معلومة

7: الأساس الخلوي للوراثة - علم الأحياء

7: الأساس الخلوي للوراثة - علم الأحياء



We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

  • 7.1: التكاثر الجنسي
    تخضع معظم حقيقيات النوى للتكاثر الجنسي. يبدو أن التباين الذي تم إدخاله في الخلايا التناسلية عن طريق الانقسام الاختزالي هو أحد مزايا التكاثر الجنسي. يتناوب الانقسام الاختزالي والتخصيب في دورات الحياة الجنسية. تنتج عملية الانقسام الاختزالي خلايا إنجابية فريدة وراثيا تسمى الأمشاج ، والتي تحتوي على نصف عدد الكروموسومات كالخلية الأم. الإخصاب ، اندماج الأمشاج الفردية من فردين ، يعيد الحالة ثنائية الصيغة الصبغية.
  • 7.2: الانقسام الاختزالي
    يتطلب التكاثر الجنسي أن تنتج الكائنات ثنائية الصبغيات خلايا أحادية الصيغة الصبغية يمكن أن تندمج أثناء الإخصاب لتكوين نسل ثنائي الصبغيات. تسمى العملية التي ينتج عنها خلايا أحادية الصيغة الصبغية بالانقسام الاختزالي. الانقسام الاختزالي هو سلسلة من الأحداث التي ترتب وتفصل الكروموسومات في خلايا وليدة. خلال الطور البيني للانقسام الاختزالي ، يتم تكرار كل كروموسوم. في الانقسام الاختزالي ، هناك جولتان من الانقسام النووي ينتج عنه أربع نوى وأربع خلايا ابنة أحادية العدد.
  • 7.3: أخطاء في الانقسام الاختزالي
    إن عدد الكروموسومات وحجمها وشكلها ونمط ربطها يجعل من السهل التعرف عليها في مخطط karyogram وتسمح بتقييم العديد من تشوهات الكروموسومات. عادة ما تكون الاضطرابات في عدد الكروموسومات ، أو اختلال الصيغة الصبغية ، قاتلة للجنين ، على الرغم من أن بعض الأنماط الجينية ثلاثية الصيغ قابلة للحياة. بسبب تعطيل X ، فإن الانحرافات في الكروموسومات الجنسية عادة ما يكون لها تأثيرات أكثر اعتدالًا على الفرد.

الصورة المصغرة: صورة للمغزل الانقسامي في خلية بشرية تظهر الأنابيب الدقيقة باللون الأخضر ، والكروموسومات (DNA) باللون الأزرق ، والحركية باللون الأحمر. (المجال العام ؛ Afunguy).


الفصل السابع: مقدمة في الأساس الخلوي للوراثة

الشكل 7.1 كل واحد منا ، مثل هذه الكائنات الحية الكبيرة الأخرى متعددة الخلايا ، يبدأ حياته كبويضة مخصبة. بعد تريليونات من الانقسامات الخلوية ، يتطور كل منا إلى كائن حي معقد متعدد الخلايا. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل فرانك ووترز ب: تعديل العمل بواسطة كين كول ، USGS Credit c: تعديل العمل بواسطة Martin Pettitt)

القدرة على الإنجاب عينيًا هي صفة أساسية لجميع الكائنات الحية. عينيًا يعني أن نسل أي كائن حي يشبه إلى حد كبير والديه أو والديه. تلد أفراس النهر عجول فرس النهر تنتج أشجار الصنوبر في مونتيري البذور التي تظهر منها شتلات الصنوبر في مونتيري وتضع طيور النحام البالغة البيض الذي يفقس في فراخ فلامنغو. عينيًا لا يعني بشكل عام بالضبط نفس الشيء. في حين أن العديد من الكائنات وحيدة الخلية وعدد قليل من الكائنات متعددة الخلايا يمكنها إنتاج نسخ متطابقة وراثيًا من نفسها من خلال انقسام الخلايا الانقسامية ، فإن العديد من الكائنات وحيدة الخلية ومعظم الكائنات متعددة الخلايا تتكاثر بانتظام باستخدام طريقة أخرى.

التكاثر الجنسي هو إنتاج الوالدين لخلايا أحادية الصيغة الصبغية واندماج خلية أحادية الصيغة الصبغية من كل والد لتشكيل خلية مفردة ثنائية الصبغيات. في الكائنات متعددة الخلايا ، ستخضع الخلية ثنائية الصبغة الجديدة بعد ذلك لانقسامات الخلايا الانقسامية لتتطور إلى كائن حي بالغ. نوع من انقسام الخلايا يسمى الانقسام الاختزالي يؤدي إلى الخلايا الفردية التي تشكل جزءًا من الدورة التناسلية الجنسية. يقدم التكاثر الجنسي ، وخاصة الانقسام الاختزالي والتخصيب ، تنوعًا في النسل قد يفسر النجاح التطوري للتكاثر الجنسي. الغالبية العظمى من الكائنات حقيقية النواة يمكنها أو يجب أن تستخدم شكلاً من أشكال الانقسام الاختزالي والتخصيب للتكاثر.


