معلومة

هل يوجد اقتران A / T و G / C في الصيغة الفردية؟

هل يوجد اقتران A / T و G / C في الصيغة الفردية؟


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

أحاول فهم الاقتران الأساسي. لذا فإن كل كروموسوم خطي هو حلزون مزدوج مجدول. هل هذه الخاصية المزدوجة التي تقطعت بها السبل هي نفس القول بأن الكائن الحي ثنائي الصبغة؟ أو هل كروموسومات كائن حقيقي النواة أحادي الصيغة الصبغية ، مثل عضو من الفطريات ، لكل منها خيطين (مع البيورينات تقترن دائمًا بالبيريميدين) ، مما يعني أن الكائنات ثنائية الصبغيات لها في الواقع 4 فروع؟

تحرير: يأتي جزء من ارتباكي من حقيقة أنه في الكائنات ثنائية الصبغيات ، يعطي كل والد كروموسومًا واحدًا للطفل. إذا كانت الخاصية المزدوجة التي تقطعت بها السبل هي نفسها القول بأن الكائن الحي هو ثنائي الصبغة ، فهل هذا يعني أنه إذا كان النوكليوتيدات في أحد الكروموسوم هو A ، فيجب أن يكون النيوكليوتيد الموجود على الكروموسوم الآخر في نفس الموقع T؟ ألا يعني الكروموسوم خصلة مزدوجة ، وليس خصلة واحدة؟


هل هذه الخاصية المزدوجة التي تقطعت بها السبل هي نفس القول بأن الكائن الحي ثنائي الصبغة؟

لا. أنت كائن ثنائي الصبغيات لأن لديك نسختين من كل كروموسوم. * حصلت على واحدة من والدتك ، وواحدة من والدك. جميع خلاياك ثنائية الصبغة أيضًا ، باستثناء الأمشاج ، التي تحتوي كل منها على نسخة واحدة فقط من كل كروموسوم (بسبب العبور ، يكون كل كروموسوم جزئيًا من والدتك ، وجزئيًا من والدك).

تمتلك البكتيريا نسخة واحدة فقط من جينومها. إنهم يكررونها قبل انقسام الخلية ، ولكل خلية ناتجة نسخة واحدة من كل كروموسوم.

* ما لم تكن الكروموسومات الجنسية الخاصة بك هي XY ، أو لا تحتوي على الصبغيات.


ما هي قواعد الاقتران الأساسية للحمض النووي؟

تخضع قواعد الاقتران الأساسية للحمض النووي للأزواج الأساسية التكميلية: الأدينين (A) مع الثايمين (T) في الاقتران A-T والسيتوزين (C) مع الجوانين (G) في الاقتران C. على العكس من ذلك ، يرتبط الثايمين بالأدينين فقط في اقتران T-A والجوانين يرتبط فقط بالسيتوزين في اقتران G-C.

يحتوي حمض الديوكسي ريبونوكلييك ، أو الحمض النووي ، على مجموعة كاملة من المعلومات الضرورية لبقاء الكائن الحي. تم ترميز هذه المجموعة من التعليمات في هيكل مزدوج الحلزون تقطعت بهم السبل يتكون من نيوكليوتيدات مونومرات. يحمل كل نيوكليوتيد مجموعة فوسفات ، وسكر مكون من خمسة كربون يسمى ديوكسي ريبوز وواحد من أربعة قواعد نيوكليوبس. القواعد الأربعة المحتوية على النيتروجين الموجودة في الحمض النووي هي A و T و C و G. A و G مصنفة على أنها "بورينات" ، بينما تعتبر C و T "بيريميدين". البيورينات أكبر في الحجم مقارنة بالبيريميدين.

اكتشف إدوين تشارجاف اكتشافًا مهمًا بشأن بنية الحمض النووي في عام 1949. في إحدى تجاربه ، أوضح تشارجاف أن كمية A تساوي كمية T ، بينما كمية C تساوي كمية G. خلص إلى أن القاعدة التكميلية لـ A يجب أن تكون T والقاعدة التكميلية لـ C يجب أن تكون نتائج G.Chargaff شكلت الأساس لمبدأ الاقتران الأساسي للحمض النووي.


البيورينات مقابل بيريميدين

عندما يتعلق الأمر بتحديد الاختلافات الرئيسية بين البيورينات والبيريميدين ، فإن ما تريد تذكره هو "العناصر الثلاثة": الهيكل والحجم والمصدر. توجد أساسيات ما تحتاج إلى معرفته في الجدول أدناه ، ولكن يمكنك العثور على مزيد من التفاصيل حول كل منها في الأسفل.

البيورينات

بيريميدين

بنية

مقاس

مصدر

الفرق الأكثر أهمية الذي ستحتاج إلى معرفته بين البيورينات والبيريميدين هو كيف يختلفان في بنيتهما.

البيورينات (الأدينين والجوانين) لها أ حلقتان يتكون من جزيء من تسعة ذرات مع أربع ذرات نيتروجين ، كما ترون في الشكلين أدناه.

التركيب الكيميائي للأدينين في شكل ناقل. مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز هيكل الجوانين. مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

تحتوي البيريميدينات (السيتوزين واليوراسيل والثايمين) فقط حلقة واحدة، الذي يحتوي على ستة أعضاء فقط وذرتين من النيتروجين.

التركيب الكيميائي للسيتوزين. مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز هيكل اليوراسيل. مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز التركيب الكيميائي للهيكل العظمي من الثايمين. مصدر الصورة: ويكيميديا ​​كومنز

نظرًا لأن البيورينات هي في الأساس بيريميدينات مدمجة مع حلقة ثانية ، فمن الواضح أنها أكبر من البيريميدينات. هذا الاختلاف في الحجم هو جزء من سبب حدوث الاقتران التكميلي. إذا كانت البيورينات في خيوط الحمض النووي مرتبطة ببعضها البعض بدلاً من البيريميدينات ، فستكون واسعة جدًا بحيث لا تتمكن البيريميدينات من الوصول إلى البيريميدينات أو البيورينات الأخرى على الجانب الآخر! ستكون المسافة بينهما كبيرة جدًا لدرجة أن خيط الحمض النووي لن يكون قادرًا على التماسك معًا. وبالمثل ، إذا ارتبطت البيريميدينات في الحمض النووي ببعضها البعض ، فلن يكون هناك مساحة كافية للبيورينات.


محتويات

الحمض النووي له شكل حلزوني مزدوج ، يشبه سلمًا ملتويًا في شكل حلزوني. كل خطوة في السلم عبارة عن زوج من النيوكليوتيدات.

تحرير النيوكليوتيدات

النيوكليوتيد هو جزيء مكون من:

يتكون الحمض النووي من أربعة أنواع من النيوكليوتيدات:

تتكون كل واحدة من "درجات" سلم الحمض النووي من قاعدتين ، تأتي قاعدة واحدة من كل ساق. تتصل القواعد في المنتصف: "أ" فقط أزواج مع "T" و "C" فقط أزواج مع "G". يتم تثبيت القواعد معًا بواسطة روابط هيدروجينية.

