الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي

الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي

     I ـ  طبيعة الخبر الوراثي

لتعرف الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي نقترح دراسة المعطيات التجريبية التالية:

           1ـ تجارب Griffith (1929)

 استعملت في هذه التجارب بكتيريات تسمى المكورات الرئويةPneumocoques  التي توجد في شكلين: بكتيريا  S Smooth(ذات محفظة) وأخرى Rough R (بدون محفظة).

يمثل الجدول التالي نتائج هذه التجارب:

  animations flash    

     2 ـ تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy-1944     

   1ـ ماذا تستنتج من خلال نتائج تجارب Griffith؟

   2 ـ انطلاقا من تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy  استخلص طبيعة المادة المحولة،

   3 ـ  اقترح تفسيرا لآلية التحول البكتيري.

    3 ـ تجارب Hershey and chase: على العاتيات(فيروسات تتطفل على البكتيريات)

                                                                          انظر الوثيقة  animation Flash

   ملحوظة: نجد أيضا جزءا من ADN على مستوى الميتوكوندري والبلاستيدة الخضراء لكنه يتحكم أساسا

 في بعض خصائص هذه العضيات.

-II               دراسة الصبغيات:

انظر الروابط

      -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 تمنع هجرة الصبغيات بتفكيكها لمغزل الانقسام مثل الكولشيسين، 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، قدها وتموضع الجزيء المركزي. إذن فالخريطة الصبغية تضم مجموع صبغيات الخلية الواحدة.

تمثل الوثيقة التالية الخريطة الصبغية لكل من ذكر وأنثى ذبابة الخل:

   1ـ قارن الخريطتين الصبغيتين واستخلص الصيغة الصبغية لكل من ذكر وأنثى ذبابة الخل.

عند بعض الكائنات لا ترتب الصبغيات على شكل أزواج لأنها غير متماثلة، نتكلم عن خلايا أحادية الصيغة الصبغية، يرمز لها بـ n

-2      التركيب الكيميائي للصبغيات:

استخرج من الوثيقة التالية مكونات الصبغيات.

      III ـ  دراسة ADN  

-1 التركيب الكيميائي لـ ADN انظر الملف pps

أثبتت الحلمأة الأنزيمية أن ADN يتكون من:

 - حمض فوسفوري H3PO4

 - سكر ريبوزي ناقص أكسجين C5H10O4

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

-2      البنية الجزيئية:

مكنت أعمال Chargaff(1950) من الحصول على العلاقة التالية:

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

 يمثل النيكليوتيد الوحدة الأساسية لـ ADN ويتكون من :

سكر ريبوزي ناقص أكسجين + حمض فسفوري + قاعدة أزوتية A أوT أو C أوG.

بالتالي هناك 4 نيكليوتيدات مختلفة، بذلك يسمى ADN بعديد النيكليوتيدات.

- القواعد الأزوتية A وT متكاملتين ومرتبطتين برابطتي هيدروجين.

 - القواعد الأزوتية C وG متكاملتين ومرتبطتين بثلاث روابط.

    انظر الرابط

[rtl]http://nicolas.cohen.free.fr/memoire/nicolas.htm[/rtl]

[rtl] ترتبط النيكليوتيدات المنتمية لنفس السلسلة فيما بينها عن طريق الحمض الفسفوري بواسطة الكربون 5'  لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الأول والكربون 3'  لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد  الموالي، وهكذا إلى نهاية اللولب. بالتالي تكون هناك نهايتين حرتين 3' و 5' ، من تم نصطلح على التوجيه:[/rtl]

[ltr]   3'---> 5'                                    [/ltr]

[rtl] بما أن جزيئة ADN لولب مضاعف، فلكي يكتمل اللولبين يجب أن يكونا متضادا القطبية[/rtl]

[ltr]3'---> 5' [/ltr]

[ltr]5'---> 3' [/ltr]

[rtl] نقول إن لولبي ADN مضادا التوازي[/rtl]

انظر الروابط

    3 ـ 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 وتنتظم على شكل عصيات تسمى الصبغيات.

[url=http://cmgm.stanford.edu/biochem/biochem201/Slides/Chromatin Structure/15 EM of Chromatin Solenoid.JPG]http://cmgm.stanford.edu/biochem/biochem201/Slides/Chromatin%20Structure/15%20EM%20of%20Chromatin%20Solenoid.JPG[/url]

 ويصل هذا التكاثف أقصاه خلال المرحلة الاستوائية حيث يكون كل صبغي مكون من صبيغيين. انظر الرابط

     IVـ آلية تضاعف الـ  ADN :

         1 ـ  تطور كمية  ADNخلال دورة خلوية:

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

   1ـ اعتمادا على تحليل المبيان، استخلص الظاهرة التي تميز مرحلة السكون.

