تأثير الجينات على نمو الخلايا السرطانية

السؤال الذي يطرحه الجميع، هل السرطان مرض وراثي؟

 

المؤكد الان ان السرطان هو من أكثر الأمراض الوراثية البشرية شيوعًا.  حيث اثبتت العديد من الابحاث إن التحول من خلية طبيعية إلى سرطان خبيث مدفوع بالتغييرات في الحمض النووي للخلية ، والمعروفة أيضًا باسم الطفرات. و هذه التغييرات تحفزها عدة مواد في بيئة الشخص منها: المواد الكيميائية،  الأشعة و بعض الفيروسات. في حديثنا اليوم سنركز على تاثير الجينات على نمو و تطور الخلايا و تحولها الى خلايا سرطانية.

الجينات المؤثرة على نمو الخلايا و مساهمتها في تطور السرطان:

يمكن أن تتحول طلائع الجينات الورمية  proto-oncogen الى جينات ورمية oncogene. 

حيث يتم تشفير طلائع الجينات الورمية للبروتينات الخلوية الطبيعية المشاركة في إشارات نمو الخلية.  عندما تتحول هذه الجينات إلى طفرة نتيجة التعرض للمواد الكيميائية أو الإشعاع أو مواد مسرطنة أخرى ، تسمى هذه الجينات الأورام السرطانية.

تشمل الجينات التي تنظم عادة نمو الخلايا وانقسامها خلال دورة الخلية جينات لعوامل النمو ومستقبلاتها والجزيئات داخل الخلايا لمسارات الإشارات.  يمكن أن تؤدي الطفرات التي تغير أيًا من هذه الجينات في الخلايا الجسدية إلى السرطان.  يمكن أن يكون عامل هذا التغيير عبارة عن طفرة عفوية عشوائية.  ومع ذلك ، فمن المحتمل أن العديد من الطفرات المسببة للسرطان تنتج عن التأثيرات البيئية ، مثل المواد الكيميائية المسرطنة والأشعة السينية وغيرها من الإشعاع عالي الطاقة ، وبعض الفيروسات.

يتحكم في تطور و نمو الخلايا و امكانية تحولها لخلايا سرطانية العديد من المركبات، تخضع بدورها لتاثير 3 انواع رئيسة من الجينات و هي:

1. طلائع الجينات الورمية proto-oncogens

2. الجينات الورمية oncogenes 

3. الجينات الكابتة او المثبطة للورم Tumor suppressor genes.

طلائع الجينات الورمية proto-oncogens عبارة عن مجموعة من الجينات التي تتسبب في أن تصبح الخلايا الطبيعية سرطانية عند تحورها.  عادة ما تكون الطفرات في الجينات السرطانية سائدة في الطبيعة ، وتسمى النسخة المتحولة من هذه  الجينات بالجينات الورمية oncogenes.  في كثير من الأحيان ، تعمل جينات الطلائع على تشفير البروتينات التي تعمل على تحفيز انقسام الخلايا ، وتمنع تمايز الخلايا ، وتوقف موت الخلايا.  كل هذه العمليات مهمة لنمو و تطور خلايا الجسم و ايضا لصيانة الأنسجة والأعضاء.

 ومع ذلك ، فإن الجينات الورمية تظهر عادةً زيادة في إنتاج هذه البروتينات ، مما يؤدي إلى زيادة انقسام الخلايا ، وانخفاض تمايز الخلايا ، وتثبيط موت الخلية ؛  مجتمعة ، تحدد هذه الأنماط الظاهرية الخلايا السرطانية.  وبالتالي ، فإن الأورام السرطانية هي حاليا هدف جزيئي رئيسي لتصميم الأدوية المضادة للسرطان.

تحول جينات الطلائع الورمية إلى الجينات الورمية:

 بشكل عام ، ينشأ الجين الورمي عن تغير جيني يؤدي إلى زيادة إما في كمية منتج بروتين الجين الورمي أو في النشاط الجوهري لكل جزيء بروتين.  تصنف التغييرات الجينية التي تحول جينات الطلائع إلى الجينات الورمية إلى ثلاث فئات رئيسية:

 1. حركة الحمض النووي داخل الجينوم movement of DNA within the genome.

و يقصد بها الطفرات الحادثة للكروموسومات من طفرات انتقال translocation، انقلاب inversion، مضاعفة duplication او غيرها من الطفرات. غالبا ما يتم العثور على خلايا سرطانية تحتوي على كروموسومات قد تكسرت و من ثم تم تجميعها بشكل غير صحيح ، مما يؤدي إلى نقل اجزاء من كروموسوم إلى آخر.  هذا بدوره سيؤثر على تنظيم التعبير الجيني gene expression.  إذا حدث انتقال لجين طلائع محفز للأورام بالقرب من منطقة محفز نشط active promoter ، فقد يزيد من معدل نسخها ، مما يجعلها من تتحول الى جين ورمي.

 2. زيادة تاثير جينات الطلائع الورمية. amplification of a proto-oncogene.

التضخيم amplification، يزيد من عدد نسخ جين الطلائع الورمي في الخلية من خلال تكرار الجين و زيادة معدلات النسخ و تعبير الجينات.

 3. الطفرات النقطية التي تحدث لعوامل تحكم في جين الطلائع أو طفرة في الجين نفسه.

point mutations in a control element or in the proto-oncogene itself.

الطفرات النقطية تحدث في:

 1. منطقة المحفز  promoter أو المحسن enhancer التي تحكم في جينات الطلائع الورمية ، مما يتسبب في زيادة تعبيره.

 2. في سلسلة الشيفرة الوراثية coding sequence، مما يغير البروتين الناتج الى بروتين أكثر نشاطًا أو الى بروتين أكثر مقاومة للتحلل degradation من البروتين العادي.

كل هذه الآليات يمكن أن تؤدي إلى تحفيز غير طبيعي لدورة الخلية وتضع الخلية على طريق الورم الخبيث.

الجينات الكابتة (المثبطة) للورم  Tumor suppressor genes.

 بالإضافة إلى الجينات التي تزيد من انقسام الخلايا ، تحتوي الخلايا على جينات تمنع او تنظم انقسام الخلايا.  تسمى هذه الجينات الجينات الكابتة للورم لأن البروتينات التي تشفرها تساعد في منع نمو الخلايا غير المنظم المؤدي للسرطان. أي طفرة تقلل من النشاط الطبيعي لبروتين كابت للورم قد تساهم في ظهور السرطان ، مما يحفز النمو من خلال غياب الكبت.

 المنتجات البروتينية للجينات الكابتة للورم لها وظائف مختلفة.  تعمل بعض بروتينات مثبطات الورم على إصلاح الحمض النووي التالف ، وهي وظيفة تمنع الخلية من تراكم الطفرات المسببة للسرطان. تتحكم بروتينات أخرى مثبطة للورم في التصاق الخلايا ببعضها البعض أو بالمادة خارج الخلية extracellular matrix.  يعد تثبيت الخلية السليم أمرًا بالغ الأهمية في الأنسجة الطبيعية - وغالبًا ما يكون غائبا في السرطان.  و هنالم بروتينات أخرى كابتة للورم تتحكم في الإشارات الخلوية cell-signalling pathways التي تمنع دورة الخلية. من اشهر الجينات الكابتة للورم جين p53 الذي يشفر بروتينا بنفس الاسم. سنتطرق له في منشوراتنا القادمة.

دمتم بخير 

أصل الخلايا السرطانية و عملية الانبثاث metastasis

أصل الخلايا السرطانية:

 تؤدي سلسلة من الطفرات في الخلية إلى تكاثرها بشكل اكبر من الخلايا المجاورة.  مع نمو كتلة الخلايا المنقسمة بمرور الوقت ، و مع زيادة معدل الطفرات تعاني الخلايا من تضخم بسبب زيادة إنتاج الخلايا في الأنسجة أو الأعضاء الطبيعية و تتحول إلى سرطان (carcinoma). 

 يحدث انتشار الخلايا السرطانية إلى الأنسجة والأعضاء الأخرى (الانبثاث او الارتحال metastasis) عندما ينهار التصاق هذه الخلايا السرطانية ، وتكون قادرة على الانتقال بسهولة إلى مواقع جديدة.

