المحاضرة النظرية العاشرة
description
Transcript of المحاضرة النظرية العاشرة
المحاضرة النظرية
العاشرة
الهندسة الوراثية Genetic Engineering
ثورة البيوتكنولوجيا
م ، و يظهر ذلك جليا* من خالل الثورة العلمية 21م و 20توالت العجائب خالل القرنين الهائلة في شتى المجاالت وبخاصة في مجال هندسة المورثات، مما جعلها عالمة بارزة
لطموح اإلنسان قد يكون الدافع لها الحاجة أو حب اإلبتكار، تتمثل فيما يأتي:- زراعة األعضاء البشرية:1
م على يد الطبيب ”كريستيان 1967 حيث تمت أول عملية زرع قلب عام برنارد“، ثم نجح آخرون في نقل أعضاء أخرى كالكبد و البنكرياس و الرئة.
- اإلخصاب الصناعي:2 م، ثم أنشى ”بنك األمشاج 1979 حيث تمت والدة أول طفل أنابيب في عام
Sperm Bank ،ثم األرحام المؤجرة ،“ ثم األم البديلة، ثم الرحم الصناعي.
- الهندسة الوراثية:3 م، بهدف برمجة الجنس 1973 حيث بدأت فكرة التحكم في الجهاز الوراثي في
البشري وفق تصميمات مسبقة- اإلستنساخ:4
م على يد العالمين ”جيري هول“ و 1993 بدأ بإستنساخ أجنة بشرية في عام ”روبرت ستلمان“، ثم إستنسخت
م من خلية جسدية،ثم إستنسخت قردة من 1997 النعجة ”دوللي“ في فبراير خاليا جنينية في مارس من عام
م.ثم اإلستنساخ البشري على غرار النعجة ”دوللي“ الذي يفرق عنها 1997 بخطورته* و ذلك لمساسه بالجوانب
الدينية واألخالقية لإلنسان.- مشروع الجينوم البشري:5
م، و بداء 1987 أول من اثار الفكرة هو العالم ”روبرت سينهايمر“ في عام م بعشرين فريق 1990التنفيذ في عام
أنواع من الخرائط لعدد 3 عمل برئاسة الدكتور ”ويليام هيزلتاين“ و ذلك لرسم ألف 100 كروموسوم تحمل 46
عام.15 مليار دوالر، و مدة 3 جين، ورصد له ميزانية قدرها
ما هي الهندسة الوراثية
هي إحدى الفروع التطبيقية لعلم الوراثة، و تختص بمعالجة المادة الوراثية بإستخدام تقنيات خاصة يمكن من خاللها قطع جزيئات حمض
DNA في مكان محدد بدقة بالغة ، و وصلها مع قطع أخرى. )يمكن تسميتها بـ التطعيم الجيني(.
إكتشافها: في السبعينات من القرن العشرين، و بعد دراسة
مستفيضة لما أعلنه العالمان ) واطسون و كريك ” م“( من إكتشافهما للطريقة التي كتبت بها 1953
المعلومات الوراثية، و بالتالي تمكن العلماء من دراسة الوراثة في المعامل )في األطباق و أنابيب اإلختبار ”بطريقة كيموحيوية“( دون إنتظار للتكاثر الطبيعي
للكائن حتى يعطينا هذه المعلومات من نسله المتتابع الذي يستغرق سنوات عديدة.
دور الهندسة الوراثية: هو محاولة جمع صفة )صفات( مفيدة تؤخذ من كائن
)كائنات( و تنقل إلى كائن آخر، و ذلك بعزل الجينات المسئولة عنها و إضافتها للكائن الجديد مما يكسبه
وظائف جديدة لم يسبق له أن إمتلكها سابقا* )أي القدرة على إعادة برمجة الكائن بمعلومات وراثية مأخوذة من
كائن آخر بطريقة مسيطر ة (.
المفاهيم األساسية في تقنية الهندسة الوراثية
و * حلزوني، بشكل ملتفين شريطين من مكون الكروموسوم أن عرفناالشريط على يقابلها ما لها كيميائية وحدات من مكون شرط كل
كل ) كل Tتقابل Aاآلخر بروابط ( Gتقابل Cو يرتبطان و. ضعيفة هيدروجينية
الحلزون * فتح بعد شريطين إلى الكروموسومات تنفصل الخلية إنقسام عند. جديدين حلزونين فيتكون نفسه ينسخ كقالب شريط كل ويصبح المزدوج،
الـ * مادة من إضافي حلقي جزيئ يوجد البكتيريا مثل الكائنات بعض DNAفيحول“ ) Plasmidيسمى ” القمر تحرك مثل األساسي الكروموسوم حول يتحرك
األدوية( ) لبعض البكتيريا مقاومة الصفات لبعض جينات يحمل و ، األرضكالبنسلين(.
