مذكرة علم الوراثة والتقنيات الحيوية أحياء صف ثاني عشر متقدم فصل ثاني

مذكرة علم الوراثة والتقنيات الحيوية أحياء صف ثاني عشر متقدم فصل ثاني

النباتات المعدلة وراثيا :

1. نباتات اكثر مقاومة للآفات الحشرية او الفيروسية : مثل فول الصويا والذرة والكانولا المقاومة للمبيدات الحشرية ومبيدات الأعشاب والقطن المعدل وراثيا والذي يقاوم غزو الحشرات اللوز القطن و نباتات فول سوداني وفول صويا لا تسبب ردود
   فعل تحسسية.
2. زراعة محاصيل لأغراض تجارية ويجري اختبارها ميدانيا : مثل البطاطا السكرية المقاومة الاحر أنواع الفيروسات ونبات و الأرز الذي يحوي نسب مرتفعة من الحديد والفيتامينات والتي تقلل سوء التغذية في اسيا
3. المحاصيل المحتملة : ثمار الموز التي تنتج لقاحات لعلاج امراض معدية مثل التهاب الكبد الفيروسي ونباتات تنتج مواد بلاستيكية قابلة للتحلل الحيوي .

البكتريا المعدلة وراثيا :

1. تصنع الانسولين
2. هرمونات النمو
3. مواد تذيب تخثرات الدم
4. تبطئ البكتريا تكون بلورات الثلج على المحاصيل لحمايتها من التلف الناتج عن الصقيع
5. تنظيف الانسكابات النفطية بفعالية اكبر وتحليل النفايات

الجينوم البشري :

هو المعلومات الوراثية الكاملة في خلية ما وهو مشروع دولي انجز في العام 2003

• الهدف منه تحديد تسلسل 3 مليار من النيوكليوتيدات التي تكون DNA البشري وتحديد كل الجينات البشرية
• تحليل البيانات لا يزال مستمرا لعدة عقود .
• من اجل اكمال المهمة الكبيرة قام الباحثون بدراسة جينومات كائنات حية أخرى مثل : ذبابة الفاكهة والفار والاشريكية القولونية (بكتريا توجد في أمعاء الإنسان )
• لماذا درس العلماء جینومات لكائنات أخرى ؟
  من أجل تطوير التكنلوجيا اللازمة للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات التي قدمها الجينوم البشري وتساعد أيضا في تفسير وظيفة الجينات البشرية المكتشفة حديثا .

ترتيب تسلسل الجينوم :

يتألف DNA البشري من 46 كروموسوم ولتحديد تسلسل واحد مستمر للجينوم البشري قام العلماء بالتالي :

1.  قطعت كل الكروموسومات البشرية البالغ عددها 46 بالعديد من انزيمات القطع لماذا ؟ :لإنتاج أجزاء ذات تسلسلات متشابكة
2. جمعت هذه الأجزاء بواسطة متجهات لأنشاء حمض نووي معاد التركيب واستنسخت نسخ كثيرة منها
3. رتبت النسخ تسلسليا باستخدام أجهزة الية لترتيب التسلسل .
4. استخدمت أجهزة كمبيوتر في تحليل المناطق المتشابكة بهدف تكوين تسلسل واحد متواصل

ملاحظات العلماء على الجينوم البشري :

1- لاحظوا ان اقل من 2% من الجينوم البشري مسؤولة عن تشفير جميع البروتينات الموجودة في الجسم 2. الجينوم ملئ بامتدادات طويلة من تسلسلات متكررة ليس لها وظيفة مباشرة وتسمى (التسلسلات غير المشفرة )

البصمة الوراثية :

• تكون الامتدادات الطويلة لمناطق DNA غير المشفرة فريدة من نوعها لكل فرد
• المناطق المشفرة للبروتين تكون متطابقة تقريبا بين الافراد
• تقطع انزيمات القطع المناطق الفريدة من نوعها لكل فرد
• البصمة الوراثية : فصل أجزاء DNA باستخدام الرحلان الكهربي الهلامي لملاحظة أنماط الأشرطة الخاصة بكل شخص
• يستخدم العلماء في الطب الشرعي البصمة الوراثية :

1. لتحديد هوية المشتبه بهم
2. الضحايا في القضايا الجنائية
3. اثبات النسب

تحديد الجينات :

• عندما يرتب الجينوم تسلسليا تكون الخطوة التالية هي تحديد الجينات ووظائفها
• يستخدم الباحثون تقنيات تجمع بين تحليل الكمبيوتر وتكنلوجيا DNA معاد التركيب لتحديد وظائف الجينات
• كيف حددت جينات الخميرة والبكتريا ؟
  هذه الكائنات لا تحتوي على مناطق كبيرة من DNA غير المشفر فقد حدد الباحثون جيناتها من خلال فحص ( قوالب القراءة المفتوحة ORFs ).
  ORFs : عبارة عن سلاسل dna تحتوي على 100 كودون على الأقل تبدا بكودون البدء وتنتهي بكودون الإيقاف وهي تفحص لتحديد ما اذا كان الجين ينتج بروتينات فاعلة.