الفصل السابع: مقدمة في الأساس الخلوي للوراثة

الشكل 7.1 كل واحد منا ، مثل هذه الكائنات الحية الكبيرة الأخرى متعددة الخلايا ، يبدأ حياته كبويضة مخصبة. بعد تريليونات من الانقسامات الخلوية ، يتطور كل منا إلى كائن حي معقد متعدد الخلايا. (الائتمان أ: تعديل العمل من قبل فرانك ووترز ب: تعديل العمل بواسطة كين كول ، USGS Credit c: تعديل العمل بواسطة Martin Pettitt)

القدرة على الإنجاب عينيًا هي خاصية أساسية لجميع الكائنات الحية. عينيًا يعني أن نسل أي كائن حي يشبه إلى حد كبير والديه أو والديه. تلد أفراس النهر عجول فرس النهر تنتج أشجار الصنوبر في مونتيري البذور التي تظهر منها شتلات الصنوبر في مونتيري وتضع طيور النحام البالغة البيض الذي يفقس في فراخ فلامنغو. عينيًا لا يعني بشكل عام بالضبط نفس الشيء. في حين أن العديد من الكائنات وحيدة الخلية وعدد قليل من الكائنات متعددة الخلايا يمكنها إنتاج نسخ متطابقة وراثيًا من نفسها من خلال انقسام الخلايا الانقسامية ، فإن العديد من الكائنات وحيدة الخلية ومعظم الكائنات متعددة الخلايا تتكاثر بانتظام باستخدام طريقة أخرى.

التكاثر الجنسي هو إنتاج الوالدين لخلايا أحادية الصيغة الصبغية واندماج خلية أحادية الصيغة الصبغية من كل والد لتشكيل خلية مفردة ثنائية الصبغيات. في الكائنات متعددة الخلايا ، ستخضع الخلية ثنائية الصبغة الجديدة بعد ذلك لانقسامات الخلايا الانقسامية لتتطور إلى كائن حي بالغ. نوع من انقسام الخلايا يسمى الانقسام الاختزالي يؤدي إلى الخلايا الفردية التي تشكل جزءًا من الدورة التناسلية الجنسية. يقدم التكاثر الجنسي ، وخاصة الانقسام الاختزالي والتخصيب ، تنوعًا في النسل قد يفسر النجاح التطوري للتكاثر الجنسي. الغالبية العظمى من الكائنات حقيقية النواة يمكنها أو يجب أن تستخدم شكلاً من أشكال الانقسام الاختزالي والتخصيب للتكاثر.


مرحبًا بك في العالم الحي

- إنها عملية بلمرة الأحماض الأمينية لتشكيل بولي ببتيد بناءً على تسلسل الكودونات في mRNA.

- يحدث في الريبوسومات. يتكون الريبوسوم من رنا هيكلي وحوالي 80 نوعًا من البروتينات.

- يعمل الريبوسوم أيضًا كملف عامل حفاز (23S rRNA في البكتيريا هو إنزيم- ريبوزيم) لتكوين رابطة الببتيد ( بيبتيديل ترانسفيراز إنزيم في وحدة فرعية كبيرة من الريبوسوم).

- الترجمة تشمل 4 خطوات:

  1. شحن الحمض الريبي النووي النقال
  2. المبادرة
  3. استطالة
  4. نهاية

1. شحن (aminoacylation) من الحمض الريبي النووي النقال

& # 183 تكوين رابطة الببتيد يحتاج إلى طاقة يتم الحصول عليها من ATP.

& # 183 لهذا ، يتم تنشيط الأحماض الأمينية (الأحماض الأمينية + ATP) وربطها بالحمض النووي الريبي المشابه لها في وجود aminoacyl tRNA synthetase.وهكذا ، فإن الحمض الريبي النووي النقال يصبح مشحونًا.

& # 183 في هذا ، ترتبط وحدة فرعية صغيرة من الريبوسوم بـ mRNA في بدء كودون (AUG).

& # 183 الآن ترتبط الوحدة الفرعية الكبيرة بالوحدة الفرعية الصغيرة لتتشكل مجمع البدء.

& # 183 وحدة فرعية كبيرة تتكون من موقع ربط aminoacyl tRNA (موقع) و موقع peptidyl (موقع P).

& # 183 البادئ tRNA (الذي يحمل الميثيونين) يرتبط بموقع P. إنه أنتي كودون (UAC) يتعرف على رمز البدء أغسطس.

& # 183 يرتبط الحمض الريبي النووي النقال aminoacyl الثاني بموقع A للريبوسوم. يرتبط anticodon الخاص به بالكودون الثاني على mRNA و a السندات الببتيد يتكون بين الأحماض الأمينية الأولى والثانية في وجود بيبتيديل ترانسفيراز.

& # 183 الحمض الأميني الأول و tRNA الخاص به مكسور. تتم إزالة هذا الحمض النووي الريبي من موقع P ويتم سحب الحمض النووي الريبي الثاني من موقع إلى موقع P جنبًا إلى جنب مع mRNA. هذا يسمي النقل.

& # 183 تتكرر هذه العمليات مع الكودونات الأخرى في الرنا المرسال.

& # 183 أثناء الترجمة ، ينتقل الريبوسوم من الكودون إلى الكودون.

& # 183 عندما أ عامل الافراج يلتزم بإيقاف الكودون ، تنتهي الترجمة.

& # 183 يتم تحرير البولي ببتيد والحمض النووي الريبي من الريبوسومات.