تتراكم الطفرات الجينية بمرور الوقت نتيجة لأحداث مستقلة.  وبالتالي ، فإن مسار السرطان ينطوي على خطوات متعددة.  في الواقع ، يرى العديد من العلماء أن تطور السرطان هو عملية تطورية صغرى او دقيقة Microevolution.

 لفهم ما يعنيه هذا ، ضع في اعتبارك ما يلي: 

عندما تمنح الطفرة الخلية السرطانية ميزة نمو ، يمكنها أن تنتج نسخًا أكثر من نفسها عن الخلية العادية - ويمكن أن يتفوق نسلها على نظيراتها غير السرطانية في المنافسة على الموارد. في وقت لاحق ، قد توفر الطفرة الثانية للخلايا السرطانية ميزة تكاثرية أخرى ، والتي بدورها تكثف ميزتها التنافسية أكثر.  وفي حالة عدم وجود نقاط تفتيش رئيسية أو تلف جينات الإصلاح ، فإن معدل تراكم الضرر يزداد أكثر. تستمر هذه العملية مع كل طفرة جديدة تقدم مثل هذه الفوائد ، وهي قوة دافعة في تطور الكائنات الحية - وليس فقط الخلايا السرطانية.

الانبثاث او الارتحال metastasis:

الانبثاث - تعني حرفيا "مكان جديد" - هي واحدة من المراحل النهائية للسرطان.  

الانبثاث metastasis، هو انتشار المرض من عضو أو جزء إلى عضو أو جزء آخر غير مجاور.

تعريف قاموس اوكسفورد الطبي للانبثاث metastasis 

" the development of secondary malignant growths at a distance from a primary site of cancer"

"تطور الأورام الثانوية على مسافة من موقع السرطان الأساسي".

كيف و لماذا يحدث الانبثاث:

خلال المراحل المبكرة من السرطان ، تكون الأورام عادة حميدة (أورام لا تنتشر) وتبقى محصورة داخل الحدود الطبيعية للأنسجة.  بينما تنمو الأورام وتصبح خبيثة ، فإنها تكتسب القدرة على اختراق هذه الحدود وغزو الأنسجة المجاورة.

 غالبًا ما تفرز الخلايا السرطانية الغازية البروتياز التي تمكنها من تحلل المصفوفة خارج الخلية عند حدود الأنسجة.  كما يمنح protease الخلايا السرطانية القدرة على إنشاء ممرات جديدة في الأنسجة.  على سبيل المثال ، يمكنهم تفكيك الوصلات التي تربط الخلايا معًا ، وبالتالي الوصول إلى مناطق جديدة.

في هذه المرحلة ، تدخل الخلايا السرطانية مجرى الدم أو الجهاز اللمفاوي وتنتقل إلى موقع جديد في الجسم ، حيث تبدأ في الانقسام ووضع الأساس للأورام الثانوية.  لا يمكن لجميع الخلايا السرطانية أن تنتقل.  من أجل الانتشار بهذه الطريقة ، يجب أن تمتلك الخلايا القدرة على اختراق الحواجز الطبيعية للجسم حتى تتمكن من الدخول والخروج من الدم أو الأوعية اللمفاوية.  حتى الخلايا السرطانية المنتقلة تواجه تحديات عند محاولة النمو في مناطق جديدة.

وبالتالي ، فإن السرطان هو نمو الخلايا دون رادع.  يمكن أن تسبب الطفرات في الجينات السرطان عن طريق تسريع معدلات انقسام الخلايا أو تثبيط الضوابط العادية على النظام ، مثل توقف دورة الخلية أو موت الخلية المبرمج.  مع نمو كتلة الخلايا السرطانية ، يمكن أن تتطور إلى ورم.  يمكن للخلايا السرطانية أيضًا أن تغزو الأنسجة المجاورة ، وأحيانًا تنفصل وتنتقل إلى أجزاء أخرى من الجسم ، مما يؤدي إلى تكوين أورام جديدة في تلك المواقع.

الاساس الجزيئي للسرطان

كيف تتغير الخلايا الطبيعية إلى سرطانية؟

 في حين أن السرطان مرتبط بوضوح بزيادة عدد الخلايا ، فإن التغييرات في الآليات التي تنظم ولادة الخلايا الجديدة (تكاثر الخلايا) ليست سوى وجه واحد لآليات السرطان.  من المعروف الآن أن انخفاض معدلات موت الخلايا (موت الخلايا المبرمج) يساهم في أنواع معينة من السرطان.

 يتميز السرطان عن العمليات الأخرى لتشكيل الورم بسبب قدرته على غزو الأنسجة المحيطة.  بمرور الوقت ، تصبح هذه الخلايا مقاومة بشكل متزايد للضوابط التي تحافظ على الأنسجة الطبيعية - ونتيجة لذلك ، تنقسم بسرعة أكبر من أسلافها وتصبح أقل اعتمادًا على الإشارات من الخلايا أخرى.  حتى أن الخلايا السرطانية تتهرب من موت الخلايا المبرمج programmed cell death ، على الرغم من حقيقة أن تشوهاتها المتعددة تجعلها عادةً أهدافًا رئيسية لموت الخلايا المبرمج .

 في المراحل المتأخرة من السرطان ، تخترق الخلايا حدود الأنسجة الطبيعية و تنتشر إلى مواقع جديدة في الجسم.  تبين أن أنظمة التنظيم الجيني التي تسوء أثناء السرطان هي نفس الأنظمة التي تلعب أدوارًا مهمة في التطور الجنيني والاستجابة المناعية والعديد من العمليات البيولوجية الأخرى.  وهكذا ، فإن البحث في الأساس الجزيئي للسرطان قد أفاد و انجز العديد من مجالات علم الأحياء الأخرى.

الخلايا الطبيعية و الخلايا السرطانية: 

يمكن لخلايا الجسم العادية أن تتكاثر تمامًا ، وتصبح متخصصة ، وتتوقف عن التكاثر في الوقت المناسب ، وتلتصق ببعضها البعض في المكان الصحيح ، كما أنها تدمر نفسها إذا تعرضت للتلف.  تختلف الخلايا السرطانية بعدة طرق: فهي لا تموت إذا انتقلت إلى جزء آخر من الجسم ، ولا تطيع إشارات من خلايا أخرى ، ولا تلتصق ببعضها البعض وتبقى غير ناضجة.  لا تتوقف الخلايا السرطانية عن التكاثر حتى بعد مضاعفتها 50 أو 60 مرة ، لذلك ستستمر كل خلية سرطانية وتتضاعف.  بالإضافة إلى ذلك ، على الرغم من أن الخلايا السرطانية قادرة على تدمير نفسها ، فإنها تدمر ببطء أكثر مما تتكاثر - مما يعني أن عددها يستمر في الزيادة.

الفرق بين الخلايا الطبيعية والخلايا السرطانية

 في الخلايا الطبيعية ، تتحكم مئات الجينات بشكل معقد في عملية انقسام الخلايا.  يتطلب النمو الطبيعي التوازن بين نشاط تلك الجينات التي تعزز تكاثر الخلايا وتلك التي تثبطها.  وتعتمد أيضًا على أنشطة الجينات التي تشير إلى متى يجب أن تخضع الخلايا التالفة للاستماتة.

 ينشأ السرطان من طفرات الحمض النووي

 تصبح الخلايا سرطانية بعد تراكم الطفرات في الجينات المختلفة التي تتحكم في تكاثر الخلايا.  وفقا لنتائج البحث من مشروع جينوم السرطان ، تمتلك معظم الخلايا السرطانية 60 طفرة أو أكثر.  التحدي الذي يواجه الباحثين هو تحديد أي من هذه الطفرات مسؤولة عن أنواع معينة من السرطان.

أنواع مختلفة من السرطانات لها توقيعات مختلفة.  ومع ذلك ، فقد كشفت المقارنة العلمية لأنواع متعددة من الأورام أن بعض الجينات تتحور في الخلايا السرطانية أكثر من غيرها.  على سبيل المثال ، تعتبر الجينات المعززة للنمو growth-promoting genes ، مثل جين بروتين الإشارة Ras ، من بين أكثر الجينات التي يتم تحويرها في الخلايا السرطانية.  تصبح نشطة للغاية وتنتج خلايا يتم تحفيزها بقوة من قبل مستقبلات النمو.