يمكن أن يقترن الأدينين (A) والثايمين (T) لأنهما يصنعان رابطتين هيدروجينيتين ، ويتزاوج السيتوزين (C) والجوانين (G) لتكوين ثلاث روابط هيدروجينية. على الرغم من أن القواعد تكون دائمًا في أزواج ثابتة ، يمكن أن تأتي الأزواج بأي ترتيب (A-T أو T-A بالمثل ، C-G أو G-C). بهذه الطريقة ، يمكن للحمض النووي أن يكتب "أكواد" من "الحروف" التي هي الأساس. تحتوي هذه الرموز على الرسالة التي تخبر الخلية بما يجب القيام به.

تحرير الكروماتين

على الكروموسومات ، يرتبط الحمض النووي ببروتينات تسمى الهستونات لتكوين الكروماتين. تشارك هذه الرابطة في علم التخلق وتنظيم الجينات. يتم تشغيل الجينات وإيقافها أثناء التطور ونشاط الخلية ، وهذا التنظيم هو أساس معظم النشاط الذي يحدث في الخلايا.

عندما يتم نسخ الحمض النووي ، يسمى هذا تكرار الحمض النووي. باختصار ، يتم كسر روابط الهيدروجين التي تربط القواعد المزدوجة معًا وينقسم الجزيء إلى نصفين: يتم فصل أرجل السلم. هذا يعطي اثنين من خيوط واحدة. يتم تشكيل خيوط جديدة عن طريق مطابقة القواعد (A مع T و G مع C) لعمل الخيوط المفقودة.

أولاً ، يقسم إنزيم يسمى DNA Helicase الحمض النووي إلى أسفل الوسط عن طريق كسر روابط الهيدروجين. ثم بعد أن يكون جزيء الحمض النووي في قطعتين منفصلتين ، فإن جزيء آخر يسمى DNA polymerase يصنع خيطًا جديدًا يتطابق مع كل من خيوط جزيء الحمض النووي المنفصل. تتكون كل نسخة من جزيء DNA من نصف الجزيء الأصلي (البداية) ونصف القواعد الجديدة.

تحرير الطفرات

عندما يتم نسخ الحمض النووي ، تحدث أخطاء أحيانًا - وتسمى هذه الطفرات. هناك أربعة أنواع رئيسية من الطفرات:

  • حذف، حيث يتم استبعاد قاعدة واحدة أو أكثر.
  • الاستبدال، حيث يتم استبدال قاعدة واحدة أو أكثر بقاعدة أخرى في التسلسل.
  • إدراج، حيث يتم وضع قاعدة إضافية واحدة أو أكثر.
    • الازدواجية، حيث يتم تكرار سلسلة من أزواج القواعد.

    يمكن أيضًا تصنيف الطفرات من خلال تأثيرها على بنية ووظيفة البروتينات ، أو تأثيرها على اللياقة البدنية. قد تكون الطفرات ضارة للكائن الحي ، أو محايدة ، أو مفيدة. في بعض الأحيان ، تكون الطفرات قاتلة للكائن الحي - البروتين الذي يصنعه الحمض النووي الجديد لا يعمل على الإطلاق ، وهذا يتسبب في موت الجنين. من ناحية أخرى ، تتقدم الطفرات في التطور ، عندما تعمل النسخة الجديدة من البروتين بشكل أفضل مع الكائن الحي.

    يسمى جزء من الحمض النووي يحتوي على تعليمات لصنع البروتين بالجين. يحتوي كل جين على تسلسل عديد ببتيد واحد على الأقل. [3] تشكل البروتينات هياكل ، وتشكل أيضًا الإنزيمات. تقوم الإنزيمات بمعظم العمل في الخلايا. تتكون البروتينات من عديد ببتيدات أصغر ، والتي تتكون من الأحماض الأمينية. لصنع بروتين للقيام بعمل معين ، يجب ربط الأحماض الأمينية الصحيحة بالترتيب الصحيح.

    تصنع البروتينات بواسطة آلات صغيرة في الخلية تسمى الريبوسومات. توجد الريبوسومات في الجسم الرئيسي للخلية ، لكن الحمض النووي موجود فقط في نواة الخلية. الكودون هو جزء من الحمض النووي ، لكن الحمض النووي لا يترك النواة أبدًا. نظرًا لأن الحمض النووي لا يمكن أن يترك النواة ، فإن نواة الخلية تصنع نسخة من تسلسل الحمض النووي في الحمض النووي الريبي. هذا أصغر ويمكن أن يخترق الثقوب - المسام - في غشاء النواة ويخرج إلى الخلية.

    يتم نسخ الجينات المشفرة في الحمض النووي إلى مرسال RNA (mRNA) بواسطة بروتينات مثل RNA polymerase. ثم يتم استخدام الرنا المرسال الناضج كقالب لتخليق البروتين بواسطة الريبوسوم. تقرأ الريبوسومات الكودونات ، وهي "كلمات" مكونة من ثلاثة أزواج قاعدية تخبر الريبوسوم عن الحمض الأميني الذي يجب إضافته. يقوم الريبوسوم بمسح على طول mRNA ، ويقرأ الكود بينما يصنع البروتين. يساعد RNA آخر يسمى tRNA على مطابقة الحمض الأميني الصحيح لكل كودون. [4]

    تم عزل الحمض النووي لأول مرة (تم استخراجه من الخلايا) من قبل الطبيب السويسري فريدريش ميشر في عام 1869 ، عندما كان يعمل على البكتيريا من القيح في الضمادات الجراحية. تم العثور على الجزيء في نواة الخلايا ولذلك أطلق عليها النوكلين. [5]

    في عام 1928 ، اكتشف فريدريك جريفيث أن سمات الشكل "السلس" لـ المكورات الرئوية يمكن أن تنتقل إلى الشكل "الخام" من نفس البكتيريا عن طريق خلط البكتيريا "الملساء" المقتولة بالشكل "الخام" الحي. [6] قدم هذا النظام أول اقتراح واضح بأن الحمض النووي يحمل معلومات وراثية.

    تم تأكيد دور الحمض النووي في الوراثة في عام 1952 ، عندما أظهر ألفريد هيرشي ومارثا تشيس في تجربة هيرشي تشيس أن الحمض النووي هو المادة الوراثية لعاثية T2. [9]

    في الخمسينيات من القرن الماضي ، وجد إروين تشارجاف [10] أن كمية الثايمين (T) الموجودة في جزيء الحمض النووي تساوي تقريبًا كمية الأدينين (أ) الموجودة. وجد أن الأمر نفسه ينطبق على الجوانين (G) والسيتوزين (C). تلخص قواعد Chargaff هذه النتيجة.