& # 183 ينفصل الريبوسوم إلى وحدات فرعية كبيرة وصغيرة.

تسمى مجموعة من الريبوسومات المرتبطة بـ mRNA واحد للترجمة a polyribosome (polysomes).

يحتوي mRNA على تسلسلات إضافية لم تتم ترجمتها (مناطق غير مترجمة أو UTR). UTRs موجودة في كل من 5 & # 8217-end (قبل بدء كودون) و 3 & # 8217-end (بعد إيقاف كودون). إنها مطلوبة لعملية الترجمة الفعالة.


مرحبًا بك في العالم الحي

في حقيقيات النوى ، يحدث التعبير الجيني بالمستويات التالية:

1. نسخ المستوى (تشكيل النسخة الأولية).

2. يعالج المستوى (الربط ، السد ، إلخ).

3. المواصلات من mRNA من النواة إلى السيتوبلازم.

4. متعدية المستوى (تكوين عديد ببتيد).

تنظم الظروف الأيضية والفسيولوجية والبيئية التعبير الجيني. على سبيل المثال

ú في بكتريا قولونية، ال بيتا جالاكتوزيدازيقوم الإنزيم بتحليل اللاكتوز إلى الجالاكتوز وأمبير الجلوكوز. في حالة عدم وجود اللاكتوز ، تخليق بيتا جالاكتوزيداز توقف.

ú إن تطور وتمايز الجنين إلى بالغ هو نتيجة للتعبير عن عدة مجموعات من الجينات.

إذا تمت إضافة ركيزة إلى وسط نمو البكتيريا ، يتم تشغيل مجموعة من الجينات لاستقلابها. يدعي الحث.

عند إضافة مستقلب (منتج) ، يتم إيقاف تشغيل الجينات المنتجة له. هذا يسمي قمع.

§ & # 8220 يتم التحكم في كل تفاعل استقلابي بواسطة مجموعة من الجينات & # 8221

& # 167 جميع الجينات التي تنظم التفاعل الأيضي تشكل مشغل.على سبيل المثال lac operon ، trp operon ، ara operon ، his operon ، val operon إلخ.

لاك أوبيرون في بكتريا قولونية

- عامل التحكم في استقلاب اللاكتوز.

- تم اقتراحه من قبل فرانسوا جاكوب وأمبير جاك مونود.

أ) جين تنظيمي أو مثبط (1): أكواد البروتين المثبط.

ب) 3 جينات هيكلية:

أنا. الجين z: رموز ب جالاكتوزيداز. يتحلل اللاكتوز إلى الجالاكتوز والجلوكوز.

ثانيا. الجين y: رموز تصريح. يزيد من نفاذية الخلية لجالاكتوزيدات ب (اللاكتوز).

ثالثا. الجين: رموز ل ترانس أسيتيلاز.

- تعمل الجينات في الأوبرون معًا في نفس المسار الأيضي أو ذي الصلة.

- إذا لم يكن هناك اللاكتوز (محفز) ، يظل مشغل lac مغلقًا. يقوم الجين المنظم بتوليف mRNA لإنتاجه بروتين مثبط. يرتبط هذا البروتين بـ المشغل أو العامل المنطقة والكتل بوليميراز الحمض النووي الريبي حركة. لذلك لا يتم التعبير عن الجينات الهيكلية.

- إذا تم توفير اللاكتوز أو اللاكتوز في وسط النمو ، يتم نقله إلى بكتريا قولونية الخلايا بفعل تصريح. اللاكتوز (المحفز) يرتبط بالبروتين المكبِط. لذلك لا يمكن للبروتين الكابح الارتباط بمنطقة المشغل. تصبح منطقة المشغل مجانية وتحث على بوليميراز الحمض النووي الريبي لربط مع المروجين. ثم يبدأ النسخ.

- يسمى تنظيم lac operon بواسطة القامع التنظيم السلبي.


البولينيوكليوتيدات هي بوليمر النيوكليوتيدات. الحمض النووي والحمض النووي الريبي أمبير هي عديد النيوكليوتيدات. يحتوي النوكليوتيدات على 3 مكونات:

1. قاعدة نيتروجينية.

2. سكر بنتوز (ريبوز في الحمض النووي الريبي وأمبير ديوكسيريبوز في الحمض النووي).

3. مجموعة الفوسفات.

قواعد النيتروجين نوعان:

> البيورينات: ويشمل الأدينين (أ) و جوانين (G).

> بيريميدين: ويشمل السيتوزين (C) ، الثايمين (T) & أمبير يوراسيل (يو). الثايمين (5 ميثيل يوراسيل) موجود فقط في الحمض النووي واليوراسيل فقط في الحمض النووي الريبي.

ترتبط القاعدة النيتروجينية بـ OH لسكر البنتوز 1 'C من خلال الارتباط N- الجليكوسيد لتشكيل نوكليوزيد.

ترتبط مجموعة الفوسفات بـ OH من 5 'C من النيوكليوسيد من خلال الارتباط الفسفوري لتشكيل النوكليوتيدات (أو ديوكسينوكليوتيد).

في RNA ، يحتوي كل نوكليوتيد على مجموعة & # 8211OH إضافية عند 2' ج من الريبوز (2 & # 8217- أوه).

