قسم العلوم - التكاثر والنمو - س2-ف1 PDF

‫التكاثر والنمو‬ ‫معھد إعداد المدرسين‬ ‫قسم العلوم ‪ /‬السنة الثانية‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫العام الدراسي ‪ 2023-2024‬م‬ ‫المؤلّفون ‪:‬‬ ‫سقة المادة‪.‬‬...

‫التكاثر والنمو‬ ‫معھد إعداد المدرسين‬ ‫قسم العلوم ‪ /‬السنة الثانية‬ ‫الفصل الدراسي األول‬ ‫العام الدراسي ‪ 2023-2024‬م‬ ‫المؤلّفون ‪:‬‬ ‫سقة المادة‪.‬‬ ‫غيداء نزھة ‪ /‬المشرفة األولى لمادة علم األحياء ومن ّ‬ ‫سق االختبارات الوطنية‪.‬‬ ‫الدكتور عمر أبو عون‪ /‬المشرف األول لمادة علم األحياء ومن ّ‬ ‫خيرات حمدان ‪ /‬المشرف االختصاصي لمادة علم األحياء‪.‬‬ ‫يوسف األشقر‪ /‬المشرف االختصاصي لمادة علم األحياء‪.‬‬ ‫محمد شھال‪/‬المشرف االختصاصي لمادة علم األحياء‪.‬‬ ‫طالل الموسى ‪ /‬المشرف االختصاصي لمادة علم األحياء‪.‬‬ ‫عبد الكريم نمرة ‪ /‬مد ّرس مادة علم األحياء‪.‬‬ ‫التقييم العلمي‪ :‬د‪.‬نزير خليل‬ ‫‪1‬‬  ‫مقدّمة‪:‬‬ ‫التكاثر ھو العمليّة التي تنتج بھا الكائنات الحية نسالً من نفس النوع‪ ،‬وتنقل إليه مو ّرثاتھا وصفاتھا‪.‬يصبح‬ ‫ُكون الجيل التالي‪.‬ينمو‬ ‫العديد من األفراد في كل جيل من أجيال النوع آبا ًء لمجموعة من النسل‪ ،‬وھو ما ي ﱢ‬ ‫ھذا الجيل الجديد وينضج‪ ،‬ثم يتكاثر ليُعطي جيالً جديداً‪ ،‬وتستم ّر العملية‪.‬‬ ‫يتض ّمن الكتاب التحديات العلمية التي تتعلّق بالتكاثر والنمو‪.‬وعالقة التكاثر ال ّسليم بالتنمية المستدامة‬ ‫والصحّ ة العامة والتعليم الصحيح للشباب عن التكاثر‪.‬‬ ‫تتض ّمن وحدات الكتاب المفاھيم العلمية اآلتية‪:‬‬ ‫الوحدة األولى‪ :‬الحموض النووية‪ ،‬الدارّ ة الخلوية‪ ،‬تركيب البروتين في الخلية‪ ،‬الجينوم‪.‬‬ ‫الوحدة الثانية‪ :‬النمو ومراحله‪ ،‬النسج الحية )النسيج الظھاري‪ ،‬النسيج الضام‪ ،‬النسيج العضلي‪ ،‬النسيج‬ ‫العصبي(‪.‬‬ ‫أن المتعلّم البد أن يكون محور العملية التعليمية‬ ‫ت ّم تأليف الكتاب وفق أساس علمي وتربوي مھ ّم وھو ّ‬ ‫وأن تنفيذ األنشطة يعتمد بالدرجة األولى على إيجابية المتعلم‪ ،‬والربط مع الحياة اليوميﱠة للمتعلﱠم‬ ‫والتعلمية ّ‬ ‫وبيئته‪ ،‬ومواكبة ال ُمستج ﱠدات العلميﱠة التي سيكون لھا األثر الفعﱠال في حياته ال ﱠشخصيﱠة واالجتماعيﱠة‬ ‫واالقتصاديﱠة‪.‬‬ ‫نسأل ﷲ التّوفيق والنّجاح لنا ولكم لما فيه خير أمتنا وبلدنا الحبيب سورية‪.‬‬ ‫المؤلّفون‬ ‫‪2‬‬  ‫محتوى الكتاب‬ ‫الصفحة‬ ‫عنوان الدرس‬ ‫الوحدة‬ ‫‪5‬‬ ‫‪-1‬الحموض النووية‬ ‫‪29‬‬ ‫‪-2‬الدارة الخلوية‬ ‫‪40‬‬ ‫‪-3‬تركيب البروتين في الخلية‬ ‫الوحدة األولى‪:‬‬ ‫‪-4‬الجينوم‬ ‫الخليّة‬ ‫‪51‬‬ ‫‪60‬‬ ‫‪-1‬النمو ومراحله‬ ‫‪72‬‬ ‫‪-2‬األنسجة الحية‬ ‫الوحدة الثانية‪:‬‬ ‫‪-3‬النسيج الضام‬ ‫النمو واألنسجة الحيّة‬ ‫‪79‬‬ ‫‪91‬‬ ‫‪-4‬النسيج العضلي‬ ‫‪95‬‬ ‫‪-5‬النسيج العصبي‬ ‫‪3‬‬  ‫الوحدة األولى‪ :‬الخلية‬ ‫الدرس الثاني ‪:‬الدارة الخلوية‪.‬‬ ‫الدرس األول ‪:‬الحموض النووية‪.‬‬ ‫‪‬يدرك مفھوم الدارة الخلوية‪.‬‬ ‫‪ ‬ينمي المتعلم مفاھيمه عن الحموض‬ ‫‪ -‬يستنتج مفھوم الصبغيات والصيغة الصبغية ‪.‬‬ ‫النووية‪.‬‬ ‫‪ -‬يحدد أدوار االنقسام الخيطي واألحداث المميزة‬ ‫‪ -‬يحدد مكونات الحموض النووية ‪.‬‬ ‫لكل دور‪.‬‬ ‫‪ -‬يصنف الحموض النووية‪.‬‬ ‫‪ -‬يقارن بين انقسام خلية حيوانية وخلية نباتية ‪.‬‬ ‫‪ -‬يقارن بين الـ ‪ DNA‬والـ‪RNA.‬‬ ‫‪ -‬يوضح أھمية االنقسام الخيطي واالنقسام‬ ‫‪ -‬يستنتج ما المقصود بالمورثة ويبين دورھا‪.‬‬ ‫المنصف بالنسبة للكائنات الحية‪.‬‬ ‫‪- -‬يشرح مراحل تضاعف الـ‪DNA.‬‬ ‫‪ -‬يصف بنية الصبغي‪.‬‬ ‫الدرس الرابع ‪:‬الجينوم‬ ‫الدرس الثالث ‪:‬تركيب البروتين في الخلية‬ ‫‪ ‬يدرك مفھوم الجينوم‪.‬‬ ‫‪ ‬ينمي المتعلم مفاھيمه عن تركيب البروتين‬ ‫‪ -‬يستنتج مفھوم الجينوم ‪.‬‬ ‫في الخلية‪.‬‬ ‫‪ -‬يصف أنماط الجينوم في الكائنات الحية‪.‬‬ ‫‪ -‬يشرح مراحل تركيب البروتين في الخلية ‪.‬‬ ‫‪ -‬يشرح مفھوم الجينوم الميتاكوندري‪.‬‬ ‫‪ -‬يستنتج أھمية تركيب البروتين في الخلية‪.‬‬ ‫‪ -‬يستنتج بعض تطبيقات علم الجينوم‪.‬‬ ‫‪4‬‬  ‫الدرس األ ّول‬ ‫الحموض النووية‬ ‫يعود فضل اكتشاف الحموض النووية إلى العالم فريدريك ميشر عام ‪ 1869‬فھو أول من عزل الحمض‬ ‫النووي ‪ DNA‬من نوى الكريات البيض في القيح لذلك أطلق عليھا أسم الحموض النووية ث ّم اكتشف‬ ‫وجودھا في بعض عضيات الھيولى‪.‬‬ ‫ث ّم ظھر دليل ينصّ على ّ‬ ‫أن ‪ DNA‬ھو الما ّدة الوراثيّة‪ ،‬وذلك من مختبر عالم الكيمياء الحيويّة إيروين‬ ‫تشارغاف كان آنذاك على بينة بأن ‪ DNA‬ھو مركب كيميائي من النكليوتيدات‪ ،‬يتألّف ك ّل منھا من ثالثة‬ ‫مركبات‪ :‬أساس نتروجيني )يحوي على النتروجين(‪ ،‬سكر خماسي يدعى‪ :‬الريبوزمنقوص األكسجين‪،‬‬ ‫ومجموعة فوسفات‪.‬ويمكن أن يكون األساس إ ّما أدينين )‪ (A‬أو تيمين)‪ (T‬أو غوانين )‪ (G‬أو سيتوزين‬ ‫)‪.(C‬‬ ‫‪5‬‬ ‫يع ّد األدينوزين ثالثي الفوسفات ‪ ، ATP‬والغوانوزين ثالثي الفوسفات ‪ GTP‬مصدراً لطاقة التفاعالت‬ ‫الحيوية في الخلية ‪ ،‬باإلضافة إلى دخولھما في تركيب الحموض النووية‪.‬‬ ‫الحمض النووي الريبي منقوص األكسجين‬ ‫)‪(DNA‬‬ ‫يوضح ال ّشكل المجاور بنية سلسلة ‪DNA‬‬ ‫تتألّف ك ّل من الجزيئات األحادية األربعة لنيكلوتيدات‬ ‫‪ DNA‬من أحد األسس اآلزوتيّة ‪،G ،C ،A ،T‬‬ ‫والس ّكر منقوص األكسجين )باللون األزرق(‬ ‫ومجموعة الفوسفات )باللون األصفر(‪.‬ترتبط‬ ‫مجموعة الفوسفات لنيكلوتيد بس ّكر النّيكلوتيد التّالي‬ ‫مشكلة "عماداً" من السّكريات والفوسفات ‪ ،‬وتتمتّع‬ ‫سلسلة النّيكلوتيد المتعددة باتجاھية‪ ،‬من النھاية ‪َ 5‬‬ ‫ذات مجموعة الفوسفات إلى النھاية ‪ َ 3‬ذات‬ ‫‪ - OH -‬من السّكر‪.‬‬ ‫المجموعة ‪-‬‬ ‫يشير كالً من ‪َ 5‬و ‪َ 3‬إلى‬ ‫األرقام المخصّصة لذرات الكربون في حلقة ال ّس ّكر‪.‬‬ ‫‪6‬‬  ‫قام العالم تشارغاف بتحليل مركب أساس ‪ DNA‬من ع ّدة كائنات حية مختلفة‪ ،‬وفي العام ‪ ، 1950‬أصدر‬ ‫تقريراً مفاده ّ‬ ‫أن المركب األساسي لـ ‪ DNA‬يختلف من نوع آلخر‪ ،‬فعلى سبيل المثال‪ ،‬وجد ّ‬ ‫أن نحو ‪32.8‬‬ ‫‪ %‬من نكليوتيدات ‪ DNA‬لقنفذ البحر تحتوي على األساس ‪ ، A‬بينما ‪ 30.4 %‬من نكليوتيدات ‪DNA‬‬ ‫اإلنسان تحتوي على األساس ‪ A‬و ‪ 24.7 %‬من نكليوتيدات ‪ DNA‬لجرثوم العصية القولونية) ‪(E.coli‬‬ ‫فيھا األساس ‪.A‬وساھم دليل تشارغاف حول التّنوّع الجزيئي بين األنواع والّذي افترض‬ ‫غالبيّة العلماء غياب ‪ DNA‬منه‪ ،‬في جعل ‪ DNA‬المرشح األجدر بالثّقة ألن يكون ھو الما ّدة الوراثيّة‪.