وراثة الصفات المندلية

• أوضّح أنَّ الجينات على الكروموسومات تُحدِّد الطرز الشكلية في الأبناء.
• أفسِّر دور الانقسام المُنصِّف في التنوُّع الجيني.
• أفسِّر نصي قانوني مندل في الوراثة.
• أطبق قانوني مندل عند حلّ مسائل عن الوراثة.

من الجاميتات إلى الأبناء: كيف تنتقل الصفات؟

تُتوارث الصفات في الكائنات الحيّة التي تتكاثر جنسيًّا عن طريق الجاميتات التي تنتج من الانقسام المُنصِّف.

• الخلية الجسمية ثنائية المجموعة الكروموسومية ⁦(2n)⁩ في الإنسان تحوي 23 زوجًا من الكروموسومات.
• نصف الكروموسومات من الأمّ، ونصفها الآخر من الأب.
• الجاميتات أحادية المجموعة الكروموسومية ⁦(1n)⁩، وتحوي 23 كروموسومًا.

• الكروموسومات الجسمية: أزواج الكروموسومات بدءًا بالزوج الأوّل، وانتهاءً بالزوج الثاني والعشرين.
• لكل كروموسوم كروموسوم مماثل له.
• تشغل نفس الجينات المواقع نفسها على الكروموسومين المتماثلين.

مصدران لتنوّع الجاميتات: الترتيب العشوائي والعبور

يؤدي الانقسام المُنصِّف دورًا في تنوُّع التراكيب الجينية في الكائنات الحيّة.

• الترتيب العشوائي للكروموسومات ⁦(Random Orientation of Chromosomes)⁩ يُؤثِّر في توارث الأليلات المحمولة على كروموسومات مختلفة.
• عملية العبور تُؤثِّر في توارث الأليلات المحمولة على الكروموسوم نفسه.

فكيف تترتّب الكروموسومات في الطور الاستوائي الأوّل؟

الترتيب العشوائي: كيف يتنوّع تكوين الجاميتات؟

• الشكل (2): ملخّص لتكوين الجاميتات في خلية تحوي 4 كروموسومات لفرد طرازه الجيني ⁦AaBb⁩، في دلالة على صفتين مختلفتين.
• الألوان: كروموسومات أحد الأبوين باللون الأزرق، وكروموسومات الآخر باللون الأحمر.

• الطريقتان المُحتمَلتان لترتيب الكروموسومات - بما تحمله من أليلات - أثناء الانقسام المُنصِّف:
• الترتيب (أ): الأليلان ⁦A⁩ و⁦B (⁩هما من أحد الأبوين) في جهتين مختلفتين.
• $Ab,\ aB$
• الترتيب (ب): الأليلان ⁦A⁩ و⁦B⁩ في الجهة نفسها.
• $AB,\ ab$
• النتيجة: تنتج 4 أنواع من الجاميتات، لكلٍّ منها تركيب جيني يختلف عن الجاميتات الأخرى.

أوضِّح المقصود بالترتيب العشوائي للكروموسومات.

العبور: تبادل أجزاء بين كروماتيدين غير شقيقين

أوضِّح المقصود بالعبور.

أحدِّد الطرز الجينية للجاميتات الناتجة من حدوث عملية العبور.

مندل وبازيلاؤه: نتائج أساس لدراسة الوراثة

درس العالم مندل توارث صفات عديدة في نبات البازيلاء، وتوصَّل إلى نتائج تُعدُّ أساسًا لدراسة توارث الصفات في الكائنات الحيَّة الأخرى.

• استقصى مندل وراثة صفات عديدة في نبات البازيلاء، وتتبَّع ظهورها في الجيل الأوَّل والجيل الثاني.
• عدد أفراد الجيل الأوَّل كان كبيرًا؛ فتقاربت نسب الصفات الناتجة من التلقيح مع النسب المُتوقَّعة لظهورها.

أحدِّد الصفة السائدة لكلٍّ من موقع الزهرة، وشكل البذرة.

