تولید مثل و وراثت

موضوع علم وراثت مطالعه درباره انتقال صفات از والدین به فرزندان و نیز بررسی تفاوت ها و شباهت هایی است که بین آن ها وجود دارد.

زیست شناسان با استفاده از شباهت ها و تفاوت هایی که بین موجودات زنده مختلف وجود دارد آن ها را در گونه های مختلفی جای می دهند.

نکته : گونه شامل افرادی است که قادرند با یکدیگر آمیزش کنند و افرادی به وجود آورند که آن ها نیز می توانند تولید مثل کنند.

شباهت ها و تفاوت ها در انسان

صفات والدین به گونه ای کاملا متفاوت در فرزندان ظاهر می شوند .چرا؟

برای پاسخ به این سوال ابتدا دو صفت گروه خونی و اثر انگشت در انسان و چگونگی ظهور متفاوت این صفات در افراد را مورد بررسی قرار می دهیم سپس علت آن را تشریح خواهیم کرد.

1.گروه های خونی

چگونه گروه خونی کشف شد:

انتقال خون از فردی به فرد دیگر در بعضی از موارد باعث مرگ شخص گیرنده خون می شود.

گلبول های قرمز خون گیرنده به همدیگر می چسبند و لخته ایجاد می کنند این لخته مسیر جریان خون را می بندد و باعث مرگ شخص گیرنده می شود.

لنداشتاینر ،پزشک آلمانی ،علت ایجاد لخته خون را کشف کرد.

او در سال 1900 پی برد که در خون افراد نوعی ترکیب شیمیایی وجود دارد که در افراد مختلف، متفاوت است و علت تشکیل لخته خون نیز همین است.

شناخت ترکیب شیمیایی توسط لند اشتاینرمنجر به تقسیم  خون افراد به چهار گروه متفاوت شد.

دو نوع ماده به نام مادهA وB بر روی گلبول های قرمز خون انسان یافت می شود بر اساس وجود یا عدم وجود این دو ماده، خون افراد را به چهار گروه تقسیم می کنند

مادهAباعث تولید ماده ضدA در سرم خون فردB می شود و مادهB  باعث تولید ماده ضدB در سرم خون فرد A می شود.

تذکر: همانطور که می بینید یکی از چهار گروه خونی در افراد ظاهر می شود بنابراین اگر والدی با گروه خونیAB صاحب فرزندی با گروه خونیB  شد تعجب نکنید این همان ظهور متفاوت صفات والدین در فرزندان است که در بالا مطرح کردیم .

 2.اثر انگشت

چرا پلیس برای تشخیص مجرمان از اثر انگشت آنان استفاده می کند؟چرا از صفات دیگر بهره نمی جوید ؟

دومورد زیر علت کار پلیس را توجیه می کند:

1.اثر انگشت هر فرد مخصوص خود اوست .در همین کشورما شما می توانید افراد زیادی را پیدا کنید که گروه خونیO  دارند و لی  شما  حتی در جهان نمی توانید دو فرد را پیدا کنید که اثر انگشت یکسانی داشته باشند.

2.اثر انگشت در تمام عمر تغییر نمی کند.صفات زیادی در ما وجود دارد که در تمام عمر تغییر نمی کند مثل گروه خونی .ولی بعضی صفات مثل طول قد یا رنگ مو و ....... صفات متغیری هستند .

تذکر : با بررسی صفت اثر انگشت مانند گروه خونی دیگر ظهورمتفاوت صفات والدین در فرزندان باید برای شما قابل درک باشد .مخصوصا در صفت اثر انگشت این قضیه برای شما محسوس تر خواهد بود.وقتی هر فرد اثر انگشتی مخصوص به خود دارد چگونه ممکن است والد و فرزند اثر انگشت یکسانی داشته باشند؟

علت وجود تفاوت ها و شباهت ها

برای پی بردن به علت وجود تفاوت ها و شبا هت ها باید ببینیم هر موجود زنده طبق چه فر آیندی به وجود می آید؟ در این فرآیند چه چیزی رخ می دهد؟ چه چیزی ارتباط  بین یک نسل و نسل بعدی( والد و فرزند) را بر قرار می سازد؟

هر موجود زنده ای در فر آیند تولید مثل از جاندار شبیه خود به وجود می آید. بنابراین می توان گفت که صفات مختلف طی این فر آیند به طور ارثی از والد به فرزند منتقل میشود.

در فرآیند تولید مثل (جنسی ) سلول های جنسی تولید می شوند. همین سلول ها ی جنسی هستند که میان والد و فرزند ارتباط برقرار میسازند. سلول های جنسی نر و ماده طی عمل لقاح با هم ترکیب میشوند و سلول تخم را به وجود می آورند. سلول تخم پس ازرشدو تمایز به فرد کامل تبدیل میشود. در صورتی که قرار باشد صفات ارثی از والد به فرزند منتقل شود. بنابراین عامل این انتقال را باید در سلول های جنسی جستجو کنیم.

تذکر: منظور از انتقال صفات این نیست که خود آن صفات از طریق سلول های جنسی به فرزندان منتقل می شوند. مثلا رنگ پوست ، اثر انگشت وصفات دیگردر سلول جنسی وجود ندارد بلکه عامل یا ماده ای که آن صفت را به وجود می آورد در سلول های جنسی وجود دارد و از طریق همین سلول ها به فرزندان منتقل می شود.

