ارتباط الجينات وتعدد المجموعات الكروموسومية - الأحياء2-3 - ثاني ثانوي

www.ien.edu.sa 4-3 الأهداف تلخص كيف يؤدي الانقسام المنصف إلى تراكيب جينية جديدة. تفسر كيف يمكن استخدام ارتباط الجينات في عمل خريطة كروموسومية. تحلل أهمية تعدد المجموعة ارتباط الجينات وتعدد المجموعات الكروموسومية Gene Linkage and Polyploidy الفكرة الرئيسة يعد عبور الجينات المرتبطة مصدرًا للتنوع الوراثي. الكروموسومية في مجالات الزراعة. الربط مع الحياة قد تجد أنواعاً مختلفة من النباتات في الحديقة لا يوجد مثلها في مراجعة المفردات الحياة البرية. فمثلاً لا بد أنك قد رأيت أنواعًا مختلفة من الأزهار المتباينة الألوان كالحمراء والوردية والبيضاء. يستعين مهجنو النباتات بمعرفة العلماء بالجينات البروتين بوليمر معقد كبير ضروري لتنويع خصائص معينة بهدف إنتاج أزهار فريدة. للحياة، يساعد على بناء الأنسجة والأعضاء وقيام الخلايا بوظائفها الأيضية. المفردات الجديدة التراكيب الجينية الجديدة متعدد المجموعة الكروموسومية التراكيب الجينية الجديدة Genetic Recombinations الربط مع الرياضيات يطلق على ارتباط الجينات الجديد الناتج عن العبور الجيني والتوزيع الحر التراكيب الجينية الجديدة genetic recombination والتراكيب الجينية المحتملة للجينات الناتجة عن التوزيع الحر يمكن حسابها باستخدام المعادلة (21)، حيث (n) عدد أزواج الكروموسومات، يحوي نبات البازلاء مثلا سبعة أزواج من الكروموسومات، لذا فإن التراكيب الجينية المحتملة هي (27) أو 128 تركيبا. ولما كان أي مشيج ذكري يحتمل أن يلقح أي مشيج أنثوي آخر فإن عدد التراكيب المحتملة بعد الإخصاب هو (128×128) أو (16,384). أما في الإنسان فإن عدد التراكيب المحتملة بعد الإخصاب هو 223 × 223)، أي أكثر من 70 تريليون. وهذا العدد لا يشمل التراكيب الجينية الجديدة الناتجة عن العبور الجيني، فسبحان الله ! ارتباط الجينات Gene linkage تذكر أن الكروموسومات تحوي جينات متعددة مسؤولة عن بناء البروتينات الخاصة، وتسمى الجينات التي يقع بعضها قرب بعض على الكروموسوم نفسه أثناء الجينات المرتبطة، وعادة ما تنتقل هذه الجينات معا (كقطعة واحدة) في أث تكوين الأمشاج. تفحص الشكل ،13-4، ولاحظ أن الجينين B وA يقع أحدهما قرب الآخر على الكروموسوم نفسه، وينتقلان معا في أثناء الانقسام المنصف، ولا ينطبق قانون مندل الثاني (التوزيع الحر) على ارتباط الجينات على الكروموسوم؛ لأن الجينات المرتبطة لا تنفصل عادة بشكل حر أو مستقل. وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445 504

كروموسومات متماثلة تضاعفت المرحلة الأولى من الانقسام المنصف انفصال الكروموسومات المتماثلة AA BB المرحلة الثانية من الانقسام المنصف مشيح أبوي مشيح أبوي انفصال السنترومير وتكون الأمشاج مشيح أبوي مشيح أبوي تمت دراسة ارتباط الجينات أول مرة باستخدام ذبابة الفاكهة الشكل 13-4 تنتقل الجينات التي Drosophila melanogaster ، وأكدت آلاف عمليات التلقيح أن الجينات ترتبط على الكروموسوم نفسه بعضها مع