2 نيوكليوتيدات مرتبطة من خلال 3 & # 8217-5 & # 8217 بوند فوسفوديستر لتشكيل ثنائي النوكليوتيد.

عندما يتم ربط المزيد من النيوكليوتيدات ، فإنها تتشكل عديد النوكليوتيد.

> فريدريش ميشر (1869): حدد الحمض النووي وأطلق عليه اسم & # 8216 نوكلين & # 8217.

> جيمس واتسون & أمبير فرانسيس كريك (1953) مقترح نموذج الحلزون المزدوج للحمض النووي. كان يعتمد على بيانات حيود الأشعة السينية التي تنتجها موريس ويلكينز & أمبير روزاليند فرانكلين.

> يتكون الحمض النووي من سلسلتين من عديد النوكليوتيدات ملفوفة بطريقة اليد اليمنى. يتكون العمود الفقري لها من السكر والفوسفات. مشروع القواعد بالداخل.

> السلاسل 2 لها قطبية موازية، أي سلسلة واحدة لها قطبية 5’𔾷’ والآخر لديه 3’𔾹’.

> يتم إقران القواعد الموجودة في خيوط 2 من خلال روابط H. تشكيل أزواج القاعدة (بي بي).

A = T (2 روابط هيدروجينية) C & # 8801G (3 روابط هيدروجينية)

> البيورين يأتي عكس بيريميدين. هذا يولد مسافة موحدة بين السلاسل 2.

> قاعدة اروين Chargaff & # 8217s: في DNA ، نسبة A تساوي T ونسبة G تساوي C.

[A] + [G] = [T] + [C] أو [A] + [G] / [T] + [C] = 1

الخامس Ф 174 (عاثية) لديها 5386 نيوكليوتيدات.

الخامس الجراثيم لامدا لديها 48502 زوجًا أساسيًا (BP).

الخامس بكتريا قولونية لديها 4.6 × 10 6 بي بي.

v محتوى Haploid من الحمض النووي البشري هو 3.3x10 9 bp.

طول DNA = عدد أزواج القواعد X المسافة بين زوجي قاعدتين متجاورتين.

عدد الأزواج الأساسية في الإنسان = 6.6 × 10 9

ومن ثم ، فإن طول الحمض النووي = 6.6 × 10 9 × 0.34 × 10-9

في بكتريا قولونية، طول DNA = 1.36 مم (1.36 × 10 -3 م)

∴ لذلك فإن عدد الأزواج الأساسية

تغليف DNA HELIX

& # 167 في بدائيات النوى (على سبيل المثال. بكتريا قولونية) ، لا ينتشر الحمض النووي في جميع أنحاء الخلية. الحمض النووي سالب الشحنة. لذلك يتم تكوينه مع بعض البروتينات الموجبة الشحنة نووي.

& # 167 في حقيقيات النوى ، هناك مجموعة من البروتينات الأساسية موجبة الشحنة تسمى هيستون.

& # 167 Histones غنية بمخلفات الأحماض الأمينية الأساسية الموجبة الشحنة ليسين و أرجينين.

§ 8 هيستون شكل هيستون أوكتامر.

& # 167 الحمض النووي سالب الشحنة ملفوف حول هيستون octamer ليعطي نووي.

& # 167 يحتوي النوكليوسوم النموذجي 200 زوج قاعدي.

لذلك ، العدد الإجمالي للنيوكليوسومات في الإنسان =

6.6 × 10 9 بي بي 200 = 3.3 × 10 7

& # 167 النيوكليوسومات تشكل وحدة التكرار للتكوين الكروماتينية. الكروماتين هو أجسام ملطخة تشبه الخيوط.

& # 167 نيوكليوسومات في الكروماتين = & # 8216 خيوط على سلسلة & # 8217.

& # 167 كروماتين معبأ & # 8594 ألياف كروماتين & # 8594 ملفوف ومكثف في مرحلة الطور الطوري & # 8594 كروموسومات.

& # 167 يتطلب مستوى أعلى من التعبئة والتغليف للكروماتين بروتينات كروموسومية غير هيستون (NHC).

· كروماتين حقيقي: منطقة الكروماتين معبأة بشكل فضفاض ونشط نسبيًا. يلطخ الضوء.

· الهيتروكروماتين: منطقة الكروماتين معبأة بشكل كثيف وغير نشطة. بقع داكنة.


مرحبًا بك في العالم الحي

& # 183 النسخ المتماثل هو نسخ الحمض النووي من الحمض النووي الأبوي.

· واتسون & أمبير كريك مقترح شبه محافظ نموذج من النسخ المتماثل. يقترح أن خيوط الحمض النووي الأبوية تعمل نموذج لتركيب خيوط تكميلية جديدة. بعد النسخ المتماثل ، سيكون لكل جزيء DNA خيط أبوي واحد وخيط واحد جديد.

· ماثيو ميسيلسون وأمبير فرانكلين ستال (1958) نموذج شبه متحفظ تم إثباته تجريبياً.

تجربة Messelson & amp Stahl & # 8217s

> لقد نما بكتريا قولونية في 15 نيو هامبشاير4متوسط ​​Cl (15 N = نظير ثقيل للنيتروجين) كمصدر وحيد للنيتروجين. نتيجة لذلك ، تم دمج 15 نيوتن في الحمض النووي المركب حديثًا (DNA ثقيل أو 15 N DNA).