ماده مذکور از ان جهت که در انتقال صفات ارثی از والدین به فرزندان نقش دارد ماده وراثتی نامیده میشود و همانطور که در درس دوم خواندید این ماده در درون هسته سلول جای دارد.

تقسیم میوز

سلول های جنسی طی چه فرایندی  تشکیل می شوند؟

سلول های جنسی همانند همه سلول ها ی دیگر دارای غشاء ، سیتو پلاسم و هسته هستند. میزان سیتو پلاسم سلول های جنسی نر بسیار ناچیز است در حالیکه سیتوپلاسم سلول های جنسی ماده بسیار زیاد است.

تعداد کروموزوم های سلول تخمی که حاصل ترکیب سلول های جنسی است برابر تعداد کروموزوم های والدین است. بنابراین هر سلول جنسی باید نیمی از کروموزوم های والد را داشته باشد.

تقسیم میوز:

دو تفاوت عمده بین تقسیم میتوز و میوز وجود دارد:

1.سلول های حاصل از تقسیم میتوز دو تا است در حالیکه در میوز چهار سلول تولید می شود.

2.در میتوز کروموزوم ها نصف نمی شوند در حالیکه کروموزوم ها در تقسیم میوز به نصف کاهش می یابد . بنابراین هر یک از چهار سلول حاصل نیمی از کروموزوم های سلول اولیه را دریافت می کند.

سلول های جنسی نیز حاصل تقسیم میوز هستند به همین دلیل تعداد کروموزوم های آنها نصف تعداد کروموزوم های سلول والد است.

چرا سلول جنسی ماده بسیار بزرگتر از سلول جنسی نر است؟

در هنگام تولید سلول جنسی  ماده ، سلولهای  حاصل به طور مساوی از سلول والد سیتوپلاسم دریافت نمی کنند و حاصل تقسیم میوز سلول والد، چهار سلولی است که فقط یک سلول آن به اندازه کافی سیتوپلاسم دارد. سه سلول دیگر گر چه دارای هسته هستند  ولی سیتوپلاسم کافی ندارند و نمی توانند در لقاح شرکت کنند.

در هنگام تولید سلول جنسی نر ، سیتوپلاسم به طور مساوی تقسیم می شود و حاصل تقسیم میوز سلول والد، چهار سلول است که هر کدام اندکی سیتوپلاسم دارند ولی قادرند سلول جنسی ماده را بارور کنند.

ساختار کروموزوم

مواد سازنده کروموزوم DNA و پروتئین می باشد.

DNA (دزوکسی ریبونوکلئیک اسید):

از واحد هایی به نام نوکلئوتید تشکیل شده است .هر نوکلئوتید از سه جز زیر تشکیل می شود :

1)یک ترکیب فسفردار         2) نوعی قند               3 ) یک باز آلی

چهار نوع باز آلی در DNA وجود دارد که عبارتند از :

آدنین A   ، تیمین T     ، گوانینG      و سیتوزینC

   DNAمولکول بسیار طویلی است که از دورشته تشکیل شده است. طرز قرار گرفتن دو رشته در مقابل هم طوری است که همیشه در مقابل باز A  یک رشته ، باز T در رشته دیگر قرار می گیرد و در مقابل باز C یک رشته ، باز Gدر رشته دیگر قرار می گیرد. بنابراین این دو رشته کاملا مکمل یکدیگرند. همانند دو رشته یک زیپ که کاملا مکمل هم هستند.

به دو دلیل زیر می توانیم DNA را ماده وراثتی سلول بنامیم:

1) DNA قادر به همانند سازی است.

در فرایند همانند سازی دو رشته DNA از هم جدا می شوند و هر رشته مکمل خود را می سازد.از آن جا که دو رشته اولیه مکمل هم هستند بنابراین دو مولکول DNA حاصل کاملا شبیه هم خواهند بود.در حقیقت از میان چهار مولکول زیستی ،DNA تنها مولکولی است که می تواند شبیه خود را بسازدو آن هم به این دلیل وجود دو رشته مکمل در آن  است .

2) DNA حاوی اطلاعات گوناگون است.

با توجه به فرایند تقسیم سلولی آنچه که به طور مساوی بین سلول های حاصل تقسیم می شود کروموزوم ها هستند. بنابراین انتقال صفات توسط کروموزوم ها صورت می گیرد .از آن جا که ماده اصلی سازنده کروموزوم ها مولکول های DNA هستند در نتیجه این DNA است که حاوی اطلاعات وراثتی است و قادر است این اطلاعات را از فردی به فرد دیگر منتقل کند.

از آن جا که DNA نوعی ترکیب شیمیایی است انجام فعالیت های شیمیایی خاصی را امکان پذیر می سازد.از طرفی دیگر  بیشتر واکنش های شیمیایی سلول به کمک آنزیم ها صورت می گیرد.و با توجه به اینکه آنزیم ها ساختار پروتئینی دارند می توان گفت که DNA حاوی دستورات لازم جهت ساخته شدن انواع گوناگون پروتئین ها است .

به هر قسمت از DNA که دستور ساخته شدن پروتئین خاصی را می دهد و سبب بروز صفت خاصی می شود ژن گویند . مثلا ژن انسولین ، دستور ساخته شدن پروتئین انسولین را می دهد.