تحقیق در مورد علم ژنتیک

word قابل ویرایش
38 صفحه
8700 تومان
87,000 ریال – خرید و دانلود

پیشگفتار
چرا از گربه ، بچه گربه و از گوسفند بره متولد می شود ؟ چگونه شباهتهای والدین به فرزندان منتقل می شوند ؟ آیا همه بچه های یک جفت گربه عینا مثل هم و مثل والدین خود هستند ؟ آیا همه افراد یک جاندار کاملا شبیه یکدیگراند ؟ سرچشمه شباهتها و تفاوتهای جانداران از کجاست ؟ و اصولا مسئله وراثت چیست ؟ سالیان متمادی پاسخ این گونه پرسشها مبنای علمی نداشت . مثلا فکر می کردند که اگر در آبشخور گوسفندان خرمایی رنگ شاخه های درختان تبریزی ، فندق و شابلوط قرار دهند ، بره هایی که از آنها به دنیا می آیند دارای پشمی خوشرنگ ، زیبا ، و گرانقیمت خواهند بود . یا اگر زنان باردار به جانوری زشت و بد منظر نگاه کنند نوزادی که به دنیا می آورند نیز بد قیافه و بدریخت ( شبیه به آن جانور ) خواهد بود .

امروزه می دانیم بدن همه جانداران از سلول ساخته شده است و درون هر سلول مولکولهای مخصوصی به نام « ژن » هست . ژنها ، صفات مشابه و متفاوت جانداران را پدید می آورند . سلولهای بدن هر جاندار و ژنهای درون آنها از والدینش سرچشمه می گیرند و شباهتهای آنها هم از این راه به او منتقل می شوند . اما ساختمان و کار ژنها ممکن است اندکی مختلف باشند و همین اختلاف سبب تفاوتهایی در جانداران شود . شاخه ای از علم زیست‌شناسی‌که به توضیح این مطالب می‌پردازد ژنتیک یا علم وارثت‌نامیده می‌شود .
آیزاک آسیموف دانشمند آمریکایی ، درباره تاریخ تلاشهایی که زیستشناسان برای پیدایش ژنتیک و توضیح مسائل مربوط به وراثت به عمل آورده اند باز بانی ساده و گیرا ، سخن می گوید .
ژنتیک
تعریف – هر نوع حیوان یا گیاه خصوصیاتی ساختمانی و فیزیولوژیک دارد که آنها را عموما به نسل بعد انتقال می دهد . اما آنچه از جانداران به نسل بعد منتقل می شود طرح کلی ساختمانی و فیزیولوژیک است ، به طوری که عموما میان والدین و فرزندان تفاوتهایی نیز مشاهده می شود . گاه نیز در فرزندی خاصه هایی دیده می شود که در پدر بزرگ یا مادربزرگش وجود داشته است و گاه خاصه هایی است که در خانواده آنها تازگی دارد .

ژنتیک یا علم وراثت ، علمی است که شباهتها و تفاوتهای میان والدین و اولاد و عوامل و اسباب آنها را مطالعه می کند . یکی از این عوامل وراثت است . عامل دیگر محیط است .
مطالعات مندل

هزارها سال راز وراثت همچنان در پرده باقی ماند . به سال ۱۸۶۵ ، گرگور مندل راه انتقال صفات از والدین به اولاد را کشف کرد . مندل کشیشی ساکن شهر برون ( شهر برنوی فعلی چک اسلوواکی ) بود . وی در دانشگاه ، علوم و ریاضیات تحصیل کرده بود و اوقات فراغت را در باغچه دیرخود نخود می کاشت و این کار را برای تهیه غذا نمی کرد بلکه به منظور مطالعه قوانین وراثت بدان دست می زد .

 

مندل نخستین کسی نبود که در این رشته مطالعه می کرد بلکه آنچه تا آن زمان در این پاره تحقیق شده بود بی نتیجه مانده بود .
علت توفیق مندل دو عامل بود :
۱- طرح مسئله به صورتی درست ۲- تفسیر درست پاسخ حاصل .

