كليـــة التربيــة

          قسم المناهج وطرق التدريس

 

 

 

 

الصورة النهائية لكتاب الطالب المقترح للطلاب المتفوقين
 بالصف الأول الثانوى

 

 

إعداد

عمرو صالح عبد الفتاح أبو زيد

مدرس البيولوجى بمدرسة اللغات بالمنيـا

المسجل لدرجــة دكتــوراه الفلسفة في التــــربيــة

 

تخصص مناهج وطرق تدريس العلوم

 

 

 

 

 

إشراف

          

 

 

أ.د/فيوليت شفـــيق سريــــان             أ.د/تمـام إسمـــاعيل تمــــــام

     أستاذ المناهج وطرق تدريـس العلـوم المتفــرغ                                         أستـــاذ المنـاهج وطـرق تدريـس العلـــوم

              كلية التربية – جامعة المنيا                                                       كلـية التربية – جـامعة المنيا                                                                                                                                                                                         

                                                                                                                                           

 

              

1428هـ /2008م

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

"المستحدثات البيولوجية وتطبيقاتها"

للطلاب المتفوقين بالصف الاول الثانوى

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

فهرس المحتويات

الموضوع

رقم الصفحة

المقدمة والأهداف

 

5

1- أساسيات الوراثة

*القضايا المتضمنة:الكروموسوم –العبور- الارتباط - الخرائط الوراثية

*المفاهيم المتضمنة:الخلايا الجسدية- الخلايا التناسلية- ارتباط الكروموسوم –تناسخ الكروموسوم

 رسم الخرائط الوراثي- الخرائط الهجينية - رسم الخرائط الانفصالية الجزئية- خرائط الانتشار الأنزيمي المقيد- تناسخ الكروموسوم .

11

2- تركيب المادة الوراثية

القضايا المتضمنة –الجينات- د ن ا- ر ن ا- السرطان وبيولوجيا الأورام-  دورالهندسة الوراثية فى حماية البيئة  .

المفاهيم المتضمنة: الجين-  الانكو جين - الانكو جين الأولى - الجين المحفز للاورامTSG –النيوكليوتيدات

17

3- الأحماض النووية

القضايا المتضمنة:الاحماض النووية- الهندسة الوراثية- الحرب البيولوجية.

المفاهيم المتضمنة: mRNA&rRNA&nRNA- DNA- الخنازير المؤنسنة- دور الهندسة الوراثية فى الامن الغذائى- التكنولوجيا الحيوية- الحرب البيولوجية- الأنثراكس- الطاعون –الجدرى- الجمرة الخبيثة.

 

24

4-  الشفرة الوراثية 

القضايا المتضمنة :الشفرة الوراثية- الاستنساخ

المفاهيم المتضمنة:الكود- الكودون- الاستنساخ التوالدى –الاستنساخ العلاجى- الخلايا الجذعية- الخلايا كاملة القابلية- البروتينات- النقل النووى- هدف الاستنساخ.

 

37

5- تخليق البروتين

القضايا المتضمنة:تخليق البروتين- الجينوم- البصمة الوراثية

المفاهيم المتضمنة:تخليق البروتين –البروتين- وظيفة البروتين- بناء البروتين- تفاعل سلسلة البوليميريز- الجينوم البشرى- الجينوم الحيوانى –الجينوم النباتى- البصمة الوراثية

 

49

6- الأمراض الوراثية

الموضوعات المتضمنة:الأمراض الوراثية- العلاج الجينى- دور الهندسة الوراثية فى تشخيص وعلاج الأمراض- العلاج الجينى- دور الهندسة الوراثية فى انتاج الادوية

المفاهيم المتضمنة:الأمراض الوراثية- الطفرة- التشخيص الوراثى- الملاريا- الجديرى- التعديل الوراثى

زراعة الخلايا والأنسجة والأعضاء دور الهندسة الوراثية فى انتاج الادوية - زراعة  والأنسجة والأعضاء.

57

 

عزيزى الطالب المتفوق

       إن الثروة البشريــة هي الثروة الحقيقية لأي مجتمع من المجتمعات ،ويعتبر المتفوقون على رأس تلك الثروة نظراً لكونهم نواة لعلماء المستقبل وقادته ، ولأهميتهم في مواجهة تحديات العصر ومشكلاته الكثيرة الناجمة عن التقدم العلمى والتكنولوجى،وما تبعها من مشكلات ذات تأثير قوى على البيئة والمجتمع ، مما دفع المهتمين بشؤون علم النفـس والتربية بالكشف عن الموهوبين والمتفوقين والمبتكرين وذلك بهدف رعايتهم والعناية بهم وتحقيق أفضل الوسائل البيئية الممكنة لإستثمار تفوقهم ، فهم كوادر المستقبل لقيادة بلادهم في جميع المجالات العلمية والتقنية والإنتاجية والخدمية ، وعليهم تراهن الدول في سباقها للحاق بركب التقدم .

 

ولما كان من أهداف التربية العلمية تنمية قدرة الطلاب على التفكير السليم ، والتفكير السليم يعتمد بشكل قوى على فهم وإكتساب أساليب التفكير العلمى والتفكير الناقد وحل المشكلات ،اعتماداً على عمليات العلم كأساس ،وحل المشكلات كهدف، وخاصة ما يتعلق منها بمشكلات البيئة ،وبالأخص البيئة المجتمعية التى يتأثر بها الطالب ويؤثر فيها بشكل يومى ،فقد أصبح هذا الهدف صعباً ومطلباً فى ذات الوقت الذى تتغير فيه البيئة والتكنولوجيا.

ويهدف هذا الكتاب كتا ب المحتوى الاثرائى بعنوان المستحدثات البيولوجية وتطبيقاتها الى إثراء معلوماتك عن أشياء جديدة تهمك فى مستقبلك العلمى والاكاديمى ،فليس هناك كلية علمية ،لا تدرس كل أو جزء من هذه المادة العلمية عن البيولوجيا الجزيئية وتطبيقاتها ،كما ان هذه التطبيقات أصبحت تهم أمورك الحياتية فى الغذاء والدواء والملبس والمسكن ،فلا يكاد يكون اى منا فى غنا عن معرفة المزيد عن البيولوجيا الجزيئية .

 

....................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

أولا :الأهداف العامة للكتاب :

1- إكساب الطلاب المتفوقون معلومات وظيفية عن البيولوجيا الجزيئية وتطبيقاتها .

2-  إثراء المعرفة وزيادة الفهم لأساسيات الوراثة الجزيئية وأهمية الخرائط الوراثية .

3-  معرفة المزيد عن تركيب المادة الوراثية،ودور الجينات والقواعد النيتروجينية  ،وبعض التطبيقات المرتبطة بها.

4-  فهم تركيب الأحماض النووية وطرق هندستها وراثيا وعلاقتها بالبيئة والحروب البيولوجية .

5-  فهم طرق تخليق البروتين وعلاقته بأهمية وأنواع الاستنساخ  .

6-  إثراء معرفة الطالب بالشفرة الوراثية وتركيبها وعلاقته بالبصمة الوراثية والجينوم والعيوب الجينية .

7-  التعرف على بعض الأمراض الوراثية وأسباب حدوثها  ودور الهندسة الوراثية فى التشخيص والعلاج وزراعة الأنسجة والأعضاء.

8- إكساب الطلاب مهارات عقلية مثل مهارات حل المشكلات بالكمبيوتر .

9- إكساب الطلاب مهارات التفكير المتشعب .

10- تنمية الوعى نحو استخدام التكنولوجيا والتفكير العلمى السليم فى حل المشكلات وتفسير القضايا العلمية الغامضة .

ثانياً :الأهداف الإجرائية :

 

1 - يعرف الكروموسوم.

2 - يستنتج أهمية الكروموسوم .

3 - يربط بين  الكروموسوم و علم الوراثة .

4 – يتعرف على شكل يوضح تركيب الكروموسوم

5 - يشرح عملية تناسخ الكروموسوم.

6 - يعرف الخرائط الوراثية.

7 - يقارن بين الخرائط الوراثية المختلفة.

8 - يستنتج أهمية الخرائط الوراثية مثل خرائط الانتشار الانزيمى المقيد.

9 - يشرح أهمية الخرائط الوراثية .

10  - يشرح تركيب المادة الوراثية .

11  - يستنتج أهمية DNA

12  - يربط بين أفكاره عن DNA وتركيب نموذج تخطيطى من ال DNA  من شريطين.

13  - ينظم استنتاجاته ليثبت أن الDNA هو  المادة الوراثية.

14  - يحدد الجين المسئول عن الإصابة بالأمراض السرطانية من خلال وظيفة الجين.

15  - يركب القواعد النيتروجينية  التى يمكن تواجدها بالخلية.