 تعمل بعض أدوية العلاج الكيميائي على مقاومة هذه الطفرات عن طريق منع عمل بروتينات إشارات النمو.  عقار سرطان الثدي Herceptin ، على سبيل المثال ، يمنع فرط نشاط مستقبلات التيروزين كيناز overactive receptor tyrosine kinases   (RTKs) ، وعقار Gleevec يمنع انزيم كينيز الاشارة signaling kinase المرتبط بسرطان الدم (اللوكيميا) النخاعي المزمن.

تؤدي الطفرات الأخرى المرتبطة بالسرطان إلى تعطيل الجينات التي تمنع تكاثر الخلايا أو تلك التي تشير إلى الحاجة إلى موت الخلايا المبرمج.  تعمل هذه الجينات ، والمعروفة باسم جينات كابتة للورم tumor suppressor genes ، كالمكابح brakes عند التكاثر ، ويجب تحور كلا نسختي الجين (الاليلات) داخل الخلية حتى يحدث الانقسام غير المنضبط.  على سبيل المثال ، تحمل العديد من الخلايا السرطانية نسختين متحولة من الجين الذي يرمز لـ p53 ، وهو بروتين متعدد الوظائف يستشعر عادة تلف الحمض النووي ويعمل كعامل نسخ لجينات التحكم في نقاط التفتيش.

في منشوراتنا القادمة سنتحدث عن اصل الخلايا السرطانية و كيف تنشا. ايضا سنتحدث عن ارتحال و انتشار السرطان للانسجة الاخرى metastasis.

دمتم بخير

كروموسوم Y

 1. كما هو معروف، في نواة كل خلية يتم ضغط الحمض النووي DNA في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

 2. تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات.  تأتي مجموعة واحدة من الكروموسومات من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب.  الزوج الثالث والعشرون هو الكروموسومات الجنسية X,Y. في حين يطلق على بقية الأزواج الـ 22 الكروموسومات الجسمية.

 3. عادة ، يكون الطراز الكروموسومي للإناث XX،  بينما يكون الطراز الكروموسومي للذكور (XY).  ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

 4. ترث الإناث كروموسوم X من والدهن ، والكروموسوم X الآخر من والدتهم.  يرث الذكور دائمًا كروموسوم X الخاص بهم من والدتهم و كروموسوم Y من الوالد. و في علم الأنساب ، غالبًا ما يتم تتبع نسب الذكور باستخدام الكروموسوم Y لأنه ينتقل فقط من الأب.

5. الكروموسوم Y أصغر بثلاث مرات من الكروموسوم X ، ويحتوي كروموسوم X على حوالي 1020 جين ، بينما يحتوي كروموسوم Y على 122 جينًا تقريبًا.

  أقرا اكثر حول كروموسوم X في منشوراتنا السابقة.

6. خلال المراحل الاولى من الحمل تنشا جميع الاجنة بصفة الانثى نتيجة لتاثير كروموسوم X القوي و لكن بعد فترة يظهر تأثير كروموسوم Y في اجنة الذكور ، حيث يحتوي كروموسوم Y على عدد من الجينات اهمها الجين المحدد للخصية او للذكورة، (Testis-determining factor (TDF او (SRY) Sex determination region on y chromosom. حيث يساهم في تطور الاعضاء التناسلية الذكرية. ايضا يوجد الجين Azoospermia factor  (AZF) الذي يساهم في تغذية و نمو الحيوانات المنوية بعد سن البلوغ

7. الاختلاف في عدد الكروموسومات الجنسية في الخلية أمر شائع جدًا.  بعض الرجال لديهم أكثر من كروموسومين جنسيين في جميع خلاياهم (XXY يسمى متلازمة كلاينفلتر Klinefelter syndrome ). يمتلك المصابين بمتلازمة كلاينفلتر طراز كروموسومي 44+XXY. 

اهم اعراض المرض:

• العقم: وذلك نتيجة غياب الخلايا المولدة للحيوانات المنوية لديه.
• التأخر العقلي وصعوبة في التعلم والفهم.
• زيادة حجم الثدي، وعضلات الجسم تكون إلى حد ما انثوية.
• طول الأطراف أكثر من الطبيعي.
• شعر العانة يكون كشعر العانة للأنثى.
• اختفاء الصلع الأمامي (انحسار الشعر في جانبي الجبهة) الموجود لدى معظم الرجال.
• ضعف في الانتصاب وضعف الرغبة الجنسية.
• طول القامة.
• صغر حجم الخصيتين

الاسباب: 

تنتج متلازمة كلاينفلتر نتيجة لطفرة عدم انفصال nondisjunction  mutation خلال الانقسام المنصف meiosis (المرحلة الاولى او الثانية). قد تحدث الطفرة عند الاب او الام.

اقرأ اكثر حول الموضوع، مقالة رائعة حول متلازمة كلينفلتر

8. يفقد العديد من الرجال كروموسوم Y من خلاياهم مع تقدمهم في العمر.  قد يؤدي التدخين إلى تفاقم هذه الخسارة.

إقرأ حول ذلك , إقرأ حول التدخين

9. بعض الجينات التي يعتقد أنها فقدت من الكروموسوم Y انتقلت بالفعل إلى الكروموسومات الأخرى. و يتألف الكثير من الكروموسوم Y من أجزاء DNA متكررة.

10. يعتقد أن العديد من الحالات الصحية مرتبطة بالتغيرات في الجينات المعبر عنها في الكروموسوم Y.  هذا حاليا مجال نشط للبحث 🤔🤔

دمتم بالف خير

النفاذ الجيني Penetrance

يعبر النفاذ الجيني عن نسبة الأفراد في السكان الذين يحملون جينًا معينًا ويعبرون عن السمة ذات الصلة.  لذلك ، يعد النفاذ قياسا للعلاقة بين النمط الجيني والنمط الشكلي، بمعنى آخر ، العلاقة بين الجينات المحددة في الكائن الحي والخصائص الفيزيائية المرئية للكائن الحي. على سبيل المثال ، إذا كان هنالك طفرة في جين مسؤول عن خلل سائد في كروموسوم جسدي و هذا الخلل يمتلك 95٪ من النفاذ الجيني ، اذن 95٪ من المصابين بالطفرة سيصابون بالمرض ، في حين أن 5٪ لن يصابوا.

درجات تصنيف النفاذ الجيني:

النفاذ التام و النفاذ غير التام أو المختزل.

 في حالات النفاذ التام ، يعبر جميع الأفراد الذين لديهم نمط جيني معين عن النمط الشكلي المقابل.  ومع ذلك ، فإن بعض الجينات لا تظهر اختراقاً كاملاً. 

في حالات النفاذ غير التام ، يعبر أقل من 100٪ من الأفراد الذين لديهم نمط جيني معين عن النمط الشكلي المقابل.  لإجراء قياسات دقيقة للنفاذ ، من الضروري تسجيل الأنماط الجينية والأنماط الشكلية في عدد كبير من السكان.  يقترن مصطلح النفاذ penetrance بمصطلح اخر و هو التعبيرية Expressivity.

مثال على حالة جسدية سائدة تظهر نفاذ غير تام ، سرطان الثدي العائلي بسبب الطفرات في جين BRCA1.  تتعرض الإناث التي لديها طفرة في هذا الجين لخطر الإصابة بسرطان الثدي بنسبة 80٪.  وبالتالي فإن نسبة نفاذ الحالة هي 80 ٪.

 الاختراق المرتفع والمنخفض: 

إذا كان الأليل يمتاز بنفاذية مرتفعة ، فستكون السمة التي ينتجها دائمًا واضحة في الفرد الذي يحمل الأليل.  الأليل ذو النفاذ المنخفض ينتج أحيانًا فقط السمة التي يرتبط بها.  في حالات انخفاض النقاذية ، قد يكون من الصعب التمييز بين العوامل البيئية والعوامل الوراثية.

