الكشف عن الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي دروس علوم الحياة و الأرض الثانية بكالوريا

الكشف عن الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي 

دروس علوم الحياة و الأرض الثانية بكالوريا

 الفصل : مفهوم الخبر الوراثي و طبيعته الكيميائية

ملاحظة : الكلمات الموجودة في الموضوع و الملونة بالأزرق هي عبارة عن مصطلحات علمية ، و  تجدون تعريفها أسفل الموضوع .

الكشف عن الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي

لم يكن تحديد الطبيعة الكيميائية للجزيئة الحاملة للبرنامج الوراثي بالأمر الهين، حيث تطلب الأمر عشرات السنوات من التجارب، أبرزها تجارب Griffith و تجارب العالم Avery و مساعدوه، ثم أخيرا، تجارب العالمين Hershey و Chase.

اعتمد العالِم Griffith في تجاربه، على الفئران و على نوع من البكتيريات تسمى المكورات الرئوية. تتواجد هذه البكتيريات على شكل سلالتين :

المكورات S :   و هي بكتيريات تحيط بها طبقة بروتينية تسمى العليبة. تكون هذه المكورات ملساء Smooth بفعل هذه البروتينات، كما أنها ممرضة.

المكورات R : و هي بكتيريات لا تحتوي على العليبة. تكون هذه المكورات خشنة Rough، كما أنها غير ممرضة.

تمثل الوثيقة أسفله الظروف و النتائج التجريبية.

 1 : حلل النتائج التجريبية لأبحاث Griffith ماذا تستنتج  ؟

(الأجوبة الصحيحة عن الأسئلة أسفل الموضوع)

لتحديد الطبيعة الكيميائية للعلة المُحوّلة، أجرى Avery و مساعدوه سنة 1944، عدة تجارب أفضت إلى تحديد طبيعة هذه المادة، و تمثل الوثيقة أسفله نتائج هذه التجارب.

2 : وضع كيف تمكن Avery و مساعدوه من الكشف عن الطبيعة الكيميائية للعلة المحولة  ؟

(الأجوبة الصحيحة عن الأسئلة أسفل الموضوع)

على الرغم من تجارب Avery و مساعديه، و اقتراحهم لطبيعة العلة المحولة، إلا أن تجارب العالمين Hershey و Chase على العاتيات، كانت محطة هامة في التحديد الدقيق للطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي.

اعتمد هذان العالمان على تكاثر العاتيات في تجاربهم. تقوم العاتيات بالتطفل على البكتيريات و تحقنها بجزيئة الـ ADN، الشيء الذي يؤدي إلى تكاثر العاتيات داخل البكتيريات.

تمثل الوثيقة أسفله أهم المراحل المعتمدة في تجربة Hershey و Chase، و كذا النتائج المحصل عليها.

3 : باستغلالك للنتائج التجريبية لتجارب Hershey و chase بين كيف تم تأكيد الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي   ؟ (الأجوبة الصحيحة عن الأسئلة أسفل الموضوع)

حصيلة

أكدت تجارب كل من Griffith و Avery و مساعديه، إضافة إلى تجارب العالِمين Hershey و Chase، أن جزيئة الـ ADN (الحمض النووي الريبوزي الناقص الأكسجين) هو دعامة الخبر الوراثي.

الجواب الصحيح عن الأسئلة : 

 1 : حلل النتائج التجريبية لأبحاث Griffith ماذا تستنتج  ؟

الجواب : عند حقن فأر سليم بالمكورات الرئوية S، يلاحظ موت هذا الفأر. عند حقن فأر آخر سليم بالمكورات R، يلاحظ بقاء هذا الفأر حيا.

- نستنتج إذن أن العامل المسؤول عن موت الفأر، هو تواجد العليبة، حيث أن المكورات R التي لا تتوفر على العليبة لا تؤثر على الفأر.

