درسنامه آموزشی علوم تجربی کلاس هشتم

چه چیزی سبب می‌شود بعضی پوست تیره و بعضی پوست روشن داشته باشند؟ آیا می‌توان گیاهی تولید کرد که در تاریکی، نورانی شود؟ امروزه انسان با زیست فناوری توانسته است پاسخ بعضی از این پرسش‌ها را به‌دست آورد و در تلاش است تا با استفاده از آن، جانداران را تغییر دهد.

هر فردی بی‌نظیر است

جدولی مانند جدول زیر رسم و مشخص کنید، هر مورد در چه تعدادی از دانش آموزان کلاس دیده می‌شود. می‌توانید ویژگی‌های دیگری را نیز در کلاس بررسی کنید. دانش آموزان کلاس چه تفاوت‌ها و چه شباهت‌هایی با یکدیگر دارند؟

به شکل زیر نگاه کنید. نرمهٔ گوش شما به کدام یک از دو حالتی است که در این شکل می‌بینید؟

پیوسته یا آزاد بودن نرمهٔ گوش به دلیل وجود عامل مربوط به این صفت در یاخته‌های بدن ماست. پیوستگی یا آزاد بودن نرمهٔ گوش و همچنین صفاتی که در جدول 1 دیدید، صفات ارثی نامیده می‌شوند؛ زیرا عامل ایجاد کنندهٔ این صفات از والدین به فرزندان و به عبارتی دیگر از نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود. به نظر شما این عامل چیست و در چه بخشی از یاخته قرار دارد؟

نگاهی دقیق به هسته یاخته

می‌دانید که یاخته، واحد تشکیل دهندهٔ پیکر همه جانداران و هسته یکی از بخش‌های یاخته است (شکل زیر). دانشمندان با آزمایش‌های فراوان پی برده‌اند که عامل تعیین کنندهٔ صفات، درون هستهٔ یاخته قرار دارد؛ اما چه ماده‌ای در هسته وجود دارد؟

از علوم هفتم به یاد دارید که یاخته از پروتئین‌ها، کربوهیدرات‌ها و لیپیدها ساخته شده است. مادهٔ دیگری نیز در یاخته هست که به آن دِنا (DNA) می‌گویند. دِنا درون هستهٔ یاخته قرار دارد.
دِنا در واقع دارای اطلاعات و دستورهایی برای تعیین و ایجاد صفات ارثی ما و همهٔ جانداران است. این اطلاعات در واحدهایی به نام ژن سازماندهی شده‌اند. ژن بخشی از دِنا و همان عامل تعیین کنندۀ صفات است که از یاخته‌ای به یاخته دیگر و نسلی به نسل دیگر منتقل می‌شود (شکل زیر). ژن‌ها شکل، رنگ و بسیاری دیگر از صفات جانداران را تعیین می‌کنند. بیشتر صفات ارثی، مانند رنگ چشم به دلیل وجود چند ژن است که با هم کار می‌کنند.

دِنا درون یاخته، رشته‌هایی به نام کروموزوم (فام‌تن) می‌سازد. (شکل 4- الف). یاخته‌های هر جاندار تعداد مشخصی کروموزوم دارند؛ مثلاً یاخته‌های بدن ما 46 کروموزوم دارند. (شکل - 4 - ب)
کروموزوم‌ها در یاخته‌های در حال تقسیم و با استفاده از میکروسکوپ دیده می‌شوند.

آیا ژن تنها عامل تعیین کنندۀ صفات است؟

بعضی تفاوت‌ها، که بین افراد یک نوع جاندار وجود دارد، به علت اثر عواملِ محیطی است. عوامل محبطی، عواملی‌اند که در خارج از پیکر جانداران قرار دارند. مثال‌هایی از تأثیر عوامل محیطی بر وراثت را در (شکل زیر) می‌بینید.

الف) رنگ این گل‌ها در خاک‌های متفاوت، فرق می‌کند.
ب) این دو موش وراثت یکسانی دارند؛ اما تغذیهٔ متفاوت داشته‌اند.غذای موش شمارهٔ 1 فقط یکی از ویتامین‌های گروه B را ندارد.
پ) بیشتر موهای بدن این خرگوش، سفید است؛ اما اگر بخشی از موهای سفید را بتراشیم و پوست آن را با کیسهٔ یخ بپوشانیم، موهای جدید در این بخش به رنگ سیاه رشد می‌کنند.

