علم وراثة الاحياء المجهريه
المحاضره الثانيه
الطفرات الوراثيه Genetic mutation
يمكن تعريف الطفره الوراثيه بانها تغير في تسلسل او عدد النيوكليوتيدات في الحامض النووي الدنا يؤدي الى تكوين تسلسلات جديده من التسلسلات من النيوكليوتيدات فيينتقل اثارها بصفات معينه الى الابناء .ان اصغر وحده وراثيه قابله لاحداث طفره وراثيه يطلق عليها ميوتون muton والذي يمثل اصغر عدد من النيوكليوتيدات المتنقله والقادره على انتاج طفرات مظهريه . وان الميوتون يمكن ان يكون من الصغر لحد نيوكليتيده واحده ، تؤدي اغلب الطفرات الى اختلاف في عدد الكروموسومات او التغيرات في تركيب الكروموسوم الواحد وان هذه التغيرات ممكن ان تحدث بصوره تلقائيه او بصوره مستحثه من خلال المطفرات ( (mutagens الاشعاع والمواد الكيمياويه . اذا كان التغير على مستوى الجين قد يؤدي الى تغير في صورته اي تحول الى حاله اخرى ، وقد يكون هذا التغير خطرا يؤدي وقف عمل الجين لعمليه معينه كانتاج انزيم او هرمون ويصبح موقوف النشاط او قد يقلل هذا التغير من انتاج الجين او قد يزيد هذا التغير من مقدرة الجين في انتاج نشاط معين. تقسم الطفرات الى:
1 Small Scale mutation-: كالطفرات التي تحدث في واحد او اكثر من النيوكليوتيدات ، وتشمل
أ- الطفرات النقطيهmutation point
ب: طفرات الازاحه frame shift mutation
2- large scale mutation وتشمل الطفرات الكروموسوميه
ويمكن تقسيم الطفرات على اساس تاثيراتها المظهريه الى:
1- الطفرات المميته lethal mutation وهي التي تسبب موت الكائن الحي في اي مرحله من مراحل نموه
2- الطفرات الشكليه : وهي الطفرات التي تؤدي الى تغير في اللون او الشكل او الحجم
3- الطفرات الفسيولوجيه: تؤدي الى تغيرات في الوظيفه كالتغيرات في معدل نمو الفرد او في مقدرته على مقاومة ظروف بيئيه كالحراره والمنبهات الكيمياويه وغيرها
4- الطفرات الكيمياويه: تؤثر على قابلية الكائن الحي على انتاج ماده ايضيه مثل نيوكليوتيده اوسكر او حامض اميني
5- الطفرات الشرطيه:
التي يظهر تاثيرها على الكائن في حالة وضع الكائن تحت ظروف نمو معينه كالطفرات الشرطيه الحساسه للحراره التي تؤثر على نمو الكائن في درجة حراره معينه وليس غيرها
كما يمكن تقسيم الطفرات على اساس سبب حدوثها :
1- الطفرات التلقائيه :وتسمى ايضا بالطفرات الذاتيه ، وهي التي تحدث عند عدم تعرض الكائن لماده مطفره معروفه وقد يكون سبب حدوثها :-
أ- تعرض الكائن الحي للاشعاعات الموجوده في الطبيعه
ب- تفاعلات بايوكيمياويه تجري داخل الخليه
ج- حصول تبدلات طبيعيه في درجات الحراره
والطفرات التلقائيه على المستوى الجزيئي ربما تحدث بسبب:
أ- Tautomerism : وهو تغير يطرا على القاعده النتروجينيه نتيجة تغير في موقع ذرة الهيدروجين مما يؤدي الى تغير في نمط الاواصر الهيدروجينيه بين زوج القواعد اثناء التضاعف
ب- Depurination : فقدان قاعدة البيورين (الادنين اوالكوانين) لتكوين AP site
apurinic site
ج- deamination : تغير في القاعده النتروجينيه بحيث تكون حاويه على مجموعة الكيتون بدل مجموعة الامين على سبيل المثال تحول الادنين الى الهايبوزانثين والتي يمكن تصحيحها بواسطة ميكانيكية اصلاح الضرر في الدنا
د:strand mispairing Slipped : ويحدث مسخ في شريط الدنا الجديد من قالب الدنا المتضاعف ، ثم اعادة اصلاح من نقط مختلفه مما يؤدي الى اضافة او حذف بعض القواعد النتروجينيه.
2- الطفرات المستحدثه:
وهذه الطفرات تحدث نتيجة تعرض الكائن الى بعض المواد الكيمياويه او الفيزياويه
الطفرات النقطيه point mutation : وتحدث هذه الطفرات بسبب المواد الكيمياويه المطفره اوخلل في عملية التضاعف : وهو تغير بسيط في قاعده نتروجينيه واحده او عدد قليل منها ، ويكون هذا التغير كاستبدال قاعده نتروجينيه باخرى . ويتم استبدال القواعد النتروجينيه اما بالانتقال transition او بالتحول transversion
والانتقالات عباره عن طفرات ناجمه من احلال البيورينات محل البيورينات الاخرى او برميدينات محل بيرميدينات اخرى ، وهذا النوع يكون اكثر شيوعا من التحول ويحدث بسبب التعرض لل nitrose cide او احلال مماثلات القواعد base analog . اما التحول فيكون اقل شيوعا ، وفيها يتم احلال البيورين بالبرميدين او العكس
A:T T:A
C:G G:C
شكل يمثل الاستبدال بين القواعد النتروجينيه في الحلزونه المزدوجه للدنا : اضلاع المستطيل يمثل التحول ،واقطاره تمثل الانتقال
الطفرات النقطيه التي تحدث في منطقة تشفير البروتين تصنف الى ثلاث انواع بالاعتماد على تشفير الكودون الطافرالى:
1-الطفرات الصامته silent mutation وهي تشفر لنفس الحامض الاميني
2- الطفرات المفقودهmutation missense وهي تشفر لحامض اميني مختلف
3- الطفرات غير المحسوسه nonsense mutation وهي طفرات تؤدي الى تكوين شفرات الانهاء مما يؤدي الى تكوين بروتين مقطوع غير فعال
طفرات الازاحه Frame shift mutation
في طفرات الازاحه يحدث اضافه اوحذف لقاعده نتروجينيه واحده اواكثر، وبما ان شريط الدنا المشفر للبروتين يتالف من الشفرات الوراثيه المؤلفه من ثلاث نيوكليوتيدات، مما يؤدي الى تغير في تسلسل القواعد النتروجينيه الواقعه بين شفرة البدء وشفرة الانهاء وبذلك يحدث تغير في ناتج التعبير الجيني .
وتحدث الاضافه اما بسبب العناصر الطافره transposable elements او خطأ اثناء عملية التضاعف والاضافه في منطقة التشفير لذلك الجين يؤدي الى تغير في عملية تنضيج mRNA اذ تدعى بال splice site mutation ،ومن الممكن ان تكون عملية الاضافه انعكاسيه بازالة العناصر القافزه. اما عملية الحذف فتكون غير انعكاسيه
العوامل المطفره
1- العوامل الفيزياويه
2- المواد الكيمياويه
العوامل الفيزياويه:
أ- الاشعه المؤينهIonizing radiation
تؤثر الاشعه المؤينه على بعض جزيئات الدنا وتؤدي الى تغير في بناءها الكيمياوي ، لقد وجد ان معدل الطفرات المستحدثه تتناسب طرديا مع الاشعاع ومن هذه الاشعات الفا وبيتا وكاما في تأين بعض الجزيئات وتقاس بوحدات الراد و roentgen رونتيجن وحدات جرعة الاشعاع . ان للاشعه المؤينه تاثير بايولوجي مباشر وغير مباشر ويقصد بالتاثير المباشر الضرر الذي يلحق بالجزيئات المهمه في الخليه الحيه والتي تتاين مباشره او تصبح بحالة تهيج وقد تؤدي الى تلف جزيئات الحامض النووي ، اما التاثير غير المباشر يؤدي الى ضرر لجزيئات الخليه بفعل الجذور الحره free radicals والتي تنشأ من تاين جزيئات الماء فهذا يؤدي الى نشوء ايونات وجزيئات مختلفه مثل, O2- , OH- H2O2, H* والتي تتفاعل مع نواة الخليه والسايتوبلازم وتؤدي الى تفكك الرابطه الكيمياويه لذرات الكاربون بسهوله فجرعه صغيره منالاشعه الايونيه تؤدي الى تغيرات كبيره في جزيئة الدنا او حصول ضرر بالغ في بنية الكروموسوم .
ب-الاشعه فوق البنفسجيه: تعمل الاشعه على انتاج دايمرات الثايمين thymine dimmer المتجاوره لنفس الشريط وبالتالي لا تستطيع قواعد الثايمين على تكوين اواصر هيدروجينيه مع الادنين وبالتالي يختل ترتيب او تنظيم الخيط الحلزوني
المواد الكيمياويه:
هناك العديد من المواد الكيمياويه لها القدره على احداث طفرات وراثيه او تغيرات كروموسوميه ففي السنوات الاخيره تم اكتشاف تاثير العشرات من تلك المواد التي لها القدره على احداث تغيرات كروموسوميه اذا ماتعرضت لها الخليه او النسيج وبتراكيز محدده ولفتره معينه من الزمن. ان هذه الكيمياويات مثل غاز الخردل وحامض النتروز HNO2 وهيدروكسيل الامين والعوامل الالكيليه alklating agent التي تتفاعل مع مناطق معينه من الماده الوراثيه ضمن الكروموسوم مسببه بذلك تغير في بنائه الوراثي وتاثيرها يكون اخطر من الاشعه المؤينه حيث تؤدي الى تغيرات نوعيه وكميه في الماده الوراثيه تقود الى الطفرات الوراثيه وذلك لقدرتها على النفاذ الى داخل النواة والتفاعل مع الماده الوراثيه
شكل يوضح تاثير حامض النتروز في ازالة مجموعة الامين من القاعده النتروجينيه الادنين
هنالك مواد كيمياويه لها صيغه تركيبه تشبه بعض القواعد النتروجينيه تدعى مشابهات القواعد base analogs ان هذه المواد تختلف عن القواعد النتروجينيه الاعتياديه كونها تستطيع ان تزيد من احتمال حصول اخطاء تزاوجيه في حالة توفرها في الخليه اثناء التضاعف قد تؤدي الى حصول تغيرات كروموسوميه ومن اهم المشابهات للقواعد هي 5 -برومويوراسيل 5-bromodeoxyuracil(5DU) الذي يشبه الثايمين و2-امينوبيورين 2-aminopurin
المطفرات
:
المطفرات الفيزياويه المطفرات الكيمياويه
Methane sulphonate X-ray beta ray
Ethylineamine Gamma ray
Diepoxy butane Ultra violet light
Nitro enmus deuterons
Base analogs alpha particles
Nitrose acide
المادة المعروضة اعلاه هي مدخل الى المحاضرة المرفوعة بواسطة استاذ(ة) المادة . وقد تبدو لك غير متكاملة . حيث يضع استاذ المادة في بعض الاحيان فقط الجزء الاول من المحاضرة من اجل الاطلاع على ما ستقوم بتحميله لاحقا . في نظام التعليم الالكتروني نوفر هذه الخدمة لكي نبقيك على اطلاع حول محتوى الملف الذي ستقوم بتحميله .