من الامثلة ايضا على تفاوت تاثير الطفرات السائدة و المتنحية، تظهر الفئران غير نقية الطراز الجيني في الطفرة العظمية brachyury mutation، الطفرة على كروموسوم 17 و تسبب قصرا في الذيل ، ولكن على الرغم من أن هذا القصر يكون كبير في بعض الأفراد ، فإنه يقتصر أحيانًا على فقدان قطعة صغيرة من الذيل في أفراد آخرين.


قد يكون من الصعب تحديد النفاذ الجيني بشكل موثوق ، حتى بالنسبة للأمراض الجينية التي يسببها أليل واحد متعدد الأشكال.  بالنسبة للعديد من الأمراض الوراثية ، فإن ظهور الأعراض مرتبط بالعمر ، ويتأثر بالعوامل البيئية مثل التغذية والتدخين ، بالإضافة إلى العوامل الوراثية والتنظيم المرتبط بتغيرات ما فوق الجينوم، من هذه العوامل:

 العمر:
 غالبًا ما يتم التعبير عن النفاذ كتكرار للمرض في مختلف الأعمار.  على سبيل المثال ، تنجم أورام الغدد الصماء المتعددة من النوع الأول  multiple endocrine neoplasia type 1 ، وهو اضطراب وراثي يتميز بتضخم الغدة الدرقية وأورام الغدة النخامية في الخلايا الجزرية والغدة النخامية ، بسبب طفرة في جين menin (MEN1) على الكروموسوم البشري 11q13.  في إحدى الدراسات ، كان النفاذ المرتبط بالعمر لـجين MEN1 يعادل 7% في سن 10 ولكن ما يقرب من 100 ٪ في سن 60.

 المعدلات البيئية:
 قد يتأثر النفاذ بالعوامل البيئية.  على سبيل المثال ، توصل عدد من الدراسات حول طفرات BRCA1 و BRCA2 ، المرتبطة بخطر الإصابة بسرطان الثدي والمبيض لدى النساء. وجدت الدراسات ان هنالك ارتباطات مع معدلات البيئية و التغيرات السلوكية مثل الحمل ، وتاريخ الرضاعة الطبيعية ، والتدخين ، والنظام الغذائي ، وما إلى ذلك.

 المعدلات الجينية:
 قد يكون النفاذ في أليل معين متعدد الجينات polygenic ، يتم تعديله من خلال وجود أو عدم وجود أليلات متعددة الأشكال في موضع جيني آخر.  قد تقوم دراسات الجينوم genome associated studies بتقييم تأثير هذه المتغيرات على اختراق أليل.

 التنظيم اللاجيني الناتج عن ما فوق الجينوم epigenomics:
 يمكن أن تؤثر الوراثة اللاجينية على نفاذ الجينات من خلال تطبيع الجينوم genome imprinting بواسطة أليل الأب أو الأم أو التنظيم اللاجيني الناتج عن عوامل بيئية أو عوامل شخصية أخرى.

التعبيرية Expressivity

 ربما عند تسمع بمصطلح التعبيرية قد تتفاجا، و اذا كنت متخصصا/ غير متخصص في علم الاحياء او احد العلوم القريبة قد يتبادر لذهنك عملية تعبير الجينات (عملية صنع البروتين) او عملية العبور الجيني و الارتباط.

الصفات التعبيرية المتغيرة Variable Expressivity:

تشير إلى مجموعة من العلامات والأعراض التي يمكن أن تحدث في أشخاص مختلفين يعانون من نفس الحالة الوراثية.  على سبيل المثال ، تختلف خصائص متلازمة مارفان بشكل كبير - يعاني بعض الأشخاص من أعراض خفيفة فقط (مثل الطول، النحافة، أصابع طويلة ونحيلة) ، بينما يعاني الآخرون أيضًا من مضاعفات تهدد الحياة تشمل القلب والأوعية الدموية.  على الرغم من أن الميزات متغيرة للغاية ، فإن معظم الأشخاص الذين يعانون من هذا الاضطراب لديهم طفرة في نفس الجين (FBN1).

 من المحتمل أن يكون التعبير المتغير ناتجًا عن مجموعة من العوامل الوراثية والبيئية وأسلوب الحياة ، والتي لم يتم تحديد معظمها.  إذا كانت الحالة الجينية بها علامات وأعراض متغيرة للغاية ، فقد يكون من الصعب تشخيصها.

هنالك العديد من الامثلة:

١. تعدد الاصابع في قطط همنغواي polydactyl in hemingway cats. 

يمتلك بعض القطط اصبع اضافي مثلها حالات تعدد الاصابع  في البشر. و يختلف عدد الاصابع في كل يد حسب كل فرد. ينطبق هذا ايضا على البشر فلذلك هنالك درجات لتعدد الاصابع من حيث العدد و الحجم.

٢. متلازمة واردينبيرغ waardenburg syndrome،

هنالك حالات متفاوتة من الصمم وتصبغ غير عادي للجلد والشعر والعينين.  قد يكون مرتبطًا أيضًا بالعيوب العضلية الهيكلية ومرض هيرشسبرونغ و تكوين الاعصاب. إقرأ المزيد

٣. الحشرات عديمة الاعين eyeless:

الحشرات النقية للجين المتنحي تعطي طرز مظهرية متدرجة من وجود الاعين او اختزال جزئي في حجم العين او فقدان تام للعين (احد العيون او كلاهما).

٤. الورام الليفي العصبي Neurofibromatosis.
مجموعة مكونة من ثلاثة حالات تنمو فيها الأورام خلال الجهاز العصبي، والأنواع الثلاثة هي الورم العصبي الليفي من النوع الأول (NF1)، والورم العصبي الليفي من النوع الثاني (NF2)، والورام الشفاني.
اعتذر عن عدم الصور ربما يكون المظهر مزعج. إقرأ المزيد

٥. حالة وجود بقع بيضاء على الفرو في الكلاب تسمى ب ابلق او ابرق piebald .

يختلف عدد و حجم و موقع البقع من كلب لاخر بالرغم من امتلاكهم نفس النمط الجيني. هذا ايضا ينطبق عدد من الحيوانات مثل الخيول.

دمتم بخير

علم ما فوق الجينوم او علم التخلق المتعاقب Epigenomics

علم ما فوق الجينوم Epigenomics هو علم يحدد فيه الباحثون مواقع الجينوم ويفهمون وظائف جميع العلامات الكيميائية التي تميز الجينوم.

• 
  
• ما هو فوق الجينوم؟
•  هو عدد كبير من المركبات الكيميائية التي يمكن أن تخبر الجينوم بما يجب القيام به.  الجينوم البشري هو عبارة عن التجميع الكامل للحمض النووي DNA - حوالي 3 مليار زوج أساسي من النيوكليوتيدات - مما يجعل كل فرد فريدًا.  يحمل الحمض النووي تعليمات بناء البروتينات التي تؤدي مجموعة متنوعة من الوظائف في الخلية.  
• 
  
• يتكون الإبيجينيوم من مركبات كيميائية وبروتينات يمكن أن تلتصق بالحمض النووي وتوجه إجراءات مثل تشغيل الجينات أو إيقاف تشغيلها ، والتحكم في إنتاج البروتينات في خلايا معينة ، وعندما ترتبط هذه المركبات "اللاجينية" بالحمض النووي وتعدل وظيفته ، يقال إنها  قد "ميزت" الجينوم.  هذه العلامات لا تغير تسلسل الحمض النووي.  وبدلاً من ذلك ، يغيرون طريقة استخدام الخلايا لتعليمات الحمض النووي.  تنتقل العلامات أحيانًا من خلية إلى أخرى مع انقسام الخلايا.  كما يمكن أن تنتقل من جيل إلى جيل.
• 
  
• ماذا يفعل فوق الجينوم ؟
• 
  
•  للإنسان تريليونات من الخلايا ، متخصصة في وظائف مختلفة في العضلات والعظام والدماغ ، وكل من هذه الخلايا تحمل بشكل أساسي نفس الجينوم في نواتها.  يتم تحديد الاختلافات بين الخلايا من خلال كيفية ومتى يتم تشغيل أو إيقاف تشغيل مجموعات مختلفة من الجينات في أنواع مختلفة من الخلايا.  تقوم الخلايا المتخصصة في العين بتشغيل الجينات التي تصنع البروتينات التي يمكنها الكشف عن الضوء ، في حين أن الخلايا المتخصصة في خلايا الدم الحمراء تصنع البروتينات التي تنقل الأكسجين من الهواء إلى باقي الجسم.  يتحكم فوق الجينوم في العديد من هذه التغييرات في الجينوم.