در بسیاری از صفات، ژن تنها عامل تعیین کننده در شکل‌گیری جانداران نیست؛ بلکه عوامل محیطی نیز مهم‌اند؛ مثلاً خطر سکتهٔ قلبی در بعضی افراد به علت ژن‌هایی که دارند از دیگران بیشتر است. این افراد اگر تغذیهٔ سالم داشته باشند و ورزش‌های مناسب انجام دهند، می‌توانند همانند افراد دیگر در سلامت زندگی کنند. شما چه نمونه‌هایی از تأثیر محیط بر صفات ارثی می‌شناسید؟

ایجاد صفات جدید در جانداران

دانشمندان، دانش فراوانی دربارهٔ ژن‌ها و نقش آنها به‌دست آورده‌اند. این دانش به آنها کمک کرده است، بتوانند ژن‌ها را از جانداری به جاندار دیگر منتقل کنند. درنتیجه آنها توانسته‌اند، صفاتی را در جانداران تولید کنند که به طور طبیعی در آنها وجود ندارند. باکتری، تولید کنندۀ انسولین چنین جانداری است. تا قبل از ایجاد این نوع باکتری برای درمان افرادی که بیماری قند وابسته به انسولین داشتند از انسولین به‌دست آمده از لوزالمعده گاو استفاده می‌شد. دانشمندان، ژن مربوط به تولید انسولین را از انسان استخراج و وارد دِنای باکتری کردند. امروزه این نوع انسولین را برای درمان بیماری قند وابسته به انسولین به کار می‌برند (شکل زیر).

امروزه بعضی پژوهشگران تلاش می‌کنند تا با استفاده از ژن‌ها، محصولات کشاورزی با ویژگی‌های خاصی تولید کنند. برنج طلایی مثالی از این محصولات است (شکل زیر).

این نوع برنج دارای ماده‌ای است که دربدن به ویتامین A تبدیل می‌شود. این ماده به‌طور طبیعی در برنج وجود ندارد؛ زیرا برنج‌های معمولی، ژن تولید کنندهٔ این ماده را ندارند. پژوهشگران این ژن را به برنج‌های معمولی وارد، و برنج طلایی را تولید کردند.

دیدید که سرد کردنِ پوست خرگوش، سبب سیاه شدن موهای آن می‌شود. در واقع سرما سبب تولید نوعی پروتئین می‌شود که در ایجاد رنگ سیاه در موهای این خرگوش نقش دارد. ژن مربوط به این پروتئین در خرگوش وجود دارد. ژن‌ها دارای اطلاعات و دستورالعمل‌هایی برای تولید پروتئین‌ها در یاخته‌اند (شکل زیر). پروتئین‌ها در همهٔ یاخته‌ها، بافت‌ها و اندام‌های بدن وجود دارند. پروتئین‌ها حتی برای ساخته شدن مواد دیگر بدن، ضروری‌اند.

یاخته‌ها تقسیم می‌شوند

زندگی همهٔ جانوران از یک یاخته آغاز شده است (شکل زیر). چگونه از یک یاخته، مثلاً میلیاردها یاخته به‌وجود می‌آید؟

می‌دانید که یاخته‌ها تقسیم می‌شوند. نوعی تقسیم یاخته‌ای در سراسر عمر ما انجام می‌گیرد که سبب رشد و بازسازی بافت‌های آسیب‌دیدهٔ بدن می‌شود. قبل از این تقسیم، مقدار دِنا دو برابر می‌شود. دِنا در این حالت به شکل کلافی نخ مانند، درمی‌آید. (شکل سمت راست). در این نوع تقسیم که به آن تقسیم میتوز (رِشتِمان) می‌گویند از یک یاخته، دو یاخته به‌وجود می‌آید. (شکل سمت چپ) آیا در تقسیم میتوز تعداد کروموزوم‌ها تغییر می‌کند؟

تقسیم مشکل‌ساز

انواعی از یاخته‌های بدن ما، مانند یاخته‌های پوست دائماً تقسیم می‌شوند تا جای یاخته‌های از بین رفته را بگیرند؛ اما گاهی بدون اینکه به یاخته‌های بیشتری در بدن نیازی باشد، یاخته‌ها به سرعت تقسیم می‌شوند و توده‌های سرطانی تشکیل می‌دهند.
عوامل محیطی متفاوتی در ایجاد سرطان نقش دارند. خطر سرطان‌زایی بعضی مواد، مانند کودهای شیمیایی که برای رشد محصولات کشاورزی استفاده می‌شود و آلاینده‌های حاصل از سوخت‌های فسیلی مشخص شده است. شما چه عوامل سرطان‌زای دیگری می‌شناسید؟