‬‬ ‫كما والحظ تشارغاف أيضا ً تنظيما ً مح ّدداً في نسب أسس النكليوتيدات ففي ‪ DNA‬كل من األنواع التي‬ ‫درسھا‪ ،‬تساوى عدد أسس األدينين تقريبا ً مع عدد أسس تايمن‪ ،‬وتساوى عدد أسس الغوانين تقريبا ً مع عدد‬ ‫أسس السيتوزين فعلى سبيل المثال‪ ،‬في دراسته ل ‪ DNA‬قنفذ البحر‪ ،‬أ ّدى تحليل تشارغاف إلى إيجاد‬ ‫األسس األربعة بالنسب اآلتية‪.(%17.3=A=32.8% T=32.1% G=17.7% C) :‬‬ ‫لم تكن النسب متطابقة تماما ً وذلك بسبب محدوديّة آليات تشارغاف‪.‬‬ ‫وتُعرف النتيجتين اآلتيتين بقواعد تشارغاف‪:‬‬ ‫يتنوع تركيب األسس لجزيء ‪ DNA‬بين األنواع‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫‪-1‬‬ ‫لك ّل نوع‪ ،‬تتساوى نسب األسس ‪ T‬و ‪ A‬تقريباً‪ ،‬وتتساوى نسب ‪ G‬و ‪ C‬تقريبا ً‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫في تجارب تشارغاف‪ ،‬ت ّم استخراج ‪ DNA‬من كائن ما‪ ،‬وحلمھته لتفكيك النكليوتيدات ‪ ،‬ومن ث ّم تحليله‬ ‫كيميائيّا ً‪.‬زودتنا ھذه التجارب بقيم تقريبيّة لكل نمط من النكليوتيدات ‪ ،‬واليوم‪ ،‬تسمح السّالسل ال ّكاملة‬ ‫للجينوم في تنفيذ تحليل تركيب األسس بدقة أكثر وذلك مباشرة من بيانات التّسلسل‪.‬‬ ‫النموذج البنيوي للـ ‪:DNA‬‬ ‫في وقت من األوقات‪ ،‬كان معظم علماء البيولوجيا مقتنعين بأن ‪ DNA‬ھو الما ّدة الوراثيّة‪ ،‬وكان يكمن‬ ‫التح ّدي في تحديد كيفيّة ارتباط بنية ‪ DNA‬بدوره في الوراثة‪.‬في بداية فترة العام ‪ ، 1950‬ت ّم تشكيل‬ ‫الروابط‬ ‫التّساھميّة لمركب الحمض األميني‪ ،‬وصبّ الباحثون تركيزھم على اكتشاف البنية ثالثيّة األبعاد لل ‪DNA‬‬ ‫ومن بين العلماء القائمين على تلك القضيّة كان‪:‬‬ ‫لينوس بولينغ ‪ Linus Pauling‬في معھد كاليفورنيا للتكنولوجيا‪ ،‬وموريس ويلكنز ‪Maurice Wilkins‬‬ ‫‪7‬‬ ‫أول من جاء باإلجابة‬ ‫وروزاليند فرانكلين ‪ Rosalind Franklin‬في الكليّة الملكيّة في لندن‪ ،‬ومع ذلك كان ّ‬ ‫الصحيحة ھما عالمان غير معروفين نسبيّا ً آنذاك ھما‪ :‬األمريكي جيمس واطسون ‪James Watson‬‬ ‫واإلنكليزي فرانسيس كريك ‪.Francis Crick.‬‬ ‫شاھد واطسون صورة انعراج أشعّة ‪ X‬لجزيء ‪ DNA‬والتي قامت بھا زميلته البارعة‪ :‬روزالند فرانكلين‬ ‫‪ ،‬ولم تكن تلك الصور الناتجة عن بلورة أشعّة‪ X‬ھي صور فعليّة للجزيئات حيث نتجت البقع واللّطخات عن‬ ‫أشعة ‪ X‬التي انحرفت في أثناء مرورھا باأللياف المصطفّة لل ‪ DNA‬المنقّى‪.‬‬ ‫بدأت الشراكة المختصرة والتي ساھمت في حلّ لغز بنية ‪ DNA‬وذلك بعد قيام واطسون برحلته إلى جامعة‬ ‫كامبردج حيث كان ھناك يدرس كريك بنية البروتين بوساطة تقنية تعرف ب‪ :‬علم بلورات أشعة ‪x‬‬ ‫وكان واطسون معتاداً على نموذج ال ّشكل المنعرج ألشعة ‪ X‬والناتج عن الجزيئات الحلزونية‪ ،‬وأثبت فحص‬ ‫بأن ‪ DNA‬ذو شكل حلزوني‪ ،‬كما زادت من التأكيد على ّ‬ ‫أن البيانات التي‬ ‫الصورة التي عرضھا له ويلكنز ّ‬ ‫حصل عليھا مب ّكراً فرانكلين وآخرون تشير إلى اتساع اللولب ومساحة األسس النّتروجينية على طول ھذا‬ ‫أن اللّولب مؤلّف من خيطين‪ ،‬وھذه الحالة معاكسة لما‬ ‫اللّولب‪.‬يشير الشكل المرسوم في الصّ ورة إلى ّ‬ ‫اقترحه لينوس بولينغ ‪ Linus Pauling‬حول النموذج ثالثي الخيوط في وقت سابق لذلك ويعود سبب‬ ‫استخدام المصطلح المألوف‪ :‬الحلزون المضاعف إلى وجود خيطين‪.‬‬ ‫بدأ واطسون وكريك بناء نماذج من اللّوالب المضاعفة المتوافقة مع قياسات أشعة ‪ X‬وما كان يعرف آنذاك‬ ‫حول كيميائيّة ‪ DNA‬من ضمنھا قاعدة تشارغاف حول تساوي األسس‪ ،‬وتم ّكنا من فھم استنتاج فرانكلين‬ ‫لتوضّ ع أعمدة الفوسفات السّكرية خارج جزيء ‪ DNA‬وذلك بعد قراءتھما مل ّخص التّقرير السّنوي لم‬ ‫ينشر‪ ،‬وكان ذلك كحالة معاكسة لنموذجھما‪ ،‬وكان تنظيم فرانكلين ملفتا ً وذلك لتو ّ‬ ‫ضع األسس النتروجينية‬ ‫‪8‬‬  ‫الكارھة نسبيّا ً للماء داخل الجزيء‪ ،‬بعيداً عن المحلول المائي المحيط‪ ،‬وبذلك ال تتقارب مجموعات‬ ‫الفوسفات‬ ‫المشحونة سلباً سويا ً في الداخل‪ ،‬وعمل واطسون على بناء مثل ھذا النموذج الموضّح في الصورة ففي ھذا‬ ‫النموذج‪ ،‬يكون عمادا الفوسفات السّكرية متوازيين ومتعاكسي االتجاه ‪ antiparallel‬أي‪ ،‬تتحرّ ك وحداتھما‬ ‫الجزئية في اتجاھين متعاكسين يمكنك تخيل ھذا الترتيب بأكمله على أنه سلّم ذو درجات صلبة‪ ،‬حيث تمثّل‬ ‫الحبال الجانبية أعمدة الفوسفات السكريّة‪ ،‬وتمثّل الدرجات أشفاع األسس النتروجينية‪ ،‬واآلن تخيل قيامك‬ ‫بثن ّي ھذا السّلّم لتشكيل لولب‪ ،‬أشارت بيانات أشعة ‪ X‬لفرانكلين إلى ّ‬ ‫أن اللولب يقوم بدورة واحدة كاملة كل‬ ‫مسافة ‪ nm 3.4‬على طوله‪ ،‬وبالمسافة الفاصلة بين األسس المتك ّدسة والمق ّدرة ب‪ nm 0.34‬فقط‪ ،‬فھناك‬ ‫عشر طبقات من أشفاع األسس‪ ،‬أي درجات السّلّم‪ ،‬وذلك في ك ّل دورة كاملة للولب‪.‬‬ ‫تتوضع أشفاع األسس النّتروجينية للولب المضاعف ضمن مجموعات مح ّددة‪ :‬األدينين ‪ A‬مع الثّيمين‬ ‫‪ ،T‬والغوانين ‪ G‬مع السّيتوزين ‪ ،C‬وكان وصول واطسون وكريك إلى ھذه الميّزة المھ ّمة لـ ‪DNA‬‬ ‫بشكل رئيس عن طريق التجربة والخطأ‪ ،‬ففي البداية‪ ،‬تخيّل واطسون ارتباط األسس مع مماثالتھا‪.‬مثالً‬ ‫ارتباط ‪ A‬مع ‪ ، A‬و ‪ C‬مع ‪.C‬ولكن لم يتطابق ھذا النموذج مع بيانات أشعة ‪ X‬والذي اقترح وجود قطر‬ ‫متساوي للحلزون المضاعف‪ ،‬ما سبب التناقض في فكرة األشفاع المتماثلة لألسس؟‬ ‫ي أسسا ً نتروجينية ذات حلقتين عضويتين‪ ،‬بينما يع ّد السّيتوزين‬ ‫يعد ك ﱞل من األدينين والغوانين بورينات‪ ،‬أ ّ‬ ‫والثّيمين أسسا ً نتروجينية تعرف ب‪ :‬األسس البيريميدينية‪ ،‬أي ذات الحلقة الوحيدة‪ ،‬وھكذا يبلغ اتّساع‬ ‫‪9‬‬  ‫البورينات ‪ A‬و ‪G‬ضعفي اتّساع البيريميدنات ‪ C‬و ‪ T‬حيث يكون الشفع بورين ‪ -‬بورين واسعا ً ج ّداً‪،‬‬ ‫ويكون الشفع بيريميدين ‪ -‬بيريميدين ضيّقا ً ج ّداً‪ ،‬وھذا ما يفسّر القطر ‪ nm 2‬للولب المضاعف‪ ،‬ومع ذلك‬ ‫تكون نتيجة تحقيق شفع من البيورين مع البيريميدين ھي قطر متساوي‪.‬‬ ‫اكتشف كلﱞ من واطسون وكريك وجود ميزة إضافية لألشفاع التي تتح ّكم بھا بنية األسس‪ ،‬حيث كان لك ّل‬ ‫قاعدة مجموعات كيميائيّة جانبيّة يمكن أن تش ّكل روابطَ ھيدروجينية مع شريكھا المناسب‪:‬‬ ‫يش ّكل األدينين رابطتين ھيدروجينيتن مع الثيمين فقط‪ ،‬بينما يشكل الغوانين ثالث روابط ھيدروجنينة مع‬ ‫السيتوزين‪.‬‬ ‫وباختصار‪ ،‬يرتبط ‪ A‬مع ‪ T‬ويش ّكالن شفعاً‪ ،‬ويرتبط ‪G‬‬ ‫مع ‪ C‬ويش ّكالن شفعا ً‪.