الوراثة

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 3 — تخزين المعلومات ونقلها): تخزن الأنظمة الحية وتسترجع وتُنقل وتستجيب للمعلومات الضرورية للعمليات الحيوية.

هدف التعلم 5.1.A: اشرح كيف يؤدي الانقسام المنصف إلى نقل الكروموسومات من جيل إلى الجيل التالي.

• 5.1.A.1 الانقسام المنصف هو عملية تضمن تكوين خلايا مشيجية أحادية الصبغية، تُعرف أحياناً بالخلايا الابنة، في الكائنات ثنائية الصبغية ذات التكاثر الجنسي.
• 5.1.A.2 يتضمن الانقسام المنصف I الخطوات التالية:
  • i. الطور التمهيدي I: تتزاوج الكروموسومات المتماثلة وتتكثف، ويحدث الاقتران ثم قد تتشكل التقاطعات، ويبدأ تكوين المغزل المنصف، وتتحرك المريكزات إلى أقطاب الخلية المعاكسة، وينهار الغلاف النووي.
  • ii. الطور الاستوائي I: ترتبط ألياف المغزل المنصف الأزواج المتماثلة للكروموسومات على طول استواء الخلية عند الصفيحة الاستوائية.
  • iii. الطور الانفصالي I: تنفصل الكروموسومات المتماثلة بينما تظل الكروماتيدات الشقيقة متصلة، حيث تسحب ألياف المغزل المنصف الكروموسومات نحو الأقطاب.
  • iv. الطور النهائي I: يتحلل المغزل المنصف، ويتطور غلاف نووي جديد، ويتشكل تجعد انقساصي (خلية حيوانية) أو صفيحة خلوية (خلية نباتية)، ويحدث انقسام السيتوبلازم. تتكون خليتان ابنتان أحاديتا الصبغة (في نهاية الانقسام المنصف I).
• 5.1.A.3 يتضمن الانقسام المنصف II الخطوات التالية:
  • i. الطور التمهيدي II: يتشكل المغزل المنصف؛ ترتبط الكروماتيدات الشقيقة المتصلة عند السنترومير بالمغزل المنصف.
  • ii. الطور الاستوائي الثاني: تصطف الكروموسومات على الصفيحة الاستوائية؛ يرتبط الكينيتوكور لكل كروماتيد بمغزل دقيق يمتد من الأقطاب.
  • iii. الطور الانفصالي الثاني: تتحلل البروتينات عند المريكز، وتنفصل الكروماتيدات الشقيقة وتُسحب نحو أقطاب خلية متقابلة.
  • iv. الطور النهائي الثاني: يتحلل المغزل المنصف، وتتكون غلاف نووي جديد، وينشأ شق انقساص (في الخلية الحيوانية) أو صفيحة خلوية (في الخلية النباتية)، وتبدأ الكروماتيدات في فك التكاثف، وتتم الانقسام السيتوبلازمي. تتشكل أربع خلايا ابنة أحادية المجموعة الكروموسومية، كل منها يحتوي على كروماتيد غير مكرر.

الهدف التعليمي 5.1.B: وصف أوجه التشابه والاختلاف بين المراحل والنتائج لانقسام الخلية المتساوي والمنصف.

• 5.1.B.1 يتشابه انقسام الخلية المتساوي والمنصف في استخدام جهاز مغزل لتحريك الكروموسومات، لكنهما يختلفان في عدد الخلايا الناتجة والمحتوى الوراثي للخلايا الابنة.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 3 — تخزين المعلومات ونقلها): تخزن الأنظمة الحية وتسترجع وتُنقل وتستجيب للمعلومات الضرورية للعمليات الحيوية.

الهدف التعليمي 5.2.A: شرح كيفية تولد عملية الانقسام المنصف للتنوع الوراثي.

• 5.2.A.1 يضمن الفصل الصحيح للكروموسومات المتجانسة في الانقسام المنصف الأول والكروماتيدات الشقيقة في الانقسام المنصف الثاني أن تستقبل كل مشيج مجموعة أحادية (1n) من الكروموسومات تتكون من مزيج من الكروموسومات الأم والأبوي. عند حدوث فصل خاطئ (عدم انفصال)، لم تعد المشيجات أحادية المجموعة الكروموسومية.
• 5.2.A.2 خلال الطور التمهيدي الأول للانقسام المنصف، تتبادل الكروماتيدات غير الشقيقة مواد وراثية عبر عملية تسمى العبور (إعادة التركيب)، مما يزيد التنوع الوراثي بين المشيجات الناتجة.
• 5.2.A.3 التكاثر الجنسي في حقيقيات النواة يزيد التنوع الوراثي، بما في ذلك العبور، والتوزيع العشوائي للكروموسومات أثناء الانقسام المنصف، وتخصيب المشيجات اللاحق.
  • عبارة الاستبعاد: معرفة تفاصيل دورات التكاثر الجنسي في النباتات والحيوانات المختلفة تقع خارج نطاق امتحان AP.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 1 — التطور): تقود عملية التطور إلى تنوع ووحدة الحياة.

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 3 — تخزين المعلومات ونقلها): تخزن الأنظمة الحية وتسترجع وتُنقل وتستجيب للمعلومات الضرورية للعمليات الحيوية.

الهدف التعليمي 5.3.A: شرح وراثة الجينات والصفات كما وردت في قوانين مندل.

• 5.3.A.1 يمكن تطبيق قوانين منفصل وتوزيع مستقل لمندل على الجينات الموجودة على كروموسومات مختلفة.
• 5.3.A.2 في معظم الحالات، يتضمن التخصيب اندماج مشيجين أحاديين المجموعة الكروموسومية، مما يعيد العدد الثنائي للكروموسومات ويزيد التنوع الوراثي في المجموعات السكانية عن طريق إنشاء تركيبات جديدة للأليلات في الزيجوت.
  • i. يمكن تطبيق قواعد الاحتمالات لتحليل انتقال صفات الجين الواحد من الآباء إلى الأبناء.
  • ii. يمكن استخدام التزاوج الأحادي والجيني ثنائي التزاوج واختبار التزاوج لتحديد ما إذا كانت الأليلات سائدة أو متنحية.
  • iii. الجينوتيب هو مجموعة الأليلات التي تُرث لجين واحد أو أكثر لكائن حي فردي. يمكن أن يكون جينوتيب الكائن الحي متماثل أو متباين لكل جين.
  • iv. الفينوتيب هو التعبير الظاهري للصفات المُرثّة.
  • v. يمكن غالبًا التنبؤ بأنماط الوراثة (الجسدية، المرتبطة وراثيًا، المرتبطة بالجنس) وما إذا كان الأليل سائدًا أو متنحيًا من البيانات، بما في ذلك مخططات النسب. يمكن استخدام مربعات بانيت للتنبؤ بجينوتيب وفينوتيب الآباء والأبناء.
  • المعادلة (قوانين الاحتمال): إذا كان $A$ و$B$ متباينين، فإن: $P(A \text{ or } B) = P(A) + P(B)$
  • معادلة (قوانين الاحتمالات): إذا $A$ و$B$ مستقلة، فإن: $P(A \text{ and } B) = P(A) \times P(B)$

الفهم الدائم (الفكرة الكبرى 3 — تخزين المعلومات ونقلها): تخزن الأنظمة الحية وتسترجع وتُنقل وتستجيب للمعلومات الضرورية للعمليات الحيوية.

الهدف التعليمي 5.4.A: شرح الانحرافات عن نموذج مندل لإرث الصفات.

• 5.4.A.1 لا تتبع أنماط وراثة العديد من الصفات النسب التي تتنبأ بها قوانين مندل ويمكن تحديدها من خلال التحليل الكمي، عندما تختلف النسب الظاهرية المرصودة إحصائيًا عن النسب المتوقعة.
  • i. يُشار إلى الجينات الواقعة على نفس الكروموسوم بأنها مرتبطة وراثيًا. يمكن استخدام احتمال انفصال هذه الجينات المرتبطة معًا خلال الانقسام المنصف لحساب المسافة على الخريطة (أو الوحدات الخريطية) بينها على الكروموسوم. يسمى هذا الحساب رسم الخرائط الجينية أو الجيولوجية.
  • ii. يحدث السيادة المشتركة عندما يتم التعبير عن الفينوتيب من كلا الأليلين بحيث يكون للمتغاير فينوتيب مختلف عن أي متماثل.
  • iii. يحدث السيادة غير الكاملة عندما لا يستطيع أي أليل لجين أن يكتمل الآخر، sehingga يكون فينوتيب المتغاير نسخة مختلطة من الفينوتيب السائد والمتنحي.
• 5.4.A.2 بعض الصفات، المعروفة بالصفات المرتبطة بالجنس (X- أو Y-linked)، تُحدد بواسطة جينات على الكروموسونات الجنسية. يمكن غالبًا التنبؤ بنمط وراثة الصفات المرتبطة بالجنس من البيانات، بما في ذلك مخططات النسب، مما يشير إلى الجينوتيب والفينوتيب لكلا الآباء والأبناء.
  • *أمثلة توضيحية لـ EK 5.4.A2:
    • الصفات المرتبطة بالجنس (X- أو Y-linked) توجد على الكروموسونات الجنسية.
    • تُورث الصفات المرتبطة بالجنس (X- أو Y-linked) بمعدلات أعلى في الأفراد XY مقارنة بالأفراد XX.
    • في بعض الأنواع، لا يعتمد الأساس الكروموسومي لتحديد الجنس على كروموسومات X وY (مثل ZW في الطيور، والحديدبلويدploidy في النحل).
• 5.4.A.3 التعددية هي ظاهرة ينتج فيها التعبير عن جين واحد عدة صفات أو تأثيرات؛ لذلك لا تنفصل هذه الصفات بشكل مستقل.
• 5.4.A.4 تنتج بعض الصفات عن الوراثة غير النووية.
  • i. يتم توزيع البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا عشوائياً على المشيجات والخلايا الابنة؛ وبالتالي، لا تتبع الصفات المحددة بواسطة حمض نووي للبلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا قواعد مندل البسيطة.
  • ii. في الحيوانات، تنتقل الميتوكوندريا عادةً عن طريق البويضة وليس عن طريق الحيوان المنوي؛ وبالتالي، تكون الصفات المحددة بواسطة الحمض النووي للميتوكوندريا موروثة أموميًا بشكل عام.
  • iii. في النباتات، تنتقل الميتوكوندريا والكلوبوست في البويضة ولا تنتقل في حبوب اللقاح؛ وبالتالي، تكون الصفات المحددة بالميتوكوندريا والصفات المحددة بالكلوبوست موروثات أمومية بشكل عام.

فهم دائم (الفكرة الكبرى 4 — تفاعلات الأنظمة): تتفاعل الأنظمة البيولوجية مع بعضها البعض، وتُظهر هذه الأنظمة وتفاعلاتها خصائص معقدة.

هدف التعلم 5.5.A: اشرح كيف يمكن لنمط جيني واحد أن يؤدي إلى نموظ ظاهري متعددة تحت ظروف بيئية مختلفة.

• 5.5.A.1 تؤثر الظروف البيئية على التعبير الجيني ويمكن أن تؤدي إلى المرونة الظاهرية (مثل قدرة النماذج الجينية الفردية على إنتاج نموظ ظاهرية مختلفة).
  • أمثلة توضيحية لـ EK 5.5.A.1:
    • الطول والوزن عند البشر
    • لون الزهور بناءً على حموضة التربة
    • لون الفراء الموسمي في الحيوانات القطبية
    • تحديد الجنس في الزواحف
    • تأثير زيادة الأشعة فوق البنفسجية على إنتاج الميلانين في الحيوانات
    • وجود نوع التزاوج المعاكس على إنتاج الفيرومونات في الخمائر والفطريات الأخرى