شارح الدرس: النمط الكروموسومي | نجوى شارح الدرس: النمط الكروموسومي | نجوى

شارح الدرس: النمط الكروموسومي الأحياء • الصف الأول الثانوي

في هذا الشارح، سوف نتعلَّم كيف نتعرَّف على الحقائق الرئيسية عن الكروموسومات، ونفسِّر الأنماط الكروموسومية.

تحتوي جميع الكائنات الحية على مادة وراثية في صورة حمض نووي (DNA). على سبيل المثال، سيحدِّد حمضك النووي لون عينيك، ولون بشرتك، وفصيلة دمك، والعديد من الصفات الأخرى! في الكائنات الحقيقية النواة (مثل الحيوانات والنباتات)، تكون هذه المادة الوراثية مرتَّبة في صورة كروموسومات. وتحتوي هذه الكروموسومات على جينات تحتوي على المعلومات اللازمة لإنتاج البروتينات، وهذه البروتينات هي ما سيحدِّد صفات الكائن الحي. يوضِّح الشكل 1 مخططًا مبسَّطًا لتركيب الحمض النووي (DNA) والكروموسومات.

تعريف: الكروموسوم

الكروموسوم جزيء طويل من الحمض النووي (DNA) والبروتينات المرتبطة به، يحتوي على المعلومات الوراثية للكائن الحي في صورة جينات.

تعريف: الجين

الجين مقطع من الحمض النووي (DNA) يحتوي على المعلومات اللازمة لإنتاج وحدة وظيفية كالبروتين. والجين هو الوحدة الوظيفية للوراثة.

في الإنسان، تحتوي كل خلية جسدية (تُسمَّى أيضًا خلية جسمية) على 46 كروموسومًا. وهذه الكروموسومات الـ 46 مرتبة في 23 زوجًا متماثلًا. والأزواج المتماثلة أزواج من الكروموسومات المتماثلة في الحجم تقريبًا، ولها موضع السنترومير نفسه، وتحمل جينات تتحكَّم في الصفات نفسها في الموقع الكروموسومي نفسه. وقد تحتوي هذه الكروموسومات على نسخ مختلفة من هذه الجينات، وتُعرَف هذه النُّسَخ باسم الأليلات. على سبيل المثال، يمكن أن يكون للجين الذي يتحكَّم في لون العين أليلات مختلفة تُنتِج أعينًا بُنية، أو خضراء، أو زرقاء، أو بندقية اللون. يوضِّح الشكل 2 مثالًا على زوج متماثل من الكروموسومات.

تعريف: الكروموسومات المتماثلة

الكروموسومات المتماثلة أزواج من الكروموسومات لها نفس الطول، ونفس موضع السنترومير، ونفس الجينات في كل موقع كروموسومي.

الاستثناء الوحيد لهذا هو الكروموسومان الجنسيان؛ وهما الكروموسوم X والكروموسوم Y. في الإناث، تُرتَّب هذه الكروموسومات في أزواج متماثلة؛ لأن الكروموسومات الجنسية الأنثوية هي XX. أما في الذكور، فالكروموسومات الجنسية هي XY. ويكون الكروموسوم Y أقصر بصورة ملحوظة من الكروموسوم X؛ لذا، يمكننا اعتبار أن هذين الكروموسومين متماثلين في جزء منهما فقط.

مثال ١: تعريف مصطلح الزوج المتماثل

تُرتَّب الكروموسومات على شكل أزواج متماثلة داخل نواة الخلايا الحقيقية النواة. ما المقصود بمصطلح أزواج متماثلة؟

  1. أزواج الكروموسومات التي تحمل نفس الأليلات
  2. أزواج الكروموسومات التي لها نفس الطول ونفس مواضع الجينات
  3. أزواج الكروموسومات التي تورَّث من أحد الأبوين
  4. أزواج الكروموسومات التي تُحدِّد نفس الصفة في كائنات مُختلِفة

الحل

الكروموسومات تراكيب خيطية الشكل طويلة من الحمض النووي (DNA)، تُوجَد في نواة الخلايا الحقيقية النواة، وتحتوي على جينات متعددة. تتحكَّم هذه الجينات في الصفات الوراثية، مثل لون العينين، ولون الشعر الطبيعي، وفصيلة الدم. وقد يكون للجينات نسخ مختلفة، وهذه النُّسَخ تُسمَّى الأليلات. على سبيل المثال، الجين الذي يتحكَّم في لون العينين قد يكون له أليل يُنتِج أعينًا بنية، وأليل آخر يُنتِج أعينًا زرقاء.

