عند تعدد المجموعة الكروموسومية في نبات القمح
عند تعدد المجموعة الكروموسومية في نبات القمح
1ـ التعدد الكروموسومي غير التام ( غير الحقيقي ) Aneuploidy// ويتضمن زياده او نقص كروموسوم واحد أو اكثر لكن التغير لايشمل المجموعه الكروموسوميه الكامله وهو على انواع :
أـ احادي الكروموسوم المتماثل Monosomy(2n-1) // يحصل فقدان لاحد الكروموسومات لذا يصبح احد الكروموسومين المتماثلين موجود دون مثيل له مثال عليه متلازمه تيرنر Turner s syndrome والمتمثل بفقد احد كروموسومات الجنس ويرمز لهذا النمط X0 . تنْتجُ هذه المتلازمة عندما يكون لدى كُلّ من خلايا الأنثى كروموسوم X واحد و كروموسوم جنسيّ آخر مفقود . و تؤثّر المادّة الوراثية المفقودة على النموّ و تُحدث السمات المميزة للحالة، بما في ذلك القوام القصير و العُقُم اضافة الى عنق قصير واذنان منخفضتان .
دراسة جينومات القمح المركبة متعددة الصبغيات، ومصدرًا قيمًا لتحسين القمح وراثيًّا. واستخدم مايكل بيفان وزملاؤه تقنية البايرو لفك وتحليل 454 متتابعة لجينوم القمح، ومقارنته بالجينومات ثنائية المجموعة الصبغية لأجداده وأسلافه. واكتشف الباحثون خسارة هامة لأفراد من عائلات الجينات نتيجة لتعدد الصيغ الصبغية والتدجين، وتوسع فئات الجينات التي يمكن أن تكون مرتبطة مع إنتاجية المحاصيل. وكانت جهود رصد الخريطة الجينية للقمح من قبيل المهام شبه المستحيلة في الماضي بسبب ضخامة حجم جينوم القمح، لأنه معقد التركيب ويصعب دراسته بالطرق التقليدية، ولكن من خلال تقنيات الهندسة الوراثية والتكنولوجيا الحيوية مثل تقنية المعلمات الجزيئية وغيرها من التقنيات أمكن عمل مسح كامل لجينوم القمح والذي بدوره سهل فك تتابعاته الوراثية. لذا فان اقتحام الشفرة الجينية للقمح بات من أضخم الإنجازات الخاصة بجينوم الكائنات الحية حتى الآن. ونتيجة لذلك كان القمح هو آخر فرد ضمن سلسلة المحاصيل الغذائية الرئيسية التي استكمل رصد خريطتها الجينية قياسا إلى الخرائط المتعلقة بالأرز والذرة مثلا وهي نباتات ذات شفرة وراثية ابسط كثيرا. وأكدت المجموعة الدولية للباحثين المعنيين بالكشف عن المجموع الوراثي للقمح، وهؤلاء الباحثون ضمن "كونسورتيوم" دولي لبرنامج جينوم القمح أسسته عام 2005 مجموعة من منتجي القمح وعلماء النبات وخبراء تربية النبات، أن الخريطة الجينية للقمح تمثل مصدر معلومات هام لعلماء النبات والقائمين على استزراع أنواع نباتية جديدة، وإن هذا الجهد يجعل من اليسير تحديد الجينات المسؤولة عن صفات مهمة من الوجهة الزراعية منها حجم المحصول ومدى مقاومته للأمراض والآفات وصمود المحصول في ظروف الجفاف، وهو ما قد سيساعد على استنتاج أصناف جديدة من القمح وبالتالي توفير المزيد من الخبز للعالم الذي يتزايد سكانه بشكل مستمر. ولهذا فإن هذا الإنجاز هام للغاية في مجال الأمن الغذائي والنهوض بالزراعة المستدامة في ضوء الزيادة السكانية والتغير المناخي وهو من المحاصيل التي يمكن زراعتها في مختلف الأقاليم المناخية والبيئية فضلا عن سهولة تخزينه وتحويله إلى دقيق لصنع المخبوزات. وقال بيان "الكونسورتيوم": "يجابه العالم تحديات هائلة حيث تشير التقديرات إلى أن عدد سكان العالم سيتجاوز تسعة ملايين نسمة بحلول عام 2050م. ويتعين زيادة إنتاج الغذاء بنسبة تتجاوز 50 في المئة دون التوسع في الرقعة الزراعية وذلك في مواجهة ظاهرة التغير المناخي وعدم توافر المخصبات الزراعية وندرة المياه وتراجع فاعلية مكافحة الآفات."