      2 ـ كيفية مضاعفة  ADN:

      أ ـ  تجربة Meselson and Stahl(1958)

              انظر الوثيقة

وضع العالمان بكتيريات عادية بكثافة (ADN(1.710 في وسط يحتوي على كلورور الأمونيوم بأزوت ثقيل N15 كمصدر اقتياتي، وبعد تعاقب عدة أجيال أصبحت كثافة  ADN(1.724)، ثم أخذا عينة منه واعتبراها جيلا G0 .

ووضعاها في وسط زرع لا يحتوي إلا على الأزوت الخفيف N14 وتتبعا تعاقب عدة أجيال G2 ، G1 و G3.

النتائج المحصل عليها ممثلة في الوثيقة التالية:

   1ـ باستغلالك للوثيقة، فسر النتائج المحصل عليها مستعينا برسوم تفسيرية لبنية ADN.

  ب ـ تجربة Taylor(1958)

قام بالتجارب التالية:

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 غير 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 غير مباشر.الشكل ج

  حمل التجربةflash

 1ـ أبرز أهمية استعمال التيميدين المشع في التجربة.

 2 ـ اعتمادا على التجربة، فسر النتائج المحصل عليها.

 3 ـ انطلاقا من جزيئة ADN التالية، انجز رسوما تخطيطية توضح النتيجة المحصل عليها خلال المرحلة G2 من طور السكون.

 4 ـ برر تسمية مضاعفة ADN بالمضاعفة نصف محافظة.

 
انظر الروابط

2الرابط

1الرابط

   3 ـ النسخ الجزيئي لـ ADN:

لمعرفة الية النسخ الوراثي نقترح الوثائق التالية:

تمثل الوثيقة1 صورة مجهرية لخييطات نووية خلال المرحلة S من مرحلة السكون، بينما تمثل الوثيقة2 رسوما تخطيطية لبداية النسخ ونهايته.

 تمثل الوثيقة3 رسم تخطيطيا يوضح آلية النسخ، كما توضح الوثيقة4 صورة متحركة لنفس الآلية.

الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي

     I ـ  طبيعة الخبر الوراثي

لتعرف الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي نقترح دراسة المعطيات التجريبية التالية:

           1ـ تجارب Griffith (1929)

 استعملت في هذه التجارب بكتيريات تسمى المكورات الرئويةPneumocoques  التي توجد في شكلين: بكتيريا  S Smooth(ذات محفظة) وأخرى Rough R (بدون محفظة).

يمثل الجدول التالي نتائج هذه التجارب:

  animations flash    

     2 ـ تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy-1944     

   1ـ ماذا تستنتج من خلال نتائج تجارب Griffith؟

   2 ـ انطلاقا من تجارب Avery, Mac Leod et Mac Carthy  استخلص طبيعة المادة المحولة،

   3 ـ  اقترح تفسيرا لآلية التحول البكتيري.

    3 ـ تجارب Hershey and chase: على العاتيات(فيروسات تتطفل على البكتيريات)

                                                                          انظر الوثيقة  animation Flash

   ملحوظة: نجد أيضا جزءا من ADN على مستوى الميتوكوندري والبلاستيدة الخضراء لكنه يتحكم أساسا

 في بعض خصائص هذه العضيات.

-II               دراسة الصبغيات:

انظر الروابط

      -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 تمنع هجرة الصبغيات بتفكيكها لمغزل الانقسام مثل الكولشيسين، 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، قدها وتموضع الجزيء المركزي. إذن فالخريطة الصبغية تضم مجموع صبغيات الخلية الواحدة.

تمثل الوثيقة التالية الخريطة الصبغية لكل من ذكر وأنثى ذبابة الخل:

   1ـ قارن الخريطتين الصبغيتين واستخلص الصيغة الصبغية لكل من ذكر وأنثى ذبابة الخل.

عند بعض الكائنات لا ترتب الصبغيات على شكل أزواج لأنها غير متماثلة، نتكلم عن خلايا أحادية الصيغة الصبغية، يرمز لها بـ n

-2      التركيب الكيميائي للصبغيات:

استخرج من الوثيقة التالية مكونات الصبغيات.

      III ـ  دراسة ADN  

-1 التركيب الكيميائي لـ ADN انظر الملف pps

أثبتت الحلمأة الأنزيمية أن ADN يتكون من:

 - حمض فوسفوري H3PO4

 - سكر ريبوزي ناقص أكسجين C5H10O4

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

-2      البنية الجزيئية:

مكنت أعمال Chargaff(1950) من الحصول على العلاقة التالية:

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

 يمثل النيكليوتيد الوحدة الأساسية لـ ADN ويتكون من :

سكر ريبوزي ناقص أكسجين + حمض فسفوري + قاعدة أزوتية A أوT أو C أوG.