إننا نرث الكروموسومات من أبوينا. وفي زوج الكروموسومات المتماثل، يأتي أحد الكروموسومين من الأم البيولوجية ويأتي الآخر من الأب البيولوجي. هذا يسمح بـ «مزج» المعلومات الوراثية؛ فقد نجد أن الكروموسومين في الزوج المتماثل ينتجان سمات مختلفة لكل صفة. في كل كروموسوم في الزوج المتماثل، تكون مواضع الجينات متماثلة للغاية. يُشير الشكل الآتي إلى موضع الجين OCA2 الذي يساهم في التعبير عن لون العينين.

يمكننا أن نلاحظ من الشكل أن كلا الكروموسومين لهما نفس موضع الجينات، ونفس موضع السنترومير، ونفس الطول.

إذن الكروموسومات المتماثلة أزواج من الكروموسومات لها نفس الطول ونفس موضع الجينات.

تعريف: الكروموسوم الجسمي

الكروموسوم الجسمي هو أي كروموسوم ليس كروموسومًا جنسيًّا (X أو Y).

يُطلَق على الكروموسومات التي ليست كروموسومات جنسية الكروموسومات الجسمية. وتحتوي كل خلية جسمية على 44 كروموسومًا جسميًّا وكروموسومين جنسيين.

على الرغم من أن كل خلية جسمية في الإنسان تحتوي على 46 كروموسومًا، فإن الخلايا الجنسية (وتُسمَّى أيضًا الجاميتات) تحتوي على 23 كروموسومًا فقط. ويرجع هذا إلى أن الجاميتات تمر بمرحلتَي انقسام عند إنتاجها من خلايا الجسم. وهذا يضمن انفصال الـ 23 زوجًا من الكروموسومات؛ لذا يحتوي الحيوان المنوي والبويضة الناتجة على نسخة واحدة من كل كروموسوم وليس نسختان. هذه العملية مهمة للغاية؛ إذ تضمن أن يكون للجنين الناتج عن اندماج الجاميتات في عملية الإخصاب، عدد صحيح من الكروموسومات في كل خلية من خلاياه. هذه العملية موضَّحة باختصار في الشكل 3.

في الإنسان، يُشار إلى الخلية الجسمية التي تحتوي على 46 كروموسومًا (العدد الكامل من الكروموسومات) بأنها ثنائية الصيغة الصبغية. ويُشار إلى الجاميت، مثل الحيوان المنوي أو البويضة، الذي يحتوي على 23 كروموسومًا بأنه أحادي الصيغة الصبغية. ثمة طريقة سهلة لتذكُّر ذلك باستخدام الكلمة الأولى من كل مصطلح؛ حيث تُشير الكلمتان «أحادية» و«ثنائية» إلى أن عدد الكروموسومات في إحدى الخليتين يساوي ضعف عدد الكروموسومات في الخلية الأخرى. وينطبق هذا أيضًا على بعض النباتات وعلى أغلب الحيوانات، وبالرغم من أن الكائنات الحية المختلفة تحتوي خلاياها على أعداد مختلفة من الكروموسومات، فإن الجاميتات ستكون أحادية الصيغة الصبغية، والخلايا الجسمية ستكون ثنائية الصيغة الصبغية.

تعريف: الخلية الثنائية الصيغة الصبغية

تحتوي الخلية الثنائية الصيغة الصبغية على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات (2n) مرتَّبتين في أزواج متماثلة.

تعريف: الخلية الأحادية الصيغة الصبغية

تحتوي الخلية الأحادية الصيغة الصبغية على مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات (n).