    في عام 1953 ، اقترح جيمس واتسون وفرانسيس كريك ما هو مقبول الآن كأول نموذج حلزون مزدوج صحيح لبنية الحمض النووي في المجلة. طبيعة سجية. [11] اعتمد النموذج الجزيئي للحمض النووي الحلزون المزدوج على صورة واحدة لانحراف الأشعة السينية "Photo 51" ، التقطتها روزاليند فرانكلين وريموند جوسلينج في مايو 1952. [12]

    تم نشر الأدلة التجريبية التي تدعم نموذج Watson and Crick في سلسلة من خمس مقالات في نفس العدد من طبيعة سجية. [13] من بين هؤلاء ، كانت ورقة فرانكلين وجوسلينج أول نشر لبيانات حيود الأشعة السينية الخاصة بهم وطريقة التحليل الأصلية التي دعمت جزئيًا نموذج واتسون وكريك [14] احتوت هذه القضية أيضًا على مقال عن بنية الحمض النووي لموريس ويلكينز و اثنين من زملائه ، تحليلهم و في الجسم الحي كما دعمت أنماط B-DNA X-ray الوجود في الجسم الحي من تكوينات الحمض النووي المزدوج الحلزوني على النحو الذي اقترحه كريك وواتسون للنموذج الجزيئي الحلزون المزدوج للحمض النووي في الصفحتين السابقتين من طبيعة سجية. في عام 1962 ، بعد وفاة فرانكلين ، حصل واتسون وكريك وويلكنز معًا على جائزة نوبل في علم وظائف الأعضاء أو الطب. [15] مُنحت جوائز نوبل فقط للمتلقين الأحياء في ذلك الوقت. يستمر الجدل حول من يجب أن يحصل على الفضل في هذا الاكتشاف. [16]

    في عام 1957 ، أوضح كريك العلاقة بين الحمض النووي والحمض النووي الريبي والبروتينات في العقيدة المركزية للبيولوجيا الجزيئية. [17]

    ظهرت طريقة نسخ الحمض النووي (آلية النسخ المتماثل) في عام 1958 من خلال تجربة ميسيلسون-ستال. [18] أظهر المزيد من العمل الذي قام به كريك وزملاؤه أن الكود الجيني يعتمد على ثلاثة توائم غير متداخلة من القواعد ، تسمى الكودونات. [19] تمثل هذه النتائج ولادة البيولوجيا الجزيئية.

    لقد نوقشت الطريقة التي حصل بها واتسون وكريك على نتائج فرانكلين كثيرًا. مُنح كريك وواتسون وموريس ويلكنز جائزة نوبل في عام 1962 لعملهم على الحمض النووي - توفيت روزاليند فرانكلين في عام 1958.

    استخدمت الشرطة في الولايات المتحدة قواعد البيانات العامة للحمض النووي وشجرة العائلة لحل القضايا الباردة. أثار اتحاد الحريات المدنية الأمريكي مخاوف بشأن هذه الممارسة. [20]


    الطور الأول

    أثناء الطور الأول ، يتم ترتيب الكروموسومات المتجانسة في وسط الخلية مع مواجهة الحركات الحركية للأقطاب المتقابلة. تتجه الأزواج المتماثلة بشكل عشوائي عند خط الاستواء. على سبيل المثال ، إذا تم تسمية العضوين المتماثلين في الكروموسوم 1 بعلامة a و b ، فيمكن أن يصطف الكروموسومات a-b أو b-a. هذا مهم في تحديد الجينات التي تحملها الأمشاج ، حيث سيتلقى كل منها واحدًا فقط من الكروموسومين المتماثلين. تذكر أن الكروموسومات المتجانسة ليست متطابقة. تحتوي على اختلافات طفيفة في معلوماتها الجينية ، مما يجعل كل مشيج لها تركيبة جينية فريدة.

    هذه العشوائية هي الأساس المادي لخلق الشكل الثاني من الاختلاف الجيني في النسل. ضع في اعتبارك أن الكروموسومات المتماثلة لكائن يتكاثر جنسيًا موروثة في الأصل كمجموعتين منفصلتين ، واحدة من كل والد. باستخدام البشر كمثال ، توجد مجموعة واحدة من 23 كروموسومًا في البويضة التي تبرعت بها الأم. يوفر الأب المجموعة الأخرى المكونة من 23 كروموسومًا في الحيوانات المنوية التي تخصب البويضة. كل خلية من ذرية متعددة الخلايا لها نسخ من مجموعتين أصليتين من الكروموسومات المتجانسة. في الطور الأول من الانقسام الاختزالي ، تشكل الكروموسومات المتجانسة الرباعي. في الطور الأول ، تصطف هذه الأزواج عند نقطة المنتصف بين قطبي الخلية لتشكيل لوحة الطور. نظرًا لوجود فرصة متساوية في أن تصادف الألياف الدقيقة كروموسومًا موروثًا من الأم أو الأب ، فإن ترتيب الرباعي في لوحة الطور يكون عشوائيًا. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأم أيًا من القطبين. قد يواجه أي كروموسوم موروث من الأب أيضًا أيًا من القطبين. اتجاه كل رباعى مستقل عن اتجاه الـ 22 رباعي الأخرى.

    هذا الحدث - المجموعة العشوائية (أو المستقلة) للكروموسومات المتجانسة في لوحة الطور الطوري - هي الآلية الثانية التي تقدم التباين في الأمشاج أو الأبواغ. في كل خلية تخضع للانقسام الاختزالي ، يختلف ترتيب الرباعي. يعتمد عدد الاختلافات على عدد الكروموسومات التي تتكون منها المجموعة. هناك احتمالان للتوجيه على لوحة الطور ، وبالتالي فإن العدد المحتمل من المحاذاة يساوي 2 ن ، أين ن هو عدد الكروموسومات لكل مجموعة. يمتلك البشر 23 زوجًا من الكروموسومات ، مما ينتج عنه أكثر من ثمانية ملايين (2223) أمشاج ممكنة متميزة وراثيًا. لا يشمل هذا الرقم المتغير الذي تم إنشاؤه مسبقًا في الكروماتيدات الشقيقة عن طريق التقاطع. بالنظر إلى هاتين الآليتين ، فمن غير المرجح أن يكون لأي خليتين أحاديتين الصبغيات ناتج عن الانقسام الاختزالي نفس التركيب الجيني (الشكل 3).

    الشكل 3. يمكن إظهار تشكيلة عشوائية ومستقلة أثناء الطور الأول من خلال النظر في خلية بها مجموعة من اثنين من الكروموسومات (ن = 2). في هذه الحالة ، هناك ترتيبان محتملان على المستوى الاستوائي في الطور الأول. العدد الإجمالي المحتمل للأمشاج المختلفة هو 2ن، أين ن يساوي عدد الكروموسومات في مجموعة. في هذا المثال ، هناك أربع مجموعات وراثية محتملة للأمشاج. مع ن = 23 في الخلايا البشرية ، هناك أكثر من 8 ملايين توليفة محتملة من الكروموسومات الأبوية والأمومية.

    لتلخيص العواقب الوراثية للانقسام الاختزالي الأول ، يتم إعادة اتحاد جينات الأم والأب من خلال أحداث التقاطع التي تحدث بين كل زوج متماثل أثناء الطور الأول. بالإضافة إلى ذلك ، ينتج التنوع العشوائي للرباعي على لوحة الطور مزيجًا فريدًا من كروموسومات الأم والأب التي سوف تشق طريقها إلى الأمشاج.