تعدد المجموعة الكروموسومية هي وجود مجموعة إضافية واحدة أو أكثر من الكروموسومات في المخلوق الحي
المخلوق الحي الثلاثي المجموعة الكروموسومية يرمز له بـ 3n
1- الحيوانات نادرًا ما يحدث فيها تعدد المجموعة الكروموسومية يحدث أحيانًا في : ديدان الأرض - الأسماك الذهبية.
2- الإنسان حدوث تعدد المجموعة الكروموسومية فيه يعد قاتلاً ومميتًا.
3- النباتات الزهرية هناك واحد من كل ثلاثة أنواع منها متعدد المجموعة الكروموسومية
أمثلة : القمح 6n _ الشوفان 6n _ قصب السكر 8n
النباتات متعددة المجموعة الكروموسومية تمتاز غالباً بالصلابة والحيوية والحجم الكبير
يمكن ان تحدث عملية عدم انفصال الكروموسومات وظهور حالات التعدد الكروموسومي في اثنء الانقسام المنصف او اثناء الانقسام المتساوي
الحالة الاولى ( اثناء الانقسام المنصف )
---- تحتوي الخلية في حالة تعدد المجموعة الكروموسومية على مضاعفات المجموعة الكروموسومية الطبيعية نتيجة لعدم انفصال الكروموسومات المتماثلة جميعها في اثناء الانقسام المنصف في خلايا الأب أو الأم وتكون الجاميتات الناتجة في مثل هذه الحالة ثنائية المجموعة الكروموسومية ( 2n ) .
السؤال المتضمن في الكتاب المدرسي صفحة 42
ماذا يحدث لو اخصب الجاميت الناتج من عدم انفثصال الكروموسومات ( 2n ) مع جاميت منفصل طبيعيا ويحتوي على ( 1n ) ؟
الحل : تتكون بويضة مخصبة ثلاثية المجموعة الكروموسومية ( 3n )
الحالة الثانية ( اثناء الانقسام المتساوي )
في هذه الحالة تنفصل الكرومواتيدات الشقيقةعن بعضها البعض اثناء الدور الانفصالي الا ان السيتوبلازم لا ينقسم وبذلك تكون الخلية رباعية المجموعة الكروموسومية ( 4n )
الاسئلة المتضمنة في الكتاب المدرسي صفحة 43
1- ما عدد الكروموسومات في الخلية ( أ ) و ( ج ) ؟
الخلية ( أ ) : 2n ( كروموسومين ) الخلية ( ج ) :4n ( اربعة كروموسومات )
2- في دور من ادوار الانقسام المتساوي تنفصل الكروموسومات المتماثلة في الخلية ؟
في الدور الانفصالي
3- فسر سبب احتواء الخلية ( ج ) على اربعة كروموسومات . ماذا تسمى هذه الحالة ؟
تحتوي الخلية على اربعة كروموسومات بسبب عدم انفصال السيتوبلازم حيث تبقى الكروموسومات في الخلية نفسها . وتسمى هذه الحالة تعدد المجموعة الكروموسومية
----- فسر سبب استخدام المزارعين لمادة الكولشيسين ؟
للحصول على نباتات تكون المجموعة الكروموسومية في خلاياها مضاعفة بشكل تام اذ ان هذه المادة تعمل على منع تكون الخيوط المغزلية الضرورية لعملية انقسام الكروموسومات اثناء الدور الانفصالي مما يؤدي الى بقاء الكروموسومات في مركز الخلية .
**** كيف تعمل مادة الكولشيسين على انتاج خلايا متعددة المجموعة الكروموسومية ؟
وذلك لان مادة الكولشيسين تمنع تكون الخيوط المغزلية الضرورية لعملية انقسام الكروموسومات اثناء الدور الانفصالي في الانقسام المنصف .
**** ما هي مواصفات النباتات ذات تعدد المجموعات الكروموسومية
تتميز النباتات وثمارها بكبر حجمها اكثر من الحجم الطبيعي .