> يمكن تمييز الحمض النووي الثقيل عن الحمض النووي العادي (DNA الخفيف أو 14 N DNA) عن طريق الطرد المركزي في a تدرج كثافة كلوريد السيزيوم (CsCl).

> بكتريا قولونية تم نقل الخلايا من وسط 15 N إلى 14 NH4متوسط ​​Cl. بعد جيل واحد (أي بعد 20 دقيقة) ، عزلوا وطردوا الحمض النووي. إنه كثافة كنت متوسط ​​(هجين) بين 15 N DNA و 14 N DNA. هذا يدل على أنه في الحمض النووي المتشكل حديثًا ، يكون أحد الخيطين قديمًا (نوع 15 N) وخيط واحد جديد (نوع 14 N). هذا يؤكد التكرار شبه المحافظ.

> بعد الجيل الثاني (أي بعد 40 دقيقة) ، كانت هناك كميات متساوية من الحمض النووي الهجين والحمض النووي الخفيف.

تايلور وأمبير زملائه (1958) تجارب مماثلة على Vicia faba(الفول) باستخدام الثيميدين المشع للكشف عن توزيع الحمض النووي المركب حديثًا في الكروموسومات. لقد أثبت أن الحمض النووي في الكروموسومات يتكاثر أيضًا بشكل شبه متحفظ.

آلات وإنزيمات النسخ المتماثل

& # 183 يبدأ تكرار الحمض النووي عند نقطة تسمى الأصل (أوري).

& # 183 وحدة النسخ المتماثل ذات الأصل الواحد تسمى أ نسخ.

& # 183 أثناء النسخ المتماثل ، يتم فك الخيوط 2 وفصلها عن طريق كسر روابط H في وجود إنزيم ، هيليكاس.

& # 183 فك جزيء الحمض النووي عند نقطة يشكل بنية على شكل & # 8216Y & # 8217 تسمى شوكة النسخ المتماثل.

نموذج Watson-Crick لتكرار الحمض النووي شبه المحافظ

& # 183 تعمل الخيوط المنفصلة القوالب لتركيب خيوط جديدة.

& # 183 مكررات الحمض النووي في اتجاه 5 & # 8217 & # 85943 & # 8217.

· ثلاثي فوسفات Deoxyribonucleoside (dATP و dGTP و dCTP و amp dTTP) تعمل كركيزة وتوفر الطاقة للبلمرة.

& # 183 أولاً ، ملف صغير التمهيدي RNA يتم تصنيعه في وجود إنزيم ، بريماز.

& # 183 وجود إنزيم يعتمد على الحمض النووي بوليميريز الحمض النووي, تنضم العديد من النيوكليوتيدات مع بعضها البعض لتكوين خيط تمهيدي وتشكيل سلسلة عديد النوكليوتيدات (خيط جديد).

& # 183 أثناء النسخ المتماثل ، يتم تشكيل خصلة واحدة كتمدد مستمر في 5 & # 8217 3 & # 8217 اتجاه (التوليف المستمر). هذا الخيط يسمى الساحل الرئيسي.

& # 183 الشريط الآخر يتكون في امتدادات صغيرة (شظايا أوكازاكي) في 5 & # 8217 3 & # 8217 اتجاه (التوليف غير المستمر).

& # 183 ثم يتم ضم شظايا Okazaki معًا لتشكيل حبلا جديدًا بواسطة إنزيم ، ligase DNA. هذا الخيط الجديد يسمى حبلا متخلفة.

& # 183 إذا تم إدخال قاعدة خاطئة في الخيط الجديد ، يمكن لبوليميراز الحمض النووي أن يفعل التدقيق اللغوي.

· بكتريا قولونية يكمل النسخ المتماثل في غضون 18 دقيقة. أي 2000 نقطة أساس في الثانية.

& # 183 في حقيقيات النوى ، يحدث تكرار الحمض النووي في S- المرحلة من دورة الخلية. يؤدي الفشل في انقسام الخلايا بعد تكرار الحمض النووي تعدد الصبغيات.


7: الأساس الخلوي للوراثة - علم الأحياء

علم الأحياء 109- أساسيات علم الأحياء

3 وحدات
درجة قابلة للتطبيق ، جامعة كاليفورنيا ، جامعة كاليفورنيا

54 ساعة محاضرة

مقدمة لأساسيات علم الأحياء بما في ذلك مفاهيم البيولوجيا الخلوية والجزيئية ، وعلم الوراثة ، والتكاثر ، والتطور ، والتنوع البيولوجي النباتي والحيواني ، والتكيف المورفولوجي والفسيولوجي ، والبيئة ، والنظم البيئية ، والاستدامة البيئية. هذه الدورة مخصصة لغير التخصصات.

فصل الربيع 2021:

القسم 91920 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 4/12/21 - 6/6/21)
القسم 91901 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 4/12/21 - 6/6/21)

القسم 98278 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 14/6 / 21-8 / 8/21)
القسم 98281 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 14/6 / 21-8 / 8/21)
القسم 98294 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 14/6 / 21-8 / 8/21)
القسم 98295 - عبر الإنترنت (8 أسابيع ، 14/6 / 21-8 / 8/21)

في هذا الفصل ، نستخدم كتاب المصادر التعليمية المفتوحة (OER) & quotConcepts of Biology & quot المقدمة من OpenStax وجامعة رايس. هذه ميزة كبيرة للطلاب لأن هذا الكتاب المدرسي متاح مجانًا. لتنزيل الكتاب كاملاً ، قم بزيارة http://openstax.org/details/books/concepts-biology

هذه هي قائمة الفصول الكاملة لهذه الدورة ، بما في ذلك روابط لفصول PDF الفردية.