    الإجابات على جميع المشاكل موجودة في نهاية هذا الكتاب. تتوفر الحلول التفصيلية في دليل حلول الطلاب ودليل الدراسة وكتاب المشكلات. وفرة الأسس المختلفة في نتائج الجينوم البشري على الجينوم البشري المنشورة في Science (Science 291: 1304 - 1350 [2001]) تشير إلى أن الجينوم البشري أحادي الصبغة يتكون من 2.91 أزواج جيجاباز (2.91 X] 0 9 أزواج قاعدية> و أن 27٪ من القواعد في الحمض النووي البشري هي A. احسب عدد بقايا A. T و G و C في خلية بشرية نموذجية.

    الإجابات على جميع المشاكل موجودة في نهاية هذا الكتاب. تتوفر الحلول التفصيلية في دليل حلول الطلاب ودليل الدراسة وكتاب المشكلات.

    وفرة القواعد المختلفة في الجينوم البشري تشير النتائج على الجينوم البشري المنشورة في Science (Science 291: 1304 - 1350 [2001]) إلى أن الجينوم البشري أحادي العدد يتكون من 2.91 أزواج جيجاباز (2.91 X] 0 9 أزواج قاعدية> وأن 27٪ من القواعد في الحمض النووي البشري هي A. احسب عدد بقايا A. T و G و C في خلية بشرية نموذجية.


    أول أشكال الحياة التي تمرر الحمض النووي الاصطناعي الذي صممه علماء أمريكيون

    تنقل أحدث دراسة الحياة إلى ما وراء رمز الحمض النووي لـ G و T و C و A - الجزيئات أو القواعد التي تقترن في حلزون الحمض النووي.

    تنقل أحدث دراسة الحياة إلى ما وراء رمز الحمض النووي لـ G و T و C و A - الجزيئات أو القواعد التي تقترن في حلزون الحمض النووي.

    ابتكر العلماء الأمريكيون أول كائن حي يحمل ويمرر إلى الأجيال القادمة رمزًا جينيًا موسعًا ، مما يمهد الطريق لمجموعة من أشكال الحياة الجديدة التي تحمل خلاياها DNA اصطناعيًا لا يشبه الرمز الجيني الطبيعي للكائنات الطبيعية.

    يقول الباحثون إن العمل يتحدى العقيدة القائلة بأن جزيئات الحياة التي تتكون منها الحمض النووي "خاصة". زعموا أن الكائنات الحية التي تحمل شفرة الحمض النووي المعززة يمكن تصميمها لإنتاج أشكال جديدة من الأدوية التي لا يمكن صنعها لولا ذلك.

    قال فلويد روميسبيرج ، الذي أنشأ فريقه الكائن الحي في معهد سكريبس للأبحاث في لا جولا بكاليفورنيا: "هذا له آثار مهمة جدًا على فهمنا للحياة". "لقد اعتقد الناس لوقت طويل أن الحمض النووي كان على ما هو عليه لأنه كان يجب أن يكون ، وأنه بطريقة ما الجزيء المثالي."

    منذ اللحظة التي اكتسبت فيها الحياة موطئ قدم على الأرض ، تمت كتابة تنوع الكائنات الحية في رمز DNA المكون من أربعة أحرف. تنقل الدراسة الأخيرة الحياة إلى ما وراء G و T و C و A - الجزيئات أو القواعد التي تقترن في حلزون الحمض النووي - وتقدم حرفين جديدين للحياة: X و Y.

    بدأ روميسبيرج مع E coli ، وهي حشرة توجد عادة في التربة ويحملها الناس. في هذا أدخل حلقة من المادة الجينية التي تحمل الحمض النووي الطبيعي وقاعدتين من الحمض النووي الاصطناعي. على الرغم من أنها تُعرف باسم X و Y للبساطة ، إلا أن قواعد الحمض النووي الاصطناعية لها أسماء كيميائية أطول بكثير ، والتي تختصر نفسها إلى d5SICS و dNaM.

    في الكائنات الحية ، يجتمع G و T و C و A معًا لتشكيل أزواج قاعدية ، G-C و T-A. يشكل الحمض النووي الاصطناعي الإضافي زوجًا أساسيًا ثالثًا ، X-Y ، وفقًا لدراسة في Nature. تُستخدم أزواج القواعد هذه في تكوين الجينات التي تستخدمها الخلايا كقوالب لصنع البروتينات.

    وجد روميسبيرج أنه عندما تنقسم البكتيريا المعدلة فإنها تنقل الحمض النووي الطبيعي كما هو متوقع. لكنهم قاموا أيضًا بتكرار الشفرة التركيبية ونقلوها إلى الجيل التالي. هذا الجيل من الحشرات فعل الشيء نفسه.

    قال روميسبيرج: "ما لدينا الآن ، ولأول مرة ، كائن حي يؤوي بثبات زوج قاعدة ثالث ، وهو مختلف تمامًا عن الكائنات الطبيعية". في الوقت الحالي ، لا يفعل الحمض النووي الاصطناعي أي شيء في الخلية. انها مجرد الجلوس هناك. لكن Romesberg يريد الآن تعديل الكائن الحي حتى يتمكن من استخدام الحمض النووي الاصطناعي جيدًا.

    قال مارتن فوسينجر ، عالم الأحياء التركيبية في ETH في زيورخ: "هذا مجرد عمل جميل". "تكاثر الحمض النووي هو في الحقيقة كريم محصول التطور الذي يعمل بنفس الطريقة في جميع الأنظمة الحية. رؤية أن هذه الماكينة تعمل مع أزواج القواعد الاصطناعية أمر مذهل ".

    احتمالات مثل هذه الكائنات لا تزال في متناول اليد. يمكن استخدام شفرة الحمض النووي الاصطناعية لبناء دوائر بيولوجية في الخلايا لا تتداخل مع الوظيفة البيولوجية الطبيعية ، ويمكن للعلماء أن يصنعوا الخلايا التي تستخدم الحمض النووي لتصنيع بروتينات غير معروفة في الطبيعة. يمكن أن يؤدي التطور إلى مجموعة واسعة من الأدوية القائمة على البروتين.

    كان مجال البيولوجيا التركيبية مثيرًا للجدل في الماضي. أثار بعض المراقبين مخاوف من أن العلماء يمكن أن يخلقوا كائنات اصطناعية يمكن أن تهرب بعد ذلك من المختبرات وتتسبب في كارثة بيئية أو صحية.

    منذ أكثر من 10 سنوات ، أعاد العالم إيكارد فيمر Eckard Wimmer من جامعة Stony Brook في نيويورك إنتاج فيروس شلل الأطفال من الصفر لتسليط الضوء على المخاطر.

    قال روميسبيرج إن الكائنات الحية التي تحمل كود الحمض النووي "غير الطبيعي" لديها آلية أمان مضمنة. لا يمكن أن تعيش الحشرات المعدلة إلا إذا تم تغذيتها بالمواد الكيميائية التي تحتاجها لتكرار الحمض النووي الاصطناعي. أظهرت التجارب في المختبر أنه بدون هذه المواد الكيميائية ، تفقد الحشرات الحمض النووي الاصطناعي بشكل مطرد لأنها لم تعد قادرة على صنعه.

    قال روميسبيرج: "هناك الكثير من الأشخاص المهتمين بالبيولوجيا التركيبية لأنها تتعامل مع الحياة ، وهذه المخاوف لها ما يبررها تمامًا". "يحتاج المجتمع إلى فهم ما هو عليه واتخاذ قرارات عقلانية بشأن ما يريده."