بعد تدمير المكورات S وحقنها لفأر سليم، يلاحظ بقاء هذا الفأر حيا. إذن، فالمكورات S الميتة فقدت قدرتها الممرضة، بفعل فقدانها للعليبة.

في التجربة الأخيرة، و بعد حقن فأر سليم بالمكورات S الميتة (غير الممرضة)، و المكورات R (غير الممرضة كذلك)، يلاحظ موت هذا الفأر. كما أن استخلاص عينة من دم الفأر الميت، كشف عن تواجد مكورات S حية (لم يتم حقنها).

- نستنتج من التجربة الأخيرة لـ Griffith أن المكورات S الحية التي تم الكشف عنها في دم الفأر الميت، لا يمكن أن تنتج إلا عن تحول المكورات R، و ذلك بفضل مادة متواجدة في بقايا المكورات S الميتة. هذه المادة، سماها Griffith بالعلة المُحوّلة.

2 : وضع كيف تمكن Avery و مساعدوه من الكشف عن الطبيعة الكيميائية للعلة المحولة   ؟

الجواب : بعد عزلهم لمكونات المكورات S الميتة، قام Avery و مساعدوه بإضافتها إلى مجموعة من المحاليل مع إضافة المكورات الرئوية R قصد تحديد طبيعة العلة المحولة :

- عند اضافة بقايا مكونات المكورات S الميتة إلى محلول يحتوي على أنزيمات مُحللة للبروتينات، و بعد حقن الخليط إلى فأر سليم و إضافة المكورات الرئوية R، يلاحظ موت الفأر. إذن فالعلة المحولة لم تتأثر بالأنزيمات المُحللة للبروتينات، فأدت إلى تكون مكورات S مُميتة. إذن العلة المحولة ليست بروتينا.

- و بعد اضافة بقايا المكورات S الميتة إلى محلول يحتوي على أنزيمات مُحللة للدهون، و حقن الخليط إلى فأر سليم و إضافة المكورات الرئوية R، يلاحظ كذلك موت الفأر. العلة المحولة لم تتأثر هنا كذلك بالأنزيمات المُحللة للدهون، فهي إذن ليست من الدهون.

- نفس النتيجة تم الحصول عليها بعد اضافة بقايا المكورات S الميتة إلى محلول يحتوي على أنزيمات مُحللة للـ ARN و إضافة المكورات الرئوية R. يتبين هنا كذلك أن العلة المحولة ليست من الـ ARN.

- في التجربة الأخيرة، و بعد اضافة بقايا المكورات S الميتة إلى محلول يحتوي على أنزيمات مُحللة للـ ADN، و حقن الخليط إلى فأر سليم و إضافة المكورات الرئوية R، يلاحظ بقاء هذا الفأر حيا. نستنتج إذن أن هذه الأنزيمات قامت بتحليل العلة المحولة، مما جعلها لا تؤثر على الفأر (ليس هناك تحول المكورات R إلى مكورات S). إذن فالعلة المحولة عبارة عن جزيئة الـ ADN.

 : باستغلالك للنتائج التجريبية لتجارب Hershey و chase بين كيف تم تأكيد الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي   ؟ 

الجواب : 

تتكون العاتية من رأس يحتوي على جزيئة الـ ADN ـ(1)، و تحيط بها طبقة بروتينية تسمى الغمد (2). تحتوي العاتية كذلك على خييطات (3) و مُسطح به أشواك (4) يُسهل عملية تثبيتها على البكتيريات.

بعد وضع عاتيات غير مشعة في وسط به كبريت مشع 35S، يلاحظ أن الغمد البروتيني المحيط بالعاتية أصبح مشعا (لكون الكبريت تم دمجه في بروتينات الغمد). و بعد وضع عاتيات غير مشعة في وسط به فوسفور مشع 32P، يلاحظ أن جزيئة الـ ADN المتواجدة في رأس العاتية أصبحت مشعة (لكون الفوسفور تم دمجه في جزيئة الـ ADN).