‬‬ ‫لقد أخذ نموذج واطسون ‪ -‬كريك نسب تشارغاف أخيراً‬ ‫بعين االعتبار وعمل على تفسيرھا وأينما تمتلك‬ ‫سلسلة جزيء ‪ DNA‬األساس ‪ A‬فسيكون للسلسلة‬ ‫الشريك األساس‪ T.‬وبشكل مماثل‪ ،‬يرتبط ‪ G‬في سلسلة‬ ‫ما دوما ً مع ‪ C‬في السّلسلة المك ّملة وذلك لتشكيل شفع‪،‬‬ ‫وبالتالي‪ ،‬وفي ‪ DNA‬أي كائن‪ ،‬تتساوي ك ّميّة األدينين‬ ‫‪10‬‬  ‫مع ك ّميّة الثّيمين‪ ،‬وتتساوى ك ّميّة الغوانين مع ك ّميّة السّيتوزين‪ ،‬ولقد أثبتت آليات تسلسل ‪ DNA‬الحديثة‬ ‫التساوي الدقيق للكميّات‪ ،‬وعلى الرّغم من تح ّكم قواعد ارتباط أشفاع األسس لمجموعات األسس‬ ‫النّتروجينية التي تش ّكل "ال ّدرجات" للولب المضاعف‪ ،‬فإنّھا ال تقيّد تسلسل النكليوتيدات على طول كلﱟ‬ ‫سلسلة ‪.DNA‬‬ ‫وتتن ّوع السّلسلة الخطّيّة لألسس األربعة بطرق ال حصر لھا ولك ّل مورّثة سلسلة أسس خاصّ ة بھا‪.‬‬ ‫وفي شھر نيسان من العام ‪ ، 1953‬فاجأ واطسون وكريك العالم العلمي بمختصر ‪ -‬ورقة واحدة فقط عن‬ ‫نموذجھما الجزيئي لل ‪ : DNA‬اللّولب المضاعف‪ ،‬والذي أصبح منذ ذلك الوقت رمزاً للبيولوجيا الجزيئيّة‬ ‫و ُمنِ َح كلﱞ من واطسون وكريك‪ ،‬باإلضافة إلى موريس ويلكنز‪ ،‬جائزة نوبل في العام ‪ 1962‬إلنجازھم‬ ‫ذاك‪ ،‬ولألسف‪ ،‬توفيّت روزالند فرانكلين في عمر ‪ 38‬في العام ‪ ، 1958‬وبالتالي فلم تتأھّل لنيل الجائزة‪.‬‬ ‫الحمض النووي ‪:RNA‬‬ ‫يتشابه ‪ RNA‬كيميائيّا ً مع ‪ DNA‬عدا عن احتوائه على س ّكر الريبوز بدالً من الريبوز منقوص األكسجين‪،‬‬ ‫إضافة الحتوائه على األساس النتروجيني‪ :‬اليوراسيل بدالً من الثيمين‪.‬وھكذا‪ ،‬يمتلك ك ّل نكليوتيد على طول‬ ‫سلسلة ‪ DNA‬أساسا ً‪ A :‬أو ‪ G‬أو ‪ C‬أو ‪. T‬بينما يكون لكل نكليوتيد على طول سلسلة ‪ RNA‬أساسا ً ‪A‬‬ ‫أو ‪ G‬أو ‪ C‬أو ‪.U‬وبحيث يتألّف عادةً جزيء ‪ RNA‬من سلسلة وحيدة‪.‬‬ ‫يوضح الشكل اآلتي الفرق بين كل من الـ ‪ DNA‬و الـ ‪ RNA‬من حيث نوع السكر الخماسي‬ ‫المكونة لسلسلة ك ّل منھما‪.‬‬ ‫ّ‬ ‫و األسس اآلزوتية للنكليوتيدات‬ ‫‪11‬‬  ‫التضاعف الذاتي لجزيء )‪:(DNA‬‬ ‫وضع واطسون وكريك فرضيتھما حول كيفيّة تضاعف ‪ : DNA‬بالنتيجة‪ّ ،‬‬ ‫إن نموذجنا الحالي للحمض‬ ‫الريبي منقوص األكسجين‪ ،‬ھو عبارة عن شفع من القوالب‪ ،‬بحيث يكون ك ّل منھا مك ّمالً لآلخر‪.‬‬ ‫لنتخيّل أنّه يت ّم تفكيك الروابط الھيدروجينيّة قبل عمليّة المضاعفة‪ ،‬وتنفك السلسلتان وتنفصالن ومن ث ّم تعمل‬ ‫كلّ سلسلة كقالب )مرصاف( بغية تشكيل سلسلة جديدة مرافقة لھا‪ ،‬بحيث نحصل في النّھاية على شفعين من‬ ‫السالسل‪ ،‬حيث كان لدينا شفعا ً واحداً فقط قبل ذلك‪.‬وأكثر من ذلك‪ ،‬ستت ّم عمليّة مضاعفة سلسلة الالزمة‬ ‫إلعادة تكوين اآلخر‪ ،‬فعندما تعمل خليّة ما على مضاعفة جزيء ‪ ، DNA‬تعمل ك ّل سلسلة كقالب لترتيب‬ ‫تصطف النكليوتيدات على طول سلسلة القالب وفقا ً لقواعد تشكيل‬ ‫ّ‬ ‫النكليوتيدات ضمن سلسلة مك ّملة جديدة‪،‬‬ ‫أشفاع األسس وترتبط لتشكيل سالسل جديدة فعندما كان ھناك في بداية العمليّة جزيء ‪ DNA‬واحد‬ ‫مضاعف السّلسلة‪ ،‬أصبح لدينا اآلن جزيئان بحيث يكون كلّ منھما نسخة طبق األصل عن الجزيء "األب"‬ ‫وتع ّد آلية المضاعفة شبيھة باستخدام صورة سلبيّة لتشكيل صورة إيجابية والّتي بدورھا تستخدم لتشكيل‬ ‫صورة سلبيّة أخرى‪.‬‬ ‫بقي نموذج تضاعف ‪ DNA‬ھذا غير معرّض لالختبار لسنوات عديدة بعد نشر بنية ‪.DNA‬حيث كانت‬ ‫التّجارب األساسية بسيطة بالنسبة للمفھوم ولكنّھا صعبة التنفيذ‪.‬يشير نموذج واطسون وكريك إلى أنه عند‬ ‫حدوث عمليّة نسخ اللولب المضاعف‪ ،‬يكون لكلﱟ من الجزيئين الوليدين سلسلة واحدة قديمة من الجزيء‬ ‫األب‪ ،‬وسلسلة واحدة حديثة‪.‬يمكن تمييز ھذا النموذج المحافظ جزئيّا ً ‪ Semiconservative model‬عن‬ ‫‪12‬‬ ‫النموذج المحافظ لعملية التّضاعف‪ ،‬حيث تعود السّلسلتان األبوان لبعضھما بطريقة ما بعد عمليّة التضاعف‬ ‫)أي ّ‬ ‫أن الجزيء األب محافظ( وضمن نموذج ثالث آخر‪ ،‬يدعى النموذج المفرق ‪Dispersive model‬‬ ‫يكون لجميع السّالسل األربعة لـ ‪ DNA‬بعد عمليّة التضاعف مزيجا ً من ‪ DNA‬قديم وحديث‪.‬‬ ‫تتوضع النّماذج الثالثة لتضاعف ‪ DNA‬في ال ّشكل اآلتي‪:‬‬ ‫‪13‬‬  ‫خطوات تضاعف ‪:DNA‬‬ ‫يتشارك أكثر من ‪ 12‬أنظيما ً وبروتينات أخرى في عمليّة تضاعف ‪ DNA‬ولقد ت ّم معرفة الكثير حول‬ ‫كيفيّة أداء آلية التّضاعف ھذه لدى الجراثيم مثل جرثوم العصيّة القولونيّة أكثر من حقيقيّات النّوى‪،‬‬ ‫وسنصف الخطوات األساسيّة للعمليّة بالنسبة لذلك الجرثوم‪ ،‬ويشير ما وجده العلماء حول تضاعف ‪DNA‬‬ ‫بأن معظم العمليّة متشابھة أساسا ً لدى ك ّل من بدائيات النوى وحقيقيّات النّوى‪.‬‬ ‫لدى حقيقيّات النوى‪ّ ،‬‬ ‫البدء ‪Getting Started‬‬ ‫صبغي عند مواقع مح ّددة تدعى‪ :‬أصل التضاعف ‪ Origins of replication‬وھي‬ ‫تبدأ عملية تضاعف ال ّ‬ ‫عبارة عن امتدادات قصيرة لـ ‪ DNA‬ذات تسلسل خاصّ من النكليوتيدات ‪ ،‬تتعرّف البروتينات التي تبدأ‬ ‫بعملية تضاعف ‪ DNA‬على ھذا التسلسل وترتبط ب ‪ ، DNA‬وتفصل بذلك السّلسلتين عن بعضھما وتفتح‬ ‫فقاعة التضاعف‪ ،‬ومن ث ّم تستم ّر عمليّة مضاعفة ‪ DNA‬في كال االتجاھين حتّى يتم نسخ الجزيء بأكمله‬ ‫صبغي الجرثومي‪ ،‬يمكن أن يمتلك صبغي حقيقيّات النّوى مئات أو‬ ‫)انظر الشكل المرافق( وعلى عكس ال ّ‬ ‫حتّى بضع آالف من أصول التّضاعف‪.‬تتشكل فقاعات تضاعف وتلتحم في النّھاية وھكذا تزداد سرعة‬ ‫تضاعف جزيئات ‪ DNA‬الطّويلة ج ّداً وكما ھو الحال بالنّسبة للجرثوم‪ ،‬تُستأنف عملية تضاعف ‪DNA‬‬ ‫لحقيقيّات النوى في كال االتجاھين من ك ّل أصل يوجد في ك ﱟل نھاية من فقاعة التضاعف‪ :‬شوكة تضاعف‬ ‫‪ Replication fork‬وھي منطقة على شكل ‪ Y‬حيث تتف ّكك الخيوط األبوية لـ ‪DNA.‬‬ ‫وتساھم أنواع عديدة من البروتينات في عمليّة االنفكاك ‪ ،‬تع ّد الھيلكازات ‪ Helicases‬عبارة عن أنظيمات‬ ‫ك التواء الحلزون المضاعف عند شوكة التضاعف‪ ،‬فاصلةً السلسلتين األبويّتين وجاعلة كالً‬ ‫تعمل على ف ّ‬ ‫منھما متوفّرة ّ‬ ‫ألن يكونا سلسلتا قوالب‪ ،‬وبعد االنفصال‪ ،‬ترتبط البروتينات الرابطة للسلسلة الوحيدة بسالسل‬ ‫‪ DNA‬غير المرتبطة‪ ،‬محافظة عليھما من إعادة تحقّق تشكل األشفاع ويتسبب إلغاء حلزنة اللولب‬ ‫المضاعف بحدوث التواء أش ّد إحكاماً‪ ،‬عند بداية شوكة التضاعف‪.