوملت المادة النشطة المتنقلة بهذا
الأنزيم توقفت عملية التحول مما يؤكد أن DNA هو المادة الوراثية .
2- لاقمات البكتيريا Bacteriophages
لاقمات البكتيريا نوع من أنواع الفيروسات التى تصيب البكتيريا .
* تركيب الفاج : يتكون من
1- جزئ DNA يدخل فى تركيبه الفوسفور الذى لا يدخل عادة فى بناء
البروتين كما أن البروتين قد يدخل فى تركيبه الكبريت والذى لا يدخل
فى تركيب DNA .
2- غلاف بروتينى يحيط به يمتد ليكون ما يشبه الذيل يمسك به الخليه
البكتيرية التى يهاجمها .
* التجربة الأولى : لوحظ أنه بعد حوالى 32 دقيقة من اتصال الفيروس
بالخلية البكتيرية تنفجر الخلية البكتيرية ويخرج منها حوالى
100 فيروس جديد مكتمل التكوين ومن الواضح أن مادة ما
(أو مجموعة مواد ) مرت من الفيروس إلى الخلية البكتيرية
وأدت إلى تكوين فيروسات جديدة .
* تجربة هرشى (Hershy) وتشيس ( chase) :
1- قاما بترقيم DNA الفيروسى بالفوسفور المشع وترقيم البروتين
الفيروسى بالكبريت المشع .
2- سمحا لهذا الفيروس بمهاجمة البكتيريا وقاما بالكشف عن كل من الفوسفور المشع والكبريت المشع داخل وخارج الخلايا البكتيرية .
* النتيجة : أظهرت نتائج هذه التجربة أن كل DNA الفيروسى تقريباً قد دخل إلى داخل الخلية البكتيرية بينما لم يدخل من بروتين الفيروس إلا أقل من 3 % أى أن DNA الفيروسى هو الذى يدخل إلى الخلية البكتيرية ويدفعها إلى بناء فيروسات جديدة .
* الاستنتاج العام : من تجارب التحول البكتيرى والتجارب التى أجريت على الفاج هو أن الجينات على الأقل تلك الخاصة ببكتيريا الالتهاب الرئوى والفاج تتكون من DNA .
والسؤال التالى هو : هل كل الجينات عبارة عن DNA ؟ لا لأن هناك بعض الفيروسات لا يدخل DNA فى تركيبها بل ثبت أن RNA هو المادة الرواثية فى هذه الفيروسات وهذه الفيروسات بالتأكيد تشذ عن القاعدة حيث أنها تكون جزءا صغيرا من صور الحياة وعلى ضوء الدراسات العديدة التى أجريت حتى الآن أن DNA هو المادة الوراثية لكل صور الحياة تقريبا.
3- كمية DNA فى الخلايا
1- كمية DNAالموجودة فى أنواع مختلفة من الخلايا الجسدية لكائن معين مثل الدجاج تكون متساوية بينما عند قياس كمية البروتين فى نفس الخلايا وجد أنها غير متساوية .
2- عند قياس كمية DNA الموجودة فى الخلايا الجسدية والخلايا الجنسية ( الأمشاج ) لنفس الكائن المعين وجد أن الأمشاج تحتوى على نصف كمية DNA الموجود فى الخلايا الجسدية وهذا التوزيع لمركب DNA هو المتوقع حيث أن الفرد الجديد ينشأ نتيجة اتحاد المشيج المذكر مع المشيج المؤنث حتى لا تتضاعف المادة الوراثية من جيل إلى آخر بينما لا يتفق هذا التوزيع مع كمية البروتين مما ينفى أن البروتين يعمل كمادة وراثية .
3- البروتينات وجزيئات RNA يتم هدمها وإعادة بنائها باستمرار داخل الخلايا بينما يكون DNA ثابتا بشكل واضح فى الخلايا .
الحمض النووى DNA والمعلومات الوراثية
ماهى الوحدات التى تحمل المعلومات الوراثية فى الكائنات الحية :
وجد علماء البيولوجى أنه أثناء انقسام الخلية تنفصل الصبغيات ( الكروموسومات ) عن بعضها البعض بحيث يصبح فى النهاية لكل خلية ناشئة عن الانقسام نفس عدد الصبغيات الموجودة فى الخلية الأصلية مما يدل على أن الصبغيات هى التى تحمل المعلومات الوراثية ووحدات المعلومات الوراثية التى تتحكم فى الصفات المورثة يطلق عليها أسم الجينات .