    اقترح روس ثير ، من جامعة تكساس في أوستن ، أن الحمض النووي الاصطناعي يمكن أن يصبح جزءًا أساسيًا من الحمض النووي للكائن الحي. "الهندسة البشرية ستؤدي إلى كائن حي يحتوي بشكل دائم على أبجدية جينية موسعة ، وهو شيء ، على حد علمنا ، لم ينجزه أي شكل طبيعي من أشكال الحياة.

    “ماذا سيفعل مثل هذا الكائن بأبجدية جينية موسعة؟ لا نعرف. هل يمكن أن يؤدي إلى تخزين أكثر تعقيدًا للمعلومات البيولوجية؟ شبكات تنظيمية أكثر تعقيدًا أو خفية؟ هذه كلها أسئلة يمكننا أن نتطلع إلى استكشافها ".


    التكاثر في الكائنات الحية

    مهما كانت فترة الحياة ، فإن موت كل كائن حي أمر مؤكد ، أي أنه لا يوجد فرد خالد ، باستثناء الكائنات وحيدة الخلية.

    • لا يوجد موت طبيعي في الكائنات وحيدة الخلية لأنها تنقسم وتشكل خليتين جديدتين.
    • التكاثر-
      • يتم تعريفه على أنه عملية بيولوجية يؤدي فيها الكائن الحي إلى ظهور صغار (ذرية) مشابهين لنفسه.
      • النسل ينمو وينضج وينتج بدوره ذرية جديدة. وبالتالي ، هناك دورة ولادة ونمو وموت.
      • يتيح التكاثر استمرار الأنواع ، جيلًا بعد جيل.
      • يتم إنشاء التباين الجيني وتوريثه أثناء التكاثر.
      • هناك تنوع كبير في آلية تكاثر الكائنات الحية. موطن الكائن الحي و # 8217s ، وعلم وظائف الأعضاء الداخلي والعديد من العوامل الأخرى مسؤولة بشكل جماعي عن كيفية تكاثره.

      التكاثر نوعان-

      عندما ينتج النسل من قبل والد واحد مع أو بدون مشاركة في تكوين الأمشاج ، يكون التكاثر عديم الجنس.

      عندما يشارك والدان (الجنس الآخر) في عملية الإنجاب وينطويان أيضًا على اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية ، يُطلق على ذلك اسم التكاثر الجنسي.

      • التكاثر اللاجنسي
        • في هذه الطريقة ، يكون الفرد (أحد الوالدين) قادرًا على إنتاج نسل.
        • النسل الذي يتم إنتاجه ليس فقط متطابقًا مع بعضه البعض ولكنه أيضًا نسخ طبق الأصل من والدهم ، فهذه النسل هي أيضًا متطابقة وراثيًا مع بعضها البعض. يستخدم مصطلح استنساخ لوصف هؤلاء الأفراد المتشابهين شكليًا وجينيًا.
        • التكاثر اللاجنسي شائع بين الكائنات وحيدة الخلية ، وفي النباتات والحيوانات ذات التنظيمات البسيطة نسبيًا.
            • الانشطار الثنائي - في العديد من الكائنات الحية وحيدة الخلية تنقسم الخلية إلى نصفين وينمو كل منهما بسرعة إلى شخص بالغ (على سبيل المثال ، Amoeba ، Paramecium).
            • مهدها - في الخميرة ، يكون الانقسام غير متكافئ ويتم إنتاج براعم صغيرة تظل مرتبطة في البداية بالخلية الأم التي تنفصل في النهاية وتنضج لتصبح كائنات خميرة جديدة (خلايا).
            • الهياكل الإنجابية الخاصة -تتكاثر الفطريات والنباتات البسيطة مثل الطحالب من خلال هياكل تكاثر خاصة لاجنسية. أكثر هذه الهياكل شيوعًا هي الأبواغ الحيوانية التي عادة ما تكون هياكل متحركة مجهرية. الهياكل التناسلية اللاجنسية الأخرى الشائعة هي كونيديا (بنسيليوم) ، براعم (هيدرا) وأحجار كريمة (إسفنج).
            • التكاثر الخضري -التكاثر الخضري هو أيضًا عملية لا جنسية حيث يشارك أحد الوالدين فقط. في النباتات ، يستخدم مصطلح التكاثر الخضري بشكل متكرر. على سبيل المثال ، وحدات التكاثر الخضري في النباتات - عداء ، جذمور ، مصاصة ، درنة ، إزاحة ، بصيلة. تسمى هذه الهياكل بالتكاثر الخضري. في Protists و Monerans ، (الكل أحادي الخلية) ينقسم الكائن الحي أو الخلية الأم إلى قسمين لتكوين أفراد جدد. وهكذا ، فإن انقسام الخلايا في هذه الكائنات الحية هو في حد ذاته طريقة للتكاثر.

            صفير الماء ، وهو عشب مائي ، يُعرف أيضًا باسم & # 8216terror of Bengal & # 8217 ينتشر نباتيًا. تم إدخال هذا النبات في وقت سابق إلى الهند بسبب أزهاره الجميلة وشكل أوراقه. نظرًا لأنه يمكن أن يتكاثر نباتيًا بمعدل هائل وينتشر في جميع أنحاء الجسم المائي في فترة زمنية قصيرة ، فإنه يستنزف الأكسجين من الجسم المائي ويسبب موت الأسماك. (التخثث)

            يظهر Bryophyllum التكاثر الخضري من الشقوق الموجودة على هوامش الأوراق.

              • التكاثر الجنسي هو الطريقة الشائعة للتكاثر في الكائنات الحية التي لها تنظيم بسيط نسبيًا ، مثل الطحالب والفطريات.
              • تتحول هذه الكائنات الحية إلى طريقة التكاثر الجنسية قبل ظهور الظروف المعاكسة.
              • في النباتات العليا ، يتم عرض كل من أنماط التكاثر اللاجنسي (الخضري) وكذلك الجنسية.
              • في معظم الحيوانات ، لا يوجد سوى نمط التكاثر الجنسي.

