النمط الجيني: الخصائص ، معيار التفاعل ، التحديد - مادة الاحياء - 2024

يُعرَّف النمط الجيني بأنه مجموعة الجينات (مع أليلاتها) التي ترمز إلى سمة أو خاصية معينة ، والتي تتميز عن غيرها بوظيفة أو تسلسل محدد. ومع ذلك ، فإن بعض المؤلفين يعرّفونه أيضًا على أنه جزء من الجينوم الذي يؤدي إلى النمط الظاهري أو على أنه التكوين الأليلي للكائن الحي.

على الرغم من ارتباط المصطلحين بالنمط الجيني والنمط الظاهري ، إلا أنهما ليسا نفس الشيء. في هذا المعنى ، يتم تعريف النمط الظاهري على أنه مجموعة من الخصائص المرئية للكائن الحي نتيجة التعبير عن جيناته ، والنمط الجيني هو مجموعة الجينات التي تؤدي إلى ظهور نمط ظاهري معين.

النمط الوراثي والنمط الظاهري (المصدر: المعهد الوطني لبحوث الجينوم البشري عبر ويكيميديا ​​كومنز) النمط الجيني هو واحد فقط من العوامل المشاركة في إنشاء النمط الظاهري ، نظرًا لتأثير البيئة والعناصر اللاجينية الأخرى التي لا ترتبط ارتباطًا مباشرًا بتسلسل النيوكليوتيدات ، كما أنها تشكل الخصائص المرئية للأفراد.

وهكذا ، فإن كائنين من الكائنات الحية لهما نفس النمط الجيني إذا كانا يشتركان في نفس تجمعات الجينات ، ولكن الأمر نفسه لا ينطبق على كائنين يتشاركان على ما يبدو نفس النمط الظاهري ، لأن الخصائص المتشابهة يمكن أن تكون نتاج جينات مختلفة.

كان عالم النبات الدنماركي فيلهلم يوهانسن ، في عام 1909 ، هو أول من أدخل مصطلحات التركيب الجيني والنمط الظاهري إلى العلم في كتاب مدرسي بعنوان "عناصر نظرية الميراث الدقيق" ، والذي كان نتاجًا لـ سلسلة من التجارب التي أجراها عبور سلالات نقية من الشعير والبازلاء.

من المحتمل أن تكون أعماله مستوحاة من تلك التي نفذها غريغوريو مندل ، الذي يُعتبر "أب علم الوراثة" ، والتي قد تكون مستوحاة من تلك الأعمال التي قام بها قبل سنوات قليلة ، وقد سمحت له بتوضيح أن النمط الجيني للكائن الحي يؤدي إلى ظهور النمط الظاهري من خلال عمليات التطوير المختلفة وتحت تأثير بيئة.

مميزات

النمط الجيني ليس بالضبط نفس الجينوم. هذا هو الفرق بين المفهومين:

- يشير "الجينوم" إلى جميع الجينات التي ورثها الفرد عن آبائه وكيفية توزيعها على الكروموسومات داخل النواة.

- "النمط الجيني" هو المصطلح المستخدم للإشارة ، على سبيل المثال ، إلى مجموعة الجينات ومتغيراتها التي تؤدي إلى سمة معينة ، والتي يتم تمييز الفرد عنها ضمن مجموعة سكانية أو نوع.

على الرغم من أنها عرضة للتغييرات بسبب الطفرات على مدار تاريخ حياة الكائن الحي ، إلا أن النمط الجيني هو سمة ثابتة نسبيًا للأفراد ، نظرًا لأن الجينات الموروثة ، من الناحية النظرية ، هي نفسها من الحمل حتى الموت.

في مجتمع طبيعي ، يكون للأليلات التي تشكل نمطًا وراثيًا معينًا ترددات مختلفة في المظهر ؛ أي أن بعضها يظهر في مجموعات أكثر من غيرها وهذا مرتبط ، من بين بعض الأشياء ، بالتوزيع والظروف البيئية ووجود الأنواع الأخرى ، إلخ.

يعرّف مصطلح "النمط الجيني البري" المتغير الأليلي الأول الموجود في الطبيعة ، ولكنه لا يشير بالضرورة إلى الأليل الأكثر شيوعًا داخل السكان ؛ ومصطلح "النمط الوراثي الطافر" شائع الاستخدام لتعريف تلك الأليلات بخلاف النوع البري.

لكتابة نمط وراثي ، عادة ما يتم استخدام الأحرف الكبيرة والصغيرة للتمييز بين الأليلات التي يمتلكها الفرد ، سواء كانت متماثلة اللواقح أو متغايرة الزيجوت. تُستخدم الأحرف الكبيرة لتحديد الأليلات السائدة والأحرف الصغيرة للأليلات المتنحية.

معيار تفاعل النمط الجيني

يرث الأفراد الجينات من آبائهم ، ولكن ليس المنتجات النهائية التي يتم الحصول عليها من تعبيرهم ، لأن هذه تعتمد على العديد من العوامل الخارجية وعلى تاريخ تطورهم.

وفقًا لهذا والإشارة فقط إلى العوامل البيئية ، يمكن أن يؤدي التركيب الوراثي إلى ظهور أكثر من نمط ظاهري واحد. مجموعة "النتائج" المحتملة لتفاعل نمط جيني محدد مع بيئات مختلفة هو ما أطلق عليه العلماء "معيار تفاعل النمط الجيني".

إذن ، فإن قاعدة تفاعل النمط الجيني هي نوع من "التقدير الكمي" أو تسجيل الخصائص المرئية التي يتم الحصول عليها من تفاعلات النمط الجيني مع بيئات معينة. يمكن التعبير عنها في شكل رسوم بيانية أو جداول "تتنبأ" بالنتائج المحتملة.

