نقل الصفات
لكل كائن حي فرصة واحدة لنقل جيناته. تزهر الزهور بتلاتها وحبوب اللقاح، والإنسان بالأمشاج ودورات الهرمونات — والحزم المعلوماتية المنقولة هي الكروموسومات، التي تُعاد ترتيبها عن طريق الانقسام المنصف وتُجمع من جديد عند الإخصاب. يمتد هذا القسم من بنية الزهرة إلى التقاطعات الأحادية، ومن عصافير داروين إلى البكتيريا المقاومة للمضادات الحيوية.
علم الأحياء الدولي Edexcel IGCSE 4BI1، القسم 3 (العبارات 3.1–3.39) هو قسم علم الوراثة والتكاثر. التقاطعات ومخططات الأنساب تمنح درجات موثوقة للطلاب الذين يرتبون مخططاً وراثياً بشكل صحيح.
التكاثر
التكاثر الجنسي يتطلب مشيجين؛ يكون النسل مختلفاً وراثياً. التكاثر اللاجنسي يتطلب أباً واحداً؛ يكون النسل نسخاً متطابقة وراثياً.
النباتات المزهرة. الزهور الملقحة بالحشرات لها بتلات كبيرة ملونة وعطر ورحيق؛ الزهور الملقحة بالرياح صغيرة وخضراء، ذات حبوب لقاح خفيفة ناعمة بكميات هائلة، أسدية متدلية خارجياً وأبراش متقشرة.
بعد التلقيح، ينمو حبة اللقاح أنبوب لقاح نحو الميسم؛ يتبع ذلك الإخصاب، وتتحول البويضة المخصبة إلى بذرة بينما يتحول المبيض إلى ثمرة. تعيش البذور المُنجزة على مخزون غذائها المخزن حتى يتمكن الجنين من القيام بالبناء الضوئي. تتكاثر النباتات لاجنسياً عن طريق الأفران وبشكل اصطناعي عن طريق القطع.
البشر. الدورة الشهرية: FSH تنضج بيضة في المبيض؛ تفرز الحويضة الناضجة الإستراديول، الذي يُثخن بطانة الرحم ويُحفز انهيار LH الذي يسبب الإباضة حوالي اليوم 14؛ تتحول الحويضة الفارغة إلى جسم أصفر يفرز البروجسترون، مما يحافظ على سماكة البطانة حتى اليوم 28، عندما تؤدي انخفاض مستويات الهرمونات إلى الطمث (B: FSH وLH من الغدة النخامية).
يوفر المشيمة للجنين الأكسجين والعناصر الغذائية وتزيل الفضلات؛ السائل الأمينوسي يحميه. الإستراديول والتستوستيرون يقودان تطور الخصائص الجنسية الثانوية.
الوراثة
الجينوم هو كل حمض نووي DNA للكائن الحي؛ الجين هو جزء من جزيء DNA يشفر بروتيناً واحداً. تقع الجينات على الكروموسومات داخل النواة. (B) DNA عبارة عن حلزون مزدوج مع قواعد متزاوجة — A–T وC–G؛ RNA أحادي السلسلة مع استبدال U لـ T. (B) تصنيع البروتين: النسخ ينسخ الجين إلى mRNA في النواة؛ الترجمة عند الريبوسوم تقرأ الكودونات، كل منها مقترن بـ tRNA anticodon يحمل الحمض الأميني الخاص به، لبناء السلسلة.
الأليلات هي أشكال بديلة للجين. المفردات: سائد (يظهر إذا كان نسخة واحدة موجودة)، متنحي (يحتاج نسختين)، متماثل الأليلات، متغاير الأليلات، النمط الجيني، النمط الظاهري؛ (B) التعبير المشترك للأليلات — كلا الأليلين معبران. معظم السمات متعددة الجينات، وليست جيناً واحداً.
تزاوج أحادي الصفة، يُرتب للحصول على الدرجات: جينات الآباء ← مشيجات ← جدول بانيت ← نسبة النمط الظاهري.
مثال محلول. التليف الكيسي (cf، متنحي): كلا الأبوين متغايران الجينات Cc × Cc. الأمشاج C أو c. النسل CC، Cc، Cc، cc — 3 غير مصاب : 1 مصاب؛ فرصة 1 من 4 لكل طفل، نفس الفرصة لكل طفل.
تحديد الجنس: XX أنثى، XY ذكر. الأم تعطي دائماً X؛ الأب يعطي X أو Y — مخطط وراثي لـ X×X، X×Y يعطي المشيجات 1:1 أنثى:ذكر، ومشيج الأب هو الذي يحدد الجنس.
الانقسام المتساوي يُنتج خليتين لهما كروموسومات متطابقة — للنمو، والإصلاح، والتكاثر اللاجنسي. الانقسام المنصف يُنتج أربعة خلايا جنسية منخفضة الصبغية مختلفة وراثياً (الإنسان ثنائي الصبغة 46 → منخفض الصبغة 23)، ويحدث التخصيب العشوائي لأي حيوان منوي مع أي بويضة مما يخلق مزيداً من التنوع.
التنوع يمكن أن يكون وراثياً أو بيئياً أو كليهما. الطفرة هي تغيير نادر وعشوائي في الحمض النووي يمكن أن يُورث — في الغالب غير ضار، وأحياناً ذات أهمية (B: تغيير قاعدة واحدة قد يغير حمضاً أمينياً واحداً وشكل البروتين)؛ الإشعاع المؤين والعوامل الطافرة الكيميائية مثل مواد التبغ ترفع معدلات الطفرة.
التطور
الاختيار الطبيعي لدياروين، خطوة بخطوة: الكائنات الحية تنتج أكثر من عدد النسل الذي يستطيع البقاء على قيد الحياة؛ يوجد تنوع داخل النوع؛ أولئك الذين يمتلكون خصائص الأنسب للبيئة يبقون على قيد الحياة ويتكاثرون، وينقلون الأليلات إلى الأجيال التالية؛ عبر الأجيال تصبح الخاصية المفيدة أكثر شيوعاً.
مقاومة المضادات الحيوية هي اختيار في العمل: طفرة عشوائية تجعل بكتيريا واحدة مقاومة؛ تقتل المضادات الحيوية الأغلبية غير المقاومة؛ البكتيريا المقاومة تبقى على قيد الحياة وتتكاثر — وإكمال جرعات المضادات الحيوية وتجنب الاستخدام المفرط يبطئ الانتشار، وتصبح العدوى المقاومة صعبة التحكم.
أخطاء شائعة.
- الخلط بين التلقيح والإخصاب. التلقيح هو نقل حبوب اللقاح إلى المتك; الإخصاب هو اندماج النواة الذكرية مع النواة البيضية داخل البويضة، بعد نمو أنبوب اللقاح.
- القول بأن البويضة تصبح ثمرة. البويضة تصبح بذرة؛ المبيض يصبح ثمرة.
- القول بأن الأم تحدد جنس الطفل. كل بويضة تحمل X؛ الحيوان المنوي يحمل X أو Y، لذا فإن مشيج الأب هو الذي يحدد الجنس.
- قراءة 3 : 1 كنسبة عددية دقيقة. هي تعطي احتمالية لكل طفل: 1 من 4 لكل طفل، بغض النظر عما حدث سابقًا.
- ترك المشيجات خارج مخطط وراثي. تتطلب الدرجات جينات الآباء ← مشيجات ← جدول بانيت ← جينات ونموظاهير الأبناء.
- القول بأن البكتيريا تصبح مقاومة لأنها تعتاد على المضاد الحيوي. كان الطفرة العشوائية موجودة بالفعل؛ يقتل المضاد الحيوي البكتيريا الأخرى، فتبقى البكتيريا المقاومة وتتكاثف.
- القول بأن الانقسام المنصف ينتج خلايا متطابقة. الانقسام المتساوي ينتج خلايا ثنائية الصبغيات متطابقة؛ الانقسام المنصف ينتج أربعة مشيجات أحادية الصبغيات مختلفة وراثيًا.
تحقق من نفسك
- اذكر فرقين بين التكاثر الجنسي واللاجنسي.
- اذكر تكيفين لزهرة يتم فيها التلقيح بواسطة الرياح.
- ماذا يحدث بعد وصول الأنبوب اللقاحي إلى البويضة؟
- ما الهرمون الذي يرتفع بشكل حاد في اليوم 14، وماذا يسبب؟
- عرّف الجين والأليل والجينوم.
- (B) سمِّ القاعدة التي تحل محل الثايمين في الحمض النووي الريبوزي، وأين تحدث الترجمة.
- قم بتقاطع Cc × cc وأعط نسبة النمط الظاهري.
- لماذا يحدد الحيوان المنوي الأب جنس الطفل؟
- اذكر فرقين بين الانقسام المتساوي والانقسام المنصف.
- اشرح مقاومة المضادات الحيوية عن طريق الاختيار الطبيعي في ثلاث خطوات.
Answers: 1 sexual — two parents, genetically different offspring; asexual — one parent, genetically identical offspring; 2 light smooth pollen in large quantity; anthers hanging outside the flower with a feathery stigma (small dull petals, no nectar); 3 the male gamete fuses with the ovule's egg cell — fertilisation; the ovule becomes a seed and the ovary a fruit; 4 LH — ovulation (release of the egg); 5 gene — a DNA section coding for one protein; allele — an alternative form of a gene; genome — all the organism's DNA; 6 (B) uracil; at a ribosome; 7 gametes C, c and c, c → Cc, Cc, cc, cc — 1 unaffected : 1 affected; 8 the mother's egg always carries X; the sperm carries X or Y, so XX (female) or XY (male) depends on the sperm; 9 mitosis — two cells, identical, same (diploid) chromosome number, for growth/repair/asexual reproduction; meiosis — four cells, genetically different, half the number (haploid), for gametes; 10 a mutation gives one bacterium resistance; the antibiotic kills the non-resistant bacteria; the resistant one survives and reproduces, so resistance spreads.