16  - يستنتج أهمية RNA  

17  - يركب شكلا لل RNA من خلال شكل لل DNA .

18  - يقارن بين DNA&RNA

19  - يشرح وظيفة الجينات .

20  - يشرح دور الهندسة الوراثية فى الحفاظ على البيئة.

21  - يحدد الخطوات الرئيسية فى الهندسة الوراثية .

22  - يفسر سبب التخوف من الهندسة الوراثية.

23  - يشرح إحدى طرق نقل الجين إلى الجينوم.

24  - يبرر مخاطر الحرب البيولوجية.

25  - يعرف الاستنساخ

26  - يقارن بين أنواع الاستنساخ التوالدى والعلاجى

27  - يستنتج الهدف من الاستنساخ

28  - يستنتج أهمية الاستنساخ العلاجى

29  - يقارن بين الاستنساخ وزراعة الأنسجة

30  –يفسر ماحدث لكائنات مستنسخة لتظهر بشكلها المختلف عن الطبيعى.

31  - يناقش طرق الحصول على الخلايا الجزعية مع احد زملاءه

32  - يصدر حكمه فى ايجابيات وسلبيات قضية الاستنساخ

33  - يناقش أسباب تخوف البعض من الاستنساخ.

34  - يركب شفرة وراثية تخيلية لاى بروتين

35  - يستنتج أهمية تخليق البروتين داخل خلايا الكائن الحى.

36  - يشرح كيفية تخليق البروتينات

37  - يفسر معنى عيوب جينية

38  - يستنتج أهمية اكتشاف الجينوم.

39  - يحلل خطوات الكشف عن البصمة الوراثية.

40  - يحدد أهمية اكتشاف البصمة الوراثية.

41  - يميز بين  البصمة الوراثية والشفرة الوراثية.

42  - يستنتج بعض أسباب ظهور الأمراض الوراثية.

43  - يشرح أسباب حدوث الطفرات.

44  - يوضح دور الهندسة الوراثية فى علاج بعض الأمراض.

45  - يناقش دور الهندسة الوراثية فى إنتاج الأدوية.

46  - يناقش قضية الأطفال المعدلون وراثيا.

47  - يشرح مميزات  زراعة الخلايا والأنسجة.

48  - يقارن بين الزراعة العادية و  زراعة الخلايا والأنسجة

49  - يلخص مراحل إكثار النباتات بطريقة زراعة الأنسجة.

50  - يناقش فائدة الشتلات المنتجة عن طريق زراعة الأنسجة.

51  - يناقش كيفية زراعة الأسنان.

 

 

 

 

 

1- أساسيات الوراثة

مستطيل مستدير الزوايا: •	بعد دراسة هذا الموضوع ينبغى على كل طالب أن يكون قادراً على أن :
•	- يعرف الكروموسوم.
•	- يستنتج أهمية الكروموسوم .
•	- يربط بين  الكروموسوم و علم الوراثة .
•	-  يتعرف على شكل يوضح تركيب الكروموسوم 
•	- يشرح عملية تناسخ الكروموسوم.
•	- يعرف الخرائط الوراثية.
•	- يقارن بين الخرائط الوراثية المختلفة.
•	- يستنتج أهمية الخرائط الوراثية مثل خرائط الانتشار الانزيمى المقيد.
•	- يشرح أهمية الخرائط الوراثية .
•	
*القضايا المتضمنة:الكروموسوم –العبور- الارتباط - الخرائط الوراثية .

*المفاهيم المتضمنة:الخلايا الجسدية- الخلايا التناسلية- ارتباط الكروموسوم –تناسخ الكروموسوم
 رسم الخرائط الوراثي- الخرائط الهجينية - رسم الخرائط الانفصالية الجزئية- خرائط الانتشار الأنزيمي
 المقيد- تناسخ الكروموسوم .


- 
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


-  ما هي الكروموسومات أو الصبغات أو الأجسام الملونة؟

هي عبارة عن وحدات ميكروسكوبية موجودة في نواة الخلية

 وتتراص الجينات طوليا عليها، وتتكون من DNA والبروتينات.

 وخلية الإنسان الجسدية:وهى كل الخلايا (عدا الحيوانات المنوية فى الذكر

 والبويضة فى الأنثى فهما يحتويان على نصف العدد الصبغى) تحتوي على مجموعتين من الكروموسومات (مجموعة مستمدة من الأم ومجموعة مستمدة من الأب) وكل مجموعة تتكون من 23 كروموسومًا (22 كروموسومًا عاديًّا وكروموسوم محدد للجنس إما x وإما y) ويحتوي جسد الأنثى على (xx) بينما يحتوي جسد الذكر على (xy) ويمكن فحص الكروموسومات تحت الميكروسكوب الضوئي بعد صبغها بطريقة معينة، ولقد وجد أن كل كروموسوم مكون من تتابعات من الشرائط الفاتحة والغامقة (LIGHT & dark bands) ويمكن التعرف على الكروموسومات المختلفة عن طريق اختلاف الحجم ونموذج الشرائط (banding pattern) وتحدث الأمراض الوراثية عن طريق تغيرات إما في الكروموسومات أو في الجينات وقليل من هذه الأمراض هو الذي يحدث فيه تغيرات شديدة في الكروموسومات يمكن اكتشافها بالميكروسكوب الضوئي (مثل فقد أو اكتساب كروموسوم أو كسر جزء منه أو انتقال جزء من كروموسوم إلى آخر) ولكن معظم الأمراض الوراثية تحدث  نتيجة لتغير طفيف في الجينات. (ما يعرف بالطفرة Mutation) شكل (2)الكروموسومات

 - الخلايا الجسمية وهذا التعبير يعني كافة أنواع الخلايا في الجسم فيما عدا الحيوانات المنوية او البويضة. مركز الكتاب المدرسى 2004: 64- 113) (T.A.Brown 1992: 395: 418)

ارتباط الكروموسوم :قياس طول الكروموسوم وحساب طول الجين وتحديد عدد النيكلوتيدات الداخلة في تكوينه، عند حدوث العبور بين موقعين  فيهم الجينات والذى يتوقف على المسافة التى تفصل بين الجينات و يمكن الاستعانة بالميكروسكوب الإلكتروني فى رسمها    . (جمال الدين نصرت،عبد الرؤف سليم 2001: 177- 349) (Desmonds t.n.1996:122-  136)

تناسخ الكروموسوم :هو بلمرة الحمض النووى من النيكلوتيدات بواسطة أنزيم البلمرة DNA Polymerase فتنفصل السلسلتين ويبدأ تكوين السلسلة المكملة الجديدة لكلا السلسلتين المنفصلتين وأنزيم البلمرة يعمل فى اتجاه5 الى 3 فقط لذلك لا تتكون السلسلتين بإضافات مستمرة للنيوكليتيدات فى كلا السلسلتين ولكن فى سلسلة ثم يقوم أنزيم الربط DNA Ligase بربط هذة القطع الصغيرة مع بعضها حتى يتكون الكروموسوم وعليه فالكروموسوم الأصلي يعمل كمادة أولية للتفاعل او قالب. (عصمت خالد علام 1993: 67- 97) (ماجد زكى ، فوزى الفقى 1996: 81- 98)

 

- رسم الخرائط الوراثي:هو تحديد المواقع النسبية لمقاطع المادة الوراثية( DNA fragments )  المختلفة في المحتوي الوراثي للكائن و تحديد مدي ارتباط هذه المقاطع بالصفات الوراثية سواء الكمية  التي تعتمد في توارثها علي العديد من الجينات مثل كمية المحصول  آو النوعية  التي تعتمد في توارثها علي جين واحد آو عدد قليل من الجينات.

توصل مجموعة من العلماء الدوليين من اليابان وأوربا وأمريكا إلي الأسرار الوراثية لأحد النباتات الأولية وهو نبات "أرابيدوبسيس ثاليانا" Arabidopsis thaliana ، الذي ينتمي إلى مجموعة الصليبيات ذات الفلقتين cruicifer.

ويستطيع العلماء من خلال هذا الكشف المذهل رسم خريطة جينية كاملة للنباتات كالخريطة الوراثية للإنسان، كما أن جينات هذا النبات تشارك جميع الكائنات الحية على كوكب الأرض.

ويقرر الباحثون البريطانيون أن معرفة التركيب الجيني للنبات أهم بكثير من معرفة التركيب الجيني للإنسان؛ وذلك لأن النبات أساس للنظام البيئي في العالم أجمع.