من الواضح ، بالطبع ، أن معيار التفاعل يشير فقط إلى النمط الجيني الجزئي ، والنمط الظاهري الجزئي ، وعدد قليل من العوامل البيئية ، لأنه من الصعب للغاية في الممارسة العملية التنبؤ بكل التفاعلات ونتائجها.

كيف يتم تحديد التركيب الجيني؟

إن تحديد النمط الجيني أو "التنميط الجيني" لكائن حي أو مجموعة أفراد من نفس النوع ، يوفر معلومات قيمة كثيرة فيما يتعلق ببيولوجيا التطور ، وبيولوجيا السكان ، والتصنيف ، والبيئة ، والتنوع الجيني.

في الكائنات الحية الدقيقة مثل البكتيريا والخمائر ، نظرًا لأن معدلات تكاثرها وطفراتها أعلى من معظم الكائنات متعددة الخلايا ، فإن تحديد ومعرفة النمط الجيني يسمح بالتحكم في هوية المستعمرات في المجموعات ، وكذلك تحديد بعض خصائص علم الأوبئة والبيئة وتصنيفها.

لتحديد التركيب الجيني ، من الضروري الحصول على عينات من الكائن الحي الذي تريد العمل معه ، وستعتمد أنواع العينات المطلوبة على كل كائن حي. في الحيوانات ، على سبيل المثال ، يمكن أخذ عينات من أنسجة مختلفة: الذيل أو الأذنين أو البراز أو الشعر أو الدم.

يمكن تحديد النمط الجيني للكائن الحي تجريبياً بفضل استخدام بعض التقنيات الحديثة التي ستعتمد على الموقع الجيني للجينات المراد دراستها والميزانية والوقت وسهولة الاستخدام ودرجة الأداء المطلوب.

تتضمن التقنيات المستخدمة حاليًا للتنميط الجيني للكائن الحي استخدام وتحليل الواسمات الجزيئية لاكتشاف الأشكال المتعددة في الحمض النووي وغيرها من التقنيات الأكثر تقدمًا التي تتضمن تسلسل الجينوم.

العلامات الأكثر استخدامًا

من بين العلامات الأكثر استخدامًا نجد ما يلي:

- RFLPs (تقييد طول جزء تعدد الأشكال).

- AFLPs (تضخيم تعدد الأشكال في طول الجزء).

- RAPDs (DNA متعدد الأشكال مضخم عشوائيًا).

- السواتل الدقيقة أو SSRs (يتكرر تسلسل واحد).

- ASAPs (بادئات مرتبطة بأليلات معينة).

- SNPs (أشكال النوكليوتيدات المفردة).

التقنيات التي تستخدم التسلسل والتهجين

ومن بين التقنيات التي تستخدم تسلسل وتهجين مسبار معين:

- التسلسل بطريقة سانجر.

- التنميط الجيني عالي الأداء.

- مقال "البوابة الذهبية" لـ Illumina.

- التنميط الجيني بالتسلسل (GBS).

- فحص TaqMan.

- تسلسل الجيل القادم.

- المصفوفات الدقيقة.

- تسلسل الجينوم الكامل.

المراجع

1. Griffiths، A.، Wessler، S.، Lewontin، R.، Gelbart، W.، Suzuki، D.، & Miller، J. (2005). مقدمة في التحليل الجيني (الطبعة الثامنة). فريمان ، دبليو إتش وشركاه.
2. كلوج ، دبليو ، كامينغز ، إم ، وسبنسر ، سي (2006). مفاهيم علم الوراثة (الطبعة الثامنة). نيو جيرسي: تعليم بيرسون.
3. كووك ، ص. (2001). طرق التنميط الجيني لتعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة. Annu. القس الجينوميات همهمة. جينيه. ، 2 (11) ، 235-258.
4. ماهنر ، م ، وكاري م. (1997). ما هي بالضبط الجينومات والأنماط الجينية والأنماط الظاهرية؟ وماذا عن الفينومات؟ J. Theor. بيول ، 186 ، 55-63.
5. Mueller، UG، & Wolfenbarger، LL (1999). AFLP التنميط الجيني وبصمات الأصابع. شجرة ، 14 (10) ، 389-394.
6. المعاهد الوطنية للصحة. تم الاسترجاع في 14 مايو 2019 ، من www.nih.gov/
7. باتيل ، دا ، زاندر ، إم ، دالتون مورغان ، جيه ، وباتلي ، ج. (2015). التطورات في التنميط الجيني للنبات: إلى أين سيأخذنا المستقبل. في ج. باتلي (محرر) ، التنميط الجيني للنباتات: الأساليب والبروتوكولات (المجلد 1245 ، الصفحات 1-11). نيويورك: Springer Science + Business Media ، نيويورك.
8. بيرس ، ب. (2012). علم الوراثة: نهج مفاهيمي. فريمان ، دبليو إتش وشركاه.
9. شليف ، ر. (1993). علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية (الطبعة الثانية). ماريلاند: مطبعة جامعة جونز هوبكنز.
10. توملر ، ب. (2014). طرق التنميط الجيني. في A. Filloux & JL Ramos (Eds.)، Methods in Molecular Biology (Vol. 1149، pp. 33–47). نيويورك.
11. يانغ ، دبليو ، كانغ ، إكس ، يانغ ، كيو ، لين ، واي ، وفانغ ، إم (2013). مراجعة حول تطوير طرق التنميط الجيني لتقييم تنوع حيوانات المزرعة. مجلة علوم الحيوان والتكنولوجيا الحيوية ، 4 (2) ، 2-6.