. آخر * كائن إلى البالزميد جينات نقل يمكن
و تجاربهم إلجراء الوراثية الهندسة علماء لدى المفضل الحي الكائن البكتيريا تعتبر: التالية لألسباب ذلك
•1. رخيصة- و سهلة تنميتها•2. ساعة- نصف كل جديدا* جيال* تنتج•3. الوراثية- الصفات في تباين بها متعددة سالالت لها• ) بخاصة* ) و كوالي إيشيريشيا ساللة على دراستهم في العلماء ركز
و“ K12الساللة ” الجروح على و اإلنسان قولون في تعيش التي. بالمخ المحيط النسيج
الطبيعة في الجينات تنقلبـ :-3يتم هي طرق
:-Transformation- التحول 1
إضافة بسبب البكتيريا في يحدث الوراثية اإلتحادات من نوع غريب DNAهووسيط عامل يتطلب ال هذا و بكتيرية نمو بيءة إلى
: جريفث العالم تجربةالرئة ) ذات بكتيريا :Diplococus pnemococusدرس ساللتين( لها التي
( لها يرمز ملساء مستعمراتها معدية معدية( Sساللة غير ساللة و ،خشنة ) (.Rمستعمراتها
خاليا- 1 .Sحقن الفأر فمات فأر فيخاليا- 2 .Rحقن الفأر يتأثر فلم فأر فيخاليا- 3 .Sحقن ) الفأر ) يتأثر فلم ميتة أصبحت بالحرارة تسخينها بعدخاليا- 4 خاليا Sسخن معها نمى .Rو الفأر فمات الفأر بها حقن ثم ،
التفسير: “ ” خاليا بعض بأن حدث ما مكارثي و مكلويد ة إفري العلماء فسر
الساللة Rالساللة خاليا إلى تحولت الممرضة أن Sغير و و الممرضة،DNA ” الساللة استقبلت حيث المحول العامل “ Sالساللة ” R“ DNAهو
معدية . فأصبحت
:-Transductionالنقل- 2الفيروس يحقن DNA Zحيث مستخدما داخلها في الفيروس يتكاثر ثم ، بكتيريا في به الخاص
بكتيرية DNAالـ خاليا الجديدة الفيروسات تهاجم البكتيرية الخلية موت بعد و ، بها الخاصبـ تحقنها و . DNAأخرى السابقة البكتيرية الخلية
:-Conjugationاإلقتران- 3 ) ( تم Z عشوائيا قريبة بكتيريا سطح على صغير نتؤ بإلصاق البكتيريا خاليا إحدى تقوم حيث
حمض الـ DNAيمرر ليس و البالزميد سيطرة تحت .DNAإليها،
السيطرة* من درجة تحت الوراثية الهندسة في كناقالت الفيروسات و البالزميد استخدمت. النقل خطوات كل على
“ ” “ و ” ؛ البشرية الخاليا وظائف راقية بوظائف يقوم البكتيريا بسيط كائن جعل فكرة برزت وينقل؟ و الجين يعزل كيف لكن
• : الجواب والبكتيريا في الموجودة اإلنزيمات من مجموعة العلماء من فريق إكتشف عندما
( أي بقص اإلنزيمات هذه تقوم حيث يجعله DNAلحمايتها مما البكتيريا في يدخل غريب” ) بـ سميت و الفاعلية القطع عديم التي“ Restriction enzymes or Endonuclesesإنزيمات
نحو منها الـ 300عرف يقص منها كل ) DNAإنزيم من خاص تعاقب في محدد موقع فيعن للبحث شديدة رغبة في المقصوص القواعد أطراف يجعل مم النيتروجينية القواعد
الصقة ” نهايات تسمى ولهذا معها لتزدوج مكملة “.Sticky endsقواعدمكسورتين • قطعتين ربط على القدرة لها أخرى إلنزيمات آخرين علماء إكتشاف أن كما
الـ ”DNAمن سموها الحمه و قطع “Ligasesإنزيمات لحم و وصل في لإلسراع تستخدمDNA. لحمها المطلوب
الـ* لقطع الالزمة العدة إمتالك تم هكذا، إعادة DNAو و إصالحه ثم من و خاصة مواقع فيال ) هندسة إعادة أي غريبة أخرى قطع مع (.DNAربطه الرغبة حسب
التجربة األساس في الهندسة الوراثية
الغريبة إلى البكتيريا:DNAإدخال قطع العام األمريكيين ”1973في العالمين من كل إستطاع و“ Herbert Boyerم
”Stanly Cohen “
ملخصها و ، الوراثية بالهندسة عرف فيما األساس عدة تجربة إجراءكالتالي:
الـ- 1 شريط لكسر القطع إنزيمات .DNAإستخدام صغيرة قطع إلىالناقل- ”2 أو الحامل الجديدة“ Vectorإختيار الخلية إلى الجين لنقل المناسب
الـ) يكون ما Z غالبا Plasmid.)