وسيؤثر هذا الاكتشاف في جميع الأشياء التي لها علاقة بالنبات، مثل: الطعام، والملبس، والوقود والطاقة، والصبغات والعطور والأدوية وغيرها، ويقدر عدد النباتات المعروفة بـ 250 ألف نبات حول العالم، وبذلك سيعتبر هذا النبات مرجعًا لكل الأنواع الأخرى، وسيتمكن الباحثون أيضًا من إنتاج محاصيل معدلة وراثيًّا أوفر إنتاجًا وألذ طعمًا وأكثر مقاومة للجفاف والأمراض والحشرات بل والتغيرات المناخية، بمعنى أخر سيفسر هذا الاكتشاف جميع القواعد الجينية التي تحدث في النباتات المعدلة وراثيًّا.

أما لعلماء التطور فسيوضح هذا الاكتشاف كيف تطورت جميع النباتات على ظهر الأرض.

والنقطة المهمة هي التي تتعلق بالإنسان حيث يقول "P. Mike Bevanu " المنسق الأوربي لنبات الأرابيدوبسيس: إن هناك 100 جين نباتي متعلق بأمراض جينية عند الإنسان مثل الصمم الوراثي، والعمى، والسرطانات.

وباختصار سيكون الأمر مفيدًا للغاية لصحة الإنسان وأمراض سوء التغذية التي يتحكم فيها النبات، هذا فضلاً عن أن النباتات المزهرة تنتج 100 ألف مادة لا توجد في الحيوان تستخدم في الأدوية ومن ثم سيكون هذا الاكتشاف فتحًا جديدًا في عالم الأدوية.

وهذا النبات له تركيب جيني سهل وبسيط 1/20 من التركيب الجيني لنبات الذرة كمثال ، وأصغر 25 مرة من التركيب الجيني عند الإنسان، كما أن دورة حياته قصيرة ولا يتأثر تركيبه الجيني بتعاقب أجياله لآلاف السنين، وهو متواجد على نطاق واسع في المناطق المعتدلة في أوربا وشرق أفريقيا، وآسيا واليابان.

كل هذه الأسباب جعلت منه الأنسب لهذه الأبحاث وأدخلته التاريخ بهذا الكشف المميز .

قرأ العلماء 115مليون حرف كيميائي سجل على شرائط الDNA الحلزونية، وبذلك يستطيع العلماء معرفة أي جين خلال 18 شهرًا بعدما كان يستغرق الأمر على الأقل 10 سنوات.

يمكننا تشبيه الخرائط الوراثية بالعرض البياني المركز للمسافات النسبية و لكن معبرا عنها بالاتحادات الجديدة بين جينات المجموعات الارتباطية الواحدة المحمولة في      كروموسوم واحد والمقصود برسم الخرائط الوراثية هو تحديد المواقع النسبية لمقاطع المادة الوراثية ( DNA fragments )  المختلفة في المحتوي الوراثي للكائن و تحديد مدي ارتباط هذه المقاطع بالصفات الوراثية سواء الكمية  التي تعتمد في توارثها علي العديد من الجينات مثل كمية المحصول  آو النوعية  التي تعتمد في توارثها علي جين واحد آو عدد قليل من الجينات  . و تسمي هذه المقاطع من المادة الوراثية بالجينات وتلعب الخرائط الوراثية دور بارز في برامج التربية و التحسين الوراثي فهي تعتبر المرشد الذي عن طريقة يمكن أن يبدأ المربي برنامجه بخطي ثابتة واثقة آمنة حتى يصل إلي الهدف المنشود في اقصر وقت ممكن . فمثلا إذا  استطعنا أن نحدد مقطع أو مقاطع معينة من المادة الوراثية (DNA ) يرتبط ظهوره بوجود صفة اقتصادية هامة مثل المقاومة لمرض معين أو زيادة كمية المحصول .. الخ فيمكن عن طريق أجراء اختبارات علي مستوي (DNA ) باستخدام تقنيات البيولوجيا الجزيئية انتخاب النباتات الحاملة لهذه المقاطع و التي ترشد المربي علي وجود الصفة المرغوبة مباشرة و بدقة مما يمكنه من الوصول إلي الهدف المنشود من برنامج التربية من خلال جيلين أو ثلاثة بدلا من .1 إلي 15 جيلا باتباع الطرق التقليدية .

تبنى الفكرة في رسم الخرائط الارتباطية على إنه عند التهجين بين نباتين أو أي كائنين فأن نتائج التلقيحات بين أزواج الاليلات الجينية تكون 50 % تراكيب أبوية و 50 % تراكيب ذات اتحادات جديدة فإذا ما ظهرت النتائج لكثير من 50 %  تراكيب أبوية واقل من 50 % اتحادات جديدة دل ذلك على وجود ارتباط لتلك الصفات أو بمعنى وجود الجينات المسئولة عن تلك الصفات على كروموسوم واحد . وحيث إن الاتحادات الجديدة تحدث عند حدوث العبور بين الموقعين التى تقع فيهم الجينات فان احتمال حدوث العبور يتوقف على المسافة التى تفصل بين الجينات على الكروموسوم فلو افترضنا إن الجينات A ,B ,C على نفس الكروموسوم بنفس الترتيب فان المتوقع إن تكون الاتحادات بين A , B  تكون اقل من الاتحادات بين A,C لقلة المسافة بين الجين  الأول والثاني وكبرها نسبيا بين الجين الأول والثالث وهكذا يمكن الاستعانة بالميكروسكوب الإلكتروني قياس طول الكروموسوم وحساب طول الجين وتحديد أيضا عدد النيكلوتيدات الداخلة في تكوينه وهكذا يمكن الاستعانة بالميكروسكوب الإلكتروني قياس طول الكروموسوم وحساب طول الجين وتحديد أيضا عدد النيكلوتيدات الداخلة في تكوينه

 و فإذا فرض وجود التراكيب التالية مع عدد الأفراد التالية

 

 

نلاحظ إن التراكيب    ABC /abc ,  abc /abc  تراكيب أبوية ونسبتها اكثر من 50 % يعنى وجودها على كروموسوم واحد و ونظرا لان اقل التكرارات حدثت من التراكيب ABc /abc و abC /abc فذلك يعنى إن المسافة بين A , C  قليلة وهى اقل من المسافة بين A , B  مما يدل على إن الترتيب الصحيح للجينات الثلاثة على الكروموسوم هو  A C B  وان نسبة حدوث العبور يتناسب مع المسافة بين الجينات

وعلى ذلك تكون نسبى الاتحادات الجديدة بين A , C  = 45+50+3+2 / 1000 = 10 وحدات عبورية على الخريطة الارتباطية وبالمثل المسافة بين B,C   = 70+75+2+3 /1000= 15 وحدة ارتباطية وهكذا يمكن الاستعانة بالميكروسكوب الإلكتروني قياس طول الكروموسوم وحساب طول الجين وتحديد أيضا عدد النيكلوتيدات الداخلة في تكوينه. (P.K.Gupta 2005 :504: 524)

 

1. الخرائط الارتباطية

           تبنى الفكرة في رسم الخرائط الارتباطية على إنه عند التهجين بين نباتين أو أي كائنين فأن نتائج التلقيحات بين أزواج الاليلات الجينية تكون 50 % تراكيب أبوية و 50 % تراكيب ذات اتحادات جديدة فإذا ما ظهرت النتائج لكثير من 50 %  تراكيب أبوية واقل من 50 % اتحادات جديدة دل ذلك على وجود ارتباط لتلك الصفات أو بمعنى وجود الجينات المسئولة عن تلك الصفات على كروموسوم واحد . وحيث إن الاتحادات الجديدة تحدث عند حدوث العبور بين الموقعين التى تقع فيهم الجينات فان احتمال حدوث العبور يتوقف على المسافة التى تفصل بين الجينات على الكروموسوم فلو افترضنا إن الجينات A ,B ,C على نفس الكروموسوم بنفس الترتيب فان المتوقع إن تكون الاتحادات بين A , B  تكون اقل من الاتحادات بين A,C لقلة المسافة بين الجين  الأول والثاني وكبرها نسبيا بين الجين الأول والثالث و فإذا فرض وجود التراكيب التالية مع عدد الأفراد التالية

 



