بحث عن الهندسة الوراثية وورد doc

مقدمة

بمجرد اكتشاف الحامض النووى DNA والشفرة الوراثية Genetic Code أصبح واضحاً جداً أن معظم الأسرار البيولوجية سوف يتم معرفتها من تعاقب القواعد فى الحامض النووى DNA . لكن فى ذلك الوقت كان تغيير تلك القواعد بإضافة قواعد لها أو نقلها من كائن إلى كائن أخر بمثابة حلم بعيد . لكن بمرور الوقت وفى عام 1970حدثت عدة اكتشافات تقنية ضخمة غيرت هذا المنظور حيث حدث تقدم كبير فى علم بيولوجيا الخلية الجزيئية تبعه منذ سنوات قليلة تحليل ومعالجة بارعة Manipulation للجزيئات الكبيرة خاصة DNA .
إنزيمات القطع واللصق

وكان لاكتشاف نوعين من الإنزيمات أثر كبير فى تطور البحوث الخاصة بالـ DNA خاصة عملية النسخ الخضرى  Cloning( لاحظ أن عملية النسخ الخضرى Colning مفادها هو إدخال DNA غريب إلى خلية من خلايا الكائنات الدقيقة Microorganisms وإذا كان الوضع فى الاتجاه الصحيح فسوف يتكرر هذا الـ DNA وينتقل إلى الخلايا الناتجة عند انقسام هذه الخلية ، و بالتالى يقال أن هذا التعاقب من DNA يتكرر ويزداد بدرجة كبيرة وهو ما يقال عنه أن الجينات نسخت خضريا  ) Clonedأو Amplified  ( حيث يسمح بعد ذلك لملايين من النسخ المتطابقة من هذا الـ DNA أن تعزل فى صورة نقية ـ ويجب ملاحظة أيضا أن طرق عمل  Cloning للـ DNA خارج جسم الحيوان In Vitro قد أجريت بالفعل ) .

 

وأول نوع من الأنزيمات التى اكتشفت هذه يسمى إنزيمات القطع المتخصصة Restriction Enzymes وهو يقوم بقطع الحامض النووى DNA لأى كائن حى وفى أى تعاقب متخصص لعدد قليل من النيوكليوتيدات .
أما النوع الثانى من هذه الإنزيمات فيطلق عليه إنزيمات لحام حامض DNA النووى DNA Ligases وهذه الإنزيمات يمكنها إدخال قطعه DNAالمقطوعة ( بواسطة إنزيمات القطع المتخصصة ) محل جزء من DNA لينتج DNA معاد إتحاده Recombinant DNA .
بعد ذلك يمكن إدخال DNA المعاد إتحاده إلى الخلايا الملائمة . وكل الخلايا الناتجة من أى خلية يطلق عليهم Clone وهى تحمل نفس الـ Recombinant DNA molecule . ومتى أصبح هذا الكلون Clone من الخلايا جاهزاً يتم عزل هذا الجزء من DNA وبالتالى يمكن تحضير كميات غير محدده من هذا الـDNA . بالإضافة إلى ذلك ففى الوقت الحالى تمكـن العلمـاء مـن تخليـق DNA يصـل طـوله لحـوالى60 قاعدة بالطرق الكيميائية ( أى DNA مصنع معمليا ) و بالتالى فالـ DNAs المعاد اتحاده  Recombinant DNA يمكن إنتاجه محتويا على إما أجزاء طبيعية من DNA  والناتجة من إنزيمات القطع المتخصصة enzymes  Restriction أو محتويا على تعاقب من DNA مخلق صناعيا بطرق معملية .
بالإضافة إلى ذلك فاكتشاف وتوافر إنزيمات القطع المتخصصة سهل إلى درجة كبيرة التطور فى التقنيات الحديثة للإنتاج السريع لتعاقبات حامض DNA النووى DNA Sequencing مع نهاية 1970 وبداية 1971م .
وهذه التقنيات تجرى بأن يتم قطع جزئ DNA الطويل بواسطة إنزيمات القطع المتخصصة إلى ترتيب من شظايا صغيرة والتى هى معروف ترتيبها فى جزئ DNA الرئبسى . كما استنبطت طرق أيضا لمعرفة وتحديد ترتيب القواعد فى شظية ( جزء صغير ) من DNA حتى 500 نيوكليوتيد فى الطول .  وبالتالى فلا يوجد هناك حائل أو عقبة لإنتاج تعاقب من DNA يتكون من عشرة آلاف نيوكليوتيد أو أكثر . وفجأة أصبح أى DNA يمكن أن يعزل ويرتب من جديد .