• ما الذي يتكون منه فوق الجينوم؟
• 
  
•  هو مجموعة من التعديلات الكيميائية على الحمض النووي والبروتينات المرتبطة بالحمض النووي في الخلية ، والتي تغير التعبير الجيني ، ويمكن توريثها (عن طريق الانقسام الاختزالي والانقسام).  تحدث التعديلات كعملية طبيعية للتطور وتمايز الأنسجة ، ويمكن تغييرها استجابة للتعرض البيئي أو المرض.
• 
  
•  النوع الأول يسمى مثيلة  DNA methylation ، و يتم مباشرة على ال DNA في الجينوم.  في هذه العملية ، تربط البروتينات علامات كيميائية تسمى مجموعات الميثيل بقواعد جزيء DNA في أماكن محددة.  تقوم مجموعات الميثيل بتشغيل أو إيقاف تشغيل الجينات من خلال التأثير على التفاعلات بين الحمض النووي والبروتينات الأخرى.  وبهذه الطريقة ، يمكن للخلايا أن تتذكر الجينات التي تعمل أو تتوقف.
• 
  
• يؤثر النوع الثاني و المسمى تعديل الهستون histone modification، على الحمض النووي بشكل غير مباشر.  يتم تغليف الحمض النووي في الخلايا حول بروتينات الهيستون ، والتي تشكل هياكل تشبه البكرة والتي تمكن جزيئات الحمض النووي الطويلة جدًا من التفتت بدقة في الكروموسومات داخل نواة الخلية.  يمكن أن تربط البروتينات مجموعة متنوعة من العلامات الكيميائية على الهستونات.  يمكن للبروتينات الأخرى في الخلايا اكتشاف هذه العلامات وتحديد ما إذا كان ينبغي استخدام تلك المنطقة من الحمض النووي أو تجاهلها في تلك الخلية.
• 
  
• هل يورث فوق الجينوم؟
• 
  
•  ينتقل الجينوم من الآباء إلى نسلهم ومن الخلايا ، عندما ينقسمون ، إلى جيلهم القادم.  يتم إعادة تعيين الكثير من الجينوم عندما ينقل الآباء الجينوم إلى ذريتهم ؛  ومع ذلك ، في بعض الظروف ، قد تنتقل بعض العلامات الكيميائية الموجودة على الحمض النووي والهستونات من البويضات والحيوانات المنوية إلى الجيل التالي.  عندما تنقسم الخلايا ، غالبًا ما ينتقل الكثير من الجينوم إلى الجيل التالي من الخلايا ، مما يساعد الخلايا على البقاء متخصصة.
• 
  
• ما هو التطبع الجيني Imprinting؟
•  يحتوي الجينوم البشري على نسختين من كل جين - نسخة موروثة من الأم ونسخة من الأب.  بالنسبة لعدد قليل من الجينات ، يتم تشغيل النسخة فقط من الأم ؛  بالنسبة للآخرين ، يتم تشغيل نسخة من الأب فقط.  هذا النمط يسمى تطبع.  يميز فوق الجينوم بين نسختين من الجين المطبوع ويحدد ما الذي يتم تشغيله ، وتحدث بعض الأمراض بسبب التطبع غير الطبيعي.  وتشمل:
• 1. متلازمة بيكويث-ويديمان ، وهو اضطراب مرتبط بتضخم الجسم وزيادة خطر الإصابة بالسرطان.  
• 2. متلازمة برادر ويلي ، المرتبطة بضعف العضلات ، والجوع المستمر ، مما يؤدي إلى السمنة.
• 3. متلازمة أنجلمان ، مما يؤدي إلى الإعاقة الذهنية ، وكذلك صعوبات الحركة.
• 
  
• هل يمكن أن يتغير فوق الجينوم؟
• 
  
•  على الرغم من أن جميع خلايا الجسم تحتوي بشكل أساسي على نفس الجينوم ، فإن الحمض النووي المميز بعلامات كيميائية على الحمض النووي والهستونات يعاد ترتيبه عندما تصبح الخلايا متخصصة.  يمكن أن يتغير فوق الجينوم أيضًا طوال حياة الشخص.
• 
  
• ما الذي يجعل فوق الجينوم يتغير؟
• 
  
•  يمكن لعوامل نمط الحياة والعوامل البيئية (مثل التدخين والنظام الغذائي والأمراض المعدية) أن تعرض الشخص للضغوط التي تحفز الاستجابات الكيميائية.  غالبًا ما تؤدي هذه الاستجابات بدورها إلى تغييرات في انماط فوق الجينوم وقد يكون بعضها ضارًا.  ومع ذلك ، يبدو أن قدرة فوق الجينوم على التكيف مع ضغوط الحياة مطلوبة لصحة الإنسان الطبيعية.  تنتج بعض الأمراض البشرية عن خلل في البروتينات التي "تقرأ" و "تكتب" العلامات الكيميائية اللاجينية.
• 
  
• كيف تؤدي التغييرات في فوق الجينوم الى الإصابة بالسرطان؟
• 
  
•  تحدث السرطانات بسبب التغيرات في الجينوم أو فوق الجينوم أو كليهما.  يمكن أن تؤدي التغييرات في فوق  الجينوم إلى تشغيل أو إيقاف الجينات المشاركة في نمو الخلايا أو الاستجابة المناعية.  يمكن أن تؤدي هذه التغييرات إلى نمو غير منضبط ، أو سمة مميزة للسرطان ، أو إلى فشل جهاز المناعة في تدمير الأورام.
• 
  
•  في نوع من أورام الدماغ يسمى ورم أرومي دبقي glioblastoma ، حقق الأطباء بعض النجاح في علاج المرضى الذين يعانون من عقار تيموزولوميد Temozolomide ، الذي يقتل الخلايا السرطانية عن طريق إضافة مجموعات الميثيل إلى الحمض النووي.  في بعض الحالات ، يكون للميثيل تأثير ثانوي مرحب به: فهو يحجب الجين الذي يقاوم تيموزولوميد.  من المرجح أن يستجيب مرضى الورم الأرومي الدبقي الذين تحتوي أورامهم على مثل هذه الجينات الميثيلية إلى تيموزولوميد من أولئك الذين لديهم جينات غير ممثلة.
• 
  
•  يمكن أن تؤدي التغييرات في فوق الجينوم أيضًا إلى تنشيط الجينات المعززة للنمو في سرطان المعدة وسرطان القولون وأكثر أنواع سرطان الكلى شيوعًا.  في بعض أنواع السرطان الأخرى ، التغيرات في جينات الصمت silence genes في فوق الجينوم تعمل عادة على إبقاء نمو الخلايا تحت السيطرة.
• 
  
• كيف يستكشف الباحثون فوق الجينوم؟
• 
  
•  في مجال فوق الجينوم ، يحاول الباحثون رسم المواقع وفهم وظائف جميع العلامات الكيميائية التي تميز الجينوم. حتى وقت قريب ، اعتقد العلماء أن الأمراض البشرية سببها بشكل رئيسي التغيرات في تسلسل الحمض النووي ، أو العوامل المعدية مثل البكتيريا والفيروسات ، أو العوامل البيئية. 
• 
  
•  الآن ، ومع ذلك ، فقد أثبت الباحثون أن التغيرات في فوق الجينوم يمكن أن تسبب أو تنجم عن المرض.  وهكذا ، أصبحت علم ما فوق الجينوم جزءًا حيويًا من الجهود المبذولة لفهم جسم الإنسان بشكل أفضل وتحسين صحة الإنسان.  قد تتيح الخرائط اللاجينية لعلم ما فوق الجينوم للأطباء في يوم من الأيام تحديد الحالة الصحية للفرد وتفصيل استجابة المريض للعلاجات.
• 
  
•  من اهم المشاريع التي يتم تطبيقها حاليا لسبر اغوار ما فوق الجينوم، مشروع ENCODE (ENCyclopedia Of DNA Elements) - الذي يهدف إلى فهرسة الأجزاء العاملة من الجينوم - ممول من المعهد "الامريكي" الوطني لبحوث الجينوم البشري بهدف عمل خرائط جينية لأنواع مختلفة من الخلايا.  