التغير في عدد الكروموسومات في المجموعة الكروموسومية الواحدة بالزيادة والنقصان
يمكن ان تحدث هذه الحالة في اثناء الانقسام المنصف من عدم انفصال بعض الكروموسومات في اثناء الانقسام الخلوي ، اذ لاتنفصل احيانا بعض ازواج الكروموسومات المتماثلة الجسمية او الجنسية او الكرومواتيدات الشقيقة
عدم الانفصال في المرحلة الاولى من الانقسام المنصف :
لا ينفصل احد الكروموسومات او بعضها عن الكروموسوم المماثل له مما يؤدي الى ظهور جاميتات تحتوي على عدد من الكروموسومات اكثر من العدد الطبيعي او اقل منه
عدم الانفصال في المرحلة الثانية من الانقسام المنصف :
لا ينفصل الكروماتيدان الشقيقان عن بعضهما بعضا في احد الكروموسومات او اكثر مما يؤدي الى ظهور جاميتات تحتوي على عدد من الكروموسومات اكثر من العدد الطبيعي او اقل منه
تعدد المجموعة الكروموسومية Polyploid :
وفيها تحتوي الخلية على مضاعفات المجموعة الكروموسومية الطبيعية نتيجة عدم انفصال جميع الكروموسومات في أثناء الانقسام المنصف، فتتكون أمشاج كاملة العدد الكروموسومي (2n) وعند إخصابها بمشيج (n) تتكون لاقحة ثلاثية المجموعة الكروموسومية (3n)، وفي حالة فشل اللاقحة التي تحوي المجموعة الثنائية من الكروموسومات (2n) من الانقسام بعد مضاعفة كروموسوماتها فتصبح الخلية رباعية المجموعة الكروموسومية (4n) وتنتشر حالات تعدد المجموعة الكروموسومية في النبات، وتتميز ثمارها بأنها أكبر حجماً من معدلها الطبيعي (كما بالشكل المقابل) ويستخدم المزارعون مادة كيميائية كولشيسين Colchicine للحصول على نباتات متعددة المجموعة الكروموسومية، أما في الحيوان فان تعدد المجموعة الكروموسومية نادر الحدوث وغالباً مميت.
* التغيرات في تركيب الكروموسوم :
وهي تغيرات قد تحدث للكروموسوم في أثناء عملية العبور من الانقسام المنصف نتيجة لانكسار جزء من الكروموسوم لأي سبب من مسببات الطفرات، أو حذفه أو إعادة اتصاله، ولكن بطريق الخطأ، ولتعرُّف بعض أشكال هذه التغيرات أنظر للشكل التالي ثم أجب عن الأسئلة التالية:
1 ـ الحذف Deletion :
ـ كم عدد مواضع الكسر في الكروموسوم؟
ـ هل تلاحظ وجود القطعة (D) في الكروموسوم الناتج؟
إن غياب القطعة (D) يؤدي إلى حذف الجينات الموجودة فيها من هذا الكروموسوم، وقد يكون هذا الحذف في الجينات الضرورية، وبذلك يسبب خللاً أو أن يكون مميتاً للكائن الحي.
2 ـ التكرار Duplication :
قارن بين رموز القطع الموجودة في الكروموسوم الناتج مع الكروموسوم الأصل، إن انفصال جزء من الكروموسوم واتصاله بكروموسوم مماثل له يؤدي إلى تكرار بعض الجينات على الكروموسوم نفسه.
3 ـ الانقلاب Inversion :
ـ تتبع رموز القطع على الكروموسوم وقارنها بالكروموسوم الناتج …. فماذا تلاحظ ؟
ـ ينكسر الكروموسوم في موضعين. وتنقلب القطعة بدرجة 180 درجة مما يؤدي إلى عكس ترتيب الجينات في موقع هذه القطعة، وعلى الرغم من أن الجينات موجودة بكمياتها الطبيعية إلا أنه تبدو تغيرات غير طبيعية في الكائن، وذلك لأن عمل الجين يمكن أن يتأثر بموقعه بين غيره من الجينات المجاورة له.
تعدد المجموعة الكروموسومية Polyploid :
وفيها تحتوي الخلية على مضاعفات المجموعة الكروموسومية الطبيعية نتيجة عدم انفصال جميع الكروموسومات في أثناء الانقسام المنصف، فتتكون أمشاج كاملة العدد الكروموسومي (2n)وعند إخصابها بمشيج (n) تتكون لاقحة ثلاثية المجموعة الكروموسومية (3n)، وفي حالة فشلاللاقحة التي تحوي المجموعة الثنائية من الكروموسومات (2n) من الانقسام بعد مضاعفةكروموسوماتها فتصبح الخلية رباعية المجموعة الكروموسومية (4n) وتنتشر حالات تعدد المجموعة الكروموسومية في النبات، وتتميز ثمارها بأنها أكبر حجماً من معدلها الطبيعي (كما بالشكل المقابل) ويستخدم المزارعون مادة كيميائية كولشيسين Colchicine للحصول على نباتات متعددة المجموعة الكروموسومية، أما في الحيوان فان تعدد المجموعة الكروموسومية نادر الحدوث وغالباً مميت.