ومع التقدم المذهل والذى حدث بالنسبة لعلوم الكمبيوتر ، فيمكن الآن استخدام طرق التطعيم والخلط عن طريق الكمبيوتر لعمل تعاقبات وتخزين ومقارنة وتحليل النتائج ، الأمر الذى يمكن من خلاله أن يتمكن العلماء من إحراز تقدم جديد فى هذه التقنية . لكن خطورة هذا التقدم أو فائدته لا يعلمها إلى الله سبحانه وتعالى ( راجع فى نهاية باب مخاطر استخدام الهندسة الوراثية ) .
وحاليا يمكن إعادة إدخال أى Cloned DNA Segment إلى الخلية واختبار وظائفها البيولوجية ( لاحظ أن هذه الـ Segment ممكن أن تكون طبيعية أو معدلة أو يمكن أن تكون كلها مصنعه معمليا ) وكل هذه التقنيات اليوم يطلق عليها التقنية الحديثة لإعادة تجميع أو إعادة إتحاد حامض DNAالنووى Recombinant DNA technology وهذا ما سوف نتحدث عنه فى هذا الباب بأذن الله حيث سوف نحاول إيضاح وفهم الطرق المختلفة لهذه التقنية الحديثة والنجاح الذى حققته فى علوم الطب وصناعة الأدوية والتغيرات التى أحدثتها فى الزراعة هذا بالإضافة إلى المخاطر التى حققتها والتى يمكن أيضا أن تنزلق إليها بناء على استخداماتنا لهذه التقنيات الحديثة .

نظرة على الهندسة الوراثية ككـــل

موضـوع الهندسـة الوراثيـة مرتبـط بموضوعـات هـامـة ، هذه الموضوعات يمكن تلخيصها فى  سؤالين هما كيف تعمل الجينات ؟ وكيف يمكن التحكم فيها How genes works and How genes are controlled? وقد تم بعون الله تغطية الإجابة على هذه الأسئلة فى الأبواب السابقة . أما بالنسبة للهندسة الوراثية Genetic engineering فقد بدأت فـى عـام 1973م نتيـجة أبحـاث أجريت بواسطة العالمان Stanley and Cohen فى جامعة أستافورد والعالم Boyer فى جامعة كاليفورنيا . وعلماء الـوراثــة يفضلــون تسمــية الـهندســة الـوراثيـة بـإسـم تقنيـة تطعيـم الـDNA   (Recombinant DNA Technology ) وهذه التسمية جاءت من أن الهندسة الوراثية تعنى تمكن العلماء من فصل قطع أو أجزاء Segments من الحامض النووى  DNAوأخذ هذه الأجزاء ووصلها مع حامض نووى DNA لكائن آخر . وبالتالى فهذا يعنى وصل الجينات Gene Splicing مع بعضها . وقد نشأت هذه التقنية وتطورت نتيجة إكتشاف مجموعة إنزيمات ( والتى ذكرناها من قبل ) تفصل قطع من جزئ DNA  ذو الخيوط المزدوجة وتسمى هذه الإنزيمات بإنزيمات التحديد ( أو إنزيمات القطع المتخصصة )  Restriction enzymes  أو يطلق عليها أيضا  endonuclease restriction . ولغرس هذه الأجزاء ( القطع Segments ) من  DNAفى خلايا أخرى فلابد من إدخالها أولاً فى الخيوط strands الدائرية الصغيرة وهذه الخيوط يتم عزلها من البكتريا وتسمى بلازميدات Plasmids . وهذه البلازميدات تختلف عن DNA الرئيسية الموجودة فى البكتريا وهى تستطيع أن تتضاعف ذاتيا ولها وظائف وراثية هامة . ومن هذه الوظائف أن بعض الجينات على البلازميدات تمد البكتريا بالمقدرة على مقاومة المضادات الحيوية Antibiotics . كما أن البلازميدات Plasmids تعتبر وسيلة لنقل الجينات لخلايا أخرى مثل البكتريا وخلايا الخميرة ( فطر وحيد خلية ) . والطريقة هنا هو عمل مزرعة خلوية Cell Culture تقوم فيها البكتريا أو الخميرة بأخذ ( إدخال ) البلازميدات بسرعة . ثم يتم زرع البكتريا أو خلايا الخميرة التى حصلت على البلازميدات . وبالإضافة إلى ذلك يستطيع العلماء عزل البكتريا المحتوية عل جينات الإنسان ( جينات هرمون الأنسولين مثلا ) وتنميتها . وعند تضاعف البكتريا تتضاعف البلازميدات وتنتج نسخاً عديدة من الجين . أى تتم فى هذه الحالة عملية النسخ الخضرى Cloning للجينات .

 

الهندسة الوراثية يمكن تطبيقها فى ثلاثة مجالات رئيسية هى

 

1.    نقل الجينات    Gene transfer إلى نباتات أخرى أو حيوانات أو كائنات حية أخرى لتحسين مقاومتها للأمراض أو تحسين معدلات نموها أو تحسين أى صفات أخرى مطلوبة .