‬ويساعد توبوإيزوميراز‬ ‫‪Topoisomerase‬على تخفيف التوتّر عبر تفكيك‪ ،‬أرجحة‪ ،‬وإعادة ربط سلسلتي ‪. DNA‬واآلن‪،‬‬ ‫أصبحت األجزاء المفككة من خيوط ‪ DNA‬األبويّة متاحة حتّى تعمل كقوالب تركيب سالسل ‪ DNA‬مت ّممة‬ ‫جديدة ومع ذلك‪ ،‬ال يمكن لألنظيمات التي تصنع ‪ DNA‬البدء بتصنيع عديدات النكليوتيد حيث أنّه يمكنھا‬ ‫فقط إضافة نكليوتيدات ‪ DNA‬إلى نھاية سلسلة جديدة بحيث تش ّكل شفعا ً من األسس مع السلسلة القالب‪.‬يت ﱡم‬ ‫إنتاج سلسلة النكليوتيدات االبتدائيّة في أثناء تركيب ‪ DNA‬وھي فعليّا ً عبارة عن امتداد قصير من ‪RNA‬‬ ‫وليس ‪ DNA‬تدعى سلسلة ‪ RNA‬ھذه بالبادئة ‪ ، Primer‬وتصّ نع من قبل الحمض النّووي‪ :‬والبريماز‬ ‫‪ Primase‬األنزيمي حيث يبدأ ھذا الحمض تركيب سلسلة ‪ RNA‬مت ّممة من نكليوتيد ‪ RNA‬وحيد‪ ،‬وذلك‬ ‫‪14‬‬ ‫بإضافة أكثر من نيكلوتيد ‪ RNA‬واحد في ك ّل حين وذلك باستخدام سلسلة ‪ DNA‬األبوية كقالب وھكذا‪ّ ،‬‬ ‫فإن‬ ‫البادىء المكتمل والبالغ طوله عموما ً من ‪ 5‬إلى ‪ 10‬نكليوتيدات ‪ ،‬يحقّق شفعا ً من األسس مع السّلسلة القالب‬ ‫وستبدأ سلسلة ‪ DNA‬الجديدة من النّھاية ‪ 3‬لبادىء ‪. RNA‬‬ ‫تركيب سلسلة ‪ DNA‬الجديدة‪:‬‬ ‫تعمل أنظيمات تُعرف ب‪ :‬بوليميرازات ‪ DNA Polymerases DNA‬على تحفيز وتركيب ‪DNA‬‬ ‫جديد من خالل إضافة نكليوتيدات إلى سلسلة موجودة سابقا ً‪ ،‬وذلك إلى النّھاية النّامية من سلسلة ‪DNA‬‬ ‫الجديدة‪ ،‬ويبلغ مع ّدل االستطالة نحو ‪ 500‬من النكليوتيدات في ك ّل ثانية لدى الجراثيم و ‪ 50‬نكليوتيداً في ك ّل‬ ‫ثانية في خاليا جسم اإلنسان‪.‬‬ ‫يتألّف كلﱡ نكليوتيد يجب إضافته إلى سلسلة ‪ DNA‬النامية من‪ :‬س ّكر مرتبط بأساس آزوتي‪ ،‬وثالث‬ ‫مجموعات من الفوسفات ولقد تعرّفنا سابقا ً على مثل ھذا الجزيء ‪ ATP‬األدينوزين ثالثي الفوسفات‪ ،‬يكمن‬ ‫الفارق الوحيد ما بين ‪ ATP‬الستقالب الطاقة و ‪ ، d ATP‬في ّ‬ ‫أن نكليوتيدات األدينين المستخدم في تركيب‬ ‫‪ DNA‬ھو الريبوز منقوص األكسجين بينما يكون الريبوز في ‪. ATP‬‬ ‫‪15‬‬  ‫االستطالة معكوسة التوازي)االتجاه( ‪Antiparallel Elongation‬‬ ‫الحظنا سابقا ً بأنّه تكون نھايتا شريط ‪ DNA‬مختلفتين‪ ،‬بحيث يكون لكل سلسلة اتجاھيّة معيّنة‪ ،‬كشارع ذو‬ ‫اتجاه واحد‪ ،‬وباإلضافة إلى ذلك‪ ،‬تكون سلسلتا ‪ DNA‬في الحلزون المضاعف متوازيتين ومتعاكستي‬ ‫االتجاه‪ ،‬أي أنّھما متوجھتان بجھتين مختلفتين عن بعضھما البعض‪ ،‬كشوارع طريق عام مقسّم وبالتالي‪ ،‬ال‬ ‫ب ﱠد من أن تكون السّلسلتان الجديدتان المتش ّكلتان في أثناء عمليّة تضاعف ‪ DNA‬متوازيتين وتعاكس االتجاه‬ ‫بالنسبة لسلسلتي القوالب الخاصّتين بھما‪.‬‬ ‫كيف يؤثّر التّرتيب المتوازي ومتعاكس االتجاه للحلزون المضاعف على عمليّة التّضاعف؟‬ ‫يمكن ألنظيمات البوليميرازات الخاصّ ة بال ‪ ، DNA‬بسبب بنيتھا‪ ،‬أن تضيف نكليوتيدات فقط إلى النھاية َ‬ ‫‪ 3‬الحرة من البادئ أو سلسلة ‪ DNA‬النامية‪ ،‬وليس إلى النھاية َ‪ 5‬وھكذا‪ ،‬فإنّه ال يمكن لسلسلة ‪DNA‬‬ ‫الجديدة أن تستطيل إال باالتجاه من َ‪ 5‬إلى َ ‪ 3‬فقط ‪ ،‬وبأخذ ھذا األمر بالحسبان‪ ،‬لنتفّحص شوكة واحدة من‬ ‫شوكتي التضاعف في الفقاعة ‪ ،‬فعلى طول سلسلة قالب واحد‪ ،‬يمكن للبوليميراز الثالث أن يصنع سلسلة‬ ‫‪16‬‬  ‫مك ّملة باستمرار عبر استطالة ‪ DNA‬الجديد في االتجاه اإلجباري من َ‪ 5‬إلى َ ‪ 3‬ويبقى البوليميراز‬ ‫الثالث في شوكة التضاعف على سلسلة ذاك القالب‪ ،‬ويضيف باستمرار نكليوتيدات إلى السلسلة المك ّملة‬ ‫الجديدة وذلك في أثناء نمو الشوكة‪ ،‬تدعى سلسلة ‪ DNA‬الناتجة عن ھذه اآلليّة السّلسلة القائدة ‪strand‬‬ ‫‪ Leading‬وال يلزم إال بادئ واحد فقط للبوليميراز الثالث ليصنّع السّلسلة القائدة بأكملھا‪.‬‬ ‫وألجل تحقيق استطالة ‪ DNA‬الجديد اآلخر في االتجاه اإلجباري من َ‪ 5‬إلى ‪ َ 3‬ال بد من أن يعمل‬ ‫البوليميراز الثالث على طول سلسلة القالب اآلخر في اتّجاه بعيد عن شوكة التضاعف‪ ،‬يدعى شريط ‪DNA‬‬ ‫الذي تم تحقيق استطالة له في ھذا االتجاه ب‪ :‬السّلسلة المتأخرة ‪ Lagging Strand‬وعلى عكس شريط‬ ‫السلسلة القائدة‪ ،‬والتي تستطيل باستمرار فإنّه يت ّم تصنيع السّلسلة المتأخرة بشكل غير مستمر بشكل متقطع‪،‬‬ ‫كسلسلة من القطع‪.‬تدعى ھذه القطع من السلسلة المتأخرة بقطع أوكازاكي ‪Okazaki Fragments‬‬ ‫وذلك نسبة إلى العالم الياباني الذي اكتشفھا‪ ،‬يتراوح طولھا من نحو ‪ 1000‬إلى ‪ 2000‬نكليوتيد في جرثوم‬ ‫العصية القولونيّة‪ ،‬ومن نحو ‪ 100‬إلى ‪ 200‬نكليوتيد وذلك لدى حقيقيات النوى‪.‬‬ ‫‪17‬‬ 18 19 20  ‫التدقيق ومراجعة القراءة وإصالح الـ ‪DNA Proofreading and repairing NAD‬‬ ‫ال يمكننا إسباغ دقّة عمليّة تضاعف ‪ DNA‬فقط على خصوصيّة أشفاع األسس اآلزوتيّة‪.‬حيث تحدث‬ ‫أخطاء األشفاع األوليّة ما بين النكليوتيدات القادمة وتلك الموجودة في سلسلة القالب ضمن مع ّدل يساوي‬ ‫نكليوتيداً واحداً ضمن كل ‪ 105‬نكليوتيد‪ ،‬ومع ذلك‪ ،‬يبلغ عدد األخطاء في جزيء ‪ DNA‬المكتمل خطأ ً‬ ‫واحداً في كل ‪ 10‬مليارات نكليوتيد‪ ،‬و ينخفض معدل األخطاء ‪ 100,000‬ضعف‪ ،‬ويعود ذلك إلى أنّه في‬ ‫أثناء عمليّة تضاعف ‪ ، DNA‬تعمل بوليميرازات ‪ DNA‬على تصحيح كل نكليوتيد بالنسبة لقالبه حال‬ ‫ارتباطھا تساھميا ً بالسلسلة النامية‪.‬فحال إيجادھا لنكليوتيد غير مرتبط بشكل صحيح‪ ،‬فإنّھا تعمل على إزالة‬ ‫نكليوتيد ومن ثم استئناف عملية التركيب‪ ،‬يشابه ھذا الفعل تصحيح كلمة خاطئة عبر مسح الحرف الخطأ‬ ‫ومن ث ّم إدخال الحرف الصحيح‪.‬تتملّص أحيانا ً النكليوتيدات غير المرتبطة بشكل صحيح من عملية‬ ‫التصحيح من قبل بوليميراز ‪ ، DNA‬ففي عمليّة إصالح سوء االرتباط ‪ ، Mismatch repair‬تعمل‬ ‫أنظيمات أخرى على إزالة واستبدال النكليوتيدات غير المرتبطة بشكل صحيح والناتجة عن أخطاء حدثت‬ ‫في عمليّة التّضاعف‪.‬وقد سلّط الباحثون الضوء على أھ ّميّة مثل ھذه األنظيمات عندما الحظوا ت ّ‬ ‫شوھا ً‬ ‫وراثيّا ً في إحداھا مرتبطا ً بشكل من أشكال سرطان القولون ومن الواضح ّ‬ ‫بأن ھذا التش ّوه يسمح بتجمع‬ ‫األخطاء المسببة للسرطان في ‪ ، DNA‬بمعدل أسرع من المعتاد‪ ،‬ھذا ويمكن أن تزداد أيضا ً النكليوتيدات‬ ‫غير المرتبطة بشكل صحيح‬ ‫أو المتبدلة بعد عمليّة التضاعف‪.‬فحقيقة تتطلّب عمليّة صيانة المعلومات المورثية المشفّرة ضمن ‪DNA‬‬ ‫إصالحا ً مستمراً ألنواع عديدة من األضرار التي تلحق بجزيء ‪ DNA‬الموجود‪ ،‬وتخضع جزيئات ‪DNA‬‬ ‫باستمرار إلى العوامل الفيزيائية والكيميائيّة الضّارة )مثل أشعة) ‪ ، X‬وباإلضافة إلى ذلك‪ ،‬تخضع أسس‬ ‫‪ DNA‬غالبا ً إلى تغيرات كيميائيّة تلقائية ضمن ظروف خلوية طبيعية‪.