حقائق - الكروموسوم الجنسي X

 1. كما هو معروف ، في نواة كل خلية يتم ضغط الحمض النووي DNA في هياكل تشبه الخيوط تسمى الكروموسومات.

 2. تحتوي معظم الخلايا البشرية على 23 زوجًا من الكروموسومات.  تأتي مجموعة واحدة من الكروموسومات من الأم ، بينما تأتي الأخرى من الأب.  الزوج الثالث والعشرون هو الكروموسومات الجنسية X,Y. في حين يطلق على بقية الأزواج الـ 22 الكروموسومات الجسمية.

 3. عادة ، يكون الطراز الكروموسومي للإناث XX،  بينما يكون الطراز الكروموسومي للذكور (XY).  ومع ذلك، هناك استثناءات لهذه القاعدة.

 4. ترث الإناث كروموسوم X من والدهن ، والكروموسوم X الآخر من والدتهم.  يرث الذكور دائمًا كروموسوم X الخاص بهم من والدتهم و كروموسوم Y من الوالد.

5. الكروموسوم X أكبر بثلاث مرات من الكروموسوم Y ، ويحتوي على حوالي 1020 جين ، بينما يحتوي الكروموسوم Y على 122 جينًا تقريبًا.

6. لدى اناث الثدييات كروموسومين X في كل خلية.  ومع ذلك ، يتم تعطيل deactivation أحد الكروموسومات X.  هذا التعطيل يوقف حدوث النسخ ، وبالتالي التأكد من عدم حدوث جرعة مزدوجة سامة محتملة من الجينات المرتبطة بـ X.

7. يتم ضغط و تكثيف الكروموسوم X المعطل في بنية صغيرة وكثيفة في النواة ، ويسمى جسم بار Barr body.  تستخدم أجسام بار بشكل شائع لتحديد الجنس.

فتاة مصابة بمتلازمة تيرنر

8. يمكن أن تؤدي التغييرات في بنية أو عدد الكروموسومات X إلى عدد من الأمراض.  على سبيل المثال ، تحدث متلازمة التثلث الصبغي X (انثى ثلاثية الكروموسوم الجنسي X) بسبب وجود ثلاثة كروموسومات X بدلاً من اثنين.  تحدث متلازمة تيرنر XO عندما ترث النساء نسخة واحدة فقط من الكروموسوم X.

9. بعض النساء لديهن سمة رؤية فائقة اللون نادرة تسمى الرؤية الرباعية للالوان Tetrachromacy ، والتي ترتبط بالكروموسوم X.  يمكن لهؤلاء النساء رؤية ما يصل إلى 100 مليون ظل من الألوان لأن لديهم أربعة أنواع من الخلايا المخروطية في العين بدلاً من الثلاثة المعتادة.

10. على عكس الاعتقاد الشائع ، فإن كاليكو Calico ليس سلالة من القطط ، بل نمط لون معطف مرتبط بالكروموسوم X.  أكثر من 95٪ من قطط كاليكو من الإناث.  بقع الفراء على قطة كاليكو برتقالية وأسود ، ويعتمد اللون على أي كروموسوم X يتم تعطيله في كل رقعة من اللون.

لغز الوراثة و تجارب مندل ٥ : القانون الثاني لمندل - التوزيع المستقل

يوضح مبدأ الانعزال سلوك الأشكال للصفة الواحدة في تزاوج أحادي هجين الصفة. الخطوة الأتية هي تتبع سلوك صفتين في تزاوج واحد. تزاوج ثنائي الهجين Cross Dihybrid (يدرس صفتين معا) او يتم اكثر من صفتين.

 بعد أن عرف سلوك الصفة المنفردة. تساءل مندل ما إذا كانت الصفات المختلفة تتصرف يشكل مستقل عن بعضها في الهجين. لذا قام بتحضير سلسلة من خطوط نقية السلالة لنبات البازيلاء، التي تختلف في اثنتين من الصفات السبع التي قام بدراستها. ثم قام بعد ذلك بتهجين السلالات النقية ذات الأزواج المتقابلة من الصفات بقصد الحصول على أفراد غير متماثلة الجينات. هذه الأفراد غير متماثلة الجينات هي الأن مضاعفة أو ثتائية الهجين. زاوج منظل ئاتيا نباتات F1 ثنائية الهجين لكي جيل F2 ثم احصى كل انواع النسل.

يظهر الجيل الأول صفتين من الصفات الأربعة. و دون خلط

لنفكر في تزاوج النباتات التي تعمل أليلات شكل البذرة (مستدير R ومجعد r) مع نباتات تعمل أليلات لون البدرة (أصفرY وأخضر y).

إن تزاوح المستديرة الصفراء (RRYY) مع الخضراء المجعدة (rryy) ينتج أفراد F1 غير متماثلي الجينات RrYy،و تكون جميعها مستديرة صفراء اللون. وإذا  سمحنا لأفراد F1  بالتزاوج الذاتي فانها ستنتج افراد F2.


يبدي الجيل الثاني F2 أربعة أنواع من الأبناء بنسبة 9:3:3:1

عند تحليل هذه النتائج، يعب أن نأخد في الحسبان عدد الطرز الشكلية المحتملة. فنحن نتوقع أن نرى نوعين من الطرز الشكلية الأبوية: المستديرة الصفراء والمجعدة الخضراء. وإذا كانت الضمات تصرف باستقلال عن بعضها فسوف نتوقع أيضا صفة واحدة من أي أب أن تنتج نباتات لها بذور مستديرة خضراء وأخرى لها بذور مجعدة صفراء.

لنفكر الان في عدد الغاميتات الناتجة.

لدينا الان 4 اليلات مختلفة و نتوقع انها تتصرف باستقلالية و يتوزع اليل كل صفة على الاليلات الاخرى من الصفة الثانية. و بذلك نتوصل الى القانون: 

عدد الغاميتات = 2^n.
n يعبر عن عدد الصفات الغير نقية

لذلك تطبيقا لذلك. فاي من الابوين ذو الطراز الجيني RrYy سينتج عدد غاميتات = 2^2 = 4 غاميتات.

انواع الغاميتات:
لايجاد الانواع فاننا نضرب او نوزع اليلات الصفة الاولى باليلات الصفة الثانية. فينتج لدينا 4 احتمالات
RY , Ry, rY, ry

مربع بانيت لتزاوج بين صفتين هجينة:

بعد ان اوجدنا عدد و نوع الغاميتات لكل نبات, فاننا نستطيع اعداد مربع بانيت بسهولة. سوف نحتاج الى بناء مربع ناتج عن ضرب 4 * 4 و بذلك سيكون عدد افراد F2 يساوي 16. و تتوزع اليلات الصفة الاولى على اليلات الصفة الثانية و ينتج الافراد بصفات و اعداد جديدة.
 يبين لنا مربع بانيت أن هنالك 9 نباتات مستديره صفراء , 3 مجعدة صفراء, 3 مستديره خضراء و 1 نبات مجعدة خضراء.و بهذا نستنتج ان الصفات الهجينة و التي تتصرف بشكل حر و مستقل تنتج النسبة 9:3:3:1.