2.    العلاج الوراثى عن طريق إدخال جينات إلى خلايا الإنسان المريض وراثيا لتعديل تركيبه الوراثى إلى التركيب الطبيعى .

3.    الإنتاج المكثف لبعض الجزيئات الكيميائية الحيوية   Biochemical molecules والتى لها أهمية فى علاج بعض الأمراض مثل هرمون الأنسولين وهرمون النمو أو أى جزئيات كيميائية حيوية لها أهمية تجارية أخرى .

الهندسة الوراثية

Genetic Engineering

مقدمة

بمجرد اكتشاف الحامض النووى DNA والشفرة الوراثية Genetic Code أصبح واضحاً جداً أن معظم الأسرار البيولوجية سوف يتم معرفتها من تعاقب القواعد فى الحامض النووى DNA . لكن فى ذلك الوقت كان تغيير تلك القواعد بإضافة قواعد لها أو نقلها من كائن إلى كائن أخر بمثابة حلم بعيد . لكن بمرور الوقت وفى عام 1970حدثت عدة اكتشافات تقنية ضخمة غيرت هذا المنظور حيث حدث تقدم كبير فى علم بيولوجيا الخلية الجزيئية تبعه منذ سنوات قليلة تحليل ومعالجة بارعة Manipulation للجزيئات الكبيرة خاصة DNA .
إنزيمات القطع واللصق

وكان لاكتشاف نوعين من الإنزيمات أثر كبير فى تطور البحوث الخاصة بالـ DNA خاصة عملية النسخ الخضرى  Cloning( لاحظ أن عملية النسخ الخضرى Colning مفادها هو إدخال DNA غريب إلى خلية من خلايا الكائنات الدقيقة Microorganisms وإذا كان الوضع فى الاتجاه الصحيح فسوف يتكرر هذا الـ DNA وينتقل إلى الخلايا الناتجة عند انقسام هذه الخلية ، و بالتالى يقال أن هذا التعاقب من DNA يتكرر ويزداد بدرجة كبيرة وهو ما يقال عنه أن الجينات نسخت خضريا  ) Clonedأو Amplified  ( حيث يسمح بعد ذلك لملايين من النسخ المتطابقة من هذا الـ DNA أن تعزل فى صورة نقية ـ ويجب ملاحظة أيضا أن طرق عمل  Cloning للـ DNA خارج جسم الحيوان In Vitro قد أجريت بالفعل ) .

 

وأول نوع من الأنزيمات التى اكتشفت هذه يسمى إنزيمات القطع المتخصصة Restriction Enzymes وهو يقوم بقطع الحامض النووى DNA لأى كائن حى وفى أى تعاقب متخصص لعدد قليل من النيوكليوتيدات .
أما النوع الثانى من هذه الإنزيمات فيطلق عليه إنزيمات لحام حامض DNA النووى DNA Ligases وهذه الإنزيمات يمكنها إدخال قطعه DNAالمقطوعة ( بواسطة إنزيمات القطع المتخصصة ) محل جزء من DNA لينتج DNA معاد إتحاده Recombinant DNA .
بعد ذلك يمكن إدخال DNA المعاد إتحاده إلى الخلايا الملائمة . وكل الخلايا الناتجة من أى خلية يطلق عليهم Clone وهى تحمل نفس الـ Recombinant DNA molecule . ومتى أصبح هذا الكلون Clone من الخلايا جاهزاً يتم عزل هذا الجزء من DNA وبالتالى يمكن تحضير كميات غير محدده من هذا الـDNA . بالإضافة إلى ذلك ففى الوقت الحالى تمكـن العلمـاء مـن تخليـق DNA يصـل طـوله لحـوالى60 قاعدة بالطرق الكيميائية ( أى DNA مصنع معمليا ) و بالتالى فالـ DNAs المعاد اتحاده  Recombinant DNA يمكن إنتاجه محتويا على إما أجزاء طبيعية من DNA  والناتجة من إنزيمات القطع المتخصصة enzymes  Restriction أو محتويا على تعاقب من DNA مخلق صناعيا بطرق معملية .
بالإضافة إلى ذلك فاكتشاف وتوافر إنزيمات القطع المتخصصة سهل إلى درجة كبيرة التطور فى التقنيات الحديثة للإنتاج السريع لتعاقبات حامض DNA النووى DNA Sequencing مع نهاية 1970 وبداية 1971م .
وهذه التقنيات تجرى بأن يتم قطع جزئ DNA الطويل بواسطة إنزيمات القطع المتخصصة إلى ترتيب من شظايا صغيرة والتى هى معروف ترتيبها فى جزئ DNA الرئبسى . كما استنبطت طرق أيضا لمعرفة وتحديد ترتيب القواعد فى شظية ( جزء صغير ) من DNA حتى 500 نيوكليوتيد فى الطول .  وبالتالى فلا يوجد هناك حائل أو عقبة لإنتاج تعاقب من DNA يتكون من عشرة آلاف نيوكليوتيد أو أكثر . وفجأة أصبح أى DNA يمكن أن يعزل ويرتب من جديد .