المعلوماتية الاحيائية :

ظهر مجال المعلوماتية الأحيائية نتيجة لمشروع الجينوم البشري وتسلسلات الكائنات الحية وبالتالي هناك كم هائل من البيانات الواجب تخزينها وتنظيمها وفهرستها

• المعلوماتية الأحيائية : انشاء قواعد بيانات من المعلومات البيولوجية والحفاظ عليها وتحليل المعلومات المتسلسلة والتي تتطلب إيجاد الجينات الموجودة في تسلسلات DNA العديد من الكائنات الحية وابتكار طرق جديدة لتوقع بنية البروتينات المكتشفة حديثا
• يقوم العلماء بدراسة تطور الجينات عن طريق تسلسلات البروتينات في مجموعات ومقارنتها ببروتينات مشابهة لكائنات حية مختلفة

صفيفات DNA الدقيقة :

هي شرائح مجهرية صغيرة أو رقائق من السيليكون و تستخدم لتحليل الجينات للكائن الحي كم تحتوي صفيفات DNA على جينات مثل :

1. الجينات التي تنظم دورة الخلية
2- جميع جينات الجينوم البشري ( ولهذا يمكن تخزين كمية كبيرة من المعلومات في رقاقة او شريحة واحدة صغيرة – تساعد صفيفات DNA الباحثين في تحديد اذا التعبير عن جينات معينة يحدث نتيجة عوامل وراثية ام بيئية.

الخطوات :

1. يفصل mRNAمن جماعتين احيائيتين مختلفتين
2. تحول الى اشرطة DNA متمم باستخدام انزيم النسخ العكسي ( انزيم النسخ العكسي هو انزيم يعكس عملية النسخ حيث ينتج DNA من RNA بينما العملية العادية للنسخ هي DNA ينسخ من نفسه RNA )
3. يميز كل DNA بصبغة فلورسنت محددة ( الأحمر للخلايا السرطانية والأخضر للخلايا الطبيعية )
4. تجمع مجموعتي DNA المتمم على شريحة الصفيف الدقيق وتوضع في حضانة

الجينوم والاضطرابات الجينية :

• اكثر من 99% من كل تسلسلات قاعدة النيوكليوتيدات تتطابق تماما في جميع الأشخاص .
• تعددات اشكال النيوكليوتيد الفردية SNPs :هي تنوعات متواجدة في تسلسل DNA والتي تحدث عندما يتغير نيوكليوتيد واحد في الجينوم البشري وهو يحدث بنسبة 1% على الأقل في الجماعة الاحيائية .
• تعدد اشكال النيوكليوتيد الفردية قد :
  1- لا تؤثر على وظيفة الخلية
  2- تساعد في تحديد الجينات المرتبطة بالاضطرابات الجينية

مشروع هاب ماب :

• تميل التنوعات الجينية التي تقع في مناطق متقاربة الى ان تكون موروثة معا .
• مشروع هاب ماب : المشروع الذي يبتكر دليل الأنماط الفردانية المرتبطة بالجينوم البشري
• يجمع هاب ماب كل تعددات اشكال النيوكليوتيدات الفردية المتجاورة الموروثة معا في أنماط فردانية
• يقسم الجينوم الى أنماط فردانية وعند اكتماله سيصف المشروع:
  1- ماهية التنوعات
  2- اين تحدث في DNA
  3- كيفية توزيها بين الأشخاص داخل الجماعات الاحيائية وبينها في انحاء العالم
  4- العثور على الجينات التي تسبب الأمراض وتؤثر في استجابة الفرد للأدوية .

علم الصيدلة الجيني

هو دراسة كيفية تأثير الوراثة الجينية في استجاب الجسم للأدوية فوائده :

1- تصميم جرعات اكثر دقة من الأدوية تكون أكثر سلامة وملائمة للمرض
2- صناعة ادوية مخصصة لاحتياجات الافراد اعتمادا على تكويناتهم الجينية (علل ): اذ يساهم وصف هذه الأدوية وفق التكوين الجيني في زيادة السلامة والتعجيل بالشفاء وتقليل الاثار الجانبية

العلاج الجيني:

التقنية التي تهدف الى تصحيح الجينات المتحولة المسببة للأمراض البشرية .

الخطوات

1. يتم ادخال جين طبيعي في الكروموسوم ليحل محل جين لا يؤدي وظيفته
2. ينتج ادخال جين طبيعي في ناقل فيروسي (حمض نووي معاد التركيب )
3. تصاب الخلايا المستهدفة لدى المريض بالفيروس وتطلق DNA معاد التركيب في الخلايا المصابة
4. يترسب الجين الطبيعي في الخلايا ثم يدخل نفسه في الجينوم ويبدا بالقيام بوظيفته

علم الجينوم والبروتيومات :

• علم الجينوم :هو دراسة جينومات الكائنات الحية .
• يتحقق العلماء من البروتينات التي تنتجها الجينات بالإضافة إلى كمية بيانات مكتسبة من تسلسل جينومات كائنات متنوعة.
• تعد الجينات وحدات تخزين المعلومات الأساسية اما البروتينات تعتبر محركات الخلية
• البروتيوميات : هي الدراسة واسعة النطاق وانشاء دليل لبنية البروتينات ووظائفها في الجسم البشري سوف تسمح بالنظر في مئات الاف البروتيومات في وقت واحد
• البروتيومات ستغير جذريا طريقة ابتكار أدوية جديدة لمعالجة الأمراض مثل السكري من النوع 2 و السمنة وتصلب الشرايين .