‬ومع ذلك‪ ،‬يتم تصحيح التغيرات في‬ ‫‪ DNA‬عادةً قبل أن تصبح دائمة ‪ -‬طفرات ‪ -‬حيث تصبح دائمة نتيجةً لعمليات تضاعف متعاقبة‪ ،‬تعمل كل‬ ‫خلية باستمرار على مراقبة وإصالح مادتھا الوراثية‪ ،‬وليس من المفاجئ تطور العديد من أنظيمات إصالح‬ ‫‪ DNA‬المختلفة‪ ،‬وذلك ألھ ّميّة إصالح ‪ DNA‬المتضرّر بغية بقاء الكائن الحي على قيد الحياة‪ ،‬وقد تم‬ ‫إيجاد نحو ‪ 100‬أنظيم معروف ضمن جرثوم العصية القولونية و ‪ 130‬تقريبا ً لدى اإلنسان حتى اآلن‪.‬تعمل‬ ‫معظم األنظمة الخلوية المسؤولة عن إصالح النكليوتيدات غير المرتبطة بشكل صحيح‪ ،‬سواء كان ذلك‬ ‫نتيجة لضرر في ‪ DNA‬أو ألخطاء في عملية النّسخ المضاعفة‪ ،‬على استخدام آلية تستفيد من بنية األسس‬ ‫المرتبطة بجزيء ‪ DNA‬وفي حاالت عديدة‪ ،‬يتم استئصال قطعة من الشريط المتضرر عبر األنظيم‬ ‫‪ DNA‬وھو أنظيم النوكلياز ‪ Nuclease‬ويت ّم بعدھا ملء الفراغ الناتج نكليوتيدات ‪،‬‬ ‫المستأصل لـ‬ ‫‪21‬‬ ‫باستخدام ال ّشريط السليم كقالب‪.‬ومن األنظيمات التي تمأل ذلك الفراغ‪ :‬بوليميراز ‪ DNA‬وليغاز ‪، DNA‬‬ ‫يدعى نظام إصالح ‪ DNA‬ھذا بإصالح النكليوتيد عبر االستئصال ومن الوظائف المھمة ألنظيمات إصالح‬ ‫‪ DNA‬في خاليا جلدنا ھو إصالح الضرر الوراثي الناتج عن األشعة فوق البنفسجية ألشعّة الشمس‪ ،‬ومن‬ ‫أنواع الضرر ھو االرتباط التّساھمي ألسس الثيمين المتاخمة لبعضھا على سلسلة ‪ ، DNA‬وقد ت ّم تأكيد‬ ‫أھمية إصالح ھذا النوع من الضّ رر عبر اضطراب يعرف ب‪ :‬جفاف الجلد المصطبغ ‪Xeroderma‬‬ ‫‪ pigmentosum‬والذي ينتج في معظم الحاالت عن تش ّوه وراثي في األنظيم المصلح للنكليوتيد عبر‬ ‫االستئصال ويعاني األفراد المصابون بھذا االضطراب من حساسيّة مفرطة تجاه أشعة الشمس‪ ،‬حيث تبقى‬ ‫الطّفرات في خاليا جلدھم والناتجة عن األشعة فوق البنفسجية غير مص ّححة‪ ،‬وينتج عنھا سرطان الجلد‪.‬‬ ‫‪22‬‬  ‫األھميّة التطورية لنكليوتيدات ‪ DNA‬المتغيّرة )الطافرة(‬ ‫اتع ّد عملية التّضاعف األساسية للجينوم وإصالح الضرر الالحق ب ‪ DNA‬أمران مھمان ألداء الفرد‬ ‫لوظائفه ولنقل جينوم متكامل ودقيق إلى الجيل التالي‪.‬ويكون معدل األخطاء بعد التصحيح واإلصالح‬ ‫منخفضا ً للغاية‪ ،‬ولكن قد تحدث بعض األخطاء النّادرة وحال نسخ شفع من النكليوتيدات غير المرتبط‪،‬‬ ‫يكون التغيّر التالي دائما ً في الجزيء الوليد ذي النكليوتيدات غير الصحيحة‪ ،‬والحال ھو ذاته بالنسبة ألي‬ ‫نسخ تالية‪ ،‬يدعى التغيّر الدائم في تسلسل ‪ DNA‬بالطفرة‪.‬‬ ‫‪23‬‬  ‫يمكن للطفرات أن تغيّر النمط الظاھري للفرد وفي حال ظھورھا في الخاليا الجنسيّة‪ ،‬والتي ينتج عنھا‬ ‫األعراس‪ ،‬فإنّه يمكن أن تنتقل الطفرات من جيل آلخر ويمكن أن ال يكون للغالبيّة العظمى لمثل ھذه‬ ‫التغيّرات‬ ‫أي تأثير‪ ،‬أو قد تكون ضارّ ة‪ ،‬ولكن تكون نسبة ضئيلة منھا مفيداً‪.‬وفي كلتا الحالتين‪ ،‬تعد الطّفرات المصدر‬ ‫للتنوع الذي يعمل عليه االنتقاء الطبيعي في أثناء التطور‪ ،‬وتع ّد بالنھاية مسؤولة عن مظھر األنماط‬ ‫الرئيس ّ‬ ‫الجديدة‪.‬ولقد ساھم التوازن القائم ما بين الدقة الكاملة لتضاعف أو إصالح ‪ DNA‬والمع ّدل المنخفض‬ ‫للطفرات‪ ،‬عبر فترات طويلة من الزمن‪ ،‬في السماح بحدوث تطور التّنوع الغني لألنواع على األرض‪.‬‬ ‫بنية الصبغي‪:‬‬ ‫يتألّف الصّبغي من جزيئات ‪ DNA‬متج ّمعة سويّا ً مع البروتينات ‪.‬إن المكوّن الرئيس للجينوم في معظم‬ ‫الجراثيم ھو جزيء ‪ DNA‬الحلقي مضاعف السّلسلة‪ ،‬ويرتبط بك ّميّة صغيرة من البروتينات وعلى الرغم‬ ‫من أننا نشير إلى ھذه البنية بأنھا الصبغي الجرثومي‪ ،‬إال أنّھا تختلف ج ّداً عن صبغي حقيقيات النوى‪ ،‬الذي‬ ‫يتألف من جزيء ‪ DNA‬خطي مضاعف مرتبط بك ّميّة كبيرة من البروتينات‪ ،‬فلدى جرثوم العصية‬ ‫القولونية‪ ،‬يتألّف ‪ DNA‬من حوالي ‪ 4.6‬مليون شفع من النكليوتيدات والتي تمثّل حوالي‪ 4400‬مورثة وھذا‬ ‫يساوي ‪ 100‬ضعف ك ّمية جزيئة ‪ DNA‬الموجودة لدى فيروس نموذجي‪ ،‬ولكن تساوي فقط ‪ 1/1000‬كمية‬ ‫‪ DNA‬الموجودة في خليّة جسميّة لدى اإلنسان ولكنّھا ال تزال كمية ‪ DNA‬ھائلة لتتوضّ ع ضمن وعاء‬ ‫صغير مثل ھذا‪.‬‬ ‫يساوي طول ‪ DNA‬في خلية جرثوم العصية القولونيّة‪ ،‬عند فرده ملليمتراً واحداً‪ ،‬أي ‪ 500‬ضعف طول‬ ‫الخلية ذاتھا ‪،‬ومع ذلك‪ ،‬وضمن الجرثوم‪ ،‬تتسبب بروتينات صغيرة في التفاف الصّبغي‪ “ ،‬زيادة” التفافه‬ ‫وتجمعه بكثافة حتّى يمأل جزءاً فقط من الخلية وعلى عكس نواة الخليّة حقيقية النوى‪ ،‬فال ترتبط ھذه المنطقة‬ ‫المكثفة من ‪ DNA‬في الجرثوم والمعروفة بالحيّز النووي )نكليوئيد) ‪ Nucleoid‬بالغشاء‪.‬يحوي ك ّل‬ ‫صبغي لحقيقيات النوى على حلزون مضاعف ل ‪ DNA‬خطّي وحيد‪ ،‬والذي يبلغ عدده تقريبا ً لدى اإلنسان‬ ‫حوالي ‪ 810 × 1,5‬شفعا ً من النكليوتيدات ‪ ،‬وتع ﱡد ھذه الك ّميّة ھائلة مقارنة بالطول المكثف للصبغي‪.‬وفي‬ ‫حال تمديده بشكل كامل‪ ،‬فسيبلغ طول مثل ھذا الجزيء نحو ‪ 4‬سم ‪ ،‬أي آالف أضعاف قطر نواة الخلية ‪-‬‬ ‫ھذا طبعا ً بغضّ النظر عن ‪ DNA‬الصبغيات الخمس واألربعين األخرى لإلنسان‪.‬‬ ‫يتجمع ‪ DNA‬حقيقيات النّوى ضمن الخلية‪ ،‬بدقة مع كمية كبيرة من البروتين‪ ،‬يدخل معقّد ‪DNA‬‬ ‫والبروتين ھذا‪ ،‬والمسمى‪ :‬بالكروماتين ‪ ، Chromatin‬إلى النواة عبر نظام رزم دقيق‪ ،‬متع ّدد المستويات‪.‬‬ ‫تتوضّح رؤيتنا الحاليّة فيما يتعلق بالمستويات المتعاقبة لتجميع ‪ DNA‬ضمن الصّ بغي بالشكل اآلتي‪:‬‬ ‫‪24‬‬  ‫إذ تصف سلسلة الصور المجھرية بالمجھر اإللكتروني النافذ نموذجا ً حاليّا ً للمراحل المتقدمة من التفاف‬ ‫وانثناء ‪.DNA‬تكبر ھذه الصورة بدءاً من جزيء ‪ DNA‬وحيد إلى صبغي الطور االستوائي الكبير نسبيا ً‬ ‫ألن يُرى بوساطة مجھر ضوئي‪.‬‬ ‫الجسيمات النووية‪ ،‬أو “ الحبوب على الخيط “‪:‬‬ ‫في الصور بالمجھر اإللكتروني‪ ،‬يبلغ قطر الكروماتين ‪ ، nm 10‬ويعمل مثل ھذا الكروماتين على تجميع‬ ‫حبوب على الخيط ‪.‬تكون كل " حبة " عبارة عن جسيم نووي ‪ Nucleosome‬وھو الوحدة األساسيّة‬ ‫لتجميع جزيء ‪ ، DNA‬ويعرف " الوتر " ما بين الحبوب بأنّه ‪ DNA‬رابط ‪.‬يتألّف الجسيم النووي من‬ ‫‪ DNA‬ملتف مرتين حول لب بروتيني مؤلّف من ثمانية ھستونات‪.‬‬ ‫الھستونات‪:‬‬ ‫تع ّد البروتينات والمعروفة بالھستونات ‪ Histones‬مسؤولة عن المرحلة األولى لتجميع ‪ DNA‬في‬ ‫الكروماتين وعلى الرغم من صغر حجم كل ھستون بحيث يحوي حوالي ‪ 100‬حمضا ً أمينيّا ً فقط ‪ -‬إال‬ ‫أنه بالكاد تتساوى الكتلة الكليّة للھستونات في الكروماتين مع كتلة ‪ DNA‬ويكوّن أكثر من خمسة حموض‬ ‫أمينية للھستون ذات شحنة موجبة )الليزين أو أرجينين( وبالتالي ترتبط بإحكام ب ‪ DNA‬ذو الشحنة السّالبة‬ ‫يشيع وجود أربعة أنماط من الھستونات في الكروماتين ‪ ، H2A ،H2B،H3،H4‬وتتشابه الھستونات بين‬ ‫حقيقيات النوى‪.