القطع- ”3 إنزيمات بإستخدام الناقل بالزميد “.Restriction enzymesفتح
الـ- 4 قطع مع DNAخلط نقله .DNAالمراد البالزميد الـ- 5 قطع مع DNAلحم نقله إنزيمات DNAالمراد بإستخدام البالزميد
إلنتاج“ Ligasesاللحم ” DNA متزاوجRecombinant DNA.
الـ- 6 إدخال المطلوب الخاليا من كبيرة مجموعة بإصابة للناقل إليها DNAالسماح.) كالبكتيريا) 7. التجربة- نجاح مدى عن للكشف صناعية بيئة في الخاليا تنمى
أثـارت الهندسـة الوراثيـة جـدال* كبـيرا* في مختلـف األوســاط خاصــة فيمــا يتعلــق باإلنســان، و كــان هنــاك خــوف من حــدوث أضــرار بالغــة ال يمكن الـسيطرة عليـها، و لكنـها في الواـقع ـسالح يتوـقف
ضرره و نفعه على إنسانية اإلنسان نفسه.
بصمة الجينات
“ ” * في لستر جامعة من جيفرس إليك العالم تمكنالوراثية الشفرة في إختالفات إكتشاف من بريطانيا
خاص“ Intronاإلنترون لمنطقة ” بتركيب شخص كل ينفرد واإلصبع ) بصمة من 3000: 1بنسبة( مثل نادر نوع عدا مليون
” تورث و المتطابقة، مندل التوائم لقوانين للنسل“ طبقا*و األم من اإلختالفات هذه نصف على الطفل يحصل بحيثخصائص يجمع مزيج فيتكون األب، من اآلخر النصفاألنماط. بإختالف الجينات بصمة وتختلف الوالدين
. العالم شعوب في للجينات الجغرافية
* عام ” 1997في رولند األستراليان العالمان تمكن م “ ” الـ“ عزل من جونز ماكسويل و تم DNAفان أشياء من
– – – – – ( مني عينة دم عينة كوب تليفون مفاتيح لمسهابصمة – ....( عمل ثم األظافر تحت من جلد الجسم شعيراتقضايا حاالت في جنائي كدليل أشعة فيلم على للجيناتالكوارث، - – – ضحايا السطو جرائم اإلغتصاب البنوة إثبات
إلى تصل نجاح المتقدمة%. 96بنسبة الدول هذا شجع ولدى اإلصبع بصمة مع المواطنين لجينات بصمة حفظ على
. المختصة الجهات
بصمة الجينات
التالعب المسيطر عليه بالمعلومات و الصفات الوراثية
عنها* مختلفة خاليا إلى نقلها و الجينات عزل لكيفية التوصل بعد( بـ التقنية هذه سميت Z Recombinant المتزاوج DNAتقنية تماما
DNA )أجهزة أنها على الحية للكائنات اعلماء نظرة اصبحت و ،الـ على محمولة ببرامج الموجهة مورثاتها قبل من مأمورة تتصرف
DNA. الحاجة وفق المعلومات هذه معالجة في فكروا و ،
القرن* من السبعينات نهاية مسمى 20في أصبح م،سماء لمعت حيث التجارة قمة يعني الوراثية الهندسة
: مثل التقنية هذه على تعتمد , Transgene , GenexشركاتBiogene , Genetech , Cell Tech..