الفصل الأول: مقدمة في علم الأحياء

الشكل 1.1 هذه صورة ناسا مركبة من عدة مناظر ساتلية للأرض. لعمل صورة لكامل الأرض ، يجمع علماء ناسا ملاحظات لأجزاء مختلفة من الكوكب. (الائتمان: تعديل العمل من قبل وكالة ناسا)

بالنظر إلى الأرض من الفضاء ، تقدم القليل من الأدلة حول تنوع أشكال الحياة الموجودة هناك. يُعتقد أن الأشكال الأولى للحياة على الأرض كانت كائنات دقيقة كانت موجودة لمليارات السنين قبل ظهور النباتات والحيوانات. الثدييات والطيور والزهور المألوفة لنا جميعًا حديثة نسبيًا ، نشأت منذ 130 إلى 200 مليون سنة. لقد سكن البشر هذا الكوكب منذ 2.5 مليون سنة فقط ، وفقط في 200000 سنة الماضية بدأ البشر في الظهور كما نفعل اليوم.

مقدمة في التعلم التفاعلي

الهدف من التعلم التفاعلي هو تعزيز التفاعل مع المفاهيم والمعلومات التي تتم دراستها والاحتفاظ بها. تدعم أنشطة التعلم التفاعلي في هذا الكتاب المدرسي المفتوح الممارسة الموجهة ذاتيًا وليست تقييمات مسجلة. استخدم أنشطة التعلم التفاعلي من أجل:


5.6 نظرة عامة على الوراثة الصبغية

تغاير اللون الجيني & # 8211 حالة تؤدي إلى أن تكون عيون الشخص بلونين مختلفين & # 8211 نتيجة للأليلات الطافرة في الجينات التي تتحكم في توزيع الميلانين في القزحية. مع التوزيع غير المتكافئ لجزيء الصبغة هذا في كل عين ، تظهر كل عين بلون مختلف.

في حين أن تغاير اللون الوراثي هو حالة ملفتة للنظر ، إلا أنها ليست الأكثر خطورة اضطراب وراثي التي يمكن نقلها عبر الكروموسومات. في الواقع ، يمكن أن تُورث الاضطرابات الوراثية بجميع أنواعها على الكروموسومات التي تحصل عليها من والديك. بعض هذه الاضطرابات ناتجة عن الأليلات الطافرة في جينات معينة ، في حين أن البعض الآخر ناتج عن اضطراب في توزيع الكروموسومات خلال الانقسام الاختزالي. من المحتمل أن يسألك اختبار AP عن الاضطرابات الوراثية بطريقة أو بأخرى. لذا ، ابق معنا ونحن نغطي كل ما تحتاج إلى معرفته وراثة الكروموسومات والاضطرابات الوراثية!

نظرًا لأننا غطينا بالفعل الكثير من هذه المعلومات في مقاطع الفيديو السابقة ، فلنراجع بسرعة وراثة الكروموسومات.

وراثة الكروموسومات يشير إلى حقيقة أن الجينات ، كل واحدة مصنوعة من العديد من النيوكليوتيدات التي تحمل المعلومات الجينية في تسلسلها ، يتم حملها معًا على الكروموسومات. يتم تكرار كل كروموسوم أثناء تكرار الحمض النووي، مما يؤدي إلى اثنين الكروماتيدات الشقيقة ملزمة في السنترومير.

في الكائنات ثنائية الصبغيات، كل كروموسوم له متماثل من مصدر أبوي مختلف يحمل أليلات مختلفة لنفس مجموعة الجينات. عملية الانقسام الاختزالي يفصل أولاً هذه الكروموسومات المتجانسة ، قبل فصل الكروماتيدات الشقيقة. ينتج عن هذا الأمشاج الموجودة أحادي العدد وتحمل نسخة واحدة فقط من كل كروموسوم. يمكنك مراجعة هذه العملية في مقطع الفيديو الخاص بنا في القسم 5.1.

ضع في اعتبارك أن الأنواع المختلفة لها امتداد عدد مختلف من الكروموسوماتتحمل عددًا مختلفًا من الجينات. على سبيل المثال ، تحتوي ذبابة الفاكهة على 4 كروموسومات تحمل 14000 جين. على النقيض من ذلك ، لدى البشر 23 كروموسومًا تحمل 22000 جينًا. لكن لا تعتقد أن عدد الكروموسومات أو عدد الجينات هو مؤشر على التعقيد. سرخس لسان الأفعى ، على سبيل المثال ، يحتوي على أكثر من 700 كروموسوم.

في مقطع الفيديو السابق الخاص بنا في القسم 5.3 غطينا علم الوراثة المندلية وأظهر كيف يمكن أن تسبب أليلات معينة أنماطًا ظاهرية معينة. لسوء الحظ ، يمكن أن تسبب أليلات معينة أمراضًا وراثية أيضًا. في الواقع ، غالبًا ما تُظهر الاضطرابات الوراثية التي تسببها الأليلات الطافرة نفس النسب الوراثية والنسب المظهرية التي نتوقع رؤيتها في أي سمة وراثية أخرى.