تجربة مندل: أين اختفت البذور المُجعَّدة؟

• التلقيح: نباتا بازيلاء، أحدهما أملس البذور، والآخر مُجعَّد البذور.
• الجيل الأوَّل ⁦(F1)⁩: ظهر كل فرد أملس البذور، واختفت صفة البذور المُجعَّدة.
• الجيل الثاني ($F_{2}$): بعد التلقيح بين أفراد الجيل الأوَّل ظهرت صفة البذور المُجعَّدة بنسبة 25%.

• النسبة بين أفراد الجيل الثاني: 75% أملس البذور، و25% مُجعَّد البذور، أي 3 : 1.

أحسُب النسبة المئوية لظهور صفة البذور المُجعَّدة بين أفراد كلٍّ من الجيل الأوَّل، والجيل الثاني.

الجينات والأليلات: السائد يظهر والمُتنحّي يختفي

• فمثلًا: لجين صفة لون الأزهار في نبات البازيلاء أليلان:
• سائد: يُرمز إليه بحرف كبير ⁦(R)⁩، ويُمثِّل صفة اللون الأرجواني.
• مُتنحٍّ: يُرمز إليه بحرف صغير ⁦(r)⁩، ويُمثِّل اللون الأبيض.

• الطراز الجيني للفرد:
• الصفة السائدة: متماثل الأليلات ⁦(RR)⁩، أو غير مُتماثل الأليلات ⁦(Rr)⁩.
• الصفة المُتنحِّية: دائمًا متماثل الأليلات ⁦(rr)⁩.
• انتبه: الفرد متماثل الأليلات لصفة معيَّنة ليس بالضرورة متماثل الأليلات للصفات الأخرى، أنظر الشكل (7).

• يختلف الأليل السائد والأليل المُتنحِّي للصفة الواحدة في تسلسل النيوكليوتيدات فيها، أنظر الشكل (8).
• أثر الاختلاف: يُؤثِّر في بناء البروتينات.

أُدُوّن الطرز الجينية مُتماثلة الأليلات، وغير مُتماثلة الأليلات.

أُقارن بين تسلسل النيوكليوتيدات في الأليلين الآتيين: (أ) ⁦TAATGCTACGTACGGA (⁩ب) ⁦TAATGCTAGCTACGGA⁩

قانون انعزال الصفات: أليلا الصفة ينفصلان

أُوضِّح المقصود بكلٍّ من السيادة التامة، وقانون انعزال الصفات.

الاحتمالات: كيف نتنبّأ بالطرز الجينية للأبناء؟

تُماثل نتائج تجارب مندل قواعد الاحتمالات التي تنطبق على إلقاء قطع النقود.

• القاعدة الأولى: لا يتأثر احتمال حدوث الحدث باحتمال حدوثه في مرَّات أُخرى.
• عند إلقاء قطعة نقد: احتمال ظهور الصورة هو 1/2، واحتمال ظهور الكتابة هو 1/2.
• ظهور الصورة أوَّل مرَّة لا يعني بالضرورة ظهور الكتابة ثانيةً؛ فقد يتكرَّر ظهور الصورة، لأنَّ كل إلقاء مستقل عن الإلقاءات اللاحقة.
• الولادة مثل ذلك: احتمال أن يكون المولود ذكرًا هو 1/2، وأنثى هو 1/2، حتى لو كان المولود الأوَّل ذكرًا.
• القاعدة الثانية: تتراوح قيمة الاحتمال بين 0 و1.
• فرد طرازه الجيني ⁦tt⁩: احتمال ظهور الجاميت الذي يحوي الأليل ⁦t⁩ هو 1، والأليل ⁦T⁩ هو 0.
• فرد طرازه الجيني ⁦Tt⁩: احتمال ظهور كلٍّ من الجاميتين هو 1/2.

لتحديد احتمال حدوث حدثين مستقلين معا، فإنني أحسب ناتج احتمال حدوث الحدث الأول ضرب احتمال حدوث الحدث الثاني.