مندل در عین حال بسیار پرحوصله و پرکار بود و هشت سال تمام به پرورش نخود و مطالعه خصوصیات آن پرداخت و متجاوز از ده هزار بوته از این گیاه را با دقت از نظر گذرانید و نتیجه استنباطاتش را در یکی از نشریه های معمولی انجمن علمی محلی به چاپ رسانید . حاصل تحقیقات مندل در هشتم فوریه سال ۱۸۶۵ به چاپ رسید و گرچه سی و پنج سال بعد از آن تاریخ به اهمیت آن پی بردند ، این روز را روز تولد علم وراثت می شناسند .

در مطالعات مندل سه خصوصیت دیده می شود :
اول : به ترکیب کردن یک یا دو گیاه راضی نمی شد بلکه در هر وهله ترکیبهای مشابه پرشمار انجام می داد تا عده زیادی اولاد حاصل را مطالعه کند .
دوم : از آنجا که دورگه های حاصل پرشمار بودند توانست از ریاضیات استفاده ببرد . به عبارت دیگر روش کمی به کار برد .
سوم : همه صفات یک گیاه را مورد مطالعه قرار نمی داد بلکه هر بار فقط یک جفت صفت را تحت نظر می گرفت ، آن هم صفاتی که مثل طول بوته ( بلندی یا کوتاهی ) شکل دانه ( صاف یا چین خورده ) تفاوت آشکار داشتند .

فراموش نشود که در عصر مندل از وجود کروموزوم و ژن و تقسیم سلول اطلاعی در دست نبود و او فقط براساس نتایج آزمایشهایش به کشف قوانین وراثت توفیق یافته است. مندل از آن جهت نخود را برای مطالعه انتخاب کرده بود که کاشتن آن آسان ست و در مدت کوتاهی چند نسل از آن به دست می آید و بخصوص وضع گل نخود بسیار مناسب است و بدین معنی که پرچمها و مادگی گل نخود درون گلبرگهایش مخفی هستند و در آنها خود لقاح صورت می گیرد .

مندل به منظور ترکیب کردن دو بوته متفاوت و انجام دگر لقاح ، پرچمهای گلهای یک بوته را ، پیش از رسیدن مادگی گلهای همان بوته ، قطع می کرد و سپس دانه های گرده گلهای بوته دیگر را به دست خود روی کلاله مادی گلهای بی پرچم می نشاند .

پیش از آنکه مندل به دگر لقاح دو بوته دارای دو صفت متفاوت اقدام کند ، هر یک از آنها را چند نسل می کاشت تا مطمئن شود از نظر صفت مورد مطالعه دودمان خالص اند . سپس گرده گلهای چند بوته دارای دانه های صاف را روی مادگی چند بوته دارای دانه های چین خورده می نشاند . ( گفتن ندارد که هر دو دسته گیاه از نظر این صفات دودمان خالص بودند . )

یافته های مندل به قرار زیر بود :
۱- دانه های نسل اول همه به دانه های یکی از والدین شبیه بودند و هیچ نشانی از صفت والد دیگر نداشتند . مثلا وقتی که گلهای بوته دارای دانه صاف را با گلهای بوته دارای دانه چین خورده ترکیب کرد همه دانه های حاصل در نسل اول صاف شدند . از این گذشته تفاوتی نداشت که گرده از گلهای بوته دارای دانه صاف باشد و مادگی از
۲- گلهای بوته دارای دانه چین خورده یا به عکس ، نتیجه همواره یکسان بود : همه دانه های نسل اول صاف می شدند . بنابر این در نسل اول یکی از دو صفت غالب می شد و همواره ظاهر می گشت .