مثال ٢: حساب عدد كروموسومات خلية ثنائية الصيغة الصبغية

تحتوي الخلية الأحادية الصيغة الصبغية في الكوالا على 8 كروموسومات. ما عدد الكروموسومات التي تحتوي عليها خلية ثنائية الصيغة الصبغية لهذا الكائن؟

الحل

تلتف جزيئات الحمض النووي (DNA) داخل الخلية وتتكثَّف في صورة كروموسومات تحتوي على الجينات اللازمة لتحديد جميع الصفات الوراثية للكائن الحي. وتكون أغلب خلايا الجسم ثنائية الصيغة الصبغية؛ أي إنها تحتوي على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات مرتبتين في أزواج مرقمة. على سبيل المثال، تحتوي الخلية الجسمية للإنسان على 46 كروموسومًا مرتبًا في صورة 23 زوجًا.

أما الخلايا الجنسية، أو الجاميتات، فتكون أحادية الصيغة الصبغية. تُذكِّرنا كلمة «أحادية» بأن الخلية الأحادية الصيغة الصبغية تحتوي على نصف عدد كروموسومات الخلية الثنائية الصيغة الصبغية. ومن ثَم، تحتوي الخلية الأحادية الصيغة الصبغية على مجموعة واحدة من الكروموسومات بدلًا من مجموعتين. في الإنسان، تحتوي الجاميتات على 23 كروموسومًا. وهذا العدد مهم للغاية لعملية التكاثر، فعندما تندمج الخليتان الجنسيتان الأحاديتا الصيغة الصبغية معًا خلال عملية الإخصاب، تنتجان خلية ثنائية الصيغة الصبغية. ويمكن لهذه الخلية الثنائية الصيغة الصبغية بعد ذلك أن تنقسم وتتضاعف حتى تصبح في النهاية كائنًا حيًّا ثنائي الصيغة الصبغية تحتوي كل خلية من خلاياه الجسمية على العدد الصحيح من الكروموسومات.

ومن ثَمَّ، إذا احتوت الخلية الأحادية الصيغة الصبغية للكوالا على 8 كروموسومات، فلا بد أن يكون عدد الكروموسومات في الخلية الثنائية الصيغة الصبغية ضعف هذا العدد؛ أي (8×2).

إذن عدد الكروموسومات في الخلية الجسمية الثنائية الصيغة الصبغية للكوالا يساوي 16.

يمكن تصوير الكروموسومات داخل الخلية عن طريق إنتاج صورة تُسمَّى النمط الكروموسومي. النمط الكروموسومي صورة مرئية لجميع الكروموسومات داخل الخلية مرتَّبة في أزواج متماثلة من الأكبر حجمًا إلى الأصغر حجمًا. فيما يأتي عرض موجز للطريقة المستخدَمة لإنتاج النمط الكروموسومي:

  1. تؤخذ عينة من دم الكائن الحي، أو نخاعه العظمي، أو جلده.
  2. تُزرع الخلايا لفترة زمنية قصيرة للسماح لها بالنمو والتضاعف.
  3. «تُوقف» الخلايا المنقسمة عندما تصل الكروموسومات إلى أقصى كثافة لها؛ ومن ثَمَّ تكون أكثر وضوحًا.
  4. تُعالَج الخلايا بمحلول يتسبَّب في انفجار النوى.
  5. بعد ذلك، تُصبَغ الكروموسومات وتُرصَد باستخدام مجهر به كاميرا رقمية.
  6. تُنتَج صورة للكروموسومات، ويمكن استخدام برنامج رقمي لترتيب الكروموسومات في ترتيب واضح.

تعريف: النمط الكروموسومي

النمط الكروموسومي صورة مرئية لجميع الكروموسومات داخل الخلية مرتَّبة في أزواج متماثلة من الأكبر حجمًا إلى الأصغر حجمًا.

يوضِّح الشكل 4 مثالًا على النمط الكروموسومي.

من هذا النمط الكروموسومي، يمكننا أن نلاحظ أن الأزواج المتماثلة للكروموسومات الجسمية مرتَّبة من الأكبر حجمًا (الكروموسوم 1) إلى الأصغر حجمًا (الكروموسوم 22). ويمكننا أن نلاحظ أيضًا أن الشخص الذي أُخذت منه الخلية أنثى؛ إذ يُوجَد اثنان من الكروموسوم X. إن الكروموسومين الجنسيين (X وY) هما الكروموسومان الوحيدان اللذان لا يُرتَّبان طبقًا للحجم، وفي النمط الكروموسومي، دائمًا ما يظهران في النهاية. ولو رُتِّب الكروموسومان الجنسيان طبقًا للحجم، لكان الكروموسوم X ثامن أكبر كروموسوم.

مثال ٣: تذكَّر عدد الكروموسومات في خلايا جسم الإنسان

ما عدد الكروموسومات التي يجب أن تظهر في النمط الكروموسومي لخلية جسمية ثنائية الصيغة الصبغية في الإنسان؟

الحل

للإجابة عن هذا السؤال، علينا أولًا أن نفهم بعض المصطلحات الأساسية. الكروموسومات جزيئات ملتفة ومكثفة من الحمض النووي (DNA). وتحتوي الكروموسومات على كل المادة الوراثية التي تجعلنا ما نحن عليه! النمط الكروموسومي تمثيل مرئي لجميع الكروموسومات التي تحتويها الخلية. الخلية الثنائية الصيغة الصبغية خلية تحتوي على مجموعتين كاملتين من الكروموسومات.

في النمط الكروموسومي لخلية جسمية ثنائية الصيغة الصبغية، تُرتَّب الكروموسومات في أزواج متماثلة؛ حيث يُورَّث كروموسوم واحد من كل زوج من الأب، ويُورَّث الكروموسوم الآخر من الأم. فيما يأتي مثال على نمط كروموسومي لأنثى إنسان.

كما نلاحظ من النمط الكروموسومي، في أي خلية بشرية ثنائية الصيغة الصبغية، هناك 22 زوجًا من الكروموسومات الجسمية (الكروموسومات غير الجنسية) وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية. هذا الزوج إما أن يكون XY في الذكور وإما XX في الإناث. يظهر هذان الكروموسومان في آخر النمط الكروموسومي ولا يُرتَّبان طبقًا للحجم.

إذن تحتوي الخلية الجسمية الثنائية الصيغة الصبغية في الإنسان على 23 زوجًا من الكروموسومات (22 زوجًا من الكروموسومات الجسمية وزوج واحد من الكروموسومات الجنسية)، وهو ما يُعطينا 46 كروموسومًا.

الأنماط الكروموسومية مفيدة للغاية في دراسة علم الوراثة. يمكن تحليل الأنماط الكروموسومية لتحديد بعض الاختلالات الوراثية، فعلى سبيل المثال، إذا كان الشخص يمتلك ثلاث نسخ من الكروموسوم 21 بدلًا من نسختين، يؤدي هذا إلى إصابته بحالة تُسمَّى متلازمة داون.

دعونا نلخِّص ما تعلَّمناه حتى الآن.

النقاط الرئيسية

  • تُرتَّب المادة الوراثية في الخلايا في تراكيب تُسمَّى الكروموسومات.
  • تحتوي الخلية الجسمية في الإنسان على 44 كروموسومًا جسميًّا وكروموسومين جنسيين.
  • تحتوي الخلية الجسمية (الجسدية) على أزواج متماثلة من الكروموسومات، في حين يحتوي الجاميت (الخلية الجنسية) على كروموسوم واحد من كل زوج. وتُسمَّى هذه الخلايا بالخلايا الثنائية الصيغة الصبغية والخلايا الأحادية الصيغة الصبغية على الترتيب.
  • يمكن تصوير الكروموسومات داخل الخلية باستخدام النمط الكروموسومي، الذي يرتبها تنازليًّا طبقًا للحجم.
  • يمكن دراسة الأنماط الكروموسومية لتحديد الاختلالات الكروموسومية.

انضم إلى نجوى كلاسيز

شارك في الحصص المباشرة على نجوى كلاسيز وحقق التميز الدراسي بإرشاد وتوجيه من مدرس خبير!

  • حصص تفاعلية
  • دردشة ورسائل
  • أسئلة امتحانات واقعية

تستخدم «نجوى» ملفات تعريف الارتباط لضمان حصولك على أفضل تجربة على موقعنا. اعرف المزيد عن سياسة الخصوصية