‬‬ ‫‪25‬‬  ‫‪ DNA‬الحلزون المضاعف‪:‬‬ ‫يتوضّح ھنا‪ ،‬نموذج عقدي لجزيء ‪ ، DNA‬بحيث تمثل كل عقدة واحداً من أعمدة الفوسفات ‪ -‬السّكر‪.‬‬ ‫تذكر ّ‬ ‫أن مجموعات الفوسفات المتوضعة على طول العماد تساھم بشحنة سالبة على طول خارج كل سلسلة‬ ‫وتوضح صورة المجھر اإللكتروني النافذ ھذه جزيء ‪ DNA‬عادي )أي ال يحتوي على البروتين(؛ بحيث‬ ‫يبلغ عرض اللّولب المضاعف لوحده ‪.2 nm‬‬ ‫صبغي الطور االستوائي‪:‬‬ ‫ضمن صبغي االنقسام الخيطي‪ ،‬تعمل حقول العروات ذاتھا على االلتفاف واالنطواء‪ ،‬مما يؤ ّدي إلى ضغط‬ ‫إضافي لجميع الكروماتينات لتكوين صبغي الطّور االستوائي المميز الموضح في الصورة المجھرية التالية‪.‬‬ ‫وعلى الرّغم من أن كروماتين الطور البيني عموما ً أقل كثافة بكثير من كروماتين صبغيات االنقسام‬ ‫الخيطي‪،‬‬ ‫فإنّه يظھر طبقات عديدة متشابھة من التّجمع عالي الترتيب‪.‬‬ ‫ويحت ّل كروماتين كل صبغي منطقة مح ّددة ومضبوطة داخل نواة الطور البيني‪ ،‬وال تكون ألياف الكروماتين‬ ‫للصبغيات المختلفة متشابكة وحتى في أثناء الطّور البيني‪ ،‬توجد األجزاء المركزيّة )السّنتروميرات(‬ ‫والقسيمات االنتھائية )التيلوميرات( للصبغيات‪ ،‬وأيضا ً مناطق صبغيّة أخرى ضمن بعض الخاليا‪ ،‬في حالة‬ ‫‪26‬‬  ‫رزم كثيف جداً‪ ،‬وفي ھذه الحالة المشابھة لحالة الصبغيات في الطّور االستوائي يُدعى ھذا النوع من‬ ‫كروماتين الطور البيني‪ ،‬والذي يبدو باستعمال المجھر الضوئي مرتزم بشدة بالكروماتين المتغاير‬ ‫‪ Heterochromation‬وذلك لتمييزه عن الكروماتين الحقيقي ‪ Euchromation‬األقل انضغاطا ً واألكثر‬ ‫بعثرة‪ ،‬وبسبب انضغاط ‪ DNA‬الكروماتين المتغاير‪ ،‬فإنّه صعب المنال لآللية المسؤولة في الخليّة عن نقل‬ ‫المعلومات المورثية المشفرة ضمن ‪ ، DNA‬وھي مرحلة مب ّكرة ومھمة في التّعبير عن المو ّرثات‪.‬‬ ‫وبالعكس‪ ،‬يؤ ّدي التحزيم الطليق للكروماتين الحقيقي في جعل ‪ DNA‬الخاص به سھل المنال لھذه اآللية‪،‬‬ ‫وبالتالي يمكن نقل المورثات الموجودة في الكروماتين الحقيقي‪.‬‬ ‫الجزء االنتھائي أوالتيلومير )‪ :(Telomere‬ينتھي كل ذراع للصبغي بجزء انتھائي )تيلومير( حيث تؤدي‬ ‫ھذه البنى دوراً ھاما ً في إغالق الصبغيات والمحافظة على بنيتھا سليمة‪.‬وتؤدي دوراً مھما ً في ثبات‬ ‫الصبغيات وتمنع أطرافھا من االلتصاق بعضھا مع بعض‪ ،‬كما تربط بروتينات معينة تحميھا من أن تھضم‬ ‫باألنظيمات الموجودة في الخلية‪ ،‬وھنالك أدلّة على أن فقدانھا من األطراف الصبغية مرتبط مع الشيخوخة‬ ‫وكذلك مع تكون الخاليا السرطانيّة‪.‬‬ ‫التقويم النھائي‪:‬‬ ‫أوالً ‪ :‬اختر اإلجابة الصحيحة لك ّل م ّما يأتي ‪:‬‬ ‫المتأخرة لجزيئات ‪DNA‬ھو‪:‬‬ ‫ّ‬ ‫‪-1‬أساس االختالف في كيفيّة تركيب السّلسلة القائدة والسّلسلة‬ ‫أ‪-‬يظھر منشأ عملية النسخ فقط عند النھاية ́‪. 5‬‬ ‫ب‪ -‬يعمل كلﱞ من الھليكاز والبروتينات الرابطة وحيدة السّلسلة عند النھاية́‪. 5‬‬ ‫ج‪-‬يمكن لبوليميراز ‪ DNA‬ضم نيكلوتيدات جديدة فقط إلى النھاية ‪ 3‬للسلسلة الموجودة سابقا‪ً.‬‬ ‫د‪-‬يعمل ليغاز ‪ DNA‬فقط باالتجاه ́‪ 5‬إلى ́‪.3‬‬ ‫‪ -2‬عند تحليل عدد األسس اآلزوتية المختلفة في عينة ‪ ، DNA‬ما ھي النتيجة التي تتوافق مع‬ ‫قواعد تشكيل أشفاع األسس؟‬ ‫أ‪(A=G) -‬‬ ‫ب‪(A+G=C+T ) -‬‬ ‫ج‪(A+T= G+C) -‬‬ ‫د‪( A=C ) -‬‬ ‫‪ -3‬إن استطالة السّلسلة القائدة )ال ّرئيسة( في أثناء تصنيع ‪DNA :‬‬ ‫‪27‬‬  ‫أ‪ -‬يستمر بعيداً عن شعبة النسخ‪.‬‬ ‫ب‪ -‬يحدث باالتجاه ́‪ 5‬إلى ́‪.3‬‬ ‫ج‪ -‬ال يتطلب سلسلة قالب‪.‬‬ ‫د‪ -‬يعتمد على نشاط بوليميراز ‪.DNA‬‬ ‫‪-4‬في الجسيم النووي‪ ،‬يلتف ‪ DNA‬حول‪:‬‬ ‫أ‪ -‬الھستونات‪.‬‬ ‫ب‪ -‬الريبوزومات‪.‬‬ ‫ج‪ -‬جزيئات البوليميراز‪.‬‬ ‫د‪ -‬المركب مزدوج الثيمين‪.‬‬ ‫‪ -5‬يؤ ّدي الفقدان التلقائي لمجموعات األمينات من األدينين في ‪ DNA‬إلى ‪ :‬الھيبوكسانتين‪ ،‬وھو أساس‬ ‫غير شائع‪ ،‬ومعاكس للثيمين‪.‬ما ھو مزيج البروتينات القادر على إصالح مثل ھذا الضرر؟‬ ‫أ‪ -‬النكلياز‪ ،‬بوليميراز‪ ،‬ليغاز ‪.DNA‬‬ ‫ب‪ -‬التيلوميراز‪ ،‬البريماز‪ ،‬بوليميراز ‪.DNA‬‬ ‫ج‪ -‬التيلوميراز‪ ،‬الھليكاز‪ ،‬بروتين رابط للسلسلة المفردة‪.‬‬ ‫د‪ -‬ليغاز ‪ ، DNA‬بروتينات شوكة النسخ‪ ،‬أدينيل سيكالز‪.‬‬ ‫ثانيا ً – ما وظيفة ك ّل من األنظيمات اآلتية في تضاعف ‪DNA‬الجرثومي؟‬ ‫ھيليكاز – بريماز – ‪ DNA‬بوليميراز ‪.III‬‬ ‫ثالثا ً – ماذا ينتج من كل مما يأتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬التفاف ‪ DNA‬حول ھيستونات اللب البروتيني ؟‬ ‫‪ -2‬التشوّ ه الوراثي في األنظيم المصلح للنيكلوتيد عبر االستئصال في خاليا الجلد؟‬ ‫رابعا ً – أعط تفسيراً علميا ً لكل م ّما يأتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬ال تتقارب مجموعات الفوسفات إلى الداخل في جزيء ‪.DNA‬‬ ‫‪ -2‬ال يلزم بادئ واحد فقط للبوليميراز الثالث ليصنّع السّلسلة القائدة بأكملھا‪.‬‬ ‫ابحث أكثر‪:‬‬ ‫تع ّد الطّفرات المصدر الرئيس للتنوع الحيوي‪.‬ناقش ذلك من خالل البحث في المراجع العلمية‪.‬‬ ‫‪28‬‬  ‫الدّرس الثّاني‬ ‫الدا ّرة الخلويّة ) ‪(The cell cycle‬‬ ‫تشتمل الدا ّرة الخلويّة على طورين ھما‪:‬‬ ‫‪ -1‬الطور البيني ‪(Interphase) :‬‬ ‫‪ -2‬طور االنقسام‪ :‬ويتضمن‪ :‬أ‪ -‬االنقسام المتساوي )الخيطي(‪(Mitosis) :‬‬ ‫ب‪ -‬االنقسام السيتوبالسمي‪(Cytokinesis ) :‬‬ ‫الصبغيات ‪:Chromosomes‬‬ ‫تظھر الما ّدة الوراثيّة في أثناء الطور البيني للخلية على شكل خيوط متشابكة تسمى كروماتين ‪Chromatin‬‬ ‫بينما تظھر في أثناء انقسام الخليّة كتراكيب معتمة بأشكال خيطيّة أو عصويّة أو نقطيّة تسمى صبغيات‬ ‫‪ ،Chromosomes‬وترقم بدءاً من األطول إلى األقصر‪.‬‬ ‫‪29‬‬  ‫لكل نوع من األحياء عدد من الصبغيات إذ يختلف العدد الصبغي باختالف نوع الكائن الحي مع مالحظة‬ ‫إمكانيّة وجود أنواع لھا العدد الصبغي نفسه‪.‬‬ ‫السمك‬ ‫نبات تمر‬ ‫دودة االسكارس‬ ‫البعوض‬ ‫الملفوف‬ ‫الكلب‬ ‫المونوليزي‬ ‫حنة‬ ‫اإلنسان‬ ‫الكائن الحي‬ ‫العدد‬ ‫‪2‬‬ ‫‪6‬‬ ‫‪18‬‬ ‫‪78‬‬ ‫‪46‬‬ ‫‪46‬‬ ‫‪46‬‬ ‫الصبغي‬ ‫الصيغة الصبغية‪:Chromotype :‬‬ ‫افرض أن أصابع اليد الواحدة‪ ،‬نسخة شكليّة واحدة من الصبغيات‪ ، ،‬تمثّل الصيغة الصبغيّة األحادية) ‪،(n1‬‬ ‫كما ھو موجود في خاليا األعراس واألبواغ والفطريات والطحالب وخاليا المشرة في السّراخس‪.