مندل افت جفت صفت را مطالعه کرد و به این نتیجه رسید که همواره یکی از ره جفت صفت غالب است .
مندل سپس قدمی فراتر رفت و آن این بود که نخودهای نسل اول را کاشت و آنها را در خود لقاح آزاد گذاشت . از دانه های حاصل در حدود چین خورده بودند و قریب صاف . از آنجا که صفت چین خوردگی در نسل اول به وسیله صفت صافی عقب زده شده بود و این صفت توانسته بود در نسل دوم بار دیگر ظهور کند ، مندل آن را صفت پسرفته نامیده است .

یک صفت چگونه به ارث می رسد
شاید نتایجی که مندل از آزمایشهایش به دست آورده است ، چندان چشمگیر نباشد ولی توضیحی که او برای توجیه نتایج حاصل داده سهم بزرگی در پیشرفت علم وراثت داشته است . مندل برای نمودن هر صفت ارثی ، حرفی از الفبا را اختیار کرد و بدین وسیله ، نشان دادن الگوهای وراثت را فراوان تسهیل کرد .

از آنجا که صفت گردی دانه بر چین خورده بودن آن غالب بود چنین فرض کرد که صفت گردی ناشی از تاثیر یک عامل غالب است . مندل A را برای نمودن این عامل اختیار کرد .
مندل به طور کلی حروف بزرگ الفبا را برای نمودن صفات غالب و حروف کوچک را برای صفات پسرفته برگزید . امروزه نیز همین روش متداول است .
از انجا که عامل فرضی مندل همان ژن امروزی یعنی مولکول DNA است ، از این پس به جای اصطلاح عامل ، همان کلمه ژن را که معادل آن است به کار خواهیم برد .
سوالی که برای مندل وطرح بود این است :

« چگونه از والدین دارای صفت غالب ، اولاد دارای صفت پسرفته به وجود می آید ؟
آنچه برای مندل روشن می نمود این بود که والدین دارای صفت غالب بایستی قاعدتا دارای یک ژن صفت غالب بوده باشند . نیز اولاد حاصل از آنها بایستی دارای یک ژن صفت پسرفته بوده باشند . سوال بعدی این بود : « چونه اولاد حاصل از والدین دارای ژن غالب صاحب ژن پسرفته می شوند ؟ »

برای حل این مسئله مندل فرض کرد که برای هر صفتی باید دو ژن وجود داشته باشد . دو ژن که در بروز یک صفت دخالت دارند علل یکدیگر نامیده می شوند .
بنابراین ، اگر از ترکیب کردن دو بوته همیشه دانه صاف حاصل شود ، ژنهای هر یک از انها را می توانیم با « ص ص » نشان دهیم . این بدان معنی است که اولاد حاصل از ترکیب این دو بوته ، دو علل صافی ، یکی از پدر و دیگری از مادر ، به دست آورده اند . بر همین قیاس اگر از ترکیب کردن دو بوته همیشه دانه چین خورده به وجود آید ، ژنهای هر یک از آنها را می توانیم با « چ چ » نشان دهیم و این نشان دهنده آن است که یک ژن « چ » از

هر یک از والدین به دست آورده است . نشان دادن ژنهای صفات جاندار را به صورت علامت اختصاری ژنوتیپ آن جاندار می گویند .
مندل با چنین فرضی که درباره ژنهای علل کرده بود توانست از روی ژنهای والدین ژنهایی را که سلولهای زاینده می رسیدند پیشگویی کند و از روی آنها تعیین کند که چند قسم اولاد به وجود خواهند آمد . نیز توانست نسبت میان آنها را از روی سلولهای زاینده پیشگویی کند .

مثلا فرض کنید که ژنوتیپ بوته ای « ص ص » است . امکان به وجود آمدن چه نوع سلولهای زاینده ای از این بوته وجود دارد ؟ قاعده ای که مندل وضع کرده بود بسیار ساده است : از هر جفت علل ، فقط یکی به هر سلول زاینده می رسد از آنجا که دو علل نظیر یکدیگرند ، پس همه آنها صاحب ژن « ص » خواهند شد .
اگر ژنوتیپ بوته ای « چ چ » باشد ، همه سلولهای زاینده صاحب ژن « چ » خواهند شد .