بالتالي هناك 4 نيكليوتيدات مختلفة، بذلك يسمى ADN بعديد النيكليوتيدات.

- القواعد الأزوتية A وT متكاملتين ومرتبطتين برابطتي هيدروجين.

 - القواعد الأزوتية C وG متكاملتين ومرتبطتين بثلاث روابط.

    انظر الرابط

[rtl]http://nicolas.cohen.free.fr/memoire/nicolas.htm[/rtl]

[rtl] ترتبط النيكليوتيدات المنتمية لنفس السلسلة فيما بينها عن طريق الحمض الفسفوري بواسطة الكربون 5'  لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد الأول والكربون 3'  لسكر الريبوز ناقص أكسجين للنيكليوتيد  الموالي، وهكذا إلى نهاية اللولب. بالتالي تكون هناك نهايتين حرتين 3' و 5' ، من تم نصطلح على التوجيه:[/rtl]

[ltr]   3'---> 5'                                    [/ltr]

[rtl] بما أن جزيئة ADN لولب مضاعف، فلكي يكتمل اللولبين يجب أن يكونا متضادا القطبية[/rtl]

[ltr]3'---> 5' [/ltr]

[ltr]5'---> 3' [/ltr]

[rtl] نقول إن لولبي ADN مضادا التوازي[/rtl]

انظر الروابط

    3 ـ 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 وتنتظم على شكل عصيات تسمى الصبغيات.

[url=http://cmgm.stanford.edu/biochem/biochem201/Slides/Chromatin Structure/15 EM of Chromatin Solenoid.JPG]http://cmgm.stanford.edu/biochem/biochem201/Slides/Chromatin%20Structure/15%20EM%20of%20Chromatin%20Solenoid.JPG[/url]

 ويصل هذا التكاثف أقصاه خلال المرحلة الاستوائية حيث يكون كل صبغي مكون من صبيغيين. انظر الرابط

     IVـ آلية تضاعف الـ  ADN :

         1 ـ  تطور كمية  ADNخلال دورة خلوية:

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

   1ـ اعتمادا على تحليل المبيان، استخلص الظاهرة التي تميز مرحلة السكون.

      2 ـ كيفية مضاعفة  ADN:

      أ ـ  تجربة Meselson and Stahl(1958)

              انظر الوثيقة

وضع العالمان بكتيريات عادية بكثافة (ADN(1.710 في وسط يحتوي على كلورور الأمونيوم بأزوت ثقيل N15 كمصدر اقتياتي، وبعد تعاقب عدة أجيال أصبحت كثافة  ADN(1.724)، ثم أخذا عينة منه واعتبراها جيلا G0 .

ووضعاها في وسط زرع لا يحتوي إلا على الأزوت الخفيف N14 وتتبعا تعاقب عدة أجيال G2 ، G1 و G3.

النتائج المحصل عليها ممثلة في الوثيقة التالية:

   1ـ باستغلالك للوثيقة، فسر النتائج المحصل عليها مستعينا برسوم تفسيرية لبنية ADN.

  ب ـ تجربة Taylor(1958)

قام بالتجارب التالية:

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 غير 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 غير مباشر.الشكل ج

  حمل التجربةflash

 1ـ أبرز أهمية استعمال التيميدين المشع في التجربة.

 2 ـ اعتمادا على التجربة، فسر النتائج المحصل عليها.

 3 ـ انطلاقا من جزيئة ADN التالية، انجز رسوما تخطيطية توضح النتيجة المحصل عليها خلال المرحلة G2 من طور السكون.

 4 ـ برر تسمية مضاعفة ADN بالمضاعفة نصف محافظة.

 
انظر الروابط

2الرابط

1الرابط

   3 ـ النسخ الجزيئي لـ ADN:

لمعرفة الية النسخ الوراثي نقترح الوثائق التالية:

تمثل الوثيقة1 صورة مجهرية لخييطات نووية خلال المرحلة S من مرحلة السكون، بينما تمثل الوثيقة2 رسوما تخطيطية لبداية النسخ ونهايته.

 تمثل الوثيقة3 رسم تخطيطيا يوضح آلية النسخ، كما توضح الوثيقة4 صورة متحركة لنفس الآلية.

 1ـ  باستغلالك للوثائق 1 ، 2 ،3 و 4 ، وضح آلية النسخ الجزيئي(مضاعفة ADN). 1ـ  باستغلالك للوثائق 1 ، 2 ،3 و 4 ، وضح آلية النسخ الجزيئي(مضاعفة ADN).