Fundamentals of Genetics - Development of Genetics PDF

Kafrelsheikh University Faculty of Agriculture Genetics Department )11201( ‫أساسيات الوراثة‬ Fundamentals of Genetics ‫المستوى األول – الفصل الخريفى‬ ‫المحاضرة االولى‬...

Kafrelsheikh University Faculty of Agriculture Genetics Department )11201( ‫أساسيات الوراثة‬ Fundamentals of Genetics ‫المستوى األول – الفصل الخريفى‬ ‫المحاضرة االولى‬ ‫تطور علم الوراثة‬ Development of genetics  ‫ما المقصود بعلم الوراثة؟‬ ‫هو علم دراسة التشابة ‪ heredity‬واالختالف ‪ variation‬بين افراد تربطهم صلة قرابة‪.‬‬ ‫ينشا التشابه أو التوارث ‪( heredity‬اعادة ظهور خصائص الكائن الحى فى نسله) نتيجة إلنتقال عناصر مادية تعرف‬ ‫بالعوامل الوراثية او الجينات ‪ Genes‬من اآلباء الى األنسال‪.‬‬ ‫أما عن االختالف الوراثى (‪ )variation‬والذى‬ ‫يميز الكائنات الراقية فعادة ما ينشأ نتيجة إلنتقال‬ ‫عوامل وراثية متغيرة ‪ mutated‬او توليفات‬ ‫لتراكيب جديدة ‪ new combinations‬من‬ ‫العوامل الوراثية الموجودة بالتركيب الوراثى للكائن‬ ‫الحى‪.‬‬  ‫مقدمة عن تاريخ وتطوير علم الوراثة‬ ‫أول من أطلق كلمة ‪ Genetics‬هو العالم ‪ Bateson‬مشتقة من األصل الالتينى بمعنى التوالد ‪generate‬‬ ‫األسس العامة لهذا العلم قد عرفت باكتشاف أعمال العالم النمساوى جريجور مندل فى عام ‪. 1865‬‬ ‫لكن هذه األسس ظلت مجهولة ولم تسترع انتباه علماء عصره لمدة ‪ 35‬عاما الى ان توصل ثالثة من‬ ‫‪ H.Devries‬الهولندى ‪ ,‬كورنز ‪ Correns‬األلمانى وتشيرماك‬ ‫العلماء (هوجو ديفريز‬ ‫‪ Tschermak‬النمساوى) كل منهم كان يجرى ابحاثة مستقال عن اآلخر من إعادة اكتشاف هذه القوانين‬ ‫عام ‪ 1900‬وذلك التاريخ يعتبر النشأة الحقيقية لعلم الوراثة ‪.‬‬ Hybridization  ‫يمكن تقسيم نمو وتطور علم الوراثة الى ثالثة عصور‬ ‫العصر األول لعلم الوراثة (‪: )1950 –1900‬‬ ‫ويبدا هذا العصر منذ اكتشاف قوانين مندل عام ‪ 1900‬ويستمر لمدة ‪ 50‬عاما وهى‬ ‫النصف األول من القرن العشرين‪.‬‬ ‫وفى هذا العصر تم إجراء عديد من األبحاث على الكائنات الحيوانية والنباتية والتى اكدت‬ ‫جميعها صحة ما توصل اليه مندل‪.‬‬ ‫‪ ,Cuenot‬باتسون ‪ Bateson‬وساوندرز‬ ‫‪ --‬ولقد اوضح كل من كيينوت‬ ‫‪ Saunders‬عام ‪ 1902‬ان الوراثة المندلية تحدث أيضا فى الحيوان كما تحدث فى‬ ‫النبات ‪.‬‬ ‫ويعتبر العالم ستون ‪ Sutton‬عام ‪ 1903‬أول من اقترح ان الجينات يتم حملها على‬ ‫الكرموسومات وقام أيضا بتفسير االنعزاالت المندلية على أساس سيتولوجى‪.‬‬ ‫وعضدت أبحاث العالم توماس هنت مورجان ‪ Morgan‬عام ‪ 1910‬فكرة وجود الجينات‬ ‫على الكرموسومات‪.‬‬ ‫قام مورجان ومعاونوه منذ عام ‪ 1911‬بتصميم خرائط وراثية للجينات فى حشرة الدروسفيال‪.‬وفى‬ ‫عام ‪ 1922‬كان مورجان ومعاونوه قد قاموا بتحديد مواقع اكثر من ‪ 2000‬جين على الكرموسومات‬ ‫األربعة لهذه الحشرة‪.