2. الخرائط الهجينية

وهناك تقنيات حديثة تسمى تهجين الأحماض النوويةNucleic acid hybridization and homologies    هي طريقة يستدل بها على ترتيب معين أو تسلسل معين من القواعد النيتروجينية أو على جين معين  فعند تسخين معلق من  DNA  مزدوج  السلسلة والمحتوى على مجموعة من الجينات الغير معروفة الوظيفة  فان الروابط الهيدروجينية بين أزواج القواعدالنيتروجينية تنكسر فتنفصل كلا السلسلتين في كل جين وعند تبريد المعلق المحتوى على DNA فان السلسلتان تعاود الارتباط لان كل منهما يميلان لتكملة بعضهما البعض تماما , فإذا تم خلط DNA من خلية ما  مع DNA مصنع أو   mRNA مصنع ( حيث يعزل البروتين المسبب لظاهرة فسيولوجية معينة ويتم دراسة تسلسل وترتيب الأحماض الأمينية بها وتعطى تلك البيانات إلى الكمبيوتر لاستنباط وتوقع تسلسل الجين المسئول عن هذا البروتين ثم يقوم جهاز PCR  بتكوين شظايا د ن ا أو ر ن ا المتوقع لكن نظرا لوجود عدة احتمالات  لتتابع النيوكليتيدات داخل الجين محل الدراسة نظرا لان الشفرة الوراثية للأحماض الأمينية ليست شفرة واحدة فالحمض الأميني  له اكثر من شفرة واحدة فإذا ما خلط د ن ا المصنع وحدث الارتباط بين الجين المطلوب البحث عنة  مع إحدى جزيئات  د ن ا  المصنع  سمى الناتج  Homologous DNA  وتسمى تلك التقنية باسم  تهجين د ن ا  DNA Hybridization  . (جمال الدين نصرت،عبد الرؤف سليم 2001: 177- 349) (Desmonds t.n.1996:122-  136)

 

 

3. الخرائط الانفصالية الجزئية  :

     هو رسم خريطة لجزئ  DNAتعتمد على حقيقة إن المناطق المحتوية على T,A  تنفصل بمعدل أسرع نتيجة احتوائهما على زوجين  من الروابط الهيدروجينية عن المناطق المحتوية على G,C  نتيجة ارتباطها بثلاث روابط هيدروجينية .

 و تعد خاصية إعادة الاتحاد ذات فائدة في البيولوجيا الجزئية حيث تستخدم في قياس طول الكروموسوم و معرفة عدد النيكلوتيدات حيث إن تحت الظروف القياسية فان الجينوم الأكبر حجما سيأخذ وقتا أطول في إعادة الاتحاد عن الجنيوم الصغيرة .

                               

5. خرائط الانتشار الأنزيمي المقيد :

تحديد أنزيمات القطع  أو أنزيمات الاندونيوكليز التى تقطع جزئ DNA  في أماكن محددة عند تتابعات معينة من النيكلوتيدات ، المقيدة , باستخدام تلك الأنزيمات يمكن تقطيع د ن ا إلى قطع ويمكن تحديد حجم كل قطعة. (جمال الدين نصرت،عبد الرؤف سليم 2001: 177- 349) (Desmonds t.n.1996:122-  136)تستخدم فيها أنزيمات القطع المحددة أو أنزيمات الاندونيوكليز التى تقطع جزئ DNA  في أماكن محددة عند تتابعات معينة من النيكلوتيدات كما بالجدول التالي حيث قام بتوصيف تلك الأنزيمات العالمان Nathans & Smith  وقد حازا على جائزة نوبل عام 1978 لاكتشافهم أنزيمات الاندونيوكليز المقيدة , باستخدام تلك الأنزيمات يمكن تقطيع د ن ا إلى قطع ويمكن تحديد حجم كل قطعة باستخدام نظام التفريد الكهربي بالبولي اكريلاميد أو الاجاروز نظرا لن كل وحدة كروماتيدية سوف تحمل شحنة سالبة والناتجة من مجموعة الفوسفات وعلية فان معدل الهجرة لقطع د ن ا خلال عملية التفريد الكهربي يعطى مقياس دقيق لأطوالها حيث يتناسب معدل الهجرة عكسيا ونسبيا مع طولها , وتصبغ قطع   د ن ا  بصبغة الاثديوم بروميد حيث ترتبط الصبغة  د ن ا وعند تعرضها للأشعة الفوق بنفسجية فيظهر د ن ا عندئذ ذو وميض فلورسنتى فيسل تعينها وتصويرها .

 

 

 

 

 

 

 


التقويم

1- - وحدات ميكروسكوبية موجودة في نواة الخلية وتتراص الجينات طوليا عليها وتتكون من DNA وبروتينات:

ا- الميتوكوندريا.               ب- الكرووسومات.

ج- DNA.                     د- rna..

2- ترجع الأهمية البيولوجية للكروموسومات إلى أنها تحافظ على:

ا-  العدد الصبغى للكائن الحى.         ب-  التركيب الوراثى دونما تغير.

ج-  عدد البروتينات فى الخلية.         د- جميع ما سبق.

3- تحتوى الخلايا الجسدية على :

ا- نصف العدد الصبغى.         ب- المحتوى الصبغى كاملا.

ج- بويضات.                    د- حيوانات منوية.

4- اشرح بايجاز خطوات تناسخ الكروموسوم؟ د-  انفصال- إكمال- ربط .

5- اذكر تعربفا مناسبا للخرائط الهجينية.

6- الفارق بين الخرائط  الانفصالية  الجزئية والخرائط الارتباطية أن الخرائط الارتباطية  يمكن أن:

أ- تشرح أهمية بعض المواقع على الدنا.     ب-  تحدد مواقع العبور عند هجين  نباتين.

ج- توضح مواقع القطع فى الدنا .            د- تشرح تركيب الجين.

7- الخرائط التى تبنى على إمكانية تقطيع الدنا الى قطع وتحديد حجم القطع بالبولى اكريلاميد هى :

أ- انفصالية جزئية.                           ب- خرائط ارتباطية.

ج- خرائط الانتشار الانزيمى المقيد.          د- الخرائط الهجينية.

8- (أكمل)تعود أهمية الخرائط الوراثية الى أنها تسهم فى......................................

9- بنيت الخرائط الوراثية على أساس أن:

أ-  حدوث العبور بين الجينات.

ب- ظهور صفات مختلفة عن الأبوين بين الآباء.

ج- قلة المسافة بين الجينات. د- جميع ماسبق              

10- الخرائط الوراثية لها علاقة بما يلى عدا  ماعدا:

أ- الطعام.         ب-  الطاقة.

ج- الأدوية.       د- المعمار.


2- تركيب المادة الوراثية

 

مستطيل مستدير الزوايا: *بعد دراسة هذا الموضوع ينبغى على كل طالب أن يكون قادراً على أن:
•	- يشرح تركيب المادة الوراثية .
•	- يستنتج أهمية DNA
•	- يربط بين أفكاره عن DNA وتركيب نموذج تخطيطى من ال DNA  من شريطين.
•	- ينظم استنتاجاته ليثبت أن الDNA هو  المادة الوراثية.
•	- يحدد الجين المسئول عن الإصابة بالأمراض السرطانية من خلال وظيفة الجين.
•	- يركب القواعد النيتروجينية  التى يمكن تواجدها بالخلية.
القضايا المتضمنة –الجينات- د ن ا- ر ن ا- السرطان وبيولوجيا الأورام-  دورالهندسة الوراثية فى حماية البيئة  .
المفاهيم المتضمنة: الجين-  الانكو جين - الانكو جين الأولى - الجين المحفز للاورامTSG –النيوكليوتيدات -  –بنك الجينات.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


2

 

 

 

استطاع العالم افرى وفريقه العلمي عام 1945 م من عزل المادة المسببة للتحول البكتيري وأثبت التحليل الكيميائي أن المادة المعزولة هي DNA  وعلية  أمكن تفسير التحول البكتيري على  أساس أن إحدى السلالتين امتصت DNAِ الخاص بالسلالة الأخرى وبالتالي اكتسبت الخصائص الوراثية للسلالة المنقول منها DNA    ولكن المشكلة التي واجهها العلماء أن المادة المسببة للتحول البكتيري لم تكن نقيه وبها نسبه من البروتين لذلك لم يتوافر دليل قطعي على أن المادة المسئولة هي الـ DNA بعد دراسات مستفيضة تم استخلاص الأنزيم المحلل للـ DNA وهو أنزيم Deoxyribonuclase وتم معالجه المادة الوراثية المسببة للتحول البكتيري بهذا الأنزيم فتوقفت عمليه التحول البكتيري وبما أن الأنزيم لا يؤثر على البروتين إذن المادة الوراثية هي مادة الـ DNA تم قياس كميه الـDNA في مختلف الخلايا وجد أنها تحتوى على نفس الكمية وان الخلايا الجسمية تحتوى على ضعف الكميه التي بالخلايا التناسلية وهذه العلاقة تحقق الثبات الوراثي .

         وعند دراسة البروتين في الخلايا المختلفة وجد أن كميته تتفاوت من نسيج إلى آخر كما أن البروتين يهدم ويبنى باستمرار في الخلية وبالتالي فهو غير ثابت ولا يحقق الثبات الوراثي لان كميه البروتين في الخلايا الجسدية لا تساوى ضعف كميه البروتين في الخلايا التناسلية وبالتالي وفرت تلك الدراسة دليل آخر على  أن المادة الوراثية هي DNA .