ومع التقدم المذهل والذى حدث بالنسبة لعلوم الكمبيوتر ، فيمكن الآن استخدام طرق التطعيم والخلط عن طريق الكمبيوتر لعمل تعاقبات وتخزين ومقارنة وتحليل النتائج ، الأمر الذى يمكن من خلاله أن يتمكن العلماء من إحراز تقدم جديد فى هذه التقنية . لكن خطورة هذا التقدم أو فائدته لا يعلمها إلى الله سبحانه وتعالى ( راجع فى نهاية باب مخاطر استخدام الهندسة الوراثية ) .
وحاليا يمكن إعادة إدخال أى Cloned DNA Segment إلى الخلية واختبار وظائفها البيولوجية ( لاحظ أن هذه الـ Segment ممكن أن تكون طبيعية أو معدلة أو يمكن أن تكون كلها مصنعه معمليا ) وكل هذه التقنيات اليوم يطلق عليها التقنية الحديثة لإعادة تجميع أو إعادة إتحاد حامض DNAالنووى Recombinant DNA technology وهذا ما سوف نتحدث عنه فى هذا الباب بأذن الله حيث سوف نحاول إيضاح وفهم الطرق المختلفة لهذه التقنية الحديثة والنجاح الذى حققته فى علوم الطب وصناعة الأدوية والتغيرات التى أحدثتها فى الزراعة هذا بالإضافة إلى المخاطر التى حققتها والتى يمكن أيضا أن تنزلق إليها بناء على استخداماتنا لهذه التقنيات الحديثة .

نظرة على الهندسة الوراثية ككـــل

موضـوع الهندسـة الوراثيـة مرتبـط بموضوعـات هـامـة ، هذه الموضوعات يمكن تلخيصها فى  سؤالين هما كيف تعمل الجينات ؟ وكيف يمكن التحكم فيها How genes works and How genes are controlled? وقد تم بعون الله تغطية الإجابة على هذه الأسئلة فى الأبواب السابقة . أما بالنسبة للهندسة الوراثية Genetic engineering فقد بدأت فـى عـام 1973م نتيـجة أبحـاث أجريت بواسطة العالمان Stanley and Cohen فى جامعة أستافورد والعالم Boyer فى جامعة كاليفورنيا . وعلماء الـوراثــة يفضلــون تسمــية الـهندســة الـوراثيـة بـإسـم تقنيـة تطعيـم الـDNA   (Recombinant DNA Technology ) وهذه التسمية جاءت من أن الهندسة الوراثية تعنى تمكن العلماء من فصل قطع أو أجزاء Segments من الحامض النووى  DNAوأخذ هذه الأجزاء ووصلها مع حامض نووى DNA لكائن آخر . وبالتالى فهذا يعنى وصل الجينات Gene Splicing مع بعضها . وقد نشأت هذه التقنية وتطورت نتيجة إكتشاف مجموعة إنزيمات ( والتى ذكرناها من قبل ) تفصل قطع من جزئ DNA  ذو الخيوط المزدوجة وتسمى هذه الإنزيمات بإنزيمات التحديد ( أو إنزيمات القطع المتخصصة )  Restriction enzymes  أو يطلق عليها أيضا  endonuclease restriction . ولغرس هذه الأجزاء ( القطع Segments ) من  DNAفى خلايا أخرى فلابد من إدخالها أولاً فى الخيوط strands الدائرية الصغيرة وهذه الخيوط يتم عزلها من البكتريا وتسمى بلازميدات Plasmids . وهذه البلازميدات تختلف عن DNA الرئيسية الموجودة فى البكتريا وهى تستطيع أن تتضاعف ذاتيا ولها وظائف وراثية هامة . ومن هذه الوظائف أن بعض الجينات على البلازميدات تمد البكتريا بالمقدرة على مقاومة المضادات الحيوية Antibiotics . كما أن البلازميدات Plasmids تعتبر وسيلة لنقل الجينات لخلايا أخرى مثل البكتريا وخلايا الخميرة ( فطر وحيد خلية ) . والطريقة هنا هو عمل مزرعة خلوية Cell Culture تقوم فيها البكتريا أو الخميرة بأخذ ( إدخال ) البلازميدات بسرعة . ثم يتم زرع البكتريا أو خلايا الخميرة التى حصلت على البلازميدات . وبالإضافة إلى ذلك يستطيع العلماء عزل البكتريا المحتوية عل جينات الإنسان ( جينات هرمون الأنسولين مثلا ) وتنميتها . وعند تضاعف البكتريا تتضاعف البلازميدات وتنتج نسخاً عديدة من الجين . أى تتم فى هذه الحالة عملية النسخ الخضرى Cloning للجينات .