إلا أن الصبغيات يدخل فى تركيبها مركبان رئيسيان هما ال DNA والبروتينات فأى منهما يحمل المعلومات الوراثية ؟
من الواضح أن الجينات لابد وأنها تحتوى على معلومات كثيرة متنوعة ولذلك اعتقد العلماء فى أول امر أن البروتينات هى التى تحمل المعلومات الوراثية لأن من المعروف أن البروتينات مجموعة من الجزيئات المتنوعة حيث يدخل فى تركيبها 20 حمضاً أمينيا مختلفا وتتجمع هذه الأحماض الأمينية بطرق متباينة لتعطى عددا لا حصر له من المركبات البروتينية المختلفة بينما يدخل فى تركيب DNA أربع نيوكليوتيدات فقط .
* إلا أنه فى الأربعينيات فى القرن الحالى ظهر خطأ هذا الاعتقاد حيث أتضح أن DNA هو الذى يحمل المعلومات الوراثية .
ملحوظة : اكتشاف أن DNA هو المادة الوراثية أدى إلى قيام العلماء بدراسة الأساس الجينى للوراثة والذى يطلق عليه عادة أسم البيولوجيا الجزيئية Molecular Biology وهو أحد المجالات الحديثة فى العلم الذى يتقدم بسرعة كبيرة جداً .
الأدلة على أن DNA هو المادة الوراثية
1- التحول البكتيرى Bacterial Transformation
فى عام 1982 كان العالم جريفث Griffith يدرس البكتريا المسببة لمرض الالتهاب الرئوى وقد أجرى جريفيث تجاربه على الفئران مستخدما سلالتين من هذه البكتريا وهما .
- سلالة مميتة (S) :
تؤدى إلى موت الفئران بعد حقنها بها بسبب الالتهاب الرئوى الحاد
- سلالة غير مميتة (R) :
تصيب الفئران بمرض الالتهاب الرئوى لكنها لم تؤد إلى موتها .
وقد أوضح جريفث أنه عندما :
1- حقنت الفئران ببكتريا (S) بعد قتلها بالحرارة فلم تمت الفئران .
2- حقنت الفئران ببكتريا (S) التى سبق قتلها بالحرارة مع بكتيريا (R) الحية – لاحظ جريفث موت الفئران وعند فحص جثث الفئران وجد بها بكتيريا (S) الحية .
* استنتج جريفث " أن المادة الوراثية الخاصة بالبكتريا (S) قد انتقلت إلى داخل البكتيريا (R) وحولتها إلى بكتيريا مميتة من النوع (S) " وقد اطلق على هذه الظاهرة التحول البكتيرى .
* لم يستطع جريفث أن يفسر لنا كيفية انتقال المادة الوراثية من السلالة (S) إلى السلالة (R)
* الدور الذي قام به أفري Avery للكشف عن طبيعة المادة الوراثية عزل المادة المسئولة عن التحول الوراثى فى البكتيريا :
تمكن أفرى Avery ومعاونه من عزل مادة التحول البكتيرى التى تسبب فى تحول بكتيريا (r) غير المميتة إلى سلالة البكتيريا (S) المميتة وعند تحليل هذه المادة وجد أنها تتكون من DNA
*تفسير ظاهرة التحول البكتيرى فى ضوء اكتشاف أفرى Avery :
1- أن إحدى السلالات البكتيرية قد أمتصت DNA الخاص بسلالة أخرى وذلك بطريقة مازالت غير معروفة حتى الآن .
2- اكتسبت هذه البكتيريا خصائص البكتيريا التى أتى منها DNA وأهم من ذلك أن هذا التحول البكتيرى للبكتيريا المستقبلة قد انتقل إلى الأبناء :
الاعتراض على أن DNA هو المادة الوراثية :
أثير فى أول الأمر اعتراض على أن DNA هو المادة الوراثية على أساس ان الجزء من DNA الذى سبب هذا التحول لم يكن على قدر كاف من النقاوة ولذلك كانت به كمية من البروتين هى التى سببت هذا التحول .