        تمكن العالمان واطسن  وكريك من وضع نموذج للـ د ن ا هذا النموذج يتركب من شريطين  حيث يمثل القواعد النيتروجينية درجات هذا السلم وهذا الدرج ( القواعد النيتروجينية ) يتكون آما من  الادنين الذي يرتبط بالثايمين برابطة هيدروجينية ثنائية أو من الجوانين الذي يرتبط بالسيتوزين برابطة هيدروجينية ثلاثية ويلتف DNA  حول نفسه بحيث يوجد عشر نيوكليوتيدات في كل لفة ليتكون DNA الحلزوني المزدوج فبمجرد وضع نموذج DNA  بدأ التفكير في دراسة سلوك DNA وكيف يضاعف نفسه وهل سلوكه ثابت في جميع الكائنات ؟

      لقد أشار العالمان واطسن وكريك في نموذجيهما إلي أن تركيب الشريط المزدوج (DNA) يحتوى على وسيلة يمكن بها مضاعفته حيث أن شريطي DNA يعتبر كلا منهما قالب لبناء الآخر وكما بذل العالمان واطسن وكريك جهدا كبيرا لوضع نموذج الـ DNA فقد بذل العالمان ميسسلون وستال جهدا كبيرا في الوصول للطريقة التي يتضاعف بها DNA وهى طريقه التضاعف شبه المحافظ Semi Conservative حيث ينفصل شريطا DNA عن بعضها بكسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد النيتروجينية المتزاوجة ثم يعمل كل شريط كقالب لبناء نفسه ثم تتكون روابط هيدروجينية بين شريطين أحدهما قديم والثاني جديد وبالتالي عندما تنقسم الخلية تنتج DNA  هجينا . 

عندئذ أمكن الجواب على التساؤل الهام الآتي ....

أين تحتوى الخلية على مخزون المعلومات الوراثية اللازمة لتأدية عملها؟

تحتوى الخلية على مخزون من المعلومات والخطط اللازمة لتأدية عملها داخل النواة والبعض الآخر خارج النواة في إحدى عضياتها وهو ما يسمى بالميتوكوندريا وهو بيت الطاقة في الخلية حيث انه المسئول عن أكسدة السكر وإنتاج الطاقة اللازمة للخلية في تسير عملها .

وتتركيب المادة الوراثية:تتركب من الجينات المحمولة على الصبغيات (الكروموسومات) وهى مادة كثيفة موجودة داخل نواة كل خلية من خلايا الكائن الحى، ويميز كل كائن حى عدد معين من الكروموسومات .(Leon.S.,Robert.H.G,Nathan.G.K.1999:5- 53)

DNA :وهو مختصر لكلمة دي اوكسي رايبونيوكليك اسيد  deoxyribonucleic acid وهي المادة التي تكون المورثات (الجينات) الموجودة في خلايا جميع الكائنات الحية، والتي تجعل كائناً حياً مختلفًا عن الآخر، ويتكون من شريطين يلتفان حول بعضهما على هيئة سلم حلزوني، ويحتوي الجزيء على متتابعات من النيوكليوتيدات. (محمود محمد جبر وآخرين2001: 23- 58)( وليم ستانسفيلد 1991: 11- 141)

 

- الجينات: المورثات أوالجيناتgenes:الوحدة الوظيفية للوراثة وهي قطعة من حامض الدي أن اي متمركزة في مكان محدد على الكروموسوم ، يعمل المورث على على تنظيم عملية تكوين  الإنزيم أو أي بروتين آخر. (ماجد زكى ، فوزى الفقى 1996: 1- 78)

النيوكليوتيدات :

هى وحدات وراثية معاً تكون DNA أوRNAوهى تتكون من سكر ريبوزى فى حالةRNAوالسكردى اوكسى ريبوزفى حالةRNA، وأربع قواعد كيميائية هى أدينينA ، ستيوزين C، وجوانين G ، ثايمينTأو يوراسيلU فى حالة RNA. وفوسفات)( وليم ستانسفيلد 1991: 11- 141)

 هناك ألفة كيميائية فيزيقية بين الادينوزين والثياميدين وبين كل من السيتوزين والجواندين تسبب نزوع كل قاعدة إلى الالتصاق بمن تتألف معها فإذا ما انفصلت السلسلتين سريعا ما تعود إلى التركيب الأصلي وإذا ما انفصلتا السلسلتين كالسوستة سرعان ما اختارت كل سلسلة ما يكملها أو تجمع كل سلسلة القواعد التي تتألف معها ليتم بينها التحام لتكون سلسلة مكملة  وبذلك يتم التضاعف عند انقسام الخلية وبذلك تتكون السلسلة بنفس الترتيب وبدقة بالغة  .

تتكون كل نيكلوتيدة من ثلاثة اجزاء اثنان منها تكونان قوائم السلم الحلزونى وهما السكر الخماسي الريبوزى فى صورة الديسوكسى ( اى سكر الريبوز منزوع ذرة الأكسيجين من على ذرة الكربون رقم 2 ) حمض الفوسفوريك .

 وتتحد النيوكلتيدات معا  برابطة ثنائية الأستر حيث تتحد احدى النيوكليتيدات مع التى تسبقها فى السلسلة برابطة استر بين مجموعة الايدروكسيل  على ذرة الكربون رقم 3 وحمض الفوسفوريك للنيوكليتيدة السابقة , وبين مجموعة الايدروكسيل على ذرة الكربون رقم 5 وحمض الفوسفوريك للنيوكليتيدة التالية والجزء الثالث من النيوكليتيدة عبارة عن احدى القواعد الاربعة والتى تكون بالاتحاد مع ما يناظرها درجات السلم الحلزونى  .
 

2- السرطان وبيولوجيا الأورام:

الانكو جين:هو الجين الذى يسبب نشاطه نمو الخلايا بشكل غير عادى وانقسامها محدثة السرطان.

الانكو جين الاولى:الجين المنظم للنمو فى حالته العادية ولكن اذا تطفر يحدث السرطان.

الجين المحفز للاورامTSG:هو الجين المسئول فى الحالة العادية عن إبطاء النمو والخلل الوظيفى فى هذا الجين يسبب الاورام. (Shaaban M.M.2001:653- 787)

علاج جيني للبروستات

شرع فريق من الباحثين البريطانيين في أول تجربة من نوعها في البلاد لعلاج مرضى سرطان البروستات باستخدام المورثات أو الجينات كما تعرف

وستغطي التجربة في البداية ثلاثين رجلا، وستحدد ما إذا كان بإمكان نوع من الفيروس المعدل جينيا، يحقن في الورم، تحويل الخلايا السرطانية في البروستات إلى أهداف تجتذب أدوية السرطان

وفي حال نجاح التجربة، التي تجريها جمعية حملة أبحاث السرطان الخيرية وشركة كوبرا ثيرابيوتكس للتكنولوجيا الحيوية، ستوسع في بريطانيا وستجرى في فرنسا وهولندا أيضا

كما ان التقدم للخضوع للتجربة التي قد تفتح مجالا جديدا لعلاج المرض

وتتركز فكرة العلاج بالمورثات على مبدأ مهاجمة الخلايا السرطانية فقط لتفادي التعرض للآثار الجانبية للعلاجات الكيماوية التي تؤثر على الخلايا السليمة

ويتلقى المريض، بعد حقن الفيروس في الخلايا السرطانية، عقارا مساعدا في الأوردة، ويتحول العقار إلى مكون سام بسبب مورث موجود داخل الفيروس المعدل وراثيا والذي سبق حقنه في الخلايا السرطانية، ويعمل الجين بمثابة حافز للعقار المساعد لمهاجمة الورم

إن هذا النوع من العلاجات سيساعد على ايجاد طرق أفضل لمكافحة اكثر اشكال المرض مقاومة للعلاج بالإشعاع يشار إلى أن العلماء في الولايات المتحدة يعملون منذ أعوام للتوصل إلى علاج باستخدام المورثات ولكن بأسلوب مختلف، إذ يستخدمون خلايا سرطانية من المرضى لتنشيط جهاز مناعتهم بالكامل لمحاربة السرطان ويتوقع الخبراء أن يكون سرطان البروستات، الذي يصيب كبار السن في الغالب، من أهم أمراض السرطان بين الذكور خلال العقدين المقبلين

 

 

 2- دور الهندسة الوراثية فى الحفاظ على البيئة:

بنك الجينات:

قسم تجهيز التراكيب الوراثية

*قسم التوثيق

* قسم الاكثار والتقويم

         نظرا لان البشرية تسعى الى الرفاهية والرخاء على حساب الإخلال بتوازنات الطبيعة باستنفاذ الثروات دون وعى فقد أدى ذلك الى إحداث الخلل البيئى الذى يضر فى النهاية بالإنسان , وقد أشار الى ذلك تقرير منظمة الأغذية والزراعة حيث ذكر ان 25% من النباتات والحيوانات على سطح الارض قد هدد بالانقراض فى السنوات القليلة الماضية وقد تعرض 75% من المصادر النباتية الى الضياع وتعرضت الغابات الى الاضمحلال والإزالة والغابات الاستوائية يتم تدمير حوالى 15 مليون هكتار منها سنويا .
كما تشير التقارير ان أعلى معدل انقراض لفصائل الحيوانات زاد فى الآونة الأخيرة وان 770 صنف معرضة للانقراض فى العشرين سنة القادمة , كما يتعرض التنوع  جميع المستويات سوف يضر بالبشرية جميعا ليس بالدول الفقيرة فحسب بل سيطول الدول الغنية ايضا فى القريب لقد اصبح الإنسان ولأول مرة فى التاريخ يمتلك الوسيلة لان يطوع المخزون الوراثى لدى جميع الكائنات الحية بما يرضى طموحة وأحلامه .
فلقد اصبح من الممكن ان توضع التراكيب الوراثية لصور الحياة على الارض على مائدة العمليات الوراثية لتصبح مطوعة فى يد الجراحة الوراثية ولمهندسي الجينات الوراثية لاستحداث نباتات وكائنات حية دقيقة بهدف تغير وظائفها البيولوجية عن طريق إضافة جين جديد مرغوب او إزالة جينات تحمل صفات وراثية غير مرغوبة او تعديل نظام عمل وكفاءة جينات تحمل صفات وراثية مرغوبة .
من هنا يظهر أهمية وجود مصادر وراثية طبيعية لكى يتمكن علماء الوراثة الجزيئية من استخدامها لتحقيق أهدافهم اى انه لا توجد هندسة وراثية بدون مصادر وراثية لذلك يبحث العلماء على ثروات الله فى الارض من مصادر وراثية متمثلة فى النباتات المحلية والبرية والحيوانات والكائنات الدقيقة والتى تستخدم فى حل مشاكل الانسان من نقص الغذاء والدواء والماء وهموم الانسان الأخرى .
يتم حفظ تلك التراكيب الوراثية لحين الحاجة اليها فى ما يعرف ببنك المعلومات الوراثية او البنك الوراثى او بنك الجينات حيث يقوم البنك الوراثى باستثمار ارصدتة من التراكيب الوراثية فى تطوير الإنتاج الزراعى بشقية النباتى والحيواني وتطوير الإنتاج الصناعى وتقديم صناعات جديدة تكون أدوات الإنتاج فيها هى الكائنات الحية بما يعرف بالتقنيات الحيوية او التكنولوجيا الحيوية او البيوتكنولوجى كما يمكن استثمار الودائع الوراثية بتلك البنوك فى إثراء التنوع البيولوجى وفى التحسين البيئي لغلق الدوائر الايكولوجية التى فتحها الانسان بسوء استخدامه للتكنولوجيا الحديثة .
فعلى سبيل المثال هناك مجموعة من النباتات المقاومة للملوحة والجفاف والحرارة العالية وتنمو تحت الظروف الصعبة الغير مواتية لو أمكن حفظ تلك النباتات واستغلال تراكيبها الوراثية الفريدة فى برامج التحسين الوراثى من خلال تقنية الهندسة الوراثية لامكن التغلب على مشكلة نقص المياه التى تمثل اكبر التحديات التى سوف يواجهها الانسان فى القرن المقبل والتى قد تسبب حروبا للمياه.

قسم تجهيز التراكيب الوراثية :
ويقوم هذا القسم بإرسال البعثات الاستكشافية لمعرفة المصادر الوراثية ثم جمعها كما يقوم باستقبال المصادر الوراثية من البنوك الأخرى.

و
يقوم بعزل التراكيب الوراثية عن طريق الجينات المرغوبة وإكثارها عن طريق تحميلها على بلازميد مناسب ثم إدخالها الى البكتريا التى تقوم باستنساخ عدد لا نهائى من تلك الجينات والتى يمكن بعد ذلك تخزينها وحفظها .

وفى حالة الموارد الوراثية النباتية يمكن حفظ مجموعة الخلايا او الأنسجة النباتية او البذور وذلك بحفظها عن طريق زراعة الأنسجة والخلايا او الحفظ فى سائل النيتروجين وفى حالة الموارد الميكروبية يمكن حفظها فى مزارع خاصة تحتوى على الجليسرول وسائل النيتروجين .

قسم التوثيق :
يقوم بتسجيل وحفظ المعلومات الوراثية لكل كائن حي فى البنك أولا بعمل بصمه وراثية له ثم حفظ المعلومات الخاصة بها باستخدام الحاسب الالى وربطة بالبنوك الأخرى لتسهيل نقل المعلومات عن البنوك الوراثية للجينات الأخرى لتسيل معرفة الأرصدة البنكية على مستوى القطر والدولة والمؤسسات والجامعات ومراكز البحث العلمى لامكان الاستفادة بها فى التحسين الوراثى والتى هى حجر الأساس فى التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية
.

ويعتمد تكنيك البصمة الوراثية على استخدام أنزيمات القطع المحددة او أنزيمات الاندونيوكليز التى تقطع جزئ
DNA فى اماكن محددة عند تتابعات معينة من النيكلوتيدات, وباستخدام تلك الأنزيمات يمكن تقطيع د ن ا الى قطع ويمكن تحديد حجم كل قطعة باستخدام نظام التفريد الكهربى بالبولى اكريلاميد او الاجاروز نظرا لأن كل وحدة كروماتيدية سوف تحمل شحنة سالبة ناتجة من مجموعة الفوسفات وعلية فان معدل الهجرة لقطع د ن ا خلال عملية التفريد الكهربى يعطى مقياس دقيق لأطوالها حيث يتناسب معدل الهجرة عكسيا ونسبيا مع طولها , وتصبغ قطع د ن ا بصبغة الاثديوم بروميد حيث ترتبط الصبغة بال د ن ا وعند تعرضها للأشعة الفوق بنفسجية فيظهر د ن ا عندئذ ذو وميض فلورسنتى فيسهل تعينها وتصويرها .وعلية فالبصمة إذن هى قطع من الحمض النووى ذات أحجام خاصة سبب تلك الأحجام انها قطعت بإنزيم خاص من أنزيمات القطع فأذا تم مقارنة بين صنف واخر فى تفريد قطع الدنا فإنها قطها سوف تختلف اماكن هجرة القطع لاختلاف أحجامها فى كل صنف عن الآخر نظرا لان تتابع النيكلوتيدات فى دنا كل صنف سوف يكون مختلفا وبذلك يمكن التمييز بين الاصناف والأنواع بتلك الوسيلة وحفظ صورة كمبيوترية فى بنك الجينات لكل الاصول الوراثية كما بالشكل التالى .


وضعت الدول المتقدمة نظم للتوثيق وبراءة الاختراع لانتائج الأبحاث والمشاريع العلمية لحمايتها وضمان احتكارها ولحصر استخدامه على صاحبة والذى يعطية الحق فى بيع اختراعه وفق شروط يضعها لمن يرغب فى الشراء 
.

العالم المتقدم ونهب الثروات الطبيعية للعالم النامى :
نتيجة نقص الغذاء لزيادة تعداد سكان العالم والخوف من حدوث مجاعات اتجه العالم فيما سبق الى تنمية الإنتاج النباتى والحيوانى دون الاهتمام بالكيف والنوعية ونتيجة الخوف من أخطار المبيدات الكيميائية واحتياجات السوق العالمية لأصناف عالية الجودة ومع ظهور 
.

تقنية الهندسة الوراثية التى أعطت للبشرية الفرصة مرة أخرى الى التحسين النوعى والكمى معا حيث يمكنها تتطويع المخزون الوراثى الكامن فى المخلوقات الحية وتبديل تلك الإمكانيات الوراثية بتعديل النباتات والحيوانات وراثيا
.

رجع العالم الى البحث عن التراكيب الوراثية التى تحمل صفات هامة تضاءل الاهتمام بها فيما مضى مثل تحمل الملوحة ومقاومة الجفاف والأمراض والآفات وبدأ العالم المتقدم خلال السنوات القليلة الماضية فى جمع الثروات الطبيعية من أرجاء العالم وبالأخص الدول الفقيرة او النامية من الأصول الوراثية أودعتها فى بنوكه الوراثية حيث تم جمع مئات أنواع الفاكهة والخضروات ونباتات الحبوب وجميعها ذات قيمه غذائية عالية فضلا على مئات الأنواع من النباتات الطبية والعطرية ونباتات الغابات وكذلك الحيوانات المتميزة من دول الجنوب الحارة والنباتات البرية الصالحة للغذاء .
قسم الاكثار والتوثيق :
يقوم هذا القسم بإكثار النباتات والحيوانات والكائنات الحية ومتابعتها لذلك يحتوى على مزارع الأصول النباتية ومزرعة سمكية ومزارع الحيوانات ومعمل لزراعة الأنسجة وصوب زراعية ويقوم هذا القسم بالإكثار وأقلمة النباتات والحيوانات للظروف البيئية فى المنطقة التى يوجد بها البنك الوراثى.

