بكالوريا علوم 2024 - نماذج أتمتة مع الحل لمادة العلوم (شامل)

 

ما هي عملية نسخ المادة الوراثية؟

يعد الحمض النووي هو المسبب الرئيسي لظهور الاختلاف بين البشر، كاختلاف الشكل. و لون العينين ، و لون البشرة، و الشعر. و قد تم اكتشاف تركيب الأساسي للحمض النووي في منتصف القرن العشرين. كما تم معرفة كيفية انتقاله من جيل لآخر عن طريق عوامل وراثية .

علم الوراثة.

هو العلم الذي يهتم بدراسة الجينات، التي تنقل الصّفات الوراثيّة من الآباء إلى الأبناء.، فضلاً عن دراسة ماهية الحمض النّووي الرّايبوزي منقوص الأكسجين DNA الذي يتضمن بداخله الجينات. ومدى تأثيره على التّفاعلات الحاصلة في الخليّة الحيّة. بالإضافة لدراسة دور العوامل البيئيّة المؤثرة في ظهور الصّفات الوراثيّة (العقلة، 2018)

المادة الوراثية.

هي خيوط نستطيع ملاحظتها بالعين المجردة بعد استخلاصها من نواة الخلية. حيث تظهر بشكل خيوط رفيعة بيضاء اللون. تتركب من وحدات كيميائية منظمة ومرتبة بصورة دقيقة. ولها أربع أنواع (A-T-G-C). وتترتب هذه الوحدات بتتابعات مختلفة وكل تتابع يعني جين أو شيفرة (محمد معبد، 2023، ص163).

عملية المضاعفة.

تفك المادة الوراثية شفرتها ليتكون RNA معين تبعاً لكل جين.، حيث يحمل رسالة من الجين DNA فيسمى الرسول، ثم يتكون بروتين يتبع الشيفرة الموجودة على RANA الرسول.

مع العلم أنه يوجد تداخلات جانبية مختلفة عن هذه التداخلات تتعلق بأنواع من البروتينات. كما أن المادة الوراثية لا تتضاعف قبل أن يتم انقسام الخلية إلا بوجود بعض الأنواع من البروتينات.

فضلاً عن ضرورة وجود التتابع التمهيدي أو البرايمر RNA، كما يمكن التعبير عن الجينات لتكوين الرسول الخاص بها بواسطة بروتينات معينة، وللتحكم في ثبات mRNA يلزم توافر نوعاً من RNA يسمى ميكرو RNA (محمد معبد، 2023، ص168).

اقرأ أيضاً التعليمات الوراثية – كيف يتم انتقال التعليمات الوراثية عبر الأجيال.

عملية نسخ المادة الوراثية أو المضاعفة (Replication).

هي عملية حيوية مهمة تحدث في الخلايا. لإنتاج نسخة مماثلة من الحمض النووي الريبوزي أو الديوكسي ريبوزي (RNA أو DNA).

كيف يتم نقل المعلومات الوراثية إلى الخلايا الأبنة؟

تحدث عملية المضاعفة قبل تقسيم الخلية وتساهم فيما بعد في نقل المعلومات الوراثية إلى الخلايا الابنة بالطريقة التالية: (Douglas, 2018, p13)

1. يتم فصل الشريط الحامل للمادة الوراثية (الحمض النووي) في الخلية إلى شريطين متوازيين.
2. يتم تقسيم الشريطين المتوازيين إلى مجموعة من الأجزاء الصغيرة تسمى النواقص.
3. يتم إضافة قواعد جديدة إلى كل نواقص. والتي تكون متشابهة مع القواعد الموجودة في الشريط الحامل الأصلي.
4. يتم تكرار هذه العملية حتى يتم إنشاء نسخة مطابقة للشريط الحامل للمادة الوراثية.
5. يتم فصل الشريط الحامل للمادة الوراثية المضاعف بعد اكتمال نسخته. وتكون هذه النسخة جاهزة للاستخدام في عملية التكاثر والنمو للخلية.

ما النتائج المحتملة لحدوث أخطاء في عملية المضاعفة أثناء نسخ المادة الوراثية؟

تحدث أخطاء في عملية المضاعفة أثناء نسخ المادة الوراثية بشكل طبيعي بشكل يومي في أجسامنا. هذه الأخطاء يمكن أن تؤدي إلى تغيرات في التسلسل الوراثي للجينات. بعض النتائج المحتملة لحدوث أخطاء في عملية المضاعفة تشمل:

1. الطفرات الجينية.

يمكن أن تحدث تغيرات في التسلسل الوراثي للجينات بشكل عشوائي أثناء عملية المضاعفة. كاستبدال زوج من النيوكليوتيدات ليحل مكان زوج آخر. أو بسبب تغيرات كيميائية في DNA كإزالة مجموعة أمينية من القاعدة النتروجينية المعينة C وتحولها إلى U قبل تشكيل البروتين مما يغير خصائص هذا البروتين.

قد تكون هذه التغيرات غير مضرة وتعتبر طفرات طبيعية، ولكن قد تؤدي أيضًا إلى تغيرات ضارة تؤثر على وظيفة الجين والصحة بشكل عام (أديب،2019، ص189).

2. الأمراض الجينية.

في بعض الأحيان، يمكن أن تحدث أخطاء في عملية المضاعفة تؤدي إلى ظهور اضطرابات وراثية. حيث تنتقل جزء من كروموسوم من جزء مختلف من كروموسوم إلى كروموسوم مختلف تماماً. وقد تتسبب عمليات النقل في حدوث إجهاضات أو ولادة أطفال يعانون من تشوهات وإعاقات جسدية. أو أعراض في صعوبات التعلم (Pawlowski، 2019).