بعض إلى الأمشاج. المرتبطة تنتقل معا في أثناء الانقسام المنصف. ومع ذلك كشفت بعض النتائج احسب عدد التراكيب الجينية المحتملة إذا أن الجينات المرتبطة لا تنتقل دائمًا معا في أثناء الانقسام المنصف، فاستنتج العلماء أن الجينات المرتبطة يمكن أن تفصل في أثناء العبور الجيني. خرائط الكروموسومات Chromosome maps تحدث عملية العبور الجيني في الجينات البعيد بعضها عن بعض أكثر من الجينات القريب بعضها من بعض، ويبين الرسم الذي يسمى خريطة الكروموسومات ترتيب الجينات على الكروموسوم، ويمكن رسمها باستخدام بيانات عملية العبور الجيني. نُشرت أول خريطة كروموسومات عام 1913م باستخدام بيانات من آلاف عمليات التلقيح التي أجريت على ذبابة الفاكهة لا تمثل نسب خريطة الكروموسوم المسافات الحقيقية على الكروموسوم، ولكنها تُمثل المواقع النسبية للجينات. ويبين الشكل 14-4 أول خريطة كروموسومات لذبابة الفاكهة. لاحظ أنه كلما ازداد تکرار حدوث عملية العبور الجيني أصبحت الجينات أكثر تباعدًا. اندمج اثنان أو ثلاثة من هذه الأمشاج معا. النوع البري W الشكل 14-4 تم عمل الخريطة الكروموسومية للكروموسوم X في ذبابة الفاكهة Drosophila melanogaster لون الجسم الأصفر في عام 1913م. لون العين الأبيض لون العين القرمزي وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

506 في أثناء عملية التلقيح، يرتبط تبادل الجينات مباشرة مع تكرار حدوث عملية العبور الجيني بينها، ترتبط هذه التكرارات بالمسافات النسبية بين زوج الجينات. وتسمى وحدة القياس المستخدمة في تقدير المسافة بين موقع جينين على الكروموسوم الواحد وحدة خريطة واحدة، وتسمح هذه بحدوث نسبة عبور مقدارها %1. والجينات المتباعدة أكثر لها تكرارات أكبر لحدوث عملية العبور الجيني الشكل 14-4. تجربة 2 - 4 خريطة الكروموسومات أين تقع الجينات على الكروموسوم؟ ترتبط المسافة بين جينين على الكروموسوم بتكرار عملية العبور الجيني بينهما. وبمقارنة بيانات عدة أزواج من الجينات يمكن تحديد الموقع التقديري للجين. خطوات العمل 1 املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. 2. احصل على جدول تكرار عبور أزواج الجينات من معلمك. 3 ارسم خطا على ورقة، وضع عليه علامات يبعد بعضها عن بعض 1cm على أن تمثل كل علامة تكرار عبور جيني نسبته %1. 4. عنون إحدى العلامات بالقرب من منتصف الخط بالحرف .A أوجد تكرار عملية العبور الجيني بين زوج الجينات B و A على الجدول الذي يزودك به معلمك ، ثم استخدم هذه البيانات في تحديد المسافة الصحيحة (البعد) بين موقع B عن A. 5. استخدم تكرار عملية العبور الجيني بين زوج الجينات C و A وزوج الجينات C و B لتستنتج موقع الجين C. 6. كرر الخطوتين 5 و4 لكل جين، واضعا علامة تحدد مواقعها على الخط. التحليل 1. قوم. هل يمكن معرفة موقع الجين على الكروموسوم إذا استخدم جين واحد آخر فقط ؟ 2. قوم. لماذا يفضل استخدام تكرار عبور جيني أكبر من أجل الحصول على خريطة كروموسومية أكثر دقة ؟ وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445