دعونا نفكر في اضطراب صبغي جسدي متنحي. تمامًا مثل السمة المتنحية الجسدية ، فإن النسل الوحيد الذي يظهر فعليًا أعراض اضطراب صبغي جسدي متنحي هو أولئك الذين يتلقون أليلين متحولين ومسببين للمرض. يُعرف النسل الذي يتلقى أليلًا متحورًا واحدًا باسم "ناقلات& # 8211 لديهم القدرة على نقل الاضطراب إلى الجيل التالي ، لكن لا تظهر عليهم الأعراض بأنفسهم. لذلك ، في حالة تهجين بين أبوين حاملين ، سيتأثر 25٪ من الأطفال بهذا الاضطراب ، وسيكون 50٪ من الأطفال حاملين لهذا الاضطراب ، و 25٪ فقط من الأطفال سيكونون خاليين تمامًا من الأليلات المسببة للمرض. .

خير مثال على اضطراب صبغي جسدي متنحي التليف الكيسي. عادةً ما يشفر الجين المصاب في التليف الكيسي بروتينًا يشارك في نقل أيونات الكلوريد عبر أغشية الخلايا في جميع أنحاء الجسم. عندما ينتج كلا الأليلين لهذا الجين نسخًا مختلة من البروتين ، تتراكم أيونات الكلوريد في الفراغات بين الغشاء وتسبب تكوين طبقة مخاطية سميكة في الرئتين والبنكرياس وأنسجة الجسم الأخرى. هذا يؤدي إلى عدد لا يحصى من الأعراض ، بما في ذلك صعوبة التنفس وانسداد قنوات البنكرياس. في حين أن المرض كان قاتلاً خلال الأشهر القليلة الأولى من الحياة ، إلا أن العلاجات والأدوية الحديثة قد أدت إلى إطالة عمر مرضى التليف الكيسي ، وقد تكون العلاجات الجينية المستقبلية قادرة على علاج هذا الاضطراب!

الآن ، دعنا نلقي نظرة سريعة على اضطراب صبغي جسدي سائد مثل مرض هنتنغتون. كما هو الحال مع الهيمنة الكاملة العادية ، يؤدي حتى أليل واحد سائد إلى أعراض المرض. لذلك ، إذا كان أحد الوالدين المتأثرين متخالف الزيجوت وفردًا طبيعيًا متنحًا متماثل الزيجوت يخلقون ذرية ، فإن نصف النسل سوف يتأثر ، في حين أن نصف النسل لن يرث أي أليلات مرضية. في مرض مثل داء هنتنغتون الذي تظهر أعراضه بشكل بطيء ، قد لا يعرف الفرد المصاب أنه مصاب بالمرض حتى وقت متأخر من العمر. هذا هو السبب في أن الاختبارات الجينية وتحليل النسب يمكن أن تكون أدوات مفيدة!

بالنسبة لاختبار AP ، ستحتاج إلى فهم كيفية القيام بذلك قراءة النسب و تحديد نوع الحالة الوراثية هذا موجود. هيا لنبدأ مع الأساسيات.

أ مربع يمثل أ الذكر، بينما أ دائرة يمثل أ أنثى. تمثل الخطوط الأفقية بين فردين زوجًا من الأفراد يصنعون ذرية ، بينما تمثل الخطوط الرأسية والخطوط الأفقية فوق الأفراد علاقات الأخوة. يوضح هذا النسب النمط الجيني الدقيق لكل فرد. هذا مفيد في تحديد النوع الدقيق لنمط وراثة اضطراب وراثي. ضع في اعتبارك أن بعض النسب تظهر فقط النمط الظاهري ، والذي قد يكون أكثر صعوبة في فك شفرته.

ستظهر لك النسب التي تبحث في مرض وراثي أيضًا الأفراد المصابين. هذه هي الطريقة التي تعرف بها الأنماط الجينية التي تسبب اضطرابًا معينًا. في هذه الحالة ، يمكننا أن نرى بسهولة أن الفرد المتأثر الوحيد هو أ متنحى متنحى واحد. نظرًا لعدم إصابة أي من الزيجوت المتغايرة ، فإننا نعلم أن هذا يجب أن يكون a اضطراب متنحي. نظرًا لأن كلًا من الذكور والإناث يمكن أن يكونوا حاملين للعدوى ، فإننا نعلم أيضًا أن هذا اضطراب وراثي جسمي & # 8211 إذا كان الاضطراب على كروموسوم Y ، لا يمكن للإناث حمله ، وإذا كان الاضطراب على كروموسوم X ، فيمكن للذكور إما تتأثر أو لا تعاني من المرض على الإطلاق. وهكذا ، فإننا نعلم أن هذا النسب الخاص يُظهر اضطرابًا وراثيًا متنحيًا.

دعونا نلقي نظرة على مثال آخر. يقدم هذا النسب بعض الأدلة التي يمكن أن تساعدنا في التعرف بسرعة على نمط وراثة هذا الاضطراب. أولاً ، نرى أن التهجين بين الذكر المصاب والأنثى العادية ينتج عنه العديد من النسل المصاب. ومع ذلك ، فإن هذا النسب يعطينا فكرة ثانية. لا ينتج عن التهجين بين فردين من النوع البري أي أفراد مصابين.