 

 

التقويم:

1- تشرح الدراسة الدقيقة لDNA

ا- البصمة الوراثية .          ب- الأمراض الوراثية .

ج- الهندسة الوراثية .           د-  كل ما سبق .

2-   يمكن تفسير التحول البكتيري على  أساس أن إحدى السلالتين من بكتريا الالتهاب الرئوى امتصت شئ ما من السلالة الأخرى وهو:

ا- البروتينات .           ب- DNA .

ج- RNA                 د - كل ما سبق.

3- ارسم شكلاً يوضح تركيب ال DNA؟

4- الذى يتناسب مع RNA:

أ- AUCG .   

ب- ATCG.

ج-  السكرريبوز وليس دى أوكسى ريبوزوالقواعد AUCG.

د- -  السكرريبوز وليس دى أوكسى ريبوزوالقواعد ATCG

5- المسئول عن نقل ونسخ الشفرة الوراثية فى الكائنات الحية هو:

ا- البروتينات .  ب- DNA .

ج- RNA       د - كل ما سبق.

6- يكونRNA هو الأهم فى حالة واحدة فقط مما يلى:

ا- البصمة الوراثية .     ب- الأمراض الوراثية .

ج- الهندسة الوراثية .    د-  كل ما سبق .

7- ارسم شكلاً يوضح تركيب ال RNA؟

8- الفارق بين DNA&RNAهو:

أ- ترتيب السكر الخماسى.                  ب- نوع القواعد النيتروجينية.

ج- وجود اليوراسيل فقط فى RNA.     د- جميع ماسبق.

9-  يلتف DNAحول نفسه بطريقة معينة حتى:

أ- لايتمزق بسهولة.                ب- يؤدى وظائفه بسهولة.

ج- يأخذ حيز أصغر داخل النواة.          د- يحافظ على مكوناته من التفاعلات المختلفة.

 

 

 


3-  الاحماض النووية

مستطيل مستدير الزوايا: بعد دراسة هذا الموضوع ينبغى على كل طالب أن يكون قادراً على أن:
•	- يستنتج أهمية RNA  
•	- يركب شكلا لل RNA من خلال شكل لل DNA
•	- يقارن بين DNA&RNA
•	- يشرح وظيفة الجينات
•	- يشرح دور الهندسة الوراثية فى الأمن الغذائى.
•	- يحدد الخطوات الرئيسية فى الهندسة الوراثية
•	- يفسر سبب التخوف من الهندسة الوراثية.
•	- يشرح إحدى طرق نقل الجين إلى الجينوم.
•	- يبرر مخاطر الحرب البيولوجية.

القضايا المتضمنة:الأحماض النووية- الهندسة الوراثية- الحرب البيولوجية.
المفاهيم المتضمنة: mRNA&rRNA&nRNA- DNA- الخنازير المؤنسنة- دور الهندسة الوراثية فى الامن الغذائى- التكنولوجيا الحيوية- الحرب البيولوجية- الأنثراكس- الطاعون –الجدرى- الجمرة الخبيثة- تركيب وتنظيم الجين.
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


- الأحماض النووية:وتشمل:

DNA :وهومختصر لكلمة دي اوكسي رايبونيوكليك اسيد  deoxyribonucleic acid وهي المادة التي تكون المورثات (الجينات) الموجودة في خلايا جميع الكائنات الحية، والتي تجعل كائناً حياً مختلفًا عن الآخر، ويتكون من شريطين يلتفان حول بعضهما على هيئة سلم حلزوني، ويحتوي الجزيء على متتابعات من النيوكليوتيدات. (محمود محمد جبر وآخرين2001: 23- 58)( وليم ستانسفيلد 1991: 11- 141)

RNA :هو تتابع نيوكلتيدى مشابه لجزيء DNA الا أنه عادة ما يتواجد بشكل مفرد وليس مزدوج مثلٌNAٌD كما أن السكر(ريبوز وليس دى أوكسى ريبوز)،والأربع قواعد النيتروجينية هى أدينينA ، يوراسيل U، ستيوزين C، وجوانين G . (محمود محمد جبر وآخرين2001: 23- 58)( وليم ستانسفيلد 1991: 11- 141)

الاحماض النووية وتناسخ الكروموسوم :
انقسام الكروموسوم خطوة أساسية قبل انقسام الخلية الى خليتين يتم بلمرة الحمض النووى من النيكلوتيدات بواسطة أنزيم البلمرة
DNA Polymerase فتنفصل السلسلتين ويبدا تكوين السلسلة المكملة الجديدة لكلا السلسلتين المنفصلتين وأنزيم البلمرة يعمل فى اتجاة 5 الى 3 فقط لذلك لا تتكون السلسلتين بإضافات مستمرة لنيكليتيدات فى كلا السلسلتين ولكن فى سلسلة واحدة التى يكون فيها الاتجاه هو 5 الى 3 اما السلسلة الاخرى فان أنزيم البلمرة يعمل على اضافة قطع صغيرة من د ن ا فى الاتجاه 5 الى 3 ثم يقوم أنزيم الربط DNA Ligase بربط هذة القطع الصغيرة مع بعضها حتى يتكون الكروموسوم وعلية فالكروموسوم الأصلي يعمل كمادة أولية للتفاعل او قالب  يقوم أنزيم بلمزة DNA بوظيفيتن أحدهما ربط النيكلوتيدات برابطة ثنائية الاستر الفوسفاتية اما الوظيفة الثانية هى تصحيح اخطاء التناسخ اذا تم اضافة نيكلوتيدة سليمة يقوم الأنزيم من خلال اخدود يحمل شحنة موجبة من ربط النيكلوتيدات السليمة ويتقدم الى الأمام اما اذا كانت النيوكلوتيدة خاطئة فأنها لن  تتمكن من الاتحاد مع النيوكلوتيدة المقابلة فى السلسلة (القالب) وعلية فأنها سوف تعيق تقدم الأنزيم الى الأمام فيتراجع الأنزيم إلى الخلف الى المنطقة التى تؤهله لقطع النيوكلوتيدة الخاطئة حتى تأتى النيوكلوتيدة السليمة ويبدأ السير فى البناء الصحيح (وهى بذلك تشبة الكماشة الجزء الامامى منها للالتحام والجزء الخلفي منها يعمل كقصافة القطع ) .

هناك نوعان من البروتينات الأول يسمى هيليكيز
Helicase والثانى يسمى Rep protein يرتبط الأول بالخيط البطئ فى الشوكة والثانى بالخيط القائد ليقوما بالتحرك الى الامام لفك سلسلتى د ن ا القالب تمهيدا لعمل أنزيم البلمزة وفتح الشوكة (اى فتح السوستة ) ومن جهة اخرى وجد ان سلسلة القالب عندما تكون فى

 

 

على نفسها بسرعة  وبسهولة لوجود صورة مفردة فانها تكون معرضة للانثناء او الانطباق ازواج قواعد متطابقة فتكون عروات تشبة دبوس الشعر hairpin مما يعيق التناسخ لذلك توجد بروتينات خاصة تقوم بالارتباط  بسرعة بالمناطق المفردة من سلسلة القالب لتثبت هذة المناطق والمحافظة عليها مفردة بدون انحناء او انثناءات  لحين وصول أنزيم البلمزة يطلق على تلك البروتينات single stranded DNA binding (SSB) proteins , يوجد فى نهاية كل كرومسوم منطقة تسمى منطقة التلومير غنية بقواعد الجواندين تفقد جزء منها كل مرة تناسخ لتحدد عمر الخلية .

تركيب وتنظيم الجين :

تبعا لنموذج Jacob&Monod فقد قسمت الجينات الى ثلاث أنواع وهى :
1- 
Regulator Genes وهى الجينات المنظمة لعمل عديد من الجينات الأخرى والتي يطلق عليها اسم الجينات العاملة 
2- 
Operator Genes وهى الجينات العاملة التي تقوم بدور عامل التليفون وهى التي تتحكم في فتح وغلق عدد كبير من الجينات الأخرى التي يطلق عليها Structural Genes
3- 
Structural Genes وهى الجينات المسئولة عن التركيب الخاص بالبر وتينات أو ببروتين الإنزيم .