حالت سوم موردی است که ژنوتیپ بوته ای « ص چ » باشد . از آنجا که بر طبق اصل مندل فقط یکی از هر دو ژن علل به هر سلول زاینده می رسد ، نیمی از سلولهای زاینده صاحب ژن « ص » و نیم دیگر صاحب ژن « چ » خواهند شد . این اصل را که بر طبق آن ژنهای جفت از هم جدا می شوند و به سلولهای زاینده متفاوت می رسند اصل تفکیک می نامند و به قانون اول مندل نیز مرسوم است . براساس اصل تفکیک ، چگونگی توزیع ژنها در سلولهای زاینده و نیز ترکیب آنها با یکدیگر مسئله ای تصادفی می شود .
تفسیر نتایج مندل

برای تفسیر نتایج مندل مقدمات لازم فراهم شده است . تنها چیزی که باید اضافه شود اصطلاح فنوتیپ است . چنانکه گفتیم ژنوتیپ هر جاندار گویای آن است که ژنهای چه صفاتی در آن جاندار وجود دارد ( « ص ص » ، « چ چ » یا « ص چ » ) و حال انکه فنوتیپ گویا صفت ظاهری جاندار است مثلا اگر « ص » غالب است ، جانداری که دارای ژنوتیپ « ص چ » است فنوتیب ظاهر آن همان فنوتیپ جانداری خواهد بود که ژنوتیپ « ص ص » دارد . به عبارت دیگر جانداری که صفت غالب دارد فنوتیپش معرف ژنوتیپش نیست زیرا ژنوتیپ آن ، چه « ص ص » باشد چه « ص چ » جاندار همواره صفت غالب ( « ص ») را نشان می دهد . اما صفت پسرفته چنین نیست . زیرا جاندار هنگامی فنوتیپ صفت پسرفته را صاحب خواهد شد که ژنوتیپش حتما از نظر ژن پسرفته هوموزیگوس ( « چ چ ») باشد . اکنون به آزمایشهای مندل باز می گردیم وبه تفسیر آنها می پردازیم .

مندل دو دودمان خالص از نخود را که یکی صاف و دیگری چین خورده بود با هم ترکیب کرد . آشکار است که ژنوتیپ نخود صاف « ص ص » بوده است و ژنوتیپ نخودچین خورده « چ چ » .مندل برای بدست آوردن نسل دوم ، بوته های نسل اول را در خود لقاح آزاد گذاشت بنابراین مسئله به صورت ترکیب هتروزیگوس با هتروزیگوس در آمد که قبلا آن را حل کردید .
راه دیگر بیان نسبت صاف و چین خورده ، به کار بردن نسبت ۳ به ۱ است . این همان نسبتی است که مندل به طور تقریب به دست آورده بود . مندل ۷۳۲۴ دانه نخود به دست اورده بود که ۵۴۷۴ تای آنها صاف و ۱۸۵۰ تای آنها چین خورده بود . این نسبت ۹۶ ر ۲ به ۱ است . چنانکه ملاحظه می شود نسبت حاصل با آنچه انتظار می رود اندکی تفاوت دارد .
مندل با در نظر گرفتن قواعد احتمالات توانست نتایجی به دست آورد . وی به جای کلمه ژن ، اصطلاح عامل را به کار برده بود ، این دو اصطلاح یک مفهوم دارند . نتایج مندل را می توانیم چنین خلاصه کنیم :