 

الهندسة الوراثية يمكن تطبيقها فى ثلاثة مجالات رئيسية هى

 

1.    نقل الجينات    Gene transfer إلى نباتات أخرى أو حيوانات أو كائنات حية أخرى لتحسين مقاومتها للأمراض أو تحسين معدلات نموها أو تحسين أى صفات أخرى مطلوبة .

2.    العلاج الوراثى عن طريق إدخال جينات إلى خلايا الإنسان المريض وراثيا لتعديل تركيبه الوراثى إلى التركيب الطبيعى .

3.    الإنتاج المكثف لبعض الجزيئات الكيميائية الحيوية   Biochemical molecules والتى لها أهمية فى علاج بعض الأمراض مثل هرمون الأنسولين وهرمون النمو أو أى جزئيات كيميائية حيوية لها أهمية تجارية أخرى .

الكر وموسومات والوراثة :
ان مندل سمي التراكيب التي تتحكم في صفات الكائن الحي [ العوامل الو راثية ] ولكن ما هذه العوامل ؟ وأين توجد؟ نحن نعلم ان الخلية تحتوي على جسم داكن يسمى النواة . وقد درس العلماء النواة ووجدوا إنها تحتوي على أجسام خيطيه توجد على شكل أزواج سموها الكر وموسومات وقد توصل العلماء ومنهم مورجان الى ان العوامل الوراثيه موجودة على الكر وموسومات وسميت هذه العوامل بالجينات وهي التي تتحكم في جميع صفات الكائن الحي الوراثيه كما وجد العلماء ان الجين يتركب من حامض سمي (DNA) .

 

الطراز المظهري :
هي الصفات التي تظهر على الكائن الحي بفعل تأثير الجينات والبيئة .

 

الطراز الجيني :
هي مجموعه من الجينات التي تحدد صفات الكائن الحي الطرز الجيني .
وينقسم الطراز الجيني الى قسمين :
• طراز جيني متماثل :
تكون فيه جينات الصفه متشابهة ويطلق على الصفه بأنها نقيه . (TT)
• طراز جيني غير متماثل :
تكون فيه الجينات غير متشابهة ، ويطلق على الصفة بأنها هجين .(Tt)

خطوات حل المسائل الوراثيه :
1. اختيار الرموز . – حرف كبير: لجين الصفة السائدة .
_ حرف صغير : لجين الصفة المتنحية.
2. تحديد الطراز المظهري للآباء .
3. تحديد جينات الآباء .
4. تحديد جينات الامشاج _الجاميتات .
5. المزاوجة بين الجاميتات .
6. تحيد طراز المظهري للأبناء .

 

مثال : على حل مسائل الوراثيه :
تم أجرى تلقيح خلطي صناعي بين النبات البازلاء طويل الساق نقي ونبات قصير الساق فكانت جميع نباتات الجيل الأول طويلة الساق . فاشرح خطوات هذا التجربة ؟

الحـــــل :
I.
T: يرمز لجين صفه الطول .
t: يرمز لجين صفه القصر .
II. الطراز المظهري للآباء :
طويل نقي + قصير
III. الطراز الجيني للآباء :
TT tt +
IV. الجاميتات :
t t T T
V. عمليه المزاوجة :

T T
Tt Tt t
Tt Tt t

VI. الطراز المظهري للاباء :
جميع النباتات طويله الساق (Tt) .

نشـــــــــــاط:

(أكمل حل المسالة الوراثية التالية..

• ما الطراز المظهرية الناتجة عن التلقيح الخلطي الصناعي بين نبات
البازلاء طويل الساق هجين بآخر طويل الساق هجين .

T : ترمز لجين صفة الطول.
t : ترمز لجين صفة القصر.

الطراز المظهري للآباء : طويل هجين x طويل هجين
الطراز الجيني للآباء :

ـــــــ انقسام ــــــــــــ

…………………

 

عملية المزاوجة
الطراز المظهري
للأبناء :
……………………

الوراثة في الانسان :
يرث كل منا صفات عديدة عن آبائه وأجداده مثل لون الشعر والطول وملامح الوجه وقدره الجسمية وغيرها من صفات مختلفة . وكما ان هناك العديد من الامرض التي ترتبط بالوراثة كالصلع ، والقزم الوراثيه ومرض نزف الدم وعمى الألوان وفقر الدم المنجلي .
صعوبات دراسة كيفيه انتقال الصفات الوراثيه بالنسبة للإنسان :
يرجع ذالك للأسباب التالية :
1. يصعب إجراء التزاوج حسب رغبه الباحث .
2. عمر الجيل في الانسان طويل .
3. ينتج الانسان عدد قليل من الأفراد .