ولقد افترض تنظيم نشاط الجين يكون عن طريق
Regulator Genes حيث يتحكم في فتح او قفل عدد من Structural Genes المسئولة عن إنتاج أنزيمات معينة تؤدى تفاعلات بيوكميائية في سلسلة ينتج عنها في النهاية ظاهرة فسيولوجية معينة . ويتم ذلك بأن يقوم ال Regulator Gene بإفراز مثبط لعمل Operator Genes ويطلق على هذا المثبط اسم القامع او المثبط وقد اقترح Gelbert 1967 أن Repressor عبارة عن بروتينيات تقوم بمنع الجين العامل من اتاحة الفرصة لانزيم بلمرة الرنا من ان يعمل وبالتالي لا تؤدى وظيفتها واقترح ان ذلك يتم بوسيلتين

 

الاولى ان المثبط ينتج دون قدرة على التثبيط الا فى وجود منشط Effector عند وجودة يقوم بالالتصلق بمنطقة Operator فيمنع انزيم بلمرة الرنا من نسخ DNA وبالتالى عدم تكوين الرسالة .

كما اقترح Jacob & Monod أن الالية الثانية للكابح تتم عن طريق تثبيطه بمادة ذات وزن جزيء منخفض Effector والتي تلغى قدرة المثبط على العمل وبالتالي يصبح Operator Genes حر تاركا ال Structural Genes قادرة على العمل من خلال إصدارها الأوامر الخاصة بتكوين البروتين وهى m RNA وبالتالى لانتاج إنزيمات متخصصة لاتمام تفاعلات معينة وظهور ظاهرة فسيولوجية أو صفة أو تميز خلوي أو تكشف خلايا أو أنسجة معينة

 

 

 

وهناك نظرية تفترض أن البروتين القاعدي المعروف

بالهستون والذي يحتوي على نسبة كبيرة في تركيبه

 على الحمض الأميني الأرجنين والليسين" والموجود

 بالكروموسومات يعمل كمادة مثبطة لفصل المادة الوراثية

إذا ما اتحد بها وبذلك ينظم فعلها من المراحل الجنينية

 وحتى الموت ويسبق منطقة العامل او Operator منطقة

 تسمى بمنطقة المستبدى او المحفز Promoter هى التى

تحدد لانزيم بلمرة mRNA من اين يبدأ العمل

 

 

2-  الهندسة الوراثية :عزل الجين ومعالجته  لكى يعبر وراثياً عن نفسه أو نسخ الجين لنفسه وتكوين صورة على شكل mRNA  ليتم ترجمتها على الريبوسومات لتكوين البروتين اللازم لإظهار صفة مرغوبة  يجب أن يتكون هذا الجين من ثلاثة مناطق ،منطقة الحافز(للبدئ) منطقة التشفير(لتحديد نوع البروتين) ومنطقة الادننة (الانهاء) .     

خطوات هندسة الكائنات الحية وراثيا :
 أولا : رسم الخرائط الوراثي (سبق الاشارة اليها)
1. الخرائط الارتباطية

2. الخرائط الهجينية

3. رسم الخرائط الانفصالية الجزئية  

4. إستخدام الميكروسكوب الإلكترونى في  رسم الخرائط الكروموسومية

 

5. خرائط الانتشار الأنزيمي المقيد

ثانيا: دراسة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين :

    لمعرفة التركيب المتناهي الدقة للخرائط وذلك  بمعرفة تتابع النيكلوتيدات داخل الجين حتى يمكن اختيار أنزيمات القطع المحددة اللازم استخدامها للحصول على الجين المطلوب وهو ما يعرف باسم    The ultimate fine structure maps اكتشف Sanger 1976   وزملاءه طريقة إنزيمية ومنهيات لسلسلة د ن ا لإنتاج قطع من د ن ا تكون نهايتها عبارة عن نيكلوتيدات خاصة تحتوى على سكر ريبوزى من نوع خاص هو 2,3 Dideoxyribolose حيث تحتوى ذرة الكربون الثانية والثالثى على ذرة أيدروجين ناقصة لذرتي الأكسجين وبدلا من مجموعة OH على ذرة الكربون الثالثة والضرورية جدا ليستطيع أنزيم بلمرة د ن ا من العمل على اتحاد النيكلوتيدات وتكوين رابطة الاستر بين مجموعة الايدروكسيل بالسكر ومجموعة حمض الفوسفوريك في النيكليتيدة التالية لتتكون  سلسلة د ن ا الفردية قبل اتحادها مع مثيلتها لتكوين سلسلتين الـ د ن ا المزدوج الحلزوني.

    إذا عزل جين معين وأردنا معرفة تركيبة الدقيق وترتيب نيكلوتيداتة يتم وضع    أجزاء ال  DNA  لإجراء أربع تفاعلات متوازية لبناء خيط مكمل له بواسطة إنزيمات الاندونيوكليز والتي تقوم بفك حلزون قطع د ن  ا ( القالب ) ونسخ صورة مرآة منة باستخدام أربع أنواع من النيكلوتيدات ثلاثة منها نيوكليتيدات عادية والرابعة نيوكلتيدة من نوع 2,3 Dideoxyribolose كمنهيات للتفاعل فيستعمل في التفاعل الأول in vito  نيوكليتيدة ddATP وفى التفاعل الثاني  نيوكليتيدة ddGTP  وفى التفاعل الثالث  نيوكليتيدة ddCTP وفى التفاعل الرابع نيوكليتيدة ddTTP  وهى ذات نشاط إشعاعي حيث تحتوى على الفسفور 32 المشع   فينتج عن التفاعلات قطع من د ن ا لكنها متقطعة دائما عند النهايات المستخدمة وعند فصلها بالتفريد الكهربي بالاكرميد جيل يمكن تعيين موقعهم في الجيل بواسطة الإشعاع سوف ينتج سلما يشير إلى تتابعات النيكلوتيدات وسوف تذهب اقصر القطع إلى أطول مسافة أو اقرب جهة للانود ( الالكتود الموجب ) وستكون كل حزمة تلية محتوية على سلاسل أطول وهكذا يتم قراءة السلم في جيل الاكريلاميد المستعمل في الفصل .

 

ثالثاً: معالجة الجين المعزول  لكى يعبر وراثياً عن نفسه Gene Expression وتكوين الجين الكيميرى

     لكي يتم تعبير الجين وراثياً أي نسخ الجين لنفسه وتكوين صورة على شكل mRNA  ليتم ترجمتها على الريبوزومات لتكوين البروتين اللازم لإظهار صفة نباتية مرغوبة ( شكل مظهري Phenotype ) يجب أن يتكون هذا الجين من ثلاثة مناطق المنطقة الأولى تسمى الحافز   Promoter  Sequence  فهي التى تساعد في تحديد توقيت عمل الجين وموقع تعبير الجين فهي بمثابة شفرة للجين نفسه تقول له من هنا تبدأ في نسخ الرنا الرسالة أو الرسول  ( ابدأ من هنا ) والمنطقة الثانية هي منطقة التشفير وهى تحمل معلومات تحدد طبيعة البروتين الذي يشفره الجين structure gene  وأخيرا المنطقة الثالثة والتي يطلق عليها منطقة تعدد الادننة  (Ploy adenylation) poly- A وهى المسئولة عن إنهاء عمل نسخة ال mRNA الرسول RNA transcript Messenger على الوجه الصحيح وكنها تقول للجين أنهى عملية النسخ هنا  .

 

ولحسن الحظ أن أمام المهندس الوراثي حرية واسعة في مزج هذه المناطق والموائمة بينهما وتجميعهما من جينات مختلفة لتنتج ما يسمى بالجينات الكيميرية Chimeric gene  ويذلك أمكن لمهندسي الوراثة اختيار محفزات متباينة فأمكنهم توجيه تعبير الجين إلى أعضاء بذاتها مثل الأوراق أو البذور أو الجذور أو الدرنات بل إلى أنماط بذاتها من الخلايا داخل النسيج الواحد  .
                                                                                                                                                                                                             

صورة توضح خطوات هندسة الكائن  الحى وراثيا

 
                                                                                                    

 

 

 

 

 

رابعاً :  مرحلة تطعيم الجين وإكثاره

تأتى مرحلة تطعيم الجين الذي تم تركيبة على بلازميد خلية بكتيرية ( البلازميدات هي تراكيب وراثية غير كروموسومية للبكتريا وهى عبارة عن جزيئات من DNA تتضاعف مستقلة عن الكروموسوموم  في النواة الغير حقيقية وتحتوى تلك البلازميدات على موروثات تمكنها من الانتقال من من خليتها  Donor cell  إلى خلية أخرى لذلك تسمى تلك البلازميدات بالبلازميدات المعدية أو بلازميدات الاتصال . قد تