DNA وبناء البروتين والوراثة في أحياء A Level: من تسلسل القواعد إلى التوارث

موقع DNA والوراثة في كل منهج

الأفكار الأساسية

DNA حلزون مزدوج من سلسلتين متعاكستين ترتبطان بروابط هيدروجينية بين قواعد متكاملة: A مع T (رابطتان) وC مع G (ثلاث روابط). والتضاعف شبه محافظ: كل جزيء جديد يحتفظ بسلسلة أصلية. وإنزيم البلمرة يضيف النيوكليوتيدات في اتجاه 5' إلى 3' فقط، ولهذا تُنسخ سلسلة باستمرار والأخرى على شكل قطع يربطها إنزيم الربط.

في النسخ يستخدم إنزيم بلمرة RNA السلسلة القالب لبناء mRNA مع U بدل T، وفي حقيقيات النوى تُزال الإنترونات وتُربط الإكسونات. وفي الترجمة تقرأ الريبوسومات كودونات mRNA، وتحمل جزيئات tRNA ذات الكودونات المضادة المتكاملة الأحماض الأمينية المناسبة فتُربط بروابط ببتيدية. والشفرة ثلاثية وغير متداخلة ومتكررة.

في التهجين اكتب الأنماط الظاهرية والجينية للأبوين، والأمشاج، ومربع بانيت، ثم الأنماط والنسبة في الأبناء. تهجين فردين متغايري اللاقحة يعطي 3:1، والتهجين الثنائي لجينين غير مرتبطين يعطي 9:3:3:1. والجينات المرتبطة بالجنس على الكروموسوم X، فيظهر الذكور (XY) الصفات المتنحية بأليل واحد.

مثال محلول ١: من السلسلة القالب إلى عديد الببتيد

1. السلسلة القالب: 3' TAC GGA TTT ACT 5'.
2. النسخ يعطي mRNA المتكامل مع U بدل T: ‏5' AUG CCU AAA UGA 3'.
3. الكودونات: AUG ميثيونين، وCCU برولين، وAAA ليسين، وUGA توقف.
4. عديد الببتيد: Met-Pro-Lys.
5. إذا تحول TTT إلى TTC يصبح الكودون AAG وهو أيضًا ليسين، فالطفرة صامتة. أما حذف قاعدة واحدة فيزيح إطار القراءة ويغير كل الكودونات بعده.

مثال محلول ٢ (كامبريدج الموضوع ١٦): تهجين ثنائي ومربع كاي

1. نباتان AaBb × AaBb لجينين غير مرتبطين أنتجا 160 فردًا. النسبة المتوقعة 9:3:3:1 تعطي 90 و30 و30 و10.
2. الأعداد المشاهدة 95 و28 و30 و7.
3. مربع كاي = 25/90 + 4/30 + 0 + 9/10 = 1.31.
4. درجات الحرية = 4 - 1 = 3، والقيمة الحرجة عند p = 0.05 هي 7.815.
5. 1.31 أقل من 7.815، فالفرق غير دال، والنتائج متوافقة مع النسبة 9:3:3:1 والتوزيع المستقل.

مثال محلول ٣: الارتباط بالجنس (عمى الألوان الأحمر والأخضر)

1. أم حاملة (X^B X^b) وأب سليم (X^B Y).
2. الأمشاج: من الأم X^B أو X^b، ومن الأب X^B أو Y.
3. الأبناء: X^B X^B بنت سليمة، وX^B X^b بنت حاملة، وX^B Y ابن سليم، وX^b Y ابن مصاب.
4. لكل ابن احتمال 1 من 2 للإصابة، ولا تُصاب البنات لكن لكل بنت احتمال 1 من 2 أن تكون حاملة.

أخطاء شائعة تُفقد الدرجات

• القول إن mRNA يُنسخ من «DNA» دون ذكر السلسلة القالب، أو كتابة T في mRNA.
• الخلط بين الكودون (على mRNA) والكودون المضاد (على tRNA).
• إهمال الأمشاج في المخطط الوراثي.
• إعطاء نسبة عندما يُطلب احتمال أو العكس.
• جعل درجات الحرية مساوية لعدد الفئات بدل أقل بواحد.
• القول إن مربع كاي «يثبت» الفرضية بدل الحكم على دلالة الفرق.

أسلوب الإجابة في الامتحان ودور المدرس

أسئلة الوراثة تكافئ الترتيب الثابت: عرّف الرموز، واكتب الأنماط الجينية للأبوين والأمشاج ومربع بانيت والنتيجة. وفي إجابات بناء البروتين استخدم أسماء الجزيئات كما في المنهج. وفي مربع كاي اذكر فرضية العدم والحساب ودرجات الحرية والقيمة الحرجة والخلاصة.

في الحصة الفردية يتدرج المدرس مع الطالب على السبورة المشتركة من التهجين أحادي الصفة إلى السيادة المشتركة والارتباط بالجنس والتهجين الثنائي، ولطلاب كامبريدج الارتباط الجسمي والتفوق، ويتحقق من كل مخطط ليلتقط النواقص الصغيرة التي تُفقد الدرجات.

اختبر نفسك

• ما كودون mRNA الناتج عن ثلاثية القالب CGT؟ (الجواب: GCA)
• لماذا يسمى التضاعف شبه محافظ؟ (الجواب: كل جزيء جديد فيه سلسلة أصلية وأخرى جديدة)
• ما النسبة المتوقعة من التهجين الاختباري Aa × aa؟ (الجواب: 1:1)
• لماذا الأمراض المتنحية المرتبطة بـ X أكثر في الذكور؟ (الجواب: للذكر كروموسوم X واحد فيظهر الأليل المتنحي)
• مربع كاي 9.2 بثلاث درجات حرية، هل هو دال عند p = 0.05؟ (الجواب: نعم، لأن 9.2 > 7.815)