              التكاثر الجنسي

              • يتضمن التكاثر الجنسي تكوين الأمشاج الذكرية والأنثوية ، إما من قبل نفس الفرد أو من قبل أفراد مختلفين من الجنس الآخر. تندمج هذه الأمشاج لتشكيل البيضة الملقحة التي تتطور لتشكل الكائن الحي الجديد.
              • إنها عملية معقدة ومعقدة وبطيئة مقارنة بالتكاثر اللاجنسي.
              • بسبب اندماج الأمشاج الذكرية والأنثوية ، ينتج عن التكاثر الجنسي نسل غير مطابق للوالدين أو فيما بينهم.
              • النباتات والحيوانات والفطريات تنوع كبير في التشكل الخارجي والبنية الداخلية وعلم وظائف الأعضاء ، ولكن في التكاثر الجنسي تشترك في نمط مماثل.
              • مرحلة الأحداث / الخضري - يجب أن تصل جميع الكائنات الحية إلى مرحلة معينة من النمو والنضج في حياتها ، قبل أن تتمكن من التكاثر الجنسي. تسمى فترة النمو هذه بمرحلة الأحداث. تُعرف باسم المرحلة الخضرية في النباتات.
              • مرحلة الإنجاب - يمكن رؤية بداية مرحلة التكاثر بسهولة في النباتات العليا عندما تزهر.
              • في بعض النباتات ، حيث يحدث الإزهار أكثر من مرة ، تُعرف فترة الإزهار أيضًا باسم فترة الأحداث.
              • تُظهر النباتات - الأنواع السنوية والعامية ، مراحل نباتية وإنجابية وشيخوخة واضحة المعالم ، ولكن في الأنواع المعمرة يصعب تحديد هذه المراحل بوضوح.
              • تزهر أنواع الخيزران مرة واحدة فقط في حياتها ، وعمومًا بعد 50-100 عام ، تنتج عددًا كبيرًا من الفاكهة وتموت.
              • Strobilanthus kunthiana (neelakuranji) ، تزهر مرة واحدة كل 12 عامًا. توجد في المناطق الجبلية في ولاية كيرالا وكارناتاكا وتاميل نادو.
              • في الحيوانات ، تتبع مرحلة الأحداث تغيرات مورفولوجية وفسيولوجية قبل السلوك الإنجابي النشط.
              • الطيور التي تعيش في الطبيعة تضع بيضها موسمياً فقط. ومع ذلك ، يمكن جعل الطيور في الأسر (كما هو الحال في مزارع الدواجن) لوضع البيض على مدار العام. في هذه الحالة ، لا يرتبط وضع البيض بالتكاثر ولكنه استغلال تجاري لرفاهية الإنسان.
              • تظهر إناث الثدييات المشيمية تغيرات دورية في أنشطة المبايض والقنوات الملحقة وكذلك الهرمونات أثناء مرحلة الإنجاب.
              • في الثدييات غير الرئيسية مثل الأبقار ، والأغنام ، والفئران ، والغزلان ، والكلاب ، والنمور ، وما إلى ذلك ، تسمى هذه التغيرات الدورية أثناء التكاثر بدورة الشبق حيث تسمى كما في الرئيسيات (القرود ، والقردة ، والبشر) دورة الحيض.
              • تظهر العديد من الثدييات ، خاصة تلك التي تعيش في ظروف برية وطبيعية ، مثل هذه الدورات فقط خلال المواسم المواتية في مرحلة تكاثرها ، وبالتالي يطلق عليها اسم المربي الموسمي. تنشط العديد من الثدييات الأخرى في التكاثر خلال مرحلتها التكاثرية ، ومن ثم يطلق عليها اسم المربي المستمر.
              • مرحلة الشيخوخة - يمكن اعتبار نهاية المرحلة التناسلية كأحد عوامل الشيخوخة أو الشيخوخة. هناك تغييرات مصاحبة في الجسم (مثل تباطؤ التمثيل الغذائي ، وما إلى ذلك) خلال هذه المرحلة الأخيرة من العمر الافتراضي. الشيخوخة تؤدي في النهاية إلى الموت.
              • في كل من النباتات والحيوانات ، تكون الهرمونات مسؤولة عن التحولات بين المراحل الثلاث. ينظم التفاعل بين الهرمونات وعوامل بيئية معينة العمليات التناسلية والتعبيرات السلوكية المرتبطة بالكائنات الحية.
              • أحداث في التكاثر الجنسي
                • يتميز التكاثر الجنسي من خلال اندماج (أو إخصاب) الأمشاج الذكرية والأنثوية ، وتشكيل الزيجوت والجنين
                • يمكن تجميع هذه الأحداث المتسلسلة في ثلاث مراحل متميزة ، وهي مرحلة ما قبل الإخصاب والتخصيب وأحداث ما بعد الإخصاب.
                • وتشمل هذه جميع أحداث التكاثر الجنسي قبل اندماج الأمشاج.
                • الحدثان الرئيسيان قبل الإخصاب هما التولد ونقل الزغابة.
                • تكوين الجامع
                  • يشير إلى عملية تكوين نوعي الأمشاج & # 8211 ذكر وأنثى.
                  • الجاميطات هي خلايا أحادية الصيغة الصبغية.
                  • في بعض الطحالب ، يتشابه الأمشاجان في المظهر لدرجة أنه لا يمكن تصنيفهما إلى أمشاج ذكورية وأنثوية ، ومن ثم يطلق عليهما اسم homogametes (isogametes).
                  • ومع ذلك ، في غالبية الكائنات الحية التي تتكاثر جنسيًا ، تكون الأمشاج المنتجة من نوعين مختلفين شكليًا (غير متجانسة). في مثل هذه الكائنات ، يُطلق على الأمشاج الذكري اسم الثيانثيروسويد أو الحيوانات المنوية وتسمى الأمشاج الأنثوية البويضة أو


                  الجنس في الكائنات الحية:

                  • قد تحتوي النباتات على بنى تناسلية ذكورية وأنثوية في نفس النبات (ثنائي الميول الجنسية) أو نباتات مختلفة (ثنائية الجنس).
                  • في العديد من الفطريات والنباتات ، تُستخدم مصطلحات مثل homothallic و monoecious للإشارة إلى حالة المخنثين ، أما المصطلحات غير المتجانسة والثنائية فهي المصطلحات المستخدمة لوصف الحالة ثنائية الجنس.
                  • في النباتات المزهرة ، تكون الزهرة الذكورية أحادية الجنس سداة ، على سبيل المثال ، تحمل الأسدية ، بينما تكون الأنثى متقطعة أو مدقات حاملة.
                  • على سبيل المثال ، أمثلة من نباتات أحادية النوع - القرع وجوز الهند
                  • نباتات ثنائية المسكن - البابايا ونخيل التمر.
                  • ديدان الأرض ، الإسفنج ، الدودة الشريطية والعلقة هي أمثلة للحيوانات ثنائية الجنس (خنثى). الصرصور هو مثال على الأنواع ثنائية الجنس.
                  • انقسام الخلية أثناء تكوين الأمشاج:
                  • الجاميتات في جميع الأنواع غير المتجانسة هي من نوعين هما ، الذكور والجاميطات أحادية العدد على الرغم من أن جسم النبات الأصلي الذي نشأت منه قد يكون إما أحادي الصيغة الصبغية أو ثنائي الصيغة الصبغية.
                  • ينتج الوالد الفردي الأمشاج عن طريق الانقسام الانقسامي كما هو الحال في monera والفطريات والطحالب والطحالب
                  • في نباتات البتيريدوفيت ، وعاريات البذور ، وكاسيات البذور ، ومعظم الحيوانات بما في ذلك البشر ، يكون الجسم الأبوي في هذه الخلايا المتخصصة التي تسمى الخلايا النفاسية (الخلية الأم الأمشاجية) تخضع للانقسام الاختزالي.
                  • في نهاية الانقسام الاختزالي ، تم دمج مجموعة واحدة فقط من الكروموسومات في كل منها

