علمی- آموزشی

      (ژنتیک و خاستگاه آن)  بر اساس مطالب کتاب سال سوم تجربی       تهیه و تنظیم:از حسین صفا

تعریف علم وراثت: انتقال صفات از والدین به فرزندان را وراثت گویند

 تعریف علم ژنتیک: علمی است که در مورد مکانیسم وراثت پژوهش می کند.

 استفاده از ژنتیک: در دامپروری-کشاورزی-درمان و تولید داروهای جدید بیماریها

  تاریخچه علم وراثت: از زمانی است که انسان کوشش کرد تا از گیاهان و جانوران مناسبتر استفاده کند. به طور علمی با پژوهشها ی آقای نایت(حدود 200سال پیش) و بدنبال آن آقای مندل (از سال 1866 تا 1900)کار شروع شد.البته نخستین تجربه های ژنتیک از حدود 10000 سال پیش اندکی پس از پایان گرفتن آخرین عصر یخبندان با اهلی کردن و پرورش گیاهان و جانوران توسط انسان آغاز شد.    نایت:کشاورز انگلیسی که بر روی گلبرگ نخود فرنگی کار کرد                               سفید     x      ارغوانی

در نسل اول همه ارغوانی و در نسل دوم تعدادی ارغوانی و تعدادی سفید می شدند.

 مندل:کارآقای نایت را دنبال کرد وصفات متقابل مختلف را بررسی کرد و تعدادگیاهان حاصل را شمارش و از نظرآماری تجزیه و تحلیل می کرد.پدر آقای مندل کشاورز و ایشان یک کشیش اتریشی بود.

 آقای مندل با پژوهشهای خود قواعد و قوانینی برای پیش بینی الگوهای وراثت کشف کرد.

 (اصطلاحات ژنتیک)

صفت:(Character) به پدیدههایی مثل   سفیدی، سیاهی    -      بلندی ،کوتاهی گویند.

صفات متقابل:(Alternate character)صفاتی که دو حالت دارند و حد وسط ندارند. در گیاه نخودفرنگی هفت مورد مشاهده می شوید:

      1-بلندی ،کوتاهی پایه      2و3-پوسته میوه و دانه صاف، چروکیده    4-گل ارغوانی،سفید

 5- دانه زرد، سبز       6- رنگ غلاف سبز ، زرد    7- گل پایین شاخه،گل در انتهای شاخه

 آلل(متعلق به هم): به دو فاکتور یا دو ژن تعیین کننده یک صفت گفته می شود.هریک بر روی یک کروموزوم همولوگ قرار دارندو جایگاه(لوکاس) مشخصی و یکسانی دارند.                                    

خالص(هموزیگوس):صفتی که آللهای یکسان داردمثل رنگ سفید ppیا ارغوانی PP

ناخالص(هتروزیگوس):صفتی که آللهای غیر یکسان داردمثل ارغوانی ناخالصPp

خودلقاحی:آمیزش گامت نر یک جانداربا گامت ماده خودش(اکثرا در گیاهان)

دگرلقاحی:آمیزش گامت نر یک جاندار با گامت ماده غیر خودش از همان گونه(اکثرا در گیاهان)

توجه:آقای مندل نسل خالص را با خودلقاحی گیاه نخود فرنگی در چند نسل بدست می آورد.

فرضیه های آقای مندل

نطریه آمیختگی صفات: پژوهشهایی که قبل از آقای مندل انجام شده بود به این نتیجه منجر شد که صفات هر فرد برآیند یا میانگینی از صفات والدین است.

  پژوهشهای آقای مندل این فرضیه را پشتیبانی نکرد و بیان نمود که هر صفت را دو عامل تعیین می کند که یکی از این دو عامل از پدر    و دیگری از مادر به ارث رسیده است.

    فرضیه های مندل:

   1- هر جاندار برای هر صفت خود دو آلل دارد که یکی را از پدر و یکی را از مادر دریافت کرده است.

   2- ژنهای مربوط به هر صفت ممکن است مشابه(هموزیگوت) یا متفاوت(هتروزیگوت) باشند.