‬‬ ‫وفى النهاية قام هذا الفريق العلمى بوضع نظرية الكرموسومات للوراثة عام ‪.1925‬‬ ‫‪ --‬وفى عام ‪ 1927‬اكتشف العالم موللر ‪ Mueller‬إمكانية استحداث الطفرات صناعيا باستخدام‬ ‫االشعة السينية ( اشعة ‪ ,) X‬وجاء العالم ستادلر ‪ Stadler‬عام ‪ 1930‬وأجرى أبحاث موللر ولكن فى‬ ‫الشعير ‪.‬‬ ‫‪ --‬وبدا دخول الكائنات الدقيقة فى مجال األبحاث الوراثية على يد العالم فريدريك جريفث ‪Griffith‬‬ ‫عام ‪. 1928‬وبدخول هذه الكائنات هذا المجال قفز علم الوراثة الى األمام قفزات هائلة ‪.‬‬ ‫‪ --‬وأول دليل مباشر أظهر ان الــ ‪ DNA‬هو المكون األساسى للمادة الوراثية قدمه كل من أفرى‬ ‫‪Avery‬وماكلويد ‪ Macleod‬ومكارتى ‪ Macarty‬عام ‪. 1944‬‬ ‫‪ --‬قدم كال من العالمين هيرشى ‪ ( Hershy‬الحاصل على جائزة نوبل عام ‪ ) 1969‬وتشيز ‪Chase‬‬ ‫‪ 1952‬دليال آخر مباشر على ان الــ ‪ DNA‬هو مادة الوراثة عن طريق تجارب العدوى بالبكتريوفاج ‪.‬‬  ‫‪ – 2‬العصر الثانى لعلم الوراثة (‪: )1970 –1950‬‬ ‫بداية هذا العصر كانت فى الخمسينيات من هذا القرن على يد العالمين جيمس واتسون ‪ Watson‬وفرانسيس‬ ‫كريك ‪ Crick‬عام ‪ 1953‬حيث أوضحت تجاربهم بما اليدع مجاال للشك التركيب البنائى الجزيئى للمادة‬ ‫الوراثية ‪ DNA‬فى الكرموسومات‪.‬‬  ‫ديلبروك‪ Delbruck‬وشارجاف‪ Chargaff‬ومونود‪ Monod‬وفريز ‪Freese‬‬ ‫تفسير وتوضيح معظم اسرار التركيب البنائى للـــ ‪ DNA‬والــ ‪ RNA‬وكذلك حل‬ ‫الشفرة الوراثية ‪ Genetic code‬وكذلك عمليتى النسخ ‪Transcription‬‬ ‫والترجمة ‪ Translation‬للمعلومات الوراثة ‪ Genetic information‬فى‬ ‫الخلية‪.‬‬ ‫أرثركورنبرج ‪Kornberg‬‬ ‫‪‬‬ ‫( فاز بجائزة نوبل عام ‪.) 1959‬وهو أول من قام بتخليق الــ ‪ DNA‬صناعيا‬ ‫‪‬‬ ‫‪ In vitro‬وهو ايضا اول من اكتشف انزيم بلمرة الـ‬ ‫فى انبوبة اختبار‬ ‫‪DNA (DNA‬الذى كان له دور كبير فى تقدم‬ ‫) ‪Polymerase I‬‬ ‫ابحاث الوراثة‪.‬‬ ‫‪‬‬ ‫ولقد استمرت ابحاث هذا العالم حتى عام ‪. 1966‬بعد ذلك تم اكتشاف‬ ‫الكثير من فعل االنزيمات وعالقتها بعمليات البناء والتمايز وتنظيم عمل‬ ‫الجينات ‪.‬‬ ‫‪ -3‬العصر الثالث لعلم الوراثة (عصر الهندسة الوراثية) ‪:‬‬ ‫بداية هذا العصر كانت عام ‪ 1971‬ومازال مستمر‬ ‫حتى اآلن ‪.‬‬ ‫وكوهين‬ ‫العالمان األمريكيان شانج ‪Chang‬‬ ‫‪ Cohen‬عام ‪ 1973‬هذا العصر باجراء تجارب‬ ‫التطعيم واالستزراع الجينى ‪. Gene cloning‬‬ ‫وهذه التكنيكات تعرف حاليا باسم تكنولوجيا الـ ‪DNA‬‬ ‫المطعم ‪Recombinant DNA Technology‬‬ ‫او ما يطلق البعض عليه اسم الهندسة الوراثية‬ ‫‪.Engineering Genetic‬‬  ‫فروع علم الوراثة‬ ‫اوال ‪ :‬الغرض من الدراسة‬ ‫وهو العلم الذى يقوم بدراسة الصفات المورفولوجية مثل الطول ‪ -‬اللون‬ ‫الوراثة المورفولوجية‬ ‫– الحجم – الوزن ‪ ,‬ودراسة التشابه واالختالف بينها وبين األفراد‬ ‫‪Morphological genetics‬‬ ‫وانسالها‪.