* في إستخدامه يمكن فكما حدين، ذو سالح الجينات هندسة إنالحياة ‘ لتدمير إستخدامه يمكن لإلنسان المفيدة المجاالت من العديد
. األرض على
األطقم* لتطويع المختلفة التقنيات يمتلك اإلنسان أصبح( الحية الكائنات جميع في أو الوراثية نباتات كانت سواء*
دقيقة كائنات أو وظائفها( حيوانات لتغيير الوراثية للجراحة ” بـ يعرف ما هو و دنيئة ألغراض تستغل قد الطبيعية
.“ الجينات قرصنة
:-تقييم السالمة البيولوجيةيكون الوراثية التعديالت بعض ألن نظرا*تسبب قد تغيرات بإحداث ذلك و نبيل، غير هدفهالوائح و نظم وضع تم للبيئة، أو لإلنسان أضرارالقيام فيها يشترط الجينات، نقل تحكم دولية،
” السالمةبإختبارات ” ، تقييم الهيئة تراقبهاالبيئة لحماية بعض“ EPAاألمريكية أن و خاصة
الوراثي بالتعديل المشتغلين الشركات و العلماء. محتملة سلبيات وجود بعدم دفاعهم في يبالغون
* وراثيا المعدل المنتج أن باإلختبارات ثبت إذايستخدم أن يمكن البيئة، و اإلنسان على مأمونالمستهلك، حق من ألنه بالمنتج التعريف معو مشتقاتها، و اللحوم أكله من يتضرر قد الذيإستنشاقه خالل من حتى أو النباتية، المنتجاتلقاح بحبوب المحملين للعسل أكله أو للهواء
النباتات .هذه
بعض تطبيقات الهندسة الوراثية
I:في مجال الطب : البشري* ”• اإلنسولين عام“ Humalinإنتاج و 1982في م
من نوع مسببا* الخنازير و األبقار من ينتج كان الذي. التركيب في بسيط إلختالف الحساسية
معالجة* • في المستخدمة اإلنترفيرون مركبات إنتاج. السرطان مرضى
األقزمة* • حاالت لمعالجة البشري النمو هرمونات إنتاج. الجسم ممن طبيعيا* إفرازها قلت عن الناتجة
رقم* • التجلط عامل “ 8إنتاج و ” الدم سيولة لمرضى الهام. “ الدم ” لجلطات المذيب يوروكينيز إنزيم إنتاج
المزارع* • نفايات على البكتيريا بتنمية غذائي بروتين إنتاج. عليها لتتغذى المصانع و
مثل* ”• الفيتامينات “.B2 – B12 – C – D etcإنتاجالرقط* • السلمون سمك من النمو هرمونات جينات نقل
. األخرى األسماك أنواع من عدد إلى
II:في مجال الزراعة :
ــام ــا*، 1982في ع ــات مهجن جيني ــاج أول نب م تم إنتبتقنـيات تعتـمد على ـحذف أو إـضافة مـقاطع بـهدف إـعادة ة للخلـية إلكـسابها ـصفات لم تكن ـصياغة الـشفرة الوراثـي
موجودة من قبل.مضاعفة* على القادرة البذور و النباتات من جديدة أنواع إنتاج
.) صقيع ) – – جفاف ملوحة البيئية الظروف تحمل و اإلنتاج،
على* القدرة و األمراض ضد مناعة إلكسابه النبات صفات تحسين. اإلنتاج زيادة و المبيدات إستخدام من للحد الآلفات مقاومة
. الخضراء* بالستيداته في البالستيك لينتج النبات تحويرظروف* تحمل و الغذائية، القيمة لتحسين الثمار صفات تعديل
. التخزين و النقل
الطحالب* من األصباغ و النكهة و الطعم مركبات إنتاج
‘ بإستخدام* البترول، بقع تنظيف يمكنها دقيقة كائنات نتاج. الوراثية المادة إتحاد إعادة تطبيقات
من المحاصيل المعدلة وراثيا*:•%( – الكتـان – 70%( – الكـانوال )31%( – فـول الصـويا )40الـذرة )•
%( – البنجــــر – البابــــاي – الكوســــة – الطمــــاطم – 40القطن )البطاطس.
III:في المجاالت العسكرية:
مراكز* إلنشاء الكبرى الدول تتسابق الذرية، القنابل إنتاج ثورة بعدالجينية ” النظم مصانع“ ابحاث من الدقيقة الكائنات جمع على تعتمد
الذخيرة ) مستودعات و تدمير – األسلحة بكتيريا الديناميت تحلل بكترياالنظم( الهيدروكربونات تحليل و لعزل المعامل في تنميتها ثم
( البيولوجية للكائنات كذا و لها - الوراثية - عوامل المدمرة الممرضة).... ، سيئة “ مطفرة بيولوجية ” قنابل إنتاج و الحاسبات نظم بإستخدام
بذلك تحقق و ضمير من وازع دون بالبشر لتفتك الصواريخ على تحملبـ ) يعرف ما خالل من مصالحها الدول الجينات بعض (.حرب
أجيال* Zمكونة البكتيريا فتتكاثر ممرضة، فيروسات من بجينات مطعمة بكتيريا إنتاجفتخرج ما مجتمع في إطالقها ثم خاصة، كبسوالت داخ تحميلها يتم ممرضة،
( بها لتفتك الحية الكائنات أجسام تغزو و تتكاثر و بطيء البكتيريا موت إحداثبأكمله (.للمجتمع
أو* البشري، الوراثي الطاقم إلصابة ممرضة بجينات مطعمة قمح حبوب إنتاجاآلفات . بإكثار تسمح بجينات
لمهاجمة* أو محددة، عرقية جماعات لمهاجمة تستخدم بيولوجية أسلحة تطوير. اإلنسان جسد من معين جزء
. سيئة* تأثيرات ذات أدوية إنتاج