   3-هنگامی که دو آلل، پس از لقاح به یکدیگر می رسند،یکی از آنها ممکن است بطور کامل خود را ظاهر کند(آلل غالب) و دیگری اثر خود را ظاهر نکند(آلل مغلوب )

 

   4-دو آللی که مربوط به یک صفت هسنتد،هنگام تشکیل گامت از یکدیگر جدا شده و هر گامت فقط یکی از آللها را دریافت می کند.

پژوهشهای آقای مندل بر روی گیاه نخود فرنگی

علت انتخاب گیاه نخود فرنگی:

   1- دارای چند صفت است که هر کدام فقط دو حالت را نشان می دهند(حد واسط ندارند).

   2- آمیزش دادن گیاهان با یکدیگر آسان است(اتجام خودلقاحی و دگرلقاحی).

   3-گیاهی کوچک است و به آسانی پرورش داده می شود.

   4- آشنایی مندل از دوران خردسالی با این گیاه

   سه مرحله آزمایش آقای مندل

   1- اجازه داد تا گیاه گل ارغوانی و گل سفید برای چند نسل بطور طبیعی به روش خودلقاحی دانه تولید کنند (برای خالص شدن صفت)                                                    pp   X   pp                                          

                                          گل سفید X   گل ارغوانی

   2-دو گیاه خالص ایجاد شده را وادار کرد تا با انجام دگر لقاحی دانه تولید کنند(زاده های حاصل را نسل اول نامید).                                                                                                                                                                                                                                         گل   سفید Xگل ارغوانی

   3- گیاهان حاصل از زاده های نسل اول را به حال خود گذاشت تا با انجام خودلقاحی دانه تولید کنند(زاده های حاصل را نسل دوم نامید).                                    Pp  X Pp                                                                                                                                                               

 قوانین وراثت

  فرضیه های آقای مندل به دلیل قابل تعمیم بودن به بسیاری از صفات جانداران از طرف پژوهشگران قوانین مندل یا قوانین وراثت نامیده شده است.

1- قانون تفکیک ژنها:

  ژنهای مربوط به یک صفت هنگام تشکیل گامت از یکدیگر جدا می شوند.                                                                                                                                                                                                                                                                                                                

۲- قانون جور شدن مستقل  ژنها:                                                                                              

 هنگام تشکیل گامتها،آللهای مربوط به هرصفت،بدون تاثیر بر صفات دیگر،از هم تفکیک می شوند (این قانون برای ژنهایی که بر روی کروموزومهای مختلف قرار دارند صادق است)                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                                            

 در این حالت و باااین ژنوتیپ امکان تشکیل چهار نوع گامت وجود دارد

                     چند اصطلاح ژنتیک

 ژنوتیپ: به فرمول ژنتیکی یک صفت گویندمثل ژنوتیپ صفت دانه صاف که SSوSsدارد.

فنوتیپ:به شکل ظاهری صفت گویند مثل دانه صاف-دانه چروکیده

آمیزش منوهیبریدی:آمیزشی که طی آن فقط یک صفت که دو حالت دارد، مورد پژوهش قرار می گیرد.مثل رنگ گل در گیاه لاله عباسی     

                                 (گیاه گل سفید pp    x    گیاه گل ارغوانی PP    

آمیزش دی هیبریدی:آمیزشی که طی آن دو صفت همزمان مورد پژوهش قرار گیرد.

  (گیاه دانه صاف گل ارغوانی SSPP    x گیاه دانه چروکیده گل سفیدsspp )

ژنوتیپ نوترکیب:به ژنوتیپ جدید در فرزندان یک آمیزش که با ژنوتیپ والدین تفاوت دارد گفته می شود.

 صفت غالب(Dominant):به صفتی گویندکه درآمیزش بین دو والد خالص در تمام افراد نسل اول ظاهر می شود(والدین هر دو هموزیگوت بوده و یک صفت را به طور متقابل دارند).

صفت مغلوب(Recesive):صفتی که در آمیزش بین دو والد خالص در نسل اول ظاهر نشود ولی در تعدادی از افراد نسل دوم در نتیجه خود لقاحی بین آنها ظاهر شود.