دراسة بعض الصفات الوراثيه في الانسان :
1. شحمه الأذن التصله والمنفصلة :
تسود صفه شحمه الأذن المنفصلة عن صفه شحمه الأذن المتصلة .
2. وراثة لون العين :
يتحكم في لون العين في الانسان جينات أحدهما سائد يؤدي بوجوده الى تلون طبقتي القزحية [ الأولى والثالثة] = عين سوداء – عين عسلية – عين خضراء . والأخر متنحي يسبب وجوده بشكل زوجي الى تلوين الطبقة الأولى فقط وبالتالي يظهر لون العين ازرق ولذالك تعتبر اللون الأسود والعسلي والبني سائد على اللون الأزرق .

دراسة بعض الأمراض الوراثيه في الانسان :
1. انيمياء خلايا المنجليه :
ويقصد بالأنيميا هو نقص عدد كريات الدم الحمراء أو نقص في كفاءتها في توصيل الأوكسجين والغذاء الى أعضاء الجسم وتكون شكل كريات الدم الحمراء منجليه .
2. المهقة – عدو الشمس :
الشخص الامهق لا يحتوي جلده على صبغه الميلانين التي تعطي الجلد لونه ، والشخص الامهق يكون لون الجلد وشعر الرأس ، والحواجب ، والرموش ابيضا ، كما ان قز حيه العين تكون حمراء اللون .

3. امرض وراثية توجد في الذكور بنسبه اكبر من النساء:
• عمى الألوان : وهو عدم القدرة على تميز الألوان خاصة الونين الأحمر والأخضر وسببه جين متنحي .
• مرض نزف الدم – الهيموفيليا-: هو مرض يتأخر عند تجلط الدم وذالك عند إصابته بجروح الأمر الذي يؤدي الى نزيف مستمر .

تطور الهندسه الوراثيه :
قد تطور الهندسه الوراثيه بعد اكتشاف اسرار المادة الوراثيه (DNA) وذالك عندما اكتشف العلماء ان الحمض النووي هو ماده وراثية ثم اكتشف تراكيبه الكيميائي .

إنجازات الهندسه الوراثيه :
• في مجال النباتات :
لقد شهده أعوام الثمانينات واوئل التسعينات ظهور بعض ثمار التطبيقات المبكرة للهندسة الوراثيه ففي مجال الزراعة حدث تقدم سريع عندما تم تخليق أول نبات مهجن جينيا عام 1982 ، ومنذ ذالك الوقت تم تعديل على العشرات من النباتات لزيادة إنتاجيتها ومقاومتها للفيروسات .
• في مجال الطب :
في مجال مستحضرات الطبية تم إنتاج هرمونات مثل : الأنسولين وهرمون النمو ومواد لأذابه تجلطات الدم …. الخ.
• في مجال الحيواني :
تم إيجاد وسائل للتشخيص ، وأمصال وعقاقير جديدة ، وإعطاء هرمونات النمو لزيادة النمو وإدرار اللبن ، وما زالت أبحاث الهندسه الوراثيه مستمرة لإيجاد لقاحات الأنفلونزا والجذام ، والكوليرا والملا ريا ، ولوقاحات في تشخيص الأمراض الوراثيه كمرض الثلاسيميا .

• في مجال الانسان :
استطاع العلماء الاستفادة من هذه التقنية في إنتاج بعض مضادات السرطان ومضادات الفيروسات . وللهندسة الوراثيه اليوم دور حساس في تقصي تأثير الجين وتتبع ما يعرف بعيوب الجين الفرد ، وامكانيه تحيد المبكر للمخاطر الوراثيه على المستوى الجيني فتقنيات الهندسه الوراثيه يمكن ان تسخر لخدمه الانسان وتدعيم حقوقه ورعايته مصالحه وتحقيق طموحاته وتوفير الكثير من مطالبه وحاجاته ، غير إنها في المقابل قد ينقلب وبالا عليه فتدمر قيمه وتهدر أخلاقياته وتجلب عليه ما لا يحتسب الكوارث والمتاعب كم تستغل لتحقيق مصالح مالية وإنجازات علميه لأصحابها بصرف النظر عما تجره على الانسانيه من أثار مدمره أو سلبية لا يعلمها إلا الواحد الأحد .

أهميه علم الوراثة:
1. الحد من الأمراض الوراثيه .
2. تحسين الإنتاج الحيواني .
3. تحسين الإنتاج النباتي .
4. تقنيه هندسة الجينات .

قص و قطع الحمض النووي:

كما هو معروف فان البروتينات موجودة داخل الخلية على شكل قطع منفصلة عن بعضها البعض و هذا بالطبع سهل عملية فصلها عن بعضها البعض بطرق فنية مناسبة.ولكن الجينات موجودة على الكروموسومات على شكل حبات متصلة ببعضها البعض و ليست على شكل قطع منفصلة.وهذا التسلسل و الترابط في الجينات جعل عملية فصله و عزل  و استخلاص جين محدد من بقيه الجينات مهمة صعبة ان لم تكن مستحيلة قبل عام 1970.