نتائج مندل:

بعد أن قام بعد 556 بذرة نتجت من لإخصاب الذاتي للنباتات السابقة. وجد ان هنالك :
- 315 بذرة مستديرة صفراء. اعطاها الرمز -R-Y, حيث تعبر الشرطة عن احتمالات الاليلات (اما R او r) و (Y و y)
- 108 بذور مستديرة حضرا. (R-yy)
- 101 بذرة مجعدة صفراء (-rrY)

- 32 بذرة مجعدة خضراء (rryy)

هذه النتائج قريبة جدا من نسبة 9:3:3:1 علما أن النتائج المتوقعة لهذا العدد الكبير من النسل هي 313:104:104:35. نستنتج من ذلك ان أليلات الجينين قد تصرفت باستقلال عن بعضها. وفام مندل بتسمية هده الظاهرة بالصفات التي تتوزع باستقلال. لاحظ أن التوريع المستقل lndependent   assortment  للعينات المختلفة لم يؤثر في انعزال الأليلات بشكل عشوائي. فصفة البذرة المستديرة مقابل المجعدة وقعت بنسبة 3:1 (423:133) وكذلك صفة اللون الأصفر مقابل الأخضر (416:140). 

وقد حصل مندل على النتائج نفسها عندما درس الصفات الأحرى. 

يفسر مبدأ التوزيع المستقل لمندل نتائج ثنائي الهجين

يشار إلى اكتشاف مندل غاليا بقانون مندل الثاني للوراثة. أو مبدأ التوزيع المستقل او الحر Principle of independent assortment . وينص على: 

في تزاوج ثنائي الصفات الغير نقية (هجين) تتوزع أليلات كل جين بشكل مستقل.

و بشكل اخر و اوضح :

إذا تزاوج فردان نقيان مختلفان فى زوجين أو أكثر من الصفات المتبادلة – فإن صفتى كل زوج منها تورث مستقلة عن الأخرى وتظهر فى الجيل الثانى بنسبة 9 : 3 : 3 : 1 – أى بنسبة 3 سائدة : 1 متنحية لكل صفة كل زوج

دمتم بخير و الى لقاء اخر ان شاء الله

 نستكمل فيه حول مواضيع الاحتمالات في الوراثة و تطبيقات على قوانين مندل

لغز الوراثة و تجارب مندل ٤ - النسب المندلية ، صفات مندلية لدى البشر

نسب مندل لقانون انعزال الصفات  "التزاوج الاحادي":

يمكن تلخيص نتائج مندل بالحالات و النسب التالية:

1. 100% سائد:  لها 3 احتمالات و يجب ان يكون احد الابوين سائد نقي.

أ. كلا الابوين سائد نقي "اول تجربة لمندل, حيث سمح بالتلقيح الذاتي لكل صفة"

 طراز مظهري : سائد نقي × سائد نقي

 طراز جيني:            AA     ×  AA

غاميتات:              A        ×         A

الابناء:                         AA

                        100% افراد سائدة نقية

ب. كلا الابوين سائد،احدهما نقي و الاخر غير نقي "هجين"

طراز مظهري: سائد نقي  ×  سائد غير نقي 

طراز جيني:     Aa      ×     AA

غاميتات:         A, a          ×     A

الابناء:                AA  , Aa

    100%:   50% سائد غير نقي، 50% سائد نقي

ج. احد الابوين سائد نقي و الاخر متنحي.

طراز مظهري: سائد نقي  ×    متنحي 

طراز جيني:       aa     ×     AA 

غاميتات:            a             A   

 الابناء:                  Aa

                        100% سائد غير نقي

للتذكير: تزاوج افراد الصفة المتنحية لا ينتج الا افراد متنحية لذا تكون النسبة دائما 100%.

2.  50% سائد : 50% متنحي ،  لها احتمال واحد، بحيث ان احد الابوين سائد غير نقي و الاخر متنحي. اسهل طريقة لحفظها ان صفة الاباء هي نفس صفة الابناء و العكس صحيح.

طراز مظهري:  سائد غير نقي  ×  متنحي 

طراز جيني:              aa       ×    Aa

غاميتات:                a            A, a

الابناء:                      Aa   , aa 

                 50% متنحي  ، 50% سائد غير نقي   

3.  75% سائد: 25% متنحي، كلا الابوين سائد غير نقي. التجربة رقم 3 من تجارب مندل "التلقيح الذاتي لافراد F1"

طراز مظهري: سائد غير نقي × سائد غير نقي

طراز جيني:              Aa      ×   Aa

غاميتات:               A,a          A,a

الابناء:            AA,       AA,        Aa,        aa

                 1  متنحي، 2 سائد غير نقي، 1 سائد نقي
                      1/4   متنحي :   3/4  سائد

صفات مندلية لدى البشر:

هناك عدد من صفات الإنسان تبدي وراثة سائدة ومتنحية. انظر للشكل (اضغط لتكبير الشكل).

نظرا لان الباحثين لا يستطيعون القيام بتزاوجات ذاتية او خلطية في البشر  نظرا  المشاكل الأخلاقية و الدينية و القانونية التي لا تتقبل ذلك. فلقد لجا العلماء الى عدة طرق منها:
1. دراسات التواءم:

2. تاريخ العائلة او ما بعرف بسجل النسب Pedigree.
 وهي رسم بياني منتظم يبين التزاوجات والنسل في أجيال متعددة لصفة ما.  بناء على تحليل سجل النسب يستطيع العلماء استنتاج نوع الوراثة و جميع المعلومات الخاصة بالحالة.

أ. الصفات السائدة: يستدل على الصفات ذات السيادة من حيث ان اغلب الافراد تكون مصابة و ان اليل الصفة سائد و يلزم نسخة واحده لاصابة الفرد بالصفة او المرض. مثال ذلك، الجلوكوما او ازرقاق العين.

يسبب مرض الجلوكوما ضمورا في الألياف العصبية المكونة للعصب البصري، ومن ثم فقدان البصر.

ب. الصفات المتنحية: في هذه الحالة يلزم إجتماع اليلي الصفة المتنحية للاصابة. مثال ذلك المهق Albinism.

و المهق حالة تحدث عندما لا تنتج صبغة الميلانين. وقد كان يعتقد سابقا أن هناك جينا واحدا مسؤولا عن هذه الحالة، ولكن هناك جينات عدة كلها تسبب هذه الحالة. ومن أبرز سمات المهق فقدان الصبغة في الشعر والجلد والعين.

لغز الوراثة و تجارب مندل ٣ - قانون مندل الاول : انعزال الصفات

تزاوجات أحادي الهجين (أحادي الصفات): مبدأ الانعزال

إن تزاوج أحادي الهجين Cross Monohybrid هو تزاوج يتتبع دراسة متغايرين أو شكلين فقط للصفة نفسها، مثل اللونين الأبيض والبنفسجي للأزهار. بمقدور هذا النوع من التزاوج، الذي يبدو وكأنه بسيط أن يقود إلى استنتاجات 

مهمة تتعلق بطبيعة الوراثة. 

إن الصفات السبع التي قام بدراستها مندل في تجاربه تتضمن سلالتين تختلف كل واحدة منهما عن الأخرى اختلافا واضحا سهل الملاحظة والتسجيل. 

يظهر الجيل ٢ صفة واحدة فقط من الصفتين، ودون خلط.

عندما زاوج مندل نباتات ذوات زهرة بيضاء pp مع نباتات ذوات زهرة بنفسجيةPP، حصل على نسل هجين ارجواني Pp لم يكن يحمل لونا وسطيا. كما كانت تقول فرضية الخلط الوراثي. بدلا من ذلك، وفي كل حالة. كان لون زهرة النسل يشبه لون زهرة أحد 

الأبوين. وقد عرف هذا النسل تقليديا باسم الجيل البنوي الأول filial First generation أو F. ففي تزاوج نباتات ذات زهرة بيضاء وذات زهرة بنفسجية، ظهرت زهرات كامل نسل F باللون البنفسجي، وهذا يتطابق مع ما حصل عليه 

العلماء السابقون. 

قام مندل بتعريف شكل كل صفة تم التعبير عنها في نباتات الجيل الأول F1 بالسائدة Dominant. في حين عرف الشكل البديل غير المعبر عنه بالصفة المتنحية Recessive.

في كل الأزواج السبعة من الصفات التي قام مندل بفحصها، أثبت أن أحد فردي الزوج كان سائدا والأخر متنح.