تعدد المجموعة الكروموسومية Polyploidy لمعظم أنواع المخلوقات الحية خلايا ثنائية المجموعة الكروموسومية، وبعضها له خلايا متعددة المجموعة الكروموسومية polyploidy وهي وجود مجموعة إضافية واحدة أو أكثر من الكروموس رمات في المخلوق الحي. فالمخلوق الحي الثلاثي المجموعة الكروموسومية، على سبيل المثال، يرمز إليه بـ (3n) وتعني أنه يحوي ثلاث مجموعات كاملة من الكروموسومات. ونادرا ما يحدث تعدد المجموعة الكروموسومية في الحيوانات، ولكنه يحدث أحيانًا في الفراولة (8n) ديدان الأرض والأسماك الذهبية. أما في الإنسان فإن حدوث تعدد المجموعة الكروموسومية يعد قاتلاً وهناك واحد من كل ثلاثة أنواع من النباتات الزهرية متعدد المجموعة الكروموسومية تقريبًا. ومن الأمثلة عليها نبات القمح (6)، والشوفان (6n) ، وقصب السكر ،(8n)، ويبين الشكل 15-4 نباتات متعددة المجموعة الكروموسومية، وهي غالبا تمتاز بالصلابة والحيوية والحجم الكبير. التقويم 3-4 الخلاصة : فهم الأفكار الرئيسة القهوة (4n) الشكل 15-4 العديد من النباتات المتنوعة - ومنها نبات الفراولة والقهوة - متعددة المجموعة الكروموسومية. التفكير الناقد . تنتج التراكيب الجينية الجديدة الم الفكرة الرئيسة حال كيف ترتبط .4 ارسم خريطة كروموسومات عن عملية العبور الجيني والتوزيع عملية العبور الجيني مع التنوع؟ للجينات A، B، CD مستخدمًا الحر. رُسمت الخرائط الكروموسومية : الأولى بناء على ارتباط الجينات : على الكروموسوم. يختار المزارعون النباتات المتعددة المجموعة الكروموسومية بناءً على خصائصها المرغوب فيها. 2 ارسم. افترض أن الجينين CوD بيانات العبور الجيني الآتية: من A D = 25% مرتبطان على الكروموسوم نفسه من A B = 30% والجينين cod على كروموسوم من C + D = 15% آخر، مفترضا عدم حدوث عملية من B + D = 5% العبور ارسم الخلايا الجديدة من B C = 20% الناتجة عن الانقسام المنصف 5. قوم ما المزايا التي يوفرها تعدد مبينا الكروموسومات ومواقع المجموعة الكروموسومية الجينات. 3 صف كيف يُستخدم تعدد المجموعة الكروموسومية في مجالات الزراعة. .6 للمزارعين؟ الكتابة في علم الأحياء اكتب قصة تصف فيها مجتمعا يخلو سكانه من وزارة التعليم Ministry of Education 5074 20231445

إثراء علمي مهن: اختصاصي وراثة النبات هل من الأفضل أن تحوي النباتات كروموسومات أكثر ؟ قارن بين الزهرتين في الصورة أدناه. ما أوجه هذه النباتات قد تنمو في مناطق تحتوي تربتها الاختلاف التي تلاحظها ؟ كلتا الزهرتين تنتج عن على نسبة عالية من الأملاح ولا تصلح للزراعة نبات يُعرف باسم الزنبق النهاري والزهرة التي عن في مناطق أخرى، مما يوفر الدخل للمزارعين اليسار لنبات متعدد المجموعة الكروموسومية. فما في المناطق الفقيرة اقتصاديا. كيف يحدث تعدد المجموعة الكروموسومية ؟ الذي يجعل هذه النبتة غير عادية؟ تحتوي خلاياها على أكثر من مجموعتين من الكروموسومات. يقوم اختصاصيو وراثة النبات بإنتاج النباتات المتعددة المجموعة الكروموسومية بنقع بذور أو براعم نباتات معينة في مادة كيميائية تسمى الكولشيسين ويتداخل هذا المركب مع عملية انقسام الخلية فيؤدي إلى بقاء جميع الكروموسومات في خلية واحدة في أثناء تكوين الأمشاج وعدم انقسامها. ويتضاعف في أثناء أثار اختصاصيو وراثة النبات الاهتمام الشديد بتعدد التلقيح عدد الكروموسومات، وينتج عنها نبات المجموعة الكروموسومية منذ عقود. فوجدوا متعدد المجموعة الكروموسومية. ويفترض مجموعات متعددة من الكروموسومات تؤثر بوضوح العلماء أن تعدد المجموعة الكروموسومية في شكل النبات ورائحته، ويجذب المستهلكين. الطبيعي ينتج غالبًا عن طفرات تحدث في أثناء انقسام الخلية. استخدام وراثة النباتات يطبق اختصاصيو وراثة النبات طرائق الوراثة ومبادئها لتحسين نوعية النباتات وإنتاجها. مزايا تعدد المجموعة الكروموسومية يؤدي فهم يطورون أنواعًا أكثر مقاومة للأمراض والحشرات وجود أكثر من مجموعة كروموسومية واحدة المؤذية والجفاف. وقد أنتجت بعض النباتات المتعددة في النباتات إلى عدة مزايا؛ فالنباتات المتعددة المجموعة الكروموسومية، ومنها نبات العنب الخالي المجموعة الكروموسومية عادة ما تكون أكبر من البذور والبطيخ والحمضيات؛ لتفي بمتطلبات حجما وأقوى، وتكون نظاما جذريا أفضل المستهلك، ويحاول العديد من اختصاصيي النبات وتنتج أزهارا وفاكهة أكبر. جعل المحاصيل ذات قيمة غذائية أكثر. إن إنتاج الأنواع الجديدة من النباتات التي تشمل الأنواع المتعددة المجموعة الكروموسومية يفيد الإنسان من نواح عدة. ففي تايلاند مثلاً قام باحثون بإنتاج نبات أرز متعدد المجموعة الكروموسومية له قدرة عالية على تحمل الملوحة مهن مرتبطة مع علم الأحياء تخيل أنك مختص في وراثة نبات في مرصد نباتي (مكان تزرع فيه الأشجار لأغراض علمية أو تعليمية)، ثم فلهم اليك كتابة وصف وظيفي لهذه المهنة اكتب قائمة بالمهارات والمعارف التي تتطلبها هذه المهنة. وزارة التعليم Ministry of Educuffor 2023-1445 508

مختبر الأحياء صوم بنفسك كيف تُساعد الطرز الشكلية للأبناء على تحديد الطرز الجينية للآباء؟ الخلفية النظرية، إن لصفات معظم النباتات جينات حلل ثم استنتج سائدة وأخرى متنحية. وقد يكون تحليل صفات 1. اجمع البيانات ونظمها. عُدَّ النباتات الصغيرة ذات الطرز الشكلية المختلفة لكل مجموعة من نباتات تنمو من البذور مؤشرًا جيدًا على الطرز الجينية المتوقعة في الأبناء، وكذلك الطرز الشكلية والجينية في النباتات الآباء. سؤال هل يمكن تحديد الطرز الجينية والطرز الشكلية للآباء باستخدام الطرز الشكلية للأبناء؟ المواد والأدوات اختر مواد مناسبة لهذه التجربة. . مجموعتان من بذور النباتات. . تربة للزراعة. . أصص لزراعة البذور. . وعاء لرش الماء. . معول صغير. احتياطات السلامة خطط ونفذ المختبر .1 املأ بطاقة السلامة في دليل التجارب العملية. 2. كوّن فرضية تبين إمكانية استخدام الطرز الشكلية للأبناء لاستنتاج الطرز الجينية للآباء. 3 صمم تجربة لاختبار فرضيتك. 4 قرر نوع البيانات التي تحتاج إلى جمعها. 5. اعمل جدول بيانات لتسجيل ملاحظاتك. 6. تأكد من موافقة معلمك على تجربتك قبل بدئها . 