ولكن اكتشاف الإنزيمات القاطعة(Restriction Nucleases ) ساعد في عملية استخلاص الجينات و قطع الدي ان أي و نسخها .

الإنزيمات القاطعة (Restriction Nucleases )

لا شك أن كل كائن حي لديه طرق دفاع مختلفة تحميه من غارات الأعداء و هجوم المعتدين! و البكتيريا هي إحدى هذه الكائنات و لها أعداء كثر و من أهم أعدائها الفيروسات المختلفة.و لقد قامة بعض من البكتيريا بإنتاج خمائر(إنزيمات) مهمتها تدمير الفيروسات.و من هذه الإنزيمات الإنزيمات القاطعة أو (Restriction Nucleases).و تقوم هذه المقصاة أو القواطع بقص الحمض النووي(الدي إن أي)للفيروس و بذلك يشل عمله و يبطل مفعولة. و بما أن الدي إن أي مادة موجودة بشكل طبيعي في البكتيريا كما هو الحال في الفيروسات و الكثير من الكائنات الحية فان هذه المقصاة قد تشكل خطرا على البكتيريا نفسها في قصها لدي إن أي الخاص بها.ولكن هذا لا يحدث و السر ف ي ذلك هو  قيام البكتيريا بتحوير أجزاء من الدي إن أي الخاص بها عن طريق إضافة مجموعة الميثيل( Methyl) إلى بعض الأحماض النووي من نوع الادنين او السيتوسن(Methylation at an A or a C residue ) فلا يستطيع المقص أو القاطع من قص الحمض النووي الخاص بالبكتيريا.و عند اكتشاف هذه القواطع في السبعينيات الميلادية بدأ العلماء في استخدامها كمقصاة لقص الدي إن أي .و ساعدتهم هذه المقصاة في عملية التحكم في الدي أن أي.و يوجد حاليا أكثر من مائه نوع من هذه المقصاة.و تقسم هذه المقصاة إلى نوعين رئيسيين، النوع الأول يقص شريط الدي إن أي المزدوج بشكل رأسي مستقيم(Blunt ends) و النوع الثاني يقص بشكل متعرج(Staggered cuts, )  و بتالي يجعل طرفي الدي إن أي المقطوع مادة قابلة “للزق”قطعة غريبة من الدي أن أي فيها.و عن لزق قطعة من الدي إن أي في داخل الفراغ الناتج من القطع ينتج لنا قطعة مركبة من قطعتين مختلفتين من الدي إن أي و هذه القطعة تسمى دي إن أي مهجّن أو (Recombinant DNA).

كيف يتعرف الإنزيم القاطع على المكان المفترض أن يحدث القطع فيه؟

كل إنزيم قاطع يعتبر عن مقص خاص لقطع الدي إن أي في نقطة محددة.و يتعرف الإنزيم القاطع على مكان  القطع حسب تسلسل الدي إن أي للقطعة.فكل إنزيم قاطع يقطع في تسلسل محدد.فمثلا الإنزيم القاطع المعروف بالهيبا و احد(Hpa I )يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل ( GTTAAC) بينما الإنزيم القاطع إيكو أر واحد (Eco RI ) يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل( GAATTC).و للمعلومية فان هيبا واحد سمي بهذا الاسم لأنه يوجد في بكتيريا الهيموفلس بارا انفلونزا (Hemophilus parainfluenzae ) و هذا الإنزيم يعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل رأسي مستقيم.بنما انزيم الايكو ار واحد فهو مأخوذ من بكتيريا الايكو كولي (Escherichia coli )، ويعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل متعرج.

لا شك أن العلماء يحتاجون إلى معرفة التركيبة التسلسلية لكل جين و هذا يمكنهم من معرفة المزيد عن البروتين الذي يصنعه ذلك الجين وعن التركيبة التنظيمية لعمل الجين و قد يصلون على ضوءه إلى معرفة الأمور التي تتحكم في عمله.كما انه بمعرفة التسلسل النووي للجين يمكن مقارنته بالجينات التي سبق اكتشافها و هذا قد يعطي معلومات غزيرة عن وضيفة هذا الجين و يختصر الكثير من الابحاث

و يتجنب اعادة اجرائها.وهناك طريقتان أساسيتان لمعرفة التسلسل النووي لأي قطعة من الدي إن أي.الأولى تسمى بالطريقة الإنزيمية (Enzymatic method ) و الأخرى بالطريقة الكيميائية(Chemical ).و لقد طغت الطريقة الأولى حتى أصبحت هي الطريقة الأكثر استعمالا.

الطريقة الإنزيمية (Enzymatic method ): يطلق على هذه الطريقة أيضا طريقة سنجر (Sanger procedure )نسبة إلى د.فريدريك سنجر و الذي أسس هذه الطريقة.كما أنها أيضا تعرف التسلسل عن طريق دي ديوكسي (dideoxy sequencing).و تترتكز هذه الطريقة على مفهوم أن شريط الدي إن أي في الأساس مبنى من جزيئات من الديوكس
	يختلف الديوكسي نيوكلويتيد عن  دي ديوكسي بيوكلوتيد بعدم و جود مجموعة (هيدروكسي)في النقطة الثالثة من حلقة السكر الخماسية الشكل.