أشكال هذه التغيرات
الحذف Deletion :
ـ كم عدد مواضع الكسر في الكروموسوم؟
ـ هل تلاحظ وجود القطعة (D) في الكروموسوم الناتج؟
إن غياب القطعة (D) يؤدي إلى حذف الجينات الموجودة فيها من هذا الكروموسوم، وقد يكون هذا الحذف في الجينات الضرورية، وبذلك يسبب خللاً أو أن يكون مميتاً للكائن الحي.
2 ـ التكرار Duplication :
قارن بين رموز القطع الموجودة في الكروموسوم الناتج مع الكروموسوم الأصل، إن انفصال جزء من الكروموسوم واتصاله بكروموسوم مماثل له يؤدي إلى تكرار بعض الجينات على الكروموسوم نفسه.
3 ـ الانقلاب Inversion :
ـ تتبع رموز القطع على الكروموسوم وقارنها بالكروموسوم الناتج …. فماذا تلاحظ ؟
ـ ينكسر الكروموسوم في موضعين. وتنقلب القطعة بدرجة 180 درجة مما يؤدي إلى عكس ترتيب الجينات في موقع هذه القطعة، وعلى الرغم من أن الجينات موجودة بكمياتها الطبيعية إلا أنه تبدو تغيرات غير طبيعية في الكائن، وذلك لأن عمل الجين يمكن أن يتأثر بموقعه بين غيره من الجينات المجاورة له.
س/ لماذا يعيش النمط X0 بينما النمط Y0 لا يعيش ؟
ب- فقد الكروموسومين المتماثلين Nullisomy (2n-2) // وهو فقد كروموسومين متماثلين في الخلايا الجسمية وتموت الاجنة في هذه الحالة في طور مبكر من التكوين .
ج- ثلاثي الكروموسومات المتماثلة Trisomy (2n+1) // هو إحتواء الخلية على 3 كروموسومات متماثلة بدلاً من زوج واحد، و يمكن أن يحدث في كل من الخلايا التناسلية أو في الخلايا الجسمية.
فمثلا في الخلايا الجسمية ما يلي :
Chromosoms syndrome
Trisomic 21 Down syndrome (Mongolism)
Trisomic 13 Patau syndrome
Trisomic 18 Edwards syndrome
Cat eyes syndrome 22 Trisomic
1- متلازمة داون Down syndrome (Mongolism)
تسمية متلازمة داون تعود إلى الطبيب البريطاني جون داون الذي كان أول من وصف هذه المتلازمة في عام 1862 والذي سماها في البداية باسم "المنغولية" ووصفها كحالة من الإعاقة العقلية حيث لاحظ بأن الأطفال المولودين بمتلازمة داون لهم ملامح وجهية (خاصة من ناحية زاوية العين) تشبه العرق المنغولي ، ولهذا سماه "منغولية" وبقيت مجهولة الاسباب وفي عام 1959 اكتشف أنها بسبب وجود 3 نسخ في الخلايا الجسمية من الكروموسوم 21. يتصف الأشخاص المصابون بمتلازمة داون بما يلي : صغر غير طبيعي في الذقن وميلان عرضي في شق العين مع جلد زائد في الزاوية الداخلية لها يسمى بالطية المنغولية وضعف في العضلات, وبروز في اللسان وذلك بسب صغر تجويف الفم وتضخم اللسان مما يجعله قريب من اللوزتين ، وقصر في الرقبة , وعيوب خلقية في تكوين القلب, وعدد أكبر من تعرجات البصمة في اليد. أغلبية الأشخاص المصابين بمتلازمة داون لديهم تأخر عقلي ويتراوح بين الخفيف بمعدل ذكاء(IQ 50–70) والمتوسط (IQ 35–50) عادة ما يزيد معدل ذكاء الأفراد الذين يعانون من المغولية الموزائيكية إضافة الى ذلك فإن الأشخاص الذين يعانون من المنغولية قد يحدث لهم تغيرات خطيرة وغير طبيعية تؤثر على أجهزة الجسم . تقل القدرة على الإنجاب لدى المصابين ذكورا وإناثا؛ فالذكور غير قادرين على الإنجاب عادة بينما يقل معدل الحمل لدى المصابات عن غيرهن. يصاب تقريبا نصف أبناء المصاب أو المصابة بمتلازمة داون بها أيضا.
ان نسبة احتمال الإصابة بحالات متلازمة داون نحو واحد لكل 700 طفل ويزداد احتمال الاصابة بزيادة عمر الام وقد اختارت منظمة الصحة العالمية يوم 21 من شهر آذار ليكون اليوم العالمي لمتلازمة داون .