۱- برای انتقال صفات از طریق وراثت عاملهای مشخص ژن وجود دارند .
۲- گیاه برای هر صفت دو ژن دارد . این دو ژن ممکن است جور یا ناجور باشند .
۳- هنگامی که دو ژن ناجورند یکی ظاهر می شود ( غالب ) و دیگری می ماند (پسرفته )
۴- هر دو ژن با احتمال برابر در سلولهای زاینده توزیع می شوند .
۵- ترکیب تصادفی سلولهای زاینده در موقع لقاح ، نسبت اقسام اولاد را قابل پیشگویی می سازد .
تئوری کروموزومی وراثت

جنس نوزاد را کروموزومها تعیین می کنند – کشف کروموزومهای جنسی این فکر را در مورگان و همکارانش تقویت کرد که شاید پاسخ دو پرسش زیر از کروموزومهای جنسی بدست آید :
۱- صفات وابسته به جنس چگونه به ارث می رسند ؟ ۲- جنس نوزاد چگونه تعیین می شود ؟
جنس نوزاد چگونه تعیین می شود ؟

هر فرد آدمی در هر سلول بدن خود ۲۳ جفت کروموزوم دارد . آدمی ۲۲ جفت اوتوزوم و یک جفت کروموزوم جنسی دارد : کروموزوم X و کروموزوم Y . اما کروموزوم Y آدمی از کروموزوم X آن کوچکتر است . آدمی دو گونه سلول نر به وجود می اورد : نیمی حاوی کروموزوم X و نیم دیگر حاوی کروموزوم Y اند . اما همه سلولهای ماده دارای کروموزوم X اند . هر گاه سلول ماده ای با سلول نر دارای کروموزوم X ترکیب شود ، دختری ( XX ) به وجود می آید و هر گاه سلول ماده ای با سلول نر دارای کروموزوم Y ترکیب گردد ، پسری ( XY ) به دنیا خواهد آمد .

تعیین جنس در همه حیوانات بدین صورت نیست . مثلا در پرندگان و پروانگان ماده دو نوع کروموزوم جنسی دارد و حال آنکه نر فقط دارای یک نوع کروموزوم جنسی است .
دراین حیوانات همه سلولهای نر نظیر یکدیگرند ولی سلولهای ماده دو نوعند . بنابراین سلول ماده است که جنس حیوان را تعیین می کند .

در بعضی دیگر از حیوانات فقط یک کروموزوم جنسی در نر هست . مثلا ملخ نر ۲۳ کروموزوم دارد و حال انکه ملخ ماده دارای ۲۴ کروموزوم است . بنابراین همه سلولهای ماده کروموزوم X دارند ولی بعضی از سلولهای نر ۱۱ کروموزوم دارند و بعضی دیگر ۱۲ کروموزوم که کروموزوم دوازدهمی X است . پس تعیین جنس در ملخ به تعداد کروموزوم های سلول نر بستگی دارد . بدین معنی که وقتی سلول ماده ای با سلول نر ۱۲ کروموزومی ترکیب شود ، تخم حاصل X 2 خواهد داشت و ملخ ماده خواهد شد و هنگامی که سلول ماده ای با سلول ۱۱ کروموزومی ترکیب شود تخم حاصل یک X خواهد داشت و ملخ نر خواهد شد .
حاصل آنکه جنس فرد به روشهای گوناگون تعیین می شود و ظاهرا به بودن یا نبودن بعضی از انواع کروموزومها وابسته است این کروموزومهای مخصوص را کروموزومهای جنسی می گویند .

کروموزوم چه ساختمانی دارد ؟
کروموزومها تا وقتی که سلول در مرحله بین دو تقسیم ( بین دو میتوز ) به سر می برد ، به صورت رشته های بسیار دراز مارپیچی هستند که هر یک مرکب از دو بخش است : بخش داخلی یا هسته که از مولکولهای DNA ( اسید دئوکسی ریبونوکلئیک ) ساخته شده است و بخش خارجی یا پوشش که از مولکولهای مواد پروتئینی مرکب است .