يظهر الجيل الثاني F2 كلا الصفتين بنسبة 3: 1 

بعد السماح لأفراد نباتات F1 بالنضج والإخصاب الذاتي، جمع مندل بذور الجيل الأول وزرعه، ليرى كيف سيظهر نسل الجيل البنوي الثانيF2. فوجد أنه على الرغم من أن معظم نباتات الجيل الثاني أزهارها بنفسجية، إلا أن بعضا منها أظهر أزهارا بيضاء، أو الصفة المتنحية. 

وعلى الرغم من أن الصفة المتنحية كانت مختفية في جيل F1 إلا أنها عادت لتظهر في أفراد F2.

لان مندل كان يعتقد أن نسب أنواع F2  قد تسهم في تفسير آلية الوراثة، فقد قام بإحصاء أعداد كل نوع ضمن نسل F2.
مثال :
في التزاوج بين نباتات F1 ذوات الأزهار البنفسجية، حصل على ما مجموعه 929 من أفراد F2. وجد ان 705 (%75.9) منها لديها أزهار بنفسجية، و 224 (24.1%) لديها أزهار 

بيضاء. وبذلك يكون أفراد F2 تقريبا قد أظهر الشكل المتنحي لهذه الصفة.

وقد حصل مندل على النتائج الرقمية نفسها، عندما فحص الصفات الست الأخرى. فكانت النسبة ثابته: 3/4 سائدة: 1/4  متنحية.

نسبة 3: l هي في الواقع نسبة 1: 2 :1 

عندما فحص مندل كيفية انتقال الصفات من F2 إلى الأجيال اللاحقة وجد أن النباتات التي تظهر الصفات المتنحية تكون دائما نقية السلالة. فمثلا. أفراد F2 ذوات الأزهار البيضاء تنتج بشكل مؤكد دائما نسلا له أزهار بيضاء عند السماح لها بالإخصاب الذاتي.

في المقابل، أثبتت أفراد F2 السائدة ذوات الأزهار البنفسجية فقط أنها نقية السلالة، في حين لم تكن كذلك. المجموعة الأخيرة من النباتات أنتجت أفرادا سائدة وأخرى متنحية في الجيل البنوي الثالث F3 بنسبة 3:1.

اقترحت هذه النتائج أنه لكامل العينة، كانت نسبة 3 :1 التي لاحظها مندل في F2 هي في الحقيقة 1: 1:2 مموهة، فالربع أفراد نقية السلالة سائدة PP، والنصف أفراد غير نقية السلالة سائدة Pp، والربع أفراد نقية السلالة متنحية pp.

تفسير نتائج مبدأ الانعزال لمندل: 

• النباتات التي تم تزاوجها لم تنتج نسلا يحمل مظهرا وسطا. كما كانت تتوقع فرضية الخلط الوراثي. هي المقابل. ورئت النباتات كل صفة بشكل سليم وكامل، بوصفها سمة منفصلة. 

• لكل زوج من الأشكال البديلة للصفة، هناك بديل لم يعبر عنه في هجين F1. على الرغم من عودته للظهور في بعض أفراد F2 . لذا. فإن الصفة «غير الظاهرة، لا بد أن تكون مستترة (موجودة. ولكن غير معبر عنها) هي أفراد F2.

• إن أزواج الصفات البديلة التي فحصها قد تم انعرالها بين النسل لتزاوح معين. فبعض الأفراد يظهرون صفة ما. في حين يظهر بعضها الآخر الصفة الأخري البديلة. 

• ظهرت الصفات البديلة في F2 بنسبة 3/4 سائد :1/4 متنحي. و هذه النسبة ثابته لجميع تزاوجات الصفات المندلية و تعتبرالنسبة المندلية المثالية.

نموذج العناصر الخمسة لمندل 

وضع مندل نموذجا بسيطا لتفسير النتائج التي حصل عليها. وقد أصبح هذا النموذج من أشهر ما عرف هي تاريخ العلوم. احتوى هذا النموذج على خمسة عناصر، هي، 

1. لأباء لا ينقلون صفات فسيولوجية لذريتهم بشكل مباشر. بل ينقلون معلومات محددة عن هذه الصفات التي سماها مندل «عوامل». نسمي اليوم هده العوامل الجينات Genes. 

2. يستقبل كل فردد عاملين أو جينين يشفران الصفة الواحدة. ونحن نعلم اليوم أن هذين العاملين محمولان على الكروموسومات.

3. ليست كل نسخ الجين متطابقة. تسمى الأشكال البديلة من الجين أليلات ومفردها أليل Allele. عندما يندمج جاميتان أحاديا العدد يحتويان على الأليل نفسه خلال عمليةالإخصاب. فإن النسل الناتج يدعى متماثل الجينات Homozygous. وإذا كان العاميتان الأحاديا العدد يحتويان علي أليلين مختلفين. فإن النسل الناتج يدعى غير متمائل الجينات Heterozygous. 

4. يبقي الأليلان منفصلين ولا يختلطان معا ولا يغير أحدهما الأخر. وعندما يكبر الفرد ويصبح قادرا على إنتاج جاميتات خاصة به. فإن الأليلات تنعزل بشكل عشوائي خلال عملية الانقسام المنصف (الاختزالي).

5. إن وجود أليل معين لا يعني بالضرورة أنه سوف يقوم بالتعبير عن الصفة التي يشفرها. ففي الأفرتد غير متماثلة الجينات. يتم التعبير عن أليل واحد فقط (السائد). أما الأليل الآخر (المتنحي) فهو موجود. لكن لا يتم التعبير عنه. 

مصطلحات:

يعرف علماء الوراثة مجموعة الأليلات التي يحتويها الفرد بأنها الطراز الجيني Genotype للفرد.

 المظهر الخارجي والصفات الملحوظة للفرد التي تنتج عن التعبير عن الأليل، فتدعى الطراز الظاهري Phenotype (المظهري أو الشكلي) للفرد. 

 مبدأ الانعزال:

 يعرف هذا المبدأ بقانون مندل الأول هي الوراثة أو مبدأ الانعزال segregation of Principle وينص على: زوج الاليلات ينعزلان او ينفصلان عند تكوين الغاميتات خلال عملية الانقسام المنصف. و يتم جمعهما بشكل عشوائي عند حدوث تزاوج و تلقيح، بحيث يرث الابن اليل واحد من كل اب. 

استخدم مندل مربع بانيت square Punnet لتمثيل و تحليل تجاربه.

بدأ مندل بالتعبير عن تجاربه علي شكل مجموعة رموز بسيطة. بعد ذلك، استخدم الرموز لتفسير نتائجه. 

مثال: عند تزاوج نباتات ذوات أزهار بنفسجية مع ذوات أزهار 

بيضاء. على هذا النحو، سنستعمل الرمز P (الحرف الكبير) لكي نشير إلى الأليل السائد والمرتبط بإنتاج الأزهارالبنفسجية، في حين نستعمل الحرف p (العرف الصغير) كي نشير إلى الأليل المتنحي المرتبط بإنتاج الأزهار البيضاء. 

في هذا النظام، سيشار إلى الطراز الجيني لفرد السلالة النقية الذي يعمل صفة لون الزهرة الأبيض المتنحية pp. وبالمثل سيشار إلى الطراز الجيني لفرد السلالة النقية الذي يحمل صفة اللون البنفسجي ب PP. وفي المقابل. فان الفرد 

غير متمائل الجينات يكون رمزه Pp (الأليل السائد يكتب أولا). و يشار لعملية التراوج بالحرف او الاشارة (X). عند انتاج الغاميتات اذا كانت متماثلة، اكتفى باحدها. اما اذا كانت غير متماثلة فاستخدم كلتهما.

 لذا يمكننا أن نرمز للتزاوج الأساسي البنفسجي مع الأبيض كالتالي:

الابوين P

طراز مظهري:   ارجواني   X    ابيض

طراز جيني: pp          X       PP

 الغاميتات: p          X           P

افراد الجيل الاول:    Pp 

                           ارجوانية هجينة او غير نقية

ثم استخدم مندل مخطط بسيط يسمى مربع بانيت Punnet square. الذي سمي نسبة إلى العالم الذي قام بابتكاره. واسمه Punnet .R.C. حيث سهل على مندل تمثيل و توقع نتائجه.

يتبع، صفات مندلية لدى البشر،،،،،،،،،، 

دمتم بخير