‬‬ ‫وهو العلم الذى يدرس العمليات الفسيولوجية اثناء تكوين الصفات‬ ‫المورفولوجية والكيماوية والفسيولوجية فى فرد معروف التركيب الوراثى‪.‬‬ ‫الوراثةالفسيولوجية‬ ‫‪physiological genetics‬‬ ‫وهى دراسة الصفات الكيماوية والفسيولوجية فى فرد غير معروف تركيب‬ ‫الوراثة التكشفية‬ ‫الوراثى نتيجة حدوث طفرة مثال ‪.‬‬ ‫‪Developmental genetics‬‬ ‫وهى دراسة الوراثة الفسيولوجية على أساس كيماوى مثل اضافة عناصر‬ ‫الوراثة كيموحيوية‬ ‫أو مواد كيماوية معينة‬ ‫‪Biochemical genetics‬‬  ‫الوراثة المناعية‬ ‫وهى دراسة األسس الوراثية لعمليات المناعة فى اإلنسان والحيوان ‪.‬‬ ‫‪Immunogenetics‬‬ ‫الوراثةالكمية‬ ‫وهو علم توارث الصفات القياسية (الكمية)‪.‬‬ ‫‪Quantitative genetics‬‬ ‫هو علم دراسة السلوك الوراثى فى عشائر الكائنات الحية وليس فى‬ ‫الوراثة العشائر‬ ‫صورة أفراد كما يحدث فى فروع علم الوراثة األخرى ‪.‬‬ ‫‪Population genetics‬‬ ‫الوراثة االشعاعية‬ ‫وهو العلم الذي يدرس اثر اإلشعاعات على الجهاز الوراثي‬ ‫‪Radiation genetics‬‬ ‫وهى دراسة األساس الجزيئى لجميع العمليات الحيوية التى تحدث‬ ‫الوراثة الجزيئية‬ ‫داخل الخلية ‪.‬‬ ‫‪Molecular genetics‬‬  ‫ثانيا ‪ :‬نوع الكائن ‪Type of organism‬‬ ‫وهو العلم المختص بعلم الوراثة فى اإلنسان مثل مجاميع الدم والعامل‬ ‫الوراثة البشرية‬ ‫الوراثى ‪ Rh‬وكذلك دراسة سلوك بعض األمراض الوراثية فى اإلنسان ‪.‬‬ ‫‪Human genetics‬‬ ‫الوراثة النباتية‬ ‫وهو العلم المختص بدراسة العمليات الوراثية المختلفة فى المملكة النباتية‬ ‫‪Plant genetics‬‬ ‫‪.‬‬ ‫الوراثة الحيوانية‬ ‫وهو العلم الذى يختص بدراسة العمليات الوراثية فى المملكة الحيوانية ‪.‬‬ ‫‪Animal genetics‬‬ ‫‪‬‬ ‫الوراثة الكائنات الدقيقة‬ ‫وهو العلم الخاص بوراثة الكائنات الدقيقة وينقسم الى وراثة البكتريا ‪,‬‬ ‫‪Microbial genetics‬‬ ‫الفطريات ‪ ,‬الفيروسات‪ ,‬البروتوزوا والريكستيا‬ ‫علم الهندسة الوراثية‬ ‫وهو علم التطعيم الجينى وتخطى حواجز االنواع‬ ‫‪Genetic Engineering‬‬  ‫األهمية التطبيقية لعلم الوراثة والهندسة الوراثية‬ ‫* تفسير نظريات النشوء والتطور والتى تعتمد أساسا على التوارث والتصنيفات‪.‬‬ ‫* يفيد علوم التقسيم فى النبات والحيوان وكذلك فى الكائنات الدقيقة على المستوى السيتولوجى والجزيئى ‪.‬‬ ‫* تفسير ومعرفة كثير من العمليات الكيموحيوية داخل الخلية والتحكم فيها ‪.‬‬ ‫* تحسين مجاالت االنتاج النباتى والحيوانى والميكروبى كما ونوعا مثل انتاج محاصيل عالية اإلنتاج ومقاومة‬ ‫لألمراض واآلفات والظروف البيئية غير المناسبة ‪.‬‬ ‫* انتاج سالالت حيوانية مميزة وعالية االنتاج‪.‬‬ ‫* تشخيص ودراسة وعالج الكثير من األمراض الوراثية‪.‬‬ ‫* مجاالت صناعة الدواء والمخصبات الزراعية‪.‬‬