  احتمال و وراثت

مربع پانت: جدولی است که برای بدست آوردن نسبت ژنوتیپ و فنوتیپ آمیزش های دلخواه  می توان از آن استفاده کرد.نسبت گامت های والدین در ستون بالا و عمودی طرف چپ جدول نوشته می شود(کاشف آن آقای رجینالد پانت بود).

 در آمیزش دی هیبرید خانه های  جدول 16 عدد خواهد بود.                                             

آمیزش آزمون و پیش بینی نتایج آمیزش با کمک حساب احتمال

 آمیزش آزمون: نوعی آمیزش بین دوجاندارازیک گونه است که یکی فنوتیپ غالب را نشان می دهد ولی ژنوتیپ آن مشخص نیست با جانداری با ژنوتیپ مغلوب

                             ( گیاه دانه صافx  گیاه دانه چروکیده)

احتمال وقوع دو پیش آمد مستقل بطور همزمان برابر حاصل ضرب احتمال وقوع هریک از آنها به تنهایی است.                                 

 احتمال وقوع یک پیش آمد = تعداد حالت های مساعد تقسیم بر تعداد حالت های ممکن                                     

    مثال : دریک کیسه چهار مهره با چهار رنگ وجود دارد احتمال بیرون آمدن یک مهره به رنگ سبز به طور تصادفی چقدر است؟                      

استفاده از دودمانه(شجره نامه)برای بررسی چگونگی وراثت

به سوابق و امکانات ثبت شده از ازدواج ها و تولدهای یک خانواده در چند نسل متوالی دودمانه گفته می شود.

  دودمانه به ویژه برای پژوهش درباره ی صفات غیرعادی و ناهنجاریهای ژنی مورد استفاده قرار می گیرد.

  خطوط افقی ازدواج، خطوط عمودی فرزندان، دایره فرد ماده، مربع فرد نر ودایره و مربع تیره فرد با ناهنجاری را نشان می دهد.

   (یک دودمانه مربوط به وراثت زالی در یک خانواده)

انواع صفات     اتوزومی            غالب : هانتینگتون (سه نوع ژنوتیپ)

    مغلوب :تالاسمی،گلبول داسی،فنیل کتونوریا (سه نوع ژنوتیپ)

   وابسته به جنس   مغلوب: هموفیلی (مرد دونوع زن سه نوع ژنوتیپ ) 

  نکاتی در باره مسائل ژنتیک (1)

  انواع گامت هایی که یک ژنوتیپ می تواند (در صورتی که ژنها مستقل باشند )تولید کنداز رابطه 2 به توانnبدست می آید.مثال:ژنوتیپAaBbCcDdبه تعداد هر صفت هترو دو نوع گامت تولید می کند.یعنی nمساوی 4 است و تعدادنوع گامتها 16عدد خواهد بود.

 تعداد تتراد در پروفاز یا متافاز میوز یک برابر نصف تعدادکروموزم های سلول است                   در 2n=2 تعداد تترادها 2عدد است.

 تعداد آرایش ممکن تتراد در متافاز میوز یک از رابطه 2به توان nتقسیم بر دو بدست می آید. n(تعداد ژنهای هترو است )

مثال:درسلول زایشی 6=n2 با ترکیب ژنوتیپی AaBbDDهنگام میوزکروموزومها چند تتراد و چند آرایش متافازی میوز یک خواهد داشت؟

تعداد تتراد مساوی n یعنی 3می شود.از رابطه بالا تعدادانواع تتراد برابر 2 می شود.

انواع ژنوتیپ و فنوتیپ مونوهیبرید در نسل اول و نسل دوم: در نسل اول یک نوع فنوتیپ و سه نوع ژنوتیپ،

 در نسل دوم دو نوع فنوتیپ و سه نوع ژنوتیپ تشکیل می گردد

نکاتی در مورد مسائل ژنتیک(2)

تعداد فنوتیپ از رابطه 2به توان n و تعداد ژنوتیپ از رابطه3 به توان n در نسل دوم بدست می آید.n تعدادژنهای هتروزیگوت است.  

  مثال:از خودلقاحی فردی با ژنوتیپ AaBBCc چند نوع فنوتیپ و چند نوع ژنوتیپ تولید می شود؟ nدر این مسئله برابر 2 است. پس تعداد فنوتیپ 4 و ژنوتیپ 8 خواهد بود.