                  • نقل Gamete:
                  • بعد التكوين ، يجب جمع الأمشاج الذكرية والأنثوية معًا لتسهيل الاندماج (الإخصاب).
                  • في معظم الكائنات الحية ، تكون الأمشاج الذكرية متحركة بينما تكون الأمشاج الأنثوية ثابتة.
                  • الاستثناءات - عدد قليل من الفطريات والطحالب التي يكون فيها كلا النوعين من الأمشاج متحركين.
                  • لنقل الأمشاج الذكور ، هناك حاجة إلى وسيط. في العديد من النباتات البسيطة مثل الطحالب ، الطحالب و pteridophytes ، الماء هو الوسيط لنقل الأمشاج.
                  • ومع ذلك ، فإن عددًا كبيرًا من الأمشاج الذكرية يفشل في الوصول إلى الأمشاج الأنثوية. للتعويض عن فقدان الأمشاج الذكرية أثناء النقل ، فإن عدد الأمشاج الذكرية المنتجة مرتفع للغاية.
                  • في نباتات البذور ، حبوب اللقاح هي الناقل للأمشاج الذكرية والبويضة لها البويضة. لذلك ، يجب نقل حبوب اللقاح المنتجة في الأنثرات إلى وصمة العار قبل أن تؤدي إلى الإخصاب.
                  • في النباتات ثنائية الجنس ، ذاتية الإخصاب ، على سبيل المثال ، البازلاء ، يكون نقل حبوب اللقاح إلى وصمة العار أمرًا سهلاً نسبيًا حيث توجد الأنثرات ووصمة العار بالقرب من حبوب اللقاح الأخرى بعد فترة وجيزة من إلقاءها ، وتتلامس مع وصمة العار.
                  • في نباتات التلقيح المتصالب (بما في ذلك النباتات ثنائية المسكن) ، هناك حدث متخصص يسمى التلقيح يسهل نقل حبوب اللقاح إلى وصمة العار.
                  • تنبت حبوب اللقاح على وصمة العار وتصل أنابيب حبوب اللقاح التي تحمل الأمشاج الذكرية إلى البويضة وتفرز الأمشاج الذكرية بالقرب من البويضة.
                  • في الحيوانات ثنائية المسكن ، نظرًا لتكوين الأمشاج الذكرية والأنثوية في أفراد مختلفين ، يجب أن يطور الكائن الحي آلية خاصة لنقل الأمشاج. يعد النقل الناجح وتجميع الأمشاج أمرًا ضروريًا للحدث الأكثر أهمية في التكاثر الجنسي ، وهو الإخصاب.

                  • التخصيب
                  • ربما يكون أهم حدث للتكاثر الجنسي هو اندماج الأمشاج. وتسمى هذه العملية أيضًا النتائج في تكوين ثنائي الصيغة الصبغية
                  • في بعض الكائنات الحية مثل الروتيفر ونحل العسل وحتى بعض السحالي والطيور (الديك الرومي) ، تخضع أنثى الأمشاج لتكوين كائنات حية جديدة دون إخصاب. هذه الظاهرة تسمى
                  • في معظم الكائنات المائية ، مثل غالبية الطحالب والأسماك وكذلك البرمائيات ، يحدث التزاوج في الوسط الخارجي (الماء) ، أي خارج جسم الكائن الحي. يسمى هذا النوع من الاندماج المشيجي بالإخصاب الخارجي.

                  تظهر الكائنات الحية التي تظهر الإخصاب الخارجي تزامنًا كبيرًا بين الجنسين وتطلق عددًا كبيرًا من الأمشاج في الوسط المحيط (الماء) من أجل تعزيز فرص التزاوج. يحدث هذا في الأسماك العظمية والضفادع حيث يتم إنتاج عدد كبير من النسل. العيب الرئيسي هو أن النسل معرضون بشدة للحيوانات المفترسة التي تهدد بقائهم على قيد الحياة حتى سن الرشد.

                  • In many terrestrial organisms, belonging to fungi, higher animals such as reptiles birds, mammals and in a majority of plants (bryophytes, pteridophytes, gymnosperms and angiosperms), syngamy occurs insidethe body of the organism, hence the process is called internal fertilisation.

                  In all these organisms, egg is formed inside the female body where they fuse with the male gamete. In organisms exhibiting internal fertilisation, the male gamete is motile and has to reach the egg in order to fuse with it. In these even though the number of sperms produced is very large, there is a significant reduction in the number of eggs produced. In seed plants, however, the non-motile male gametes are carried to female gamete by pollen tubes.

                  • Post-fertilisation Events
                  • Events in sexual reproduction after the formation of zygote are called post-fertilisation events.
                  • Zygote :
                    • Formation of the diploid zygote is universal in all sexually reproducing organisms.
                    • In organisms with external fertilisation, zygote is formed in the external medium (usually water), whereas in those exhibiting internal fertilisation, zygote is formed inside the body of the organism.
                    • Further development of the zygote depends on the type of life cycle the organism has and the environment it is exposed to.
                    • In organisms belonging to fungi and algae, zygote develops a thick wall that is resistant to dessication and damage. It undergoes a period of rest before germination.
                    • In organisms with haplontic life cycle, zygote divides by meiosis to form haploid spores that grow into haploid individuals.
                    • Zygote is the vital link that ensures continuity of species between organisms of one generation and the next.
                    • Every sexually reproducing organism, including human beings begin life as a single cell-the zygote.
                    • It refers to the process of development ofembryo from the zygote.
                    • During embryogenesis, zygote undergoes cell division (mitosis) and cell differentiation. While cell divisions increase the number of cells in the developing embryo cell differentiation helps groups of cells to undergo certain modifications to form specialised tissues and organs to form an organism.
                    • Animals are categorised into oviparous and viviparous based on whether the development of the zygote take place outside the body of the female parent or inside, i.e., whether they lay fertilised/unfertilised eggs or give birth to young ones.
                    • In oviparous animals like reptiles and birds,the fertilised eggs covered by hard calcareous shell are laid in a safe place in the environment after a period of incubation young ones hatch out.
                    • in viviparous animals (majority of mammals including human beings), the zygote develops into a young one inside the body of the female organism. After attaining a certain stage of growth, the young ones are delivered out of the body of the female organism. Because of proper embryonic care and protection, the chances of survival of young ones is greater in viviparous organisms.
                    • In flowering plants, the zygote is formed inside the ovule. After fertilisation the sepals, petals and stamens of the flower wither and fall off.
                    • The pistil however, remains attached to the plant. The zygote develops into the embryo and the ovules develop into the seed. The ovary develops into the fruit which develops a thick wall called pericarp that is protective in function. After dispersal, seeds germinate under favourable conditions to produce new plants.downloadble pdf file is available…please click on the link below…

                    نتائج

                    Mating Ability and Fertility of Diploid Males. We established 39 F2 pairings with haploid or diploid males. On the basis of the microsatellite criteria described above, we identified 19 males as diploids and 18 as haploids. Two of the males had pedigrees lacking adequate allelic variation to confirm a diploid or haploid status their families were not included in our analysis. The mating abilities of haploid and diploid males were comparable with regard to their ability to mount females and engage in copulation. All 19 diploid males and 16 of 18 haploid males mated, and for the males that mated, we found no differences between the groups in the time required for courtship (ر = 1.30, ص = 0.20) or to complete copulation (ر = 0.02, ص = 0.98). Of the 19 females that mated with diploid males, three never attempted to nest, and similarly, four of the 16 females mated to haploid males failed to nest (χ 2 = 0.27, ص = 0.60). These nonnesting wasps are not included in further analyses.