• مثال: تلقيح نباتي بازيلاء، كل منهما طويل الساق، وغير متماثل الأليلات، والطراز الجيني لكليهما هو ⁦Tt⁩.
• الجاميتات: احتمال إنتاج جاميت يحوي الأليل ⁦T⁩ هو 1/2، والأليل ⁦t⁩ هو 1/2 في كلا النباتين.
• احتمال الفرد ⁦tt⁩: احتمال ⁦t⁩ من النبات الأول × احتمال إنتاج الأليل ⁦t⁩ في النبات الثاني.
• $1/2 \times 1/2 = 1/4$

• الفرد ⁦Tt⁩ قد ينتج من اندماج الجاميت ⁦T⁩ من الأب والجاميت ⁦t⁩ من الأم، أو العكس.
• $1/4 + 1/4 = 1/2$

1. اكتب الجاميتات: اكتب جاميتات كل أب، واحتمال كل جاميت.
2. حدّد الاتحادات: حدّد كل اتحاد لجاميتين يُعطي الطراز المطلوب.
3. اضرب: اضرب احتمالي الجاميتين في كل اتحاد.
4. اجمع: اجمع نواتج الاتحادات إذا كان للطراز المطلوب أكثر من طريقة.
5. تحقّق: تحقّق من النتيجة بمربع بانيت.

تزوَّج رجل بفتاة، وكلاهما يحمل صفة القدرة على ثني اللسان غير مُتماثِل الأليلات ⁦(Dd)⁩. أجد احتمال إنجاب أنثى لا تحمل صفة القدرة على ثني اللسان لهذه العائلة.

أجد احتمال إنتاج فرد طرازه الجيني ⁦(TT)⁩ لأبوين طرازهما الجيني ⁦(Tt)⁩.

مثال: ما الصفة السائدة في لون ريش الحمام؟

• الجدول (1): تزاوجات عديدة لتتبع وراثة لون الريش في نوع من الحمام.

• الجدول (2): تزاوجات عديدة لتتبع وراثة لون الريش بين أفراد الجيل الثاني في نوع من الحمام.

صفتان معًا: ماذا يحدث لتوارثهما؟

• التجربة: درس مندل وراثة صفتين معًا في نبات البازيلاء، هما: لون البذور، وشكلها.
• الجزء الأول: لقّح مندل نباتًا أصفر وأملس البذور ($YYRR$) بنبات أخضر ومجعد البذور ($yyrr$).
• الجيل الأول: جميع البذور صفراء وملساء، وطرازها الجيني $YyRr$.
• الجزء الثاني: لقّح أفراد الجيل الأول معًا، ودوّن أعداد النباتات الناتجة وصفات كلّ منها.
• النتيجة: النسب بين النباتات الناتجة مقاربة للنسب المتوقعة في مربع بانيت، أنظر الشكل (9).

• لون البذور: النسبة بين البذور الصفراء والخضراء 3 : 1؛ احتمال الصفراء 3/4، واحتمال الخضراء 1/4.
• شكل البذور: في الجيل الثاني 12 بذرة ملساء و4 بذور مجعدة، أي 3 : 1؛ احتمال الملساء 3/4، واحتمال المجعدة 1/4.
• الخلاصة: النسب المتوقعة للصفة الواحدة لم تتأثر عند دراستها مع صفة أخرى، أنظر الشكل (10).

أُدوِّن نصَّ قانون التوزيع الحر.

عمل باحث على تلقيح نباتي بازيلاء لتتبُّع وراثة صفتي طول الساق ولون القرون. كان أليل طول الساق هو ⁦T⁩، وأليل قصر الساق هو ⁦t⁩، وأليل القرون الخضراء هو ⁦G⁩، وأليل القرون الصفراء هو ⁦g⁩. وقد استخدم الباحث مربع بانيت الآتي لتمثيل النتائج:

• أ. أستنتج الطرز الجينية لكلٍّ من الأبوين.

• ب. أجد احتمال ظهور أفراد لهم نفس الطراز الشكلي للفرد (1).

مثال: احتمال فرد من تلقيح نباتين مختلفين

• للتحقق من صحة النتائج نستخدم مربع بانيت:

مثال: استنتاج الطرز الجينية للأبوين من نسب الأبناء

اختبر نفسك: أسئلة مراجعة الدرس