7. نفّذ تجربتك. 8. التنظيف والتخلص من الفضلات تخلص بصورة النباتات. 2. احسب نسبة النباتات المختلفة في كل واحدة من مجموعات البذور الخاصة بك. 3. حدد نوعين أو أكثر من عمليات التلقيح المحتملة. .4 حلل. استخدم مربع بانيت لكل تلقيح حددته في الخطوة (3) حدد هل جمعت البيانات الناتجة عن كل تلقيح محتمل ؟ 5. قوم. كيف تؤثر البيانات التي جمعتها من مجموعتي البذور، في نسبة النباتات الصغيرة (البادرات)؟ 6. استخلص النتائج. بناءً على البيانات من مجموعتي البذور الخاصة بك، اعمل قائمة بالطرز الجينية والطرز الشكلية للآباء. 7. تحليل الخطأ. قارن النسب التي حصلت عليها بنسب زملائك وصف أي اختلافات إن وجدت، ثم اجمع بياناتك مع بيانات مجموعة أخرى، واستنتج كيف أن زيادة عدد البذور يؤثر في نتائج التجربة. تواصل عمل ملصق اعمل ملصقا يصف التجربة التي نفذتها، واعرض البيانات التي جمعتها. ثم نظم جلسة صفية مناسبة من البذور أو النباتات التي يحتمل أن عند اكتمال الملصق لتناقش في أثنائها نتائج زملائك تصبح نباتات دخيلة في منطقتك ولا تطرح وتقارنها بنتائجك. الأنواع الضارة في البيئة، بل في مكاب النفايات. وزارة التعليم Ministry of Education 2023 509 25

الفصل 4 دليل مراجعة الفصل المفردات المطويات استنتج على الوجه الخلفي لمطويتك، كيف يؤدي الانقسام المنصف والتراكيب الجينية الجديدة معا إلى التنوع الوراثي؟ المفاهيم الرئيسة 4-1 الانقسام المنصف الجين الكروموسوم المتماثل المشيج خلية أحادية المجموعة الكروموسومية الإخصاب خلية ثنائية المجموعة الكروموسومية الانقسام المنصف عملية العبور 4-2 الوراثة المندلية الوراثة الجين المتقابل الصفة السائدة الصفة المتنحية متماثل الجينات غير متماثل الجينات الطراز الجيني الطراز الشكلي قانون انعزال الصفات الهجين قانون التوزيع الحر الفكرة الرئيسة ينتج عن الانقسام المنصف أمشاج أحادية المجموعة الكروموسومية. . يحدث تضاعف DNA مرة واحدة فقط في أثناء الانقسام المنصف الذي ينتج عنه أربعة أمشاج أحادية المجموعة الكروموسومية. . يضم الانقسام المنصف مرحلتين من الانقسامات. . ينتج عن الانقسام المنصف تنوع وراثي في الأمشاج. الفكرة : الرئيسة وضح مندل كيف يمكن الجين سائد أن يمنع ظهور أثر جين متنح. . أول من درس الوراثة العالم جريجور مندل ، الذي ألقت تجاربه على نبات البازلاء الضوء على وراثة الصفات. . وضع مندل قانون انعزال الصفات وقانون التوزيع الحر. • يساعد مربع بانيت على توقع الأبناء المحتملين من التلقيح. 4-3 ارتباط الجينات وتعدد المجموعات الكروموسومية التراكيب الجينية الجديدة متعدد المجموعة الكروموسومية الفكرة الرئيسة يعد عبور الجينات المرتبطة مصدرًا للتنوع الوراثي . تنتج التراكيب الجينية الجديدة عن عملية العبور الجيني والتوزيع الحر. . رسمت الخرائط الكروموسومية الأولى بناءً على ارتباط الجينات على الكروموسوم. . يختار المزارعون النباتات المتعددة المجموعة الكروموسومية بناءً على خصائصها المرغوب فيها. 510 وزارة التعليم Ministry of Education 2023-1445