‬‬ ‫تكون أصابع اليدين معا ً نسختين متماثلتين شكليا ً )شفع( من الصبغيّات تمثل الصيغة الصبغيّة الثنائية‬ ‫بينما ّ‬ ‫)‪ ،(n2‬كما ھو موجود في نواة البيضة الملقحة والخاليا الجسميّة حقيقية النوى )مثل النباتات الزھريةّ و‬ ‫ذبابة الخل واإلنسان(‪.‬‬ ‫ويوجد في نوى بعض الخاليا أكثر من نسختين شكليتين من كل صبغي تدعى الصيغة الصبغية المتع ّددة‬ ‫‪(4n, 3n....).‬‬ ‫ھل تنقسم جميع أنواع الخاليا؟ وھل تنقسم الخاليا بالوتيرة ذاتھا؟‬ ‫‪30‬‬ ‫تنقسم بعض الخاليا باستمرار كبطانة األمعاء‪ ،‬وبعضھا تنقسم فترة محدودة كانقسام خاليا غضاريف النمو‪،‬‬ ‫وبعضھا تنقسم في ظروف معيّنة عند الحاجة لخاليا جديدة مثل خاليا الكبد‪ ،‬وبعضھا ال تنقسم أبداً كالقلب‬ ‫والخاليا العصبية‪.‬‬ ‫االنقسام الخيطي المتساوي )‪:(Mitosis‬‬ ‫يُسبق االنقسام الخيطي بتضاعف )‪ ( DNA‬الصبغيّات‪.‬وينتج منه خليّتان لكل منھما نواة فيھا العدد‬ ‫الصبغي نفسه للخلية األصل‪ ،‬وبالتالي فإن ھذه الخاليا تحمل المعلومات الوراثيّة نفسھا الموجودة في الخلية‬ ‫األصل‪.‬‬ ‫تكمن أھميّة االنقسام الخيطي لدى األحياء في‪:‬‬ ‫تأمين الزيادة في عدد الخاليا الالزمة للنمو‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫تعويض الخاليا التالفة‪ ،‬وترميم الجروح‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫التجديد لدى بعض األحياء‪.‬‬ ‫‪-3‬‬ ‫التكاثر ّ‬ ‫الالجنسي عند وحيدات الخليّة‪.‬‬ ‫‪-4‬‬ ‫الحظ الشكل اآلتي الذي يمثل األدوار األربعة لطور االنقسام في الدارة الخلويّة ث ّم استنتج باالعتماد على‬ ‫الشكل التب ّدالت في كل دور‪:‬‬ ‫‪31‬‬  ‫األدوار األربعة لطور االنقسام‪:‬‬ ‫‐ الدور األول )الطليعي( ‪:Prophase‬‬ ‫أالحظ الشكل اآلتي الذي يمثل التبدالت في الدور األول لالنقسام الخيطي‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫تبدالت النواة‪:‬‬ ‫‪ -‬تظھر الصبغيّات واضحة نتيجة االلتفاف الحلزوني األولي والثانوي لخيوط الكروماتين‪.‬‬ ‫‪ -‬يتك ّون كل صبغي من خيطين مرتبطين مع بعضھما في الجزء المركزي‪ ،‬يدعى كل خيط منھما )صُبيغي(‪.‬‬ ‫‪ -‬تبدأ النويّة أو النويّات بالتالشي التدريجي‪ ،‬ويتج ّزأ الغالف النووي ليختفي في نھاية ھذا الدور‪.‬‬ ‫تبدّالت الھيولى‪:‬‬ ‫يتضاعف المريكزان قرب النواة في بداية ھذا الدور‪ ،‬ويتشكل الجسيمان الكوكبيان من المريكزين والمادة‬ ‫الھيولية الكثيفة المحيطة بھما‪ ،‬ويھاجر كل منھما إلى أحد قطبي الخليّة‪ ،‬تنمو وتمت ّد بينھما شبكة من الخيوط‬ ‫مشكلةً خيوط مغزل االنقسام الاللوني‪.‬‬ ‫نميز نمطين من الخيوط في المغزل‪:‬‬ ‫الخيوط الحركيّة )الحاملة(‪ :‬ترتبط )األنيبيبات( بالجزء المركزي لكل صبغي من جھة المحرّك‪.‬‬ ‫‪-1‬‬ ‫الخيوط القطبيّة )الواصلة(‪ :‬تمت ّد بين قطبي المغزل‪.‬‬ ‫‪-2‬‬ ‫‪32‬‬  ‫الدور الثاني )االستوائي( ‪:Metaphase‬‬ ‫الحظ الشكل اآلتي الذي يمثل التبدالت في الدور الثاني لالنقسام الخيطي ‪.‬‬ ‫‪ -‬تبدو الصبغيّات أكثر وضوحا ً بسب وصولھا إلى أعلى درجات التقاصر‪ ،‬وتتوضّ ع على المغزل في‬ ‫منتصف الخلية ) اللوحة االستوائية(‪.‬‬ ‫‪ -‬في نھاية ھذا الدور يكون كل صبغي من الصبغيات مؤلّف من صبيغيين أخوين منفصلين بشكل طولي‬ ‫ومتّصلين بالجزء المركزي‪ ،‬ث ّم يتحرّر الصبيغيين عن بعضھما ليصبح ك ّل منھما منذ اآلن صبغيا ً واحداً‪.‬‬ ‫‐ الدور الثالث )الھجرة( ‪: Anaphase‬‬ ‫الشكل اآلتي الذي يمثل التبدالت في الدور الثالث لالنقسام الخيطي‪:‬‬ ‫‪33‬‬  ‫‪ -‬يبتعد كل صبغي عن قرينه ويھاجر )يتحرّك( كل منھما إلى أحد قطبي الخليّة )بشكل متعاكس(‪ ،‬وذلك‬ ‫بسبب تقاصر الخيوط الحركيّة‪.‬‬ ‫‪ -‬يت ّم اختزال كميّة الـ )‪ (DNA‬التي تضاعفت في الطور البيني بفضل ھجرة الصبغيات‪.‬‬ ‫‪ -‬يتطاول المغزل نتيجة تطاول الخيوط الواصلة‪.‬‬ ‫‪ -‬تتف ّكك وتختفي الخيوط الحركية‪ ،‬وتتج ّمع الصبغيّات في قطبي الخليّة‪.‬‬ ‫‐ الدور الرابع )النھائي( ‪:Telophase‬‬ ‫الحظ الشكل اآلتي الذي يمثل التبدالت في الدور الرابع لالنقسام الخيطي‪:‬‬ ‫‪ -‬يزول االلتفاف الحلزوني للصبغيّات لتأخذ شكل الكروماتين‪.‬‬ ‫‪ -‬يتش ّكل غالف للنواة مصدره حويصالت من الشبكة السيوبالسميّة الداخلية‪ ،‬وأجزاء من الغالف النووي‬ ‫القديم‪ ،‬تستعيد الصبغيات نشاطھا‪ ،‬وتتش ّكل النوية‪.‬‬ ‫‪34‬‬  ‫الحظ الشكل اآلتي الذي يوضح االنقسام الخيطي في خلية نباتيّة واستنتج االختالف عن الخليّة الحيوانيّة‪.‬‬ ‫الخاليا النباتية‬ ‫الخاليا الحيوانية‬ ‫تنشأ خيوط المغزل من القلنسوتين القطبيتين )انقسام‬ ‫تنشأ خيوط المغزل من الجسمين الكوكبيين‬ ‫ال كوكبي(‬ ‫يبدأ االنقسام الھيولي بواسطة بناء حاجز في‬ ‫يتشكل انخماص )تخصر( في غشاء الخلية المنقسمة‬ ‫المستوى االستوائي يدعى الصفيحة المتوسطة التي‬ ‫تقسم الخلية إلى خليتين‪ ،‬تنشأ من حويصالت غشائية‬ ‫عموديا ً على المغزل في المستوى االستوائي‪ ،‬ثم‬ ‫يتعمق ھذا االنخماص تدريجيا ً نحو الداخل حتى يقسم‬ ‫تأتي من جھاز غولجي‪.‬‬ ‫الخلية إلى خليتين بنتين‪.‬‬ ‫المح ّرك‪ :‬بنية بروتينية تتجمع على الجزء المركزي للصبغي‬ ‫حيث يرتبط مع الخيوط الحركية‪ ،‬ويؤ ّدي دوراً في انفصال‬ ‫الصبغيات؛ وھجرة الصبغيات عن طريق تفكيك بروتينات‬ ‫األنيبيبات الدقيقة باتجاه القطب الذي تتّجه نحوه‪.‬‬ ‫االنقسام المنصف )‪:(Meiosis‬‬ ‫يطرأ االنقسام المنصف على الخاليا ذات الصيغة الصبغيّة )‪ ،(2n‬في النباتات الالزھريّة على الخاليا األم‬ ‫المولّدة لألبواغ‪ ،‬وفي النباتات الزھرية على الخاليا األم لحبات الطلع والخليّة األم للكيس الرشيمي‪ ،‬ولدى‬ ‫األنواع الحيوانية واإلنسان‪ ،‬الخصية والمبيض على الخاليا المنوية األولية إلنتاج النطاف والخلية البيضيّة‬ ‫‪35‬‬  ‫األولية إلنتاج البويضة‪.‬يتم االنقسام المنصف على مرحلتين أساسيّتين‪ ،‬انقسام منصف أول يليه انقسام‬ ‫منصف ثاني‪ ،‬ال يوجد بينھما طور بيني‪.‬‬ ‫الحظ ال ّشكل اآلتي الذي يمثّل األدوار األربعة لكل من االنقسام المنصف األول والثاني ثم استنتج باالعتماد‬ ‫على الشكل التب ّدالت في كل دور‪:‬‬ ‫‪ ‐1‬االنقسام المنصف األول‪:‬‬ ‫‪ -1‬الدور األول )الطليعي(‪:‬‬ ‫يبدأ بتض ّخم النواة‪ ،‬وتضاعف المريكزين قرب النواة‬ ‫وتشكل الجسيمن الكوكبيين‪.‬‬ ‫وينتھي باختفاء النوية وزوال الغالف النووي‪ ،‬واقتراب‬ ‫كل صبغي من قرينه وانتظام الصبغيات القرينة مثنى‬ ‫مثنى‪ ،‬ث ّم ينشطر كل منھما طوليا ً إلى صبيغيين يربطھما‬ ‫الجزء المركزي فتظھر خيوط رباعية )مرحلة‬ ‫الرباعيّات(‪ ،‬ويبدأ مغزل االنقسام بالتشكل‪.