 انواع ژنوتیپ در نسل اول و دوم : اگر ژنوتیپ والدین مشابه و هموزیگوت باشد:

                                                                                   (AABB X AABB)

    هیچ ژنوتیپ جدیدی بوجود نمی آید(نوترکیبی صفراست) .

   ولی اگر ژنهای هتروزیگوت داشته باشیم .      (AaBbCC X AaBBCc)

    انواعی از ژنوتیپ ها جدید خواهد بود.که

     انواع ژنوتیپ والدین - کل ژنوتیپ ها = تعداد ژنوتیپ های جدید

نوع ترکیبی صد درصد: یک والد کاملا هموزیگوت غالب و یکی هموزیگوت مغلوب باشند.

                                          (AABBCC X aabbcc)

   مثال:باتوجه به آمیزش بالا چه نسبتی از فرزندان در نسل 2 نسبت به نسل1 جدید خواهند بود؟

    نسل اول:  همگی ژنوتیپ جدید دارند:   AaBbCc  که از خودلقاحی آن

   در نسل دوم: 9 ژنوتیپ خواهیم داشت که 8 عدد آن جدید خواهد بود 8= 1- 9

رابطه غالب و مغلوبی مربوط به همه ی آللها نیست

   الگوهای زیر از الگوی مندلی پیروی نمی کنند:

۱- صفاتی که تحت تاثیر چند ژن قرار دارند(صفات چند ژنی):  مثل رنگ چشم، طول قد، وزن، رنگ مو، رنگ پوست درانسان . افراد مختلف درجات متفاوتی ازهرکدام این صفات را نشان می دهند.

۲- غالبیت ناقص: در بعضی از صفات افراد ناخالص ترکیبی از هر دو صفت را نشان می دهند(رابطه غالب و مغلوبی ندارند). مثل رنگ گل قرمز و سفید در گیاه گل میمون(زاده ها گل صورتی) – حالت مو در انسان که فرزندان دو فرد که یکی موی مجعد ودیگری موی صاف داشته باشند، موی موجدار خواهند داشت.

۳- آلل هایی که همزمان اثر خود را نشان می دهند(هم توانی): نوعی رابطه بین دو آلل است که طی آن هر دو همراه باهم ظاهر می شوند. مثل وراثت رنگ موی قرمز و سفید در اسب که زاده ها موهای سفید و قرمز هر دو را دارند.(در غالبیت ناقص فنوتیب غالب حد واسط ظاهر می شود).

۴- آلل های چند گانه: ژن هایی مثل گروه های خونی ABO انسان توسط بیش از دو آلل کنترل می شوند.

  آلل های IA ،IB  و i. که حرف AوBنشان دهنده آنتی ژن سطح غشائ گلبولهای قرمز است ، IAوIB آلل های     تولید کننده آنتی ژن ها می باشند.i نشان دهنده عدم حضور این آنتی ژنهاست.

 IAوIBهر دو نسبت به هم رابطه هم توانی دارند ولی نسبت بهiغالبند:                                                                         IA=IB > i

۵- صفات تحت تاثیر محیط: انداز قد،رنگ پوست در انسان – رنگ مودر روباه قطبی – رنگ گل گیاهان ادریسی     

      (چند مثال از دودمانه) لطفا طرح های آن را رسم کنید.

1- اتوزومی غالب: (هانتیگتون)   پدر و مادر ناخالص(بیمار)  فرزند دختر مغلوب(سالم)   

2- اتوزومی مغلوب (زالی- کم خونی داسی شکل-فنیل کتو نوریا )   :دختر یا پسر هر کدام می توانند بیمار شوند.                                           

2- وابسته به جنس مغلوب:( هموفیلی-کور رنگی)  پسر ها بیمار چون الل مغلوب را از مادر دریافت کرده اند

3- وابسته به جنس غالب: چون فرزندان دختر تمام بیمارند پس الل بیماری غالب است.

  این ژن روی کروموزوم جنسی است.چون از پدر دریافت شده است

 

 

 

 

 

 

 

 

 

نوشته شده توسط حسین صفا در ساعت 20:47 | لینک  |