در هر کرومووزم نقطه ای به نام سانترومر نیز دیده می شود . در مرحله مقدماتی میتوز مولکولهای DNA همانند سازی می کنند و در نتیجه یک رشته کرموزوم به دو رشته نظیر تبدیل می شود که از ناحیه سانترومر به هم متلصند . در آغاز میتوز دو رشته هر کروموزوم متراکم و کوتاه می شود و سرانجام به صورت یک کروموزوم کوتاه و ضخیم ظاهر می شود .

در این حالت هر کروموزوم مرکب از دو کروماتید است که از سانترومر به هم متلصند . این پایان مرحله پروفاز میتوز است در جریان متافاز دو کروماتید از هم جدا می شوند و هر یک به کروموزومی مستقل تبدیل می گردد .
پس از آنکه کروموزومها به سوی قطبین سلول کشیده شدند ( آنافاز ) و در آنجا گرد هم آمدند و در غشای هسته محصور شدند ( تلوفاز ) هر کروموزوم به صورت اولیه خود باز می گردد و تا آغاز میتوز بعدی به همان صورت باقی می ماند .

میتوز فرایند تقسیم سلولی را گویند که در جریان آن ابتدا ژنها مولکولهای DNA و به دنبال آنها کروموزومها همانند سازی می کنند و سپس از هم جدا می شوند و سرانجام یک سلول به دو سلول نظیر تبدیل می شود .
میوز تقسیم سلولی مخصوصی است که در همه گیاهان و حیوانات دارای تولید مثل جنسی روی می دهد و در جریان آن تعداد ژنها و کروموزومهای سلول به نصف تقلیل می یابد . سلولهای حاصل از میوز سلولهای زاینده اند ( گامت ) .
در جریان میوز دو تقسیم سلولی رخ می دهد و حال آنکه همانند سازی ژنها و کروموزومها فقط یک بار صورت می گیرد. نخستین تقسیم سلولی میوز ، نصف شدن تعداد کروموزومهاست .
بدین معنی که از یک سلول n2 کروموزومی ( دیپلوئید ) دو سلول n کروموزومی ( هاپلوئید ) به وجود می آید . دومین تقسیم سلولی میوز ، یک میتوز عادی است . بدین معنی که هر سلول n کروموزومی به دو سلول n کروموزومی تبدیل می شود . به عبارت دیگر حاصل نخستین و دومین تقسیم میوزی پیدایش چهار سلول زاینده هاپلوئید از یک سلول دیپلوئید است . ترکیب شدن سلول زاینده نر ( هاپلوئید ) با سلول زاینده ماده ( هاپلوئید ) به تشکیل سلول تخم ( دیپلوئید ) می انجامد که منشا جاندار جدیدی است .
کروموزومهای آدمی

مطالعه کروموزومهای آدمی در آغاز ، به سبب کوچکی و دشواری تهیه مقاطع بافتها ، به کندی پیشرفت می کرد و حتی بر سر تعداد کروموزومها توافق وجود نداشت . ولی در سال ۱۹۵۶ با تکنیکی که دو نفر زیست شناس به نامهای تجیو و لوان اختراع کردند ، مطالعه کروموزومها را آسان ساختند . اینان سلولهای آدمی را در شکت بافت زنده نگه می داشتند و با اثر دادن موادی بدانها باعث می شدند که کروموزومها باد کنند و از هم جدا شوند . روش ساده تری در سالهای اخیر ابداع شد و آن جدا کردن گلبولهای سقید از خون و کشت دادن آنهاست . این روش چنان سهل است که جزء کار روزمره بعضی از بیمارستانهاست .

این فقط قسمتی از متن مقاله است . جهت دریافت کل متن مقاله ، لطفا آن را خریداری نمایید
word قابل ویرایش - قیمت 8700 تومان در 38 صفحه
87,000 ریال – خرید و دانلود
سایر مقالات موجود در این موضوع
دیدگاه خود را مطرح فرمایید . وظیفه ماست که به سوالات شما پاسخ دهیم

پاسخ دیدگاه شما ایمیل خواهد شد