هل سمعت من قبل عبارة "هذا في جيناتك"؟ يمكن لعلم الوراثة أن يشرح جميع الأسئلة مثل ما الذي يجعلك فريدًا أو فريدًا من نوعه ؛ لماذا يبدو أفراد الأسرة متشابهين أو لماذا تنتشر بعض الأمراض مثل مرض السكري أو السرطان في العائلات.
في هذا الدرس سوف نغطي
علم الوراثة يشير إلى فرع من فروع علم الأحياء الذي يتعامل مع دراسة الجينات ، والتنوع الجيني وكذلك الوراثة في الكائنات الحية.
كان جريجور مندل أول عالم يدرس علم الوراثة. درس وراثة السمات أو الأنماط التي تنتقل فيها السمات من الآباء إلى الأبناء. لقد أبدى ملاحظة مفادها أن الكائنات الحية (استخدم نباتات البازلاء) ترث الصفات من خلال وحدات منفصلة من الميراث. هذه الوحدات هي ما يعرف حاليًا بالجينات.
الوراثة الجزيئية وآليات وراثة السمات للجينات ليست سوى المبادئ الأساسية لعلم الوراثة في القرن الحادي والعشرين. علم الوراثة الحديث لا ينظر فقط في وراثة الجوز أيضًا إلى وظيفة وسلوك الجينات. أدى علم الوراثة إلى العديد من الحقول الفرعية مثل علم الوراثة السكانية وعلم التخلق.
بدأ علم الوراثة الحديث بدراسة طبيعة الوراثة في النباتات بواسطة مندل. على الرغم من أن هذا النمط من الوراثة لا يُلاحَظ إلا لبعض السمات ، فقد اقترح عمله أن الوراثة كانت جزيئية وليست مكتسبة. كما أظهر أن أنماط الوراثة للعديد من السمات يمكن تفسيرها بقواعد ونسب بسيطة.
في وقت لاحق ، في عام 1905 ، صاغ ويليام بيتسون مصطلح علم الوراثة ، ومع الاهتمام المتزايد بمجال علم الوراثة ، حاول العلماء تحديد الجزيئات المسؤولة عن الوراثة في الخلية.
على الرغم من أنه كان من المعروف وجود الجينات على الكروموسومات ، فإن الكروموسومات تتكون من كل من البروتين والحمض النووي. يتناول هذا المجال الفرعي من علم الأحياء كيف تظهر الاختلافات في الهياكل أو التعبير عن جزيئات الحمض النووي على أنها تباين بين الكائنات الحية.
يوضح الرسم التوضيحي أدناه بنية الحلزون المزدوج للحمض النووي
الحمض النووي هو الأساس الجزيئي للوراثة البيولوجية. كل خيط DNA عبارة عن سلسلة مكونة من نيوكليوتيدات تتطابق مع بعضها البعض لتشكيل ما يشبه سلمًا ملتويًا. في نواة كل خلية ، يتم حزم جزيء الحمض النووي في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات. يتكون كل كروموسوم من DNA ملفوف بإحكام عدة مرات حول بروتينات تسمى هيستونات تدعم بنيتها.
الرسم أدناه يصور الكروموسوم
يحتوي كل كروموسوم على نقطة انقباض تسمى السنترومير ، والتي تقسم الكروموسوم إلى قسمين ، أو "أذرع". يُطلق على الذراع القصيرة للكروموسوم اسم "الذراع p". يُطلق على الذراع الطويلة للكروموسوم اسم "q arm". يعطي موقع السنترومير على كل كروموسوم الكروموسوم شكله المميز ، ويمكن استخدامه للمساعدة في وصف موقع جينات معينة
تم تحديد بنية الحمض النووي في عام 1953 بواسطة James Watson و Francis Crick باستخدام علم البلورات بالأشعة السينية. أظهر هذا أن الحمض النووي له بنية حلزونية. يحتوي نموذج الحلزون المزدوج هذا على شريطين من الحمض النووي لهما نيوكليوتيدات متجهة إلى الداخل ، وكلها تتطابق مع نيوكليوتيدات تكميلية على الشريط الآخر. يوضح هذا الهيكل أن المعلومات الجينية مخزنة في سلسلة من النيوكليوتيدات على كل خيط DNA. تقترح هذه البنية أيضًا طريقة بسيطة للنسخ المتماثل: في حالة فصل الخيوط ، يمكن إنشاء خيوط شريكة جديدة بناءً على تسلسل الخيط القديم. تعطي هذه الخاصية الحمض النووي طبيعته شبه المحافظة.
على الرغم من أن بنية الحمض النووي تظهر كيفية عمل الوراثة ، فإن الطريقة التي يؤثر بها الحمض النووي على سلوك الخلايا لم تُعرف بعد. حاول العلماء بعد ذلك فهم كيفية تأثير الحمض النووي على عملية إنتاج البروتين. تم اكتشاف أن الخلية تستخدم الحمض النووي كقالب من أجل إنشاء مرسال مطابق (وهي جزيئات تحتوي على نيوكليوتيدات تشبه تلك الموجودة في الحمض النووي). ثم يتم استخدام تسلسل النوكليوتيدات في الحمض النووي الريبي المرسال لإنشاء سلسلة من الأحماض الأمينية في البروتين. تسمى الترجمة بين متواليات النيوكليوتيدات وتسلسلات الأحماض الأمينية بالشفرة الجينية.
يحدث الميراث في الكائنات الحية عن طريق نقل الجينات من الآباء إلى الأبناء. الأليلات هي النسخ المنفصلة المختلفة لنفس الجين.
تُعرف مجموعة الأليلات لكائن حي معين بالنمط الجيني الخاص بها. يقال إن الصفات التي يمكن ملاحظتها للكائن الحي هي النمط الظاهري. عندما تكون الكائنات الحية غير متجانسة في جين ما ، يسمى أليل واحد سائدًا لأن صفاته تهيمن على النمط الظاهري للكائن الحي. يُعرف الأليل الآخر بأنه متنحي لأنه لا يتم ملاحظة صفاته. لا تتمتع بعض الأليلات بالهيمنة الكاملة ولكنها تعبر عن نمط ظاهري وسيط (سيادة غير كاملة) ، أو تعبر عن كلا الأليلين في وقت واحد (السيادة المشتركة).
مربع Punnett هو تمثيل رسومي للأنماط الجينية المحتملة للنسل الناشئة عن حدث تهجين أو تكاثر معين. يتطلب إنشاء مربع Punnett معرفة التركيب الجيني للوالدين. في جوهره ، إنه مربع احتمالية يوضح احتمالات حدوث كل سمة محتملة.
يوضح الرسم التوضيحي أدناه مربع Punnett لتحديد التقاطع للحصول على سمة.
في الأنواع ثنائية الصبغيات مثل البازلاء ، يحتوي كل نبات فردي على نسختين من كل جين ، نسخة موروثة من كل والد. العديد من الأنواع لديها هذا النمط بما في ذلك البشر. تُعرف الكائنات ثنائية الصبغة التي تحتوي على نسختين من نفس الأليل لجين معين باسم متماثل الزيجوت . تسمى الكائنات الحية التي لها أليلين مختلفين من الجين متغاير الزيجوت. على سبيل المثال ، الكائنات الحية مع YY و yy متماثلة اللواقح ، وتلك التي بها Yy متغايرة الزيجوت.