* التجربة الحاسمة واكتشاف أنزيم دى أكس ريبونيوكليز :
أجريت هذه التجربة عندما اكتشف واستخلص أنزيم له القدرة على تحليل
جزئ DNA تحليلاً كاملا ويسمى هذا الأنزيم دى أكس ريبونيوكليز
Deoxyribonuclease إلا أنه لا يؤثر على المركبات البروتينية
أو RNA ولقد وجد أنه عندما عوملت المادة النشطة المتنقلة بهذا
الأنزيم توقفت عملية التحول مما يؤكد أن DNA هو المادة الوراثية .
2- لاقمات البكتيريا Bacteriophages
لاقمات البكتيريا نوع من أنواع الفيروسات التى تصيب البكتيريا .
* تركيب الفاج : يتكون من
1- جزئ DNA يدخل فى تركيبه الفوسفور الذى لا يدخل عادة فى بناء
البروتين كما أن البروتين قد يدخل فى تركيبه الكبريت والذى لا يدخل
فى تركيب DNA .
2- غلاف بروتينى يحيط به يمتد ليكون ما يشبه الذيل يمسك به الخليه
البكتيرية التى يهاجمها .
* التجربة الأولى : لوحظ أنه بعد حوالى 32 دقيقة من اتصال الفيروس
بالخلية البكتيرية تنفجر الخلية البكتيرية ويخرج منها حوالى
100 فيروس جديد مكتمل التكوين ومن الواضح أن مادة ما
(أو مجموعة مواد ) مرت من الفيروس إلى الخلية البكتيرية
وأدت إلى تكوين فيروسات جديدة .
* تجربة هرشى (Hershy) وتشيس ( chase) :
1- قاما بترقيم DNA الفيروسى بالفوسفور المشع وترقيم البروتين
الفيروسى بالكبريت المشع .
2- سمحا لهذا الفيروس بمهاجمة البكتيريا وقاما بالكشف عن كل من الفوسفور المشع والكبريت المشع داخل وخارج الخلايا البكتيرية .
* النتيجة : أظهرت نتائج هذه التجربة أن كل DNA الفيروسى تقريباً قد دخل إلى داخل الخلية البكتيرية بينما لم يدخل من بروتين الفيروس إلا أقل من 3 % أى أن DNA الفيروسى هو الذى يدخل إلى الخلية البكتيرية ويدفعها إلى بناء فيروسات جديدة .
* الاستنتاج العام : من تجارب التحول البكتيرى والتجارب التى أجريت على الفاج هو أن الجينات على الأقل تلك الخاصة ببكتيريا الالتهاب الرئوى والفاج تتكون من DNA .
والسؤال التالى هو : هل كل الجينات عبارة عن DNA ؟ لا لأن هناك بعض الفيروسات لا يدخل DNA فى تركيبها بل ثبت أن RNA هو المادة الرواثية فى هذه الفيروسات وهذه الفيروسات بالتأكيد تشذ عن القاعدة حيث أنها تكون جزءا صغيرا من صور الحياة وعلى ضوء الدراسات العديدة التى أجريت حتى الآن أن DNA هو المادة الوراثية لكل صور الحياة تقريبا.
3- كمية DNA فى الخلايا
1- كمية DNAالموجودة فى أنواع مختلفة من الخلايا الجسدية لكائن معين مثل الدجاج تكون متساوية بينما عند قياس كمية البروتين فى نفس الخلايا وجد أنها غير متساوية .
2- عند قياس كمية DNA الموجودة فى الخلايا الجسدية والخلايا الجنسية ( الأمشاج ) لنفس الكائن المعين وجد أن الأمشاج تحتوى على نصف كمية DNA الموجود فى الخلايا الجسدية وهذا التوزيع لمركب DNA هو المتوقع حيث أن الفرد الجديد ينشأ نتيجة اتحاد المشيج المذكر مع المشيج المؤنث حتى لا تتضاعف المادة الوراثية من جيل إلى آخر بينما لا يتفق هذا التوزيع مع كمية البروتين مما ينفى أن البروتين يعمل كمادة وراثية .
3- البروتينات وجزيئات RNA يتم هدمها وإعادة بنائها باستمرار داخل الخلايا بينما يكون DNA ثابتا بشكل واضح فى الخلايا .