على سبيل المثال، يمكن وراثة التغير في الكروموسومات من قبل أحد الوالدين. إلا أن الأكثر شيوعاً لحدوث هذا التغير هو في حالة انحراف عملية المضاعفة في خلايا البيضة أو الحيوان المنوي. 

أو نشوء الخلل عند التقاء البيوضة بالحيوان المنوي. جميع تلك الاختلالات والأخطاء قد تتسبب تشوهات جسدية أو اضطرابات عضوية في الأجنة ويصعب التحكم بها. (العنيزات، 2022، ص67).

3. السرطان.

في بعض الأحيان، تحدث أخطاء في عملية المضاعفة في الخلايا السليمة، مما يؤدي إلى تراكم تغيرات جينية غير طبيعية واضطراب في آلية تنظيم نمو الخلايا. هذا التراكم الجيني قد يؤدي في بعض الحالات إلى تكون أورام سرطانية. (محمد طه، 2018).

4. مرض هنتجتون.

هو مرض وراثي، ينتج عن جين شاذ في الكروموسوم 4، أي ان المرض ينمو في الأفراد الذين يحملون في جيناتهم نسخة شاذة من ذلك الجين الشاذ، وهو دليل على تفاعل بين الجينات والبيئة.

5. مرض القصور المناعي المشترك ومرض الهيموفيليا بنوعيه A وB، ومرض البروفيريا.

وهذه الأمراض سببها الجينات القافزة، والتي تعتبر محفزات للطفرات. وتحركها على الجينيوم هو في الغالب ما يسبب الأمراض الوراثية. حيث تقوم هذه الجينات بتحطيم الجينيوم. من خلال غرز نفسها في أحد الجينات، فتقوم بعرقلته وتعطيل عمله. 

وبمجرد ان تترك الجينات القافزة الجين المغروزة فيه تترك مكانها فجوة، لا تلتئم ولا يتم ترميمها بشكل صحيح في الغالب

6. مرض اضطراب في نظم القلب.

هذا المرض يدل على تأثير التنوع الجيني القوي للإصابة بالمرض. كما يوضح هذا المرض كيف يؤثر التفاعل الجيني والبيئي على الإصابة بالمرض. من خلال وجود جين SCN5A الذي يتحكم في إنتاج مكونات لقنوات الصوديوم المتوضعة في الغشاء الخلوي لخلايا عضلة القلب.

وعند انفتاح هذه القنوات وانغلاقها يتم الاتصال المباشر بين داخل الخلية والبيئة المحيطة بها من الخارج. وعندما تفتح هذه القنوات يدخل الصوديوم مسرعاً نحو الداخل.، وتسبب هذه السرعة المفاجئة للصوديوم انقباض عضلة القلب.وبالتالي يحدث النبض.

لذلك عند اكتشاف العلماء لتنوع الجين SCN5A بأحد صوره وهو تغيير نيوكليوتدة واحدة. فينتج عنها تغير في حمض اميني واحد من اصل مليار وهذا الحمض هو سيرين، حيث يتحول إلى تيروسين.

إذ ان هذا التحول يجعل قنوات الصوديوم تفتح بصورة أسرع من العادة فيتخلخل التناسق المألوف في خلايا القلب. فيسبب اضطراب في نظم القلب. مما يؤثر على كفاءة وفعالية ضخ القلب للدم. فيتوقف الدم ع الدوران بين أنحاء الجسم فيؤدي حتماً إلى الموت (محمد طه، 2018).

من المهم أن نلاحظ أن عملية المضاعفة غالبًا ما تكون عملية عالية الكفاءة وتتم بدقة كبيرة. ومع ذلك، فإن الأخطاء لا تزال تحدث في بعض الأحيان وتلعب دورًا في الانتقال الوراثي وتطور الكائنات الحية. 

لذا لا بد من مراقبة المادة الوراثية وإصلاحها إذا تعرضت لما يتلف جزءاً منها. أو يحدث أي تغيير في أجزائها بسبب عوامل خارجية كالأشعة فوق البنفسجية أو الملوثات البيئية وغيرها (محمد معبد، 2023، ص169).

المراجع.

1. أديب، نغم بهجت أحمد. (2019). الطفرات الوراثية وطرق الإصلاح بواسطة الـ (DNA) – دراسة تحليلية. العدد السابع. العراق: المجلة الدولية للعلوم الإنسانية والاجتماعية.
2. العقلة، إحسان. (٢٣ يناير، ٢٠١٨). بحث عن علم الوراثة. موقع موضوع. متاح على الرابط https://mawdoo3.com/%D8%A8%D8%AD%D8%AB_%D8%B9%D9%86_%D8%B9%D9%84%D9%85_%D8%A7%D9%84%D9%88%D8%B1%D8%A7%D8%AB%D8%A9#cite_note-nG37ntunyx-1
3. العنيزات، صباح حسن. (2022). الاسس التشريحية والفسيولوجية لجسم الانسان. ط1. مج1. عمان: دار اليازوري العلمية.
4. محمد معبد، ريم محمود. (2023). نقد التطور وعلم الخلية. ط1. مج1. المملكة العربية السعودية: وكالة الصحافة العربية.
5. محمد طه، رضا. (2018). الجينات والعلاج الجيني. مكتبة جزيرة الورد.
6. Milos, Pawlowski. (2019). تصنيف المادة الوراثية. ترجمة محمد عرفات. الناشر كتب كامبريدج ستانفورد.
7. Douglas, M., Choi, J., & Clark, M. A. (2018). Biology 2e. Retrieved from https://openstax.org/books/biology-2e.