بعد ذلك تم وضع النوعين من العاتيات في وجود بكتيريات بهدف التطفل عليها :

قامت العاتيات ذات الغمد البروتيني المشع بالتطفل على البكتيريات بحقنها لمكوناتها داخلها، لكن العاتيات الناتجة عن هذا التطفل كانت كلها غير مشعة.

من جهة أخرى، قامت العاتيات ذات الـ ADN المشع كذلك بالتطفل على البكتيريات بحقنها لمكوناتها داخلها. في هذه الحالة، تم الحصول على عاتيات كلها ذات ADN مشع.

- نستنتج من هذه المعطيات أن الـ ADN هو المسؤول عن نقل الخبر الوراثي، لكون تكاثر العاتيات ذات الـ ADN المشع، أعطى عاتيات بدورها ذات ADN مشع. إذن فهذه الجزيئة تُنقل من عاتية لأخرى، و هي مركز البرنامج الوراثي للكائنات الحية.

تعريف المصطلحات العلمية الموجودة بالموضوع :

المكورات الرئوية Pneumocoques : هي نوع من البكتيريات Streptococcus pneumoniae، تسبب الإصابة بمرض التهاب الرئتين. تتواجد هذه البكتيريات على شكل سلالتين : المكورات S، و هي بكتيريات تحيط بها طبقة بروتينية تسمى العليبة. تكون هذه المكورات ملساء Smooth بفعل هذه البروتينات، كما أنها ممرضة. هناك كذلك المكورات R، و هي بكتيريات لا تحتوي على العليبة. تكون هذه المكورات خشنة Rough، كما أنها غير ممرضة.

العليبة Capsule : هي عبارة عن غشاء يحيط ببعض أنواع البكتيريات. تتركب العليبة أساسا من بوليمير من السكريات، لكنها قد تضم كذلك مركبات بروتينية.

العاتيات  Bactériophage : هي نوع من الحُمات (فيروسات) التي تتطفل أساسا على البكتيريات، و تتكاثر على حسابها. تتكون العاتيات من رأس قد يضم جزيئة الـ ADN، أو جزيئة الـ ARN، إضافة إلى أنها تتكون من خييطات و مسطح به أشواك (يسمح بتثبيتها)، و يحيط بها جدار بروتيني يسمى الغمد.

العلة المُحوّلة Facteur Transformant : هو الاسم الذي أطلقه العالم Griffith على المادة المسؤولة عن تحول المكورات R، إلى مكورات S، و التي تم اعتبارها، ذات دور هام فيما يخص تمركز الخبر الوراثي. بينت التجارب و الأبحاث بعد ذلك، على أن هذه العلة المحولة ما هي إلا جزيئة الحمض النووي الريبوزي ناقص الأكسجين (ADN).

ال ADN (حمض نووي ريبوزي ناقص الأكسجين ) (Acide Désoxyribonucléique (ADN : هي جزيئة تتواجد على مستوى خلايا جميع الكائنات الحية، و تخزن مختلف المعلومات الوراثية (الخبر أو البرنامج الوراثي) للكائن الحي. تعتبر بالتالي مركز الخبر الوراثي، و هي مُشكلة من شريطين متعاكسا التوازي (لولب مضاعف)، حيث يتشكل كل شريط من متتالية نيكليوتيدات مرتبطة فيما بينها و مرتبطة مع الشريط الآخر بواسطة روابط هيدروجينية.

باقي فقرات الفصل :

	عناوين الدروس	مشاهدة
1	تقديم (مفهوم الخبر الوراثي)
2	تموضع الخبر الوراثي
3	مراحل الإنقسام غير المباشر
4	علاقة الصبغيات بالخبر الوراثي
5	الكشف عن الطبيعة الكيميائية للخبر الوراثي
6	بنية الـ ADN وعلاقته بالصبغيات
7	آلية مضاعفة الـ ADN