الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي

الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي
تجارب Griffith (1929)
انظر الوثيقة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]
استعملت في هذه التجارب بكتيريات تسمى المكورات الرئوية Pneumocoques التي توجد في شكلين: بكتيريا حادة S (ذات محفظة ) و أخرى غير حادة R (بدون محفظة ) .
مثل الجدول التالي نتائج هذه التجارب:
المجموعة
الظروف التجريبية
النتيجة
ملاحظة على مستوى الدم
استنتاج
1
حقن الفأر بمكورات S حية
موت الفأر
مكورات S حية
المكورات الرئوية S مميتة ( حادة)
2
حقن الفأر بمكورات R حية
يبقى حيا
مكورات R حية
المكورات الرئوية R غير مميتة (غير حادة)
3
حقن الفأر بمكورات S ميتة( محفظة مهدمة)
يبقى حيا
مكورات S ميتة(مهدمة المحفظة )
المحفظة هي المسئولة عن القدرة الممرضة
4
حقن الفأر بمكورات R حية+ومكورات S ميتة
موت الفأر
مكورات S حية+مكورات R حية
S الميتة حولت R الحية إلى S حية عن طريق مادة نقلتها إليها (سماها Griffith بالعلة المحولة)
Avery, Mac Leod et Mac Carthy-1944- تجارب

من خلال هذه التجارب يتبين أن المادة التي انتقلت من S الميتة إلى R الحية لتحولها إلى S حية (بعد تركيبها للمحفظة) هي عبارة عن جزيئة ADN و التي تعني
Acide Desoxyribo-Nucleique اي حمض نووي ريبوزي ناقص أكسجين.
تجارب Hershey and chase على العاتيات(فيروسات تتطفل على البكتيريات)
و بالتالي فالطبيعة الكيميائية للمادة الوراثية هي ADN .
آلية التحول البكتيري:

بعد موت المكورات S الحادة (1) يتجزأ ADN إلى أجزاء صغيرة (2) فيدمج جزء من ADNs في ADN المكورات R الحية (3) التي تصبح لها القدرة على تركيب المحفظة المسئولة عن المرض. يعني هذا نقل صفة وراثية جديدة من S إلى R .
خلاصة:
انطلاقا مما سبق يمكن استخلاص ما يلي:
الخبر الوراثي عبارة عن جزيئة ADN ، يتموضع في النواة و ينتقل عبر الصبغيات خلال الانقسام الخلوي.
ملحوظة: نجد أيضا جزء من ADN على مستوى الميتوكوندري و البلاستيدة الخضراء لكنه يتحكم فقط في بعض خصائص هذه العضيات.
- دراسة الصبغيات:
-1 الخريطة الصبغية والصيغة الصبغية :
لإنجاز خريطة صبغية نضع الخلايا في وسط اقتياتي تتكاثر فيه، ثم نوقف الانقسامات في المرحلة الاستوائية عندما تكون الصبغيات أكثر وضوحا بإضافة مادة الكولشيسين و التي تمنع هجرة الصبغيات بتفكيكها لمغزل الانقسام ، بعد ذلك نضع الخلايا في وسط ناقص التوتر حيث يدخل الماء للخلايا و تتفرقع فنلتقط الصبغيات ثم نصورها بعد تلوينها ثم نرتبها أزواجا حسب شكلها و قدها، إذن فالخريطة الصبغية تضم مجموع صبغيات الخلية الواحدة.

تمثل الوثيقة الجانبية الخريطة الصبغية لكل من ذكر و أنثى ذبابة الخل، حيث يتبين أن كل الصبغيات توجد على شكل أزواج و يعبر عن الصيغة الصبغية 2n حيث n عدد الأزواج وبذلك تسمى هذه الخلايا ثنائية الصيغة الصبغية.
عند كل من الجنسين الأزواج من 1 إلى 3 صبغيات متماثلة و تسمى الصبغيات اللاجنسية A أما الزوج الأخير فعند الأنثى يتكون من صبغيين متماثلين XX و عند الذكر مكون من صبغيين متغايرين XY ، إذن X و Y يمكنان من التمييز بين الذكر و الأنثى و يطلق عليهما الصبغيين الجنسيين.
الصيغة الصبغية لذكر ذبابة الخل 2n= 3AA+ XY
الصيغة الصبغية لأنثى ذبابة الخل 2n= 3AA+ XX
الانثى
الذكر
عند بعض الكائنات لا ترتب الصبغيات على شكل أزواج لأنها غير متماثلة ، نتكلم عن خلايا أحادية الصيغة الصبغية و يرمز لها بـ n
الكائن
الحصان
الكلب
الذرة
البطاطس
فطر صورداريا بكتيريا
الصيغة الصبغية
2n=64
2n=78
2n=20
2n=48
n= 7
n=1