نيوكلويتيد (deoxynucleotides (dNTPs )و يوجد على النقطة الثالثة من حلقة السكر الريبوزي مجموعة مؤكسدة أي مجموعة هيدروكسيه( OH)و هذه النقطة هي التي ترتبط في النقطة الخامسة من الجزيء الذي يليها  و هكذا يتم الترابط لتكوّن شريط طويل من الدي إن أي.و لقد قام د.ستنجر بالاستفادة من هذه الخاصية فبدّل الجزيء من (OH)إلى (H ) عن طريق إضافة دي ديوكسيو بيوكلوتيد(ddNTPs) بدل من ديوكسي نيوكلوتيد(dNTPs ) و ذلك عن طريق نسخ الشريط مرة أخرى و هذا يؤدي الى توقف ترابط الجزيئات و يكون في طرف كل جزيء نوع واحد من الأحماض النووية.

و إليك الخطوات الأساسية للقيام بهذا الاختبار بالترتيب:

1- القيام بنسخ الدي ان أي و ذلك على الشكل التالي:

أ- أضف إلى عينة الدي إن أي قطع من البريمر(specific primer)يعرف انه سوف يلتصق بالدي إن أي المراد نسخة و معرّف(ملتصق بطرفة) بعنصر مشع.

ب- قسم العينة إلى أربع أنابيب اختبار و كل أنبوبة اكتب عليها السماء التالية (dGTP, dATP, dCTP, and dTTP)..

ج- أضف إنزيم البولمريز ( DNA polymerase)

د-أضف إلى كل أنبوبة نوع واحد من الدي ديوكسي نيوكليتيد حسب اسم الأنبوب.و أضيف معه كمية من ديوكسي نيولكليتيد.سوف يحدث التفاعل و يبداء البريمر ببنان و تركيب و رص هذه الأحماض النووية.وعند إضافته لدي ديوكسي نيوكليتيد فان الشريط يتوقف على هذه النقطة.ثم يحدث تفاعل أخر لنسخ شريط أخر و عند إضافة دي ديوكسي نيوكليتيد يتوقف التفاعل و هكذا تستمر العملية و ينتج عندي في النهاية قطع منسوخة و متفاوتة الطول في كل أنبوب اختبار.

2- أضيف كمية من كل الأربعة أنابيب في حقل خاص على لوح الاقروز ثم امرر تيار كهربائي و من ثم تظهر على طول اللوح القطع المنسوخة و المتفاوتة الأطوال كل حقل يعطيني ترتيب القطع.

3-تعريضها للأشعة(Autoradiography) لكي يتسنى رؤية الدي إن أي و الذي عليه مادة مشعة.

4- ابدأ بقراءة لوح الاقروز من أسفل إلى أعلى.وكل ما مر على نسخة من الدي إن أي اعرف ترتيب و نوع الديديوكسي نيوكليتيد الذي في طرفة و استمر في القراءة إلى أن ينتهي لوح الاقروز.

و لتسهيل عملية القراءة استخدم الكمبيوتر لكي يقرأها بشكل إلي و ذلك بتعريض لوح الاقروز إلى أشعة ليزر و عن طريق وحدة استشعار و مضخم للنبضات (photomultiplier ) يستطيع الكمبيوتر أن يحدد نوع الدي ديوكسي نيوكليتيد و ثم يرتبها و يطبعها و يعطيك رسماً بيانياً لاماكن كل حمض نووي و بالألوان.و لا تستخدم المواد المشعة في القراءة الآلية بالكمبيوتر بل يستعاض عنها بمادة مضيئة(fluorescent )  توضع على البريمر على أن يكون لكل دي ديوكسي نيوكليتيد لون مختلف عن الآخر(أي أربعة ألوان من المادة المضيئة) و بذلك يمكن أن تمر جميع القطع في ممر واحد كما هو واضح في الرسم الجانبي. و نظرا إلى أن جهاز الكمبيوتر قابل للخطاء فانه يلزم التدقيق و المراجعة لتفادي حدوث الأخطاء.و لقد قامة أجهزة كمبيوتر عملاقة تعمل على مدار الساعة و تحت مظلة مشروع الجينوم البشري بالكشف الكامل(99% تقريباً)من التسلسل النووي لجميع الدي إن أي الموجود في الإنسان و قد سبق ذلك الكشف عن التسلسل النووي لكثير من الكائنات الحية و العمل جاري لمعرفة المزيد.

 

__________________________________

اضغط الرابط أدناه لتحميل البحث كامل ومنسق جاهز للطباعة