لذلك ، دعونا نختبر خيارين مختلفين. يمكن أن يكون الأفراد المصابون متنحيون متماثل الزيجوت. في هذا السيناريو ، يحمل الفرد من النوع البري أليلًا سائدًا. منذ أن تم إنتاج النسل المصاب ، علينا أن نفترض أن الفرد من النوع البري كان متغاير الزيجوت. مع هذا الترتيب من الأليلات ، نتوقع أن يُظهر النسل نسبة 1: 1 من النوع المتأثر إلى النوع البري. النسب قريبة من ذلك ، لذا لا يمكننا استبعادها. ومع ذلك ، يمكن أن يكون هذا أيضًا ملف اضطراب صبغي جسدي سائد، حيث يمكن رؤية نسب مماثلة إذا كان الذكر الأول المصاب متغاير الزيجوت. لذلك ، يمكن أن يُظهر هذا النسب إما أنماط وراثية جسمية متنحية أو وراثية سائدة. دليلنا الأخير ، حقيقة أن السمة هي شوهد في كل جيل، يقترح أن هذا النسب يظهر أ السمة الغالبة. ولكن ، ستكون هناك حاجة إلى مزيد من الاختبارات أو نسب أكبر لتأكيد ذلك.

أخيرًا ، دعنا نرى كيف يبدو النسب عندما يظهر ملف نمط الميراث المرتبط بالجنس. يُظهر هذا النسب حالة متنحية تم إجراؤها على X- كروموسوم. يمكننا أن نفترض أن هذه حالة متنحية مرتبطة بـ x لأن الذكور لا يمكن أن يكونوا حاملين للعدوى ، فقط متأثرون أو غير متأثرين. هذا منطقي لأن كل ذكر يحصل على كروموسوم X واحد فقط. علاوة على ذلك ، نرى أيضًا أن إنتاجًا مصابًا من الذكور والإناث من النوع البري الإناث الحاملة فقط والذكور الأصحاء. يشير هذا إلى أن الكروموسوم Y غير متورط وأن الإناث يجب أن ترث الأليل المكسور على الكروموسوم X من والدهن.

في حين أن الاضطرابات الجينية التي بحثناها سابقًا تضمنت جميع الأليلات الطافرة ، فإن الاضطرابات الجينية الأخرى لا تنتج عن الأليلات الطافرة. بدلاً من ذلك ، فهي ناتجة عن أحداث الانقسام الاختزالي غير الطبيعية التي تؤدي إلى وجود عدد كبير جدًا من الكروموسومات في الأمشاج الناتجة. هذه معروفة باسم أحداث غير مفصولة، ويمكن أن تحدث في الانقسام الاختزالي الأول أو الانقسام الاختزالي الثاني. إذا اندمجت الأمشاج التي تحتوي على نسختين من نفس الكروموسوم مع كروموسوم طبيعي أثناء الإخصاب ، فقد يؤدي ذلك إلى 3 نسخ من نفس الكروموسوم في زيجوت واحد & # 8211 حالة تعرف باسم التثلث الصبغي. يؤدي التثلث الصبغي 21 ، على سبيل المثال ، إلى ظهور الأعراض لدى مرضى متلازمة داون.

ومع ذلك ، هناك العديد من الأنواع المختلفة من أحداث عدم الارتباط التي يمكن أن تؤدي إلى مجموعة متنوعة من الاضطرابات الوراثية. على سبيل المثال ، إذا أدى حدث غير مفصلي إلى مشيج بدون كروموسوم معين ، فقد يؤدي ذلك إلى نسخة واحدة فقط من الكروموسوم في النسل. متلازمة تيرنر هي أحد الأمثلة ، حيث يكون لدى المرضى كروموسوم X واحد فقط بدلاً من 2. اضطراب وراثي مشابه هو اضطراب Klinefelter ، وهو حالة تسببها 2 X كروموسوم وكروموسوم Y واحد.

في البشر ، غالبًا ما تؤدي أحداث عدم الانفصال هذه الاضطرابات الوراثية. هذا لا ينطبق على جميع الكائنات الحية ، خاصة عندما يؤدي عدم الارتباط إلى كائنات حية لديها أكثر من نسختين من الجينوم. على سبيل المثال ، تقريبًا 80٪ من النباتات المزهرة تطورت من حدث غير مفصلي ضاعف من مستوى النسل الناتج ، مما أدى إلى ظهور نوع جديد. ومع ذلك ، يتم إنتاج العديد من المحاصيل الزراعية باستخدام أحداث غير مفصولة تؤدي إلى تعقيم البذور. يبيع المزارعون هذه الفاكهة والخضروات المعقمة حتى لا يتمكن الناس ببساطة من إعادة زراعة البذور التي يشترونها ويزرعون أنواعًا معينة من الفاكهة التي قام المزارعون بتربيتها بعناية على مر السنين لصفات مختلفة.


شاهد الفيديو: ماهو الفرق بين الصبغي والكروماتين والكروماتيد مراحل الإنقسام الخيطي المتساوس (أغسطس 2022).