-2 التركيب الكيميائي للصبغيات :
بينت تجارب مثل تفاعل Feulgen الذي يلون نوعيا ADN بالأحمر أن الصبغي مكون من ADN متحد مع بروتينات تسمى هيستونات.
دراسة ADN
-1التركيب الكيميائي لـ ADN انظر الملف pps
أثبتت الحلمأة الأنزيمية أن ADN يتكون من:
- حمض فوسفوري H 3PO 4
- سكر ريبوزي ناقص أكسجين C 5H 10O 4

- قواعد أزوتية: A : أدنين، G : كوانين، C : سيتوزين، T : تيمين.

-2 البنية الجزيئية :
مكنت أعمال Chagraff(1950) من الحصول على العلاقة التالية

من خلال أبحاثهما اقترح العالمان Watson et Crick(1953)
نموذجا لـ ADN على شكل لولب مضاعف.

و يمثل النيكليوتيد الوحدة الأساسية لـ ADN و يتكون من :
سكر ريبوزي ناقص أكسجين + حمض فسفوري + قاعدة أزوتية A أو T أو C أو G .
وبالتالي هناك 4 نيكليوتيدات مختلفة، و بذلك يسمى ADN بعديد النيكليوتيدات.
- القواعد الأزوتية A و T متكاملتين و مرتبطتين برابطتي هيدروجين.
- القواعد الأزوتية C و G متكاملتين و مرتبطتين بثلاث روابط.

ترتبط النيكليوتيدات المنتمية لنفس السلسلة فيما بينها عن طريق الحمض الفسفوري بواسطة الكربون 5' لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الأول و الكربون 3' لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الموالي و هكذا إلى نهاية اللولب و بالتالي تكون هناك نهايتين حرتين 3' و 5' و من تم نصطلح على التوجيه 3'
و بما أن جزيئة ADN لولب مضاعف ، فلكي يكتمل اللولبين يجب أن يكونا متضادا القطبية
نقول إن لولبي ADN مضادا التوازي
علاقة ADN بالصبغيات:
في طور السكون يظهر الصبغين مكون من خييطات متشابكة تسمى الخييطات النووية مكونة من ADN يحيط بجزيئات بروتينية (هيستونات) .
خلال المرحلة التمهيدية تتكاثف الخييطات النووية و تنتظم على شكل عصيات تسمى الصبغيات ( كل صبغي مكون من صبيغيين) ويصل هذا التكاثف أقصاه خلال المرحلة الاستوائية.

آلية تضاعف الـ ADN :
تطور كمية ADN خلال دورة خلوية:
مكنت تقنية من قياس و تتبع تطور كمية ADN الموجودة في النواة عند خلية خلال دورة خلوية ، من الحصول على النتائج الممثلة في الرسم البياني التالي:

مدة هذه الدورة الخلوية 20 ساعة تشكل مرحلة السكون 19 ساعة و الانقسام الغير مباشر M ساعة واحدة.
خلال مرحلة النمو الأولى G1 من طور السكون نلاحظ استقرار كمية ADN في 7,3 يمكن اعتبارها كمية q . خلال مرحلة التركيب S تتضاعف كمية ADN من q إلى 2q لتستقر هذه الكمية 2q في مرحلة النمو الثانية G2 .
أما خلال الانقسام الغير مباشر M فتمر هذه الكمية من 2q إلى q .
إذن قبل الدخول في الانقسام الغير مباشر تضاعف الخلية كمية ADN لتوزيعها بالتساوي على الخليتين البنتين.
خلال المرحلتين G1 و G2 لا تتغير كمية ADN لكن تعرف هاتين المرحلتين تركيب البروتينات.
كيفية مضاعفة ADN :
تجربة Meselson et Stahl(1958)
انظر الوثيقة
وضع العالمان بكتيريات عادية بكثافة ( ADN ( 1.710 في وسط يحتوي على كلورور الأمونيوم بأزوت ثقيل N 15 كمصدر اقتياتي، وبعد تعاقب عدة أجيال أصبحت كثافة

ADN ( 1.724 ) ، ثم أخذا عينة منه واعتبراها جيلا G 0 ووضعاها في وسط زرع لا يحتوي إلا على الأزوت الخفيف N 14 وتتبعا تعاقب عدة أجيال G 2 ، G 1 و G 3 .

الجيل G 1 : كل الأفراد لهم d ADN =1.717 (كثافة وسيطة بين ADN الثقيل 1.724 و ADN الخفيف 1.710 ) واعتبرا هذا الـ ADN هجينا.
خفيف ADN
50%
و
ADN هجين
50%
G 2 الجيل
خفيف ADN
75%
و
ADN هجين
25%
G 3 الجيل

تجربة Taylor(1958)
قام بالتجربتين التاليتين:
التجربة الأولى: زرع مجموعة أولى من نبتات الفول في وسط مقيت يحتوي على نيكليوتيد إشعاعي( تيميدين) ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه النبتة أثناء أول انقسام غير مباشر خلال المرحلة الاستوائية.الشكل أ
التجربة الثانية: نقل نبتات المجموعة الأولى بعد غسلها إلى وسط مقيت عادي يحتوي على تيميدين غير إشعاعي، ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه المجموعة الثانية خلال المرحلة الاستوائية من الانقسام الغير مباشر.الشكل ب
التجربة الثالثة : نقل نبتات المجموعة الثانية بعد غسلها إلى وسط مقيت عادي يحتوي على تيميدين غير إشعاعي، ثم لاحظ صبغيات بعض خلايا جذور هذه المجموعة الثالثة خلال المرحلة الاستوائية من الانقسام الغير مباشر.الشكل ج

التيميدين المشع نيكليوتيد ذو قاعدة ازوتية تيمين يدخل في تركيب ADN و بالتالي يسهل تتبع تطور هذه الجزيئة.
الشكل أ : يظهر الإشعاع على مستوى كل الصبغيات و ذلك في كل صبيغي.
الشكل ب : يظهر الإشعاع على مستوى كل الصبغيات و ذلك في صبيغي واحد من كل صبغي.
الشكل ج: يظهر الإشعاع على مستوى نصف عدد الصبغيات و ذلك في صبيغي واحد من كل صبغي.
تفسير:
يفترق لولبا جزيئة ADN الأصلية و يشكل كل لولب قالب يشيد عليه لولب جديد بفعل تكامل القواعد الأزوتية و هكذا تتكون جزيئتين مماثلتين للجزيئة الأصلية و هذا ما يسمى بالنسخ الجزيئي.



أثناء المضاعفة يتم الحفاظ على نصف كل جزيئة أصلية و هذا ما يسمى بالمضاعفة النصف محافظة .

النسخ الجزيئي لـ ADN :
أثناء مضاعفة جزيئة ADN تظهر عيون النسخ الجزيئي و يتم هذا النسخ الجزيئي ببلمرة (تجميع) تدريجية للنكليوتيدات الحرة التي تشكل سلسلة مع احترام تكامل القواعد الأزوتية بالنسبة لتلك المتواجدة في اللولب الناسخ وذلك تحت تأثير أنزيم يدعى ADN بوليمراز المسئول عن استطالة السلسلة في اتجاه 5'




الوثيقة
[ندعوك للتسجيل في المنتدى أو التعريف بنفسك لمعاينة هذا الرابط]



استطالة متقطعة
استطالة متصلة

يفترق اللولبين المكملين بتكسير الروابط الهيدروجينية بواسطة أنزيم التفريق ثم يعمل أنزيم ADN بوليمراز على تجميع النيكليوتيدات الحرة لاستطالة السلسلة للحصول في النهاية على جزيئتين بنتين متماثلتين مع جزيئة ADN الأصلية. و بما أن ADN بوليمراز يعمل في اتجاه واحد أي يجمع النيكليوتيدات في اتجاه 5'
ـ تكون الاستطالة متصلة بالنسبة للولب المركب في اتجاه 5'
ـ تكون الاستطالة متقطعة بالنسبة للولب المركب في اتجاه 3'
حيث يحتاج النسخ في الحالة الأخيرة في كل مرة ARN ممهد و في النهاية يتدخل ADN بوليمراز لإزالة ARN ممهد و تعويضه بنيكليوتيدات ADN
منقول