‬‬ ‫في مرحلة الرباعيات الصبغيّة‪ ،‬قد يحدث نتيجة قرب‬ ‫الصبغيات من بعضھا تصالب للصبيغيين الداخليين لكل‬ ‫صبغيين قرينين ث ّم تقطع ويعاد التحامھما بصورة‬ ‫متبادلة وتدعى ھذه الظاھرة بالعبور) ‪Crossing‬‬ ‫‪.(over‬لظاھرة العبور أھمية في ظھور تراكيب وراثية جديدة )التن ّوع الوراثي(‪.‬‬ ‫‪36‬‬  ‫‪ -2‬الدور الثاني )االستوائي(‪:‬‬ ‫ضع الرباعيات السابقة على المغزل في منتصف الخلية‬‫تتو ّ‬ ‫)اللّوحة االستوائيّة(‪.‬‬ ‫‪ -3‬الدور الثالث )الھجرة(‪:‬‬ ‫يھاجر كل صبغي يبدو منشطراً إلى صبيغيين عن قرينه اآلخر إلى‬ ‫أحد قطبي الخليّة‪ ،‬يحصل نتيجة ھذه الھجرة تنصيف العدد‬ ‫الصبغي مع بقاء الـ ‪ DNA‬مضاعفا ً‪.‬‬ ‫‪ -4‬الدور الرابع )النھائي(‪:‬‬ ‫يتش ّكل غالف نووي في كل قطب حول كل مجموعة صبغية عند‬ ‫تش ّكل النطاف‪ ،‬بينما ال يتش ّكل غالف نووي عند تش ّكل البويضات‪،‬‬ ‫وفي كال الحالتين يحدث انقسام سيتوبالسمي مشكالً خليتان أحاديتا‬ ‫الصيغة الصبغية ) ‪(1n‬‬ ‫‪37‬‬  ‫‪‐2‬االنقسام المنصف الثاني )متسا ٍو(‪:‬‬ ‫يشابه إلى حد كبير االنقسام الخيطي‪ ،‬باستثناء عدم وجود طور بيني‪.‬‬ ‫تتالى األدوار األربعة‪ ،‬فتعطي كل خليّة خليتين‪ ،‬فتنتج أربع خاليا أحادية الصيغة الصبغيّة )‪n.1‬‬ ‫االنقسام السيتوبالسمي‪:‬‬ ‫بشكل متسا ٍو‪ ،‬فتكون جميعھا فعالة‪.‬‬ ‫ٍ‬ ‫في أثناء تكوين األعراس الذكرية تتوزع السيتوبالسما فيھا‬ ‫أما في أثناء تكوين األعراس األنثويّة ال تتو ّزع السيتوبالسما بالتساوي‪ ،‬حيث يتج ّمع معظمھا في خلية‬ ‫واحدة )بويضة(‪،‬أما الخاليا الثالث األخرى )كريات قطبية( فتضمحل وتزول عادةً‪.‬‬ ‫‪38‬‬  ‫التقويم النھائي‪:‬‬ ‫أوالً‪ :‬اختر اإلجابة الصحيحة لك ّل م ّما يلي‪:‬‬ ‫‪ -1‬إحدى مراحل الطور البيني تش ّكل فيھا الخليّة احتياطي من الطاقة‪:‬‬ ‫د – الطور البيني‪.‬‬ ‫ج – ‪.G 2‬‬ ‫ب – ‪.S‬‬ ‫أ ‪.G 1 -‬‬ ‫‪ -2‬دور بروتينات المحرّ ك في انقسام الخليّة ھو ‪:‬‬ ‫ب – تماسك ‪ DNA‬الصبغيات‪.‬‬ ‫أ‪ -‬تنظم ‪ DNA‬الصبغيات في تراكيب عالية التكثيف‪.‬‬ ‫د – تضاعف الـ ‪.DNA‬‬ ‫ج – ربط األنيبيبات الدقيقة بالجزء المركزي‪.‬‬ ‫‪ -3‬تحرّ ر الصبيغيات إلى صبغيّات يحدث في الدور‪:‬‬ ‫د – الھجرة‪.‬‬ ‫ج – االستوائي‪.‬‬ ‫ب – الطليعي‪.‬‬ ‫أ‪ -‬البيني‪.‬‬ ‫ثانيا ً‪ :‬أعط تفسيراً علميا ً لك ّل م ّما يأتي‪:‬‬ ‫‪ -1‬يس ّمى االنقسام عند النباتات ال ّراقية باالنقسام الالكوكبي‪.‬‬ ‫‪ -2‬ال يتضاعف العدد الصبغي عند اإلنسان في أثناء التكاثر الجنسي رغم حدوث اإللقاح‪.‬‬ ‫‪ -3‬تكون صبغيّات الدور الثاني من االنقسام الخيطي واضحة جداً‪.‬‬ ‫ثالثا ً‪ :‬أجب عن األسئلة اآلتية‪:‬‬ ‫‪-1‬ما نمطا خيوط مغزل االنقسام؟‬ ‫‪ -2‬كيف تبدو النواة في نھاية الدور الطليعي؟‬ ‫‪ -3‬أين تتوضّ ع الصبغيّات في الطور الثاني؟ ومتى يصبح الصبيغي صبغياً؟ ولماذا؟‬ ‫‪ -4‬ماذا ينتج عن ھجرة الصبغيات في الطور الثالث لالنقسام الخيطي؟‬ ‫رابعا ً‪ :‬قارن بين‪:‬‬ ‫‪ -1‬االنقسام الخيطي في خلية نباتيّة وأخرى حيوانيّة في جدول من حيث‪ :‬تش ّكل المغزل – االنقسام‬ ‫السيتوبالسمي‪.‬‬ ‫‪ -2‬االنقسام الخيطي المتساوي واالنقسام المنصف من حيث‪ :‬الخاليا التي يطرأ عليھا – الھدف العام من‬ ‫االنقسام – عدد الخاليا الناتجة – الصيغة الصبغية للخاليا الناتجة‪.‬‬ ‫‪ -‬ابحث أكثر‪ :‬ابحث أكثر في مصادر المعرفة عن مرض السّرطان ولماذا تثبط معظم األدوية المستخدمة‬ ‫لعالج ال ّسرطان تش ّكل مغزل االنقسام الخيطي؟ وما تأثير ذلك على الخاليا السرطانيّة؟‬ ‫‪39‬‬  ‫الدّرس الثّالث‬ ‫تركيب البروتين في الخليّة‬ ‫ت مح ّددة وذلك عبر التح ّكم بتصنيع البروتينات وجزيئات‬ ‫يؤ ّدي ‪ DNA‬الذي يتوارثه الكائن إلى صفا ٍ‬ ‫‪ RNA‬المساھمة في تصنيع البروتين‪.‬بعبارة أخرى‪ ،‬تُع ّد البروتينات الرّابط ما بين النمط الوراثي والنمط‬ ‫الظاھري‪.‬ﱠ‬ ‫إن التعبير الوراثي ‪Gene expression‬ھو العملية التي يقوم ‪ DNA‬من خاللھا بتوجيه تركيب‬ ‫البروتينات‪.‬‬ ‫المبادئ األساسيّة للنسخ والترجمة‪:‬‬ ‫يتض ّمن التعبير عن المورّ ثات التي تشفّر البروتينات‪ ،‬مرحلتين‪ :‬النسخ والترجمة‪.‬‬ ‫تعمل المو ّرثات على تأمين التعليمات الالزمة لتشكيل بروتينات خاصّة‪.‬ولكن ال تعمل المو ّرثة على بناء‬ ‫بروتين بشكل مباشر‪.‬حيث يكون الواصل بين تصنيع ‪ DNA‬والبروتين ھو الحمض النووي ‪. RNA‬‬ ‫‪ -1‬النسخ ‪: Transcription‬ھو عمليّة تركيب ‪ RNA‬باستخدام المعلومات الموجودة في ‪ DNA‬المورثّة‬ ‫حيث يمكنھا أن تعمل كقالب تجميع سلسلة مت ّممة من نيكلوتيدات‪ RNA‬ففي حالة مو ّرثة تشفير البروتين‪،‬‬ ‫يكون جزيء ‪ RNA‬الناتج عبارة عن نسخة طبق األصل عن تعليمات بناء البروتين الصادرة عن المورّ ثة‪.‬‬ ‫يدعى ھذا النمط من جزيء ‪ RNA‬المنسوخ بـ ‪RNA‬المرسال ‪ " mRNA" messenger RNA‬وذلك‬ ‫ألنّه يقوم بنقل رسالة مو ّرثية من ‪ DNA‬إلى آليّة تصنيع البروتين للخليّة‪.‬‬ ‫‪ -2‬الترجمة ‪: : Translation‬عمليّة تصنيع عديد ببتيد باستخدام المعلومات ضمن ‪ mRNA‬فأثناء ھذه‬ ‫المرحلة تتم ترجمة تسلسل النيكلوتيدات لجزيء ‪ mRNA‬إلى تسلسل حموض أمينيّة لعديد الببتيد‪.‬وتكون‬ ‫مواقع عمليّة الترجمة عبارة عن جسيمات ريبية )ريبوزومات )‪ Ribosomes‬وھي معقّدات جزيئيّة تسھّل‬ ‫االرتباط المرتّب للحموض األمينيّة ضمن سالسل عديدات الببتيد‪.‬‬ ‫ب البروتين‪:‬‬ ‫مراح ُل تركي ِ‬ ‫ت الوراثي ِة ‪:Transcription‬‬ ‫ُ‬ ‫نسخ التعليما ِ‬ ‫أوالً‪:‬‬ ‫يحوي المحضض ) ‪ (Promoter‬مورّ ثة ما على نقطة بدء لعمليّة النسخ )النيكلوتيد الذي يبدأ عنده فعليّا ً‬ ‫تصنيع ‪ ( RNA‬ويمت ّد عموما ً ع ّدة مجموعات أو أكثر من أشفاع النيكلوتيدات عكس جھة نقطة البدء‪.‬‬ ‫‪40‬‬  ‫بموقع وجھ ٍة دقيقين على المحضض‪ ،‬وبالتالي يح ّدد مكان النسخ وأ ّ‬ ‫ي سلسلة من‬ ‫ٍ‬ ‫يرتبط بوليميراز ‪RNA‬‬ ‫سلسلتي حلزون ‪ DNA‬سيُستَخدم كقالب‪.‬‬ ‫تع ّد أقسام معيّنة من المحضض مھ ّمة على وجه الخصوص الرتباط بوليميراز ‪. RNA‬فلدى الجراثيم‪،‬‬ ‫يعمل جزء من بوليميراز ‪ RNA‬بنفسه على التعرّف خصوصا ً على المحضض واالرتباط به‪.‬‬ ‫‪41‬‬  ‫ب‪ :‬عوامل النسخ في تحقيق ارتباط‬ ‫ولدى حقيقيّات النوى‪ ،‬تت ّ‬ ‫دخل مجموعة من البروتينات والمعروفة ِ‬ ‫بوليميراز ‪ RNA‬والبدء بعمليّة النسخ‪.‬وبعد ارتباط عوامل النسخ مباشرةً بالمحضض‪ ،‬يرتبط البوليميراز‬ ‫الثاني لجزيء ‪ RNA‬به‪.‬يدعى المر ّكب المؤلّف من‪ :‬عوامل ال?