                    Data comparing the reproductive output of nesting females mated to diploid versus haploid males are presented in Table 1. Females mated to diploid males and females mated to haploids provisioned comparable numbers of nest cells ( = 37.3 vs. = 32.3, ر = 1.61, ص = 0.12). The proportion of immature mortality in the two groups was the same: 0.25. Thus, regardless of their mate's ploidy, females produced similar numbers of offspring.

                    There were however significant differences between the groups in the numbers of male offspring. Females mated to diploids averaged significantly more sons ( = 11.7) than females mated to haploids ( = 3.2, ر = 2.97, ص = 0.01). However, for male reproductive success, the critical factor is whether their sperm are used in fertilizations to make daughters. Diploid males produced, on average, 16.1 daughters versus the 21.1 daughters achieved by haploid males diploid males thus have 76% the fertility of haploids. Even so, the two-tailed test does not indicate a significant difference (ر = 1.60, ص = 0.12). The range in the number of daughters for diploid males (0–36) is greater than for haploids (7–32) the fertility of diploid males spans the range from zero to levels indistinguishable from that of normal haploid males. Because of the high variability in our sample, there may be undetected differences between diploid and haploid male reproduction. However, clearly some diploid males have fertility comparable to or exceeding that of some haploid males.

                    Reproductive Capabilities and Ploidy of Daughters of Diploid Males. The behavior of daughters of diploid males did not differ from that of daughters of haploid males with regard to courtship (ر = 0.53, ص = 0.60) or total time required for mating (ر = 1.76, ص = 0.09), nor did daughters of diploid and haploid males show any differences in nesting and reproduction. Of the 30 F3 females, 11 of 18 that had diploid fathers nested, and 10 of 12 with haploid fathers nested (χ 2 = 0.80, ص = 0.37). Nesting females with diploid versus haploid fathers provisioned an average of 23.8 versus 24.8 cells respectively (ر = 0.25, ص = 0.81), and mortality among the offspring of the two kinds of females was also similar (0.41 versus 0.43, χ 2 = 0.01, ص = 0.93) (Table 2). Because the daughters of diploid males had normal fertility, we would expect them to be diploid rather than triploid. By using microsatellites, we were able to test the ploidy of these females. Thirteen diploid males and their mates had microsatellite allelic combinations that allowed us to unequivocally determine whether their daughters were diploid or triploid. We genotyped 47 daughters from these crosses. In all cases, the daughters were diploid with one distinctive allele from each parent, and their diploid fathers could pass either allele at a locus to these daughters (Fig. 3).


                    الجهاز التناسلي الذكري

                    Spermatogonia

                    Spermatogonia are rounded cells that lie in contact with the basement membrane of the seminiferous tubules. They are the stem cells of the system, dividing to maintain their own numbers and to produce the cells that embark on the process of development into spermatozoa. Spermatogonia divide by mitosis into types A and B. Type A are the replacement cells and type B are the cells that develop into spermatocytes. Early type B spermatogonia cannot be distinguished from the spermatogonia in general, but they soon enlarge and begin the complex process of meiosis.

                    Meiosis is a two stage maturation process. The first division produces secondary spermatocytes and the second maturation division produces spermatids, which undergo no more division and develop into spermatozoa. Many readers will know that meiosis leads to a reduction in the number of chromosomes from the diploid number to the haploid number, which means a reduction from 42 to 21. Essentially the same process occurs in the development of ova in the female rat. By way of example, Table 18.2 explains the process in man.

                    Table 18.2 . Gamete Production in Man

                    المسرحEvents, etc.Male CellsFemale CellsPloidyن عددNumber of Chromosomes
                    Resting stage of cells: oogonia and spermatogoniaNormal cellular metabolismSpermatogoniaOogoniaمضاعف246
                    A, A′,Each chromosome contains one strand of DNA
                    Two A chromosomes are present, A and A’, hence the cell is diploid
                    Mitosis preparatory phaseDNA replication, centromere replication occursSpermatogoniaOogoniaمضاعف446
                    AA, A′A′,The number of strands of DNA has doubled
                    Two A chromosomes are present: AA and A′A′
                    انقسام الخلية SpermatogoniaOogoniaمضاعف2 Back to original state46
                    A, A′,
                    Back to original state
                    Meiosis I. Preparatory stage with a long prophaseتكرار الحمض النوويPrimary spermatocytesPrimary oocyteمضاعف446
                    The cells change from spermatogonia to primary spermatocytes on duplication of the DNAThe cells change from oogonia to primary oocytes on duplication of the DNA. Long delay in women: process does not proceed until pubertyAA, A′A′,
                    Crossing over occurs and the cells divideSecondary spermatocytes producedSecondary oocyte plus 1st polar body producedهابلويد223
                    AA,This is a different sort of 2 from that seen above: A, A’,
                    Only one A chromosome (AA) is present: hence the cell is haploid
                    الانقسام الاختزالي الثانيNo DNA replication takes place, Cells divideSpermatids produced1st definitive oocyte produced plus further polar body.هابلويدن23
                    أ،
                    Only one A chromosome is present: hence the cell is haploid

                    ملحوظات: Ploidy refers to the number of copies of each chromosome present in the cell, the ن number refers to the number of copies of each strand of DNA. Recall that humans have 46 chromosomes: 44+XX or 44+XY. The 44 non-sex chromosomes comprise two sets of 22: there are two number 15 s, etc. We could call these 15 and 15′. Let A and A′ be chromosomes and let us follow them through the process. If the amount of DNA in a chromosome doubles we shall show this by AA or A′A′.

                    Note the ploidy/ن number combinations

                    In man, the first meiotic division begins with a 22 day prophase that is divided into five stages: leptotene, zygotene, pachytene, diplotene and diakinesis (mnemonic: let zoologists pet dangerous dingoes). Thread like chromosomes appear during leptotene and duplicate during zygotene, shorten and thicken during pachytene (pachyderms have thick skins), when crossing over occurs. Further shortening and preparation for the next stage occurs during diplotene and diakinesis. Once prophase is over, things move more quickly. The nuclear membrane disappears and the chromosomes line up along the equator of a recently formed spindle before moving apart to produce haploid secondary spermatocytes (see Table 18.2 ). This sequence is described as metaphase, anaphase and telophase.

                    Secondary spermatocytes exist for a brief interphase before a second meiotic division, during which no duplication of DNA occurs, and the secondary spermatocytes move quickly through prophase, metaphase, anaphase and telophase to produce the spermatids. Cell division now complete, each spermatid can develop into a spermatozoon.

                    An added complication is that the cells taking part in the sequence from primary spermatocytes to spermatids never actually separate when they divide, and the daughter cells of each ‘division’ remain connected by cytoplasmic bridges. Separation only occurs when the spermatids develop into spermatozoa, thus for a large part of their development the germ cells exist as a syncytium. This cannot be seen at light microscopy, but is very apparent at electron microscopy ( Fawcett, 1994 ) ( Fig. 18.2 ).

                    Figure 18.2 . Testes composite – top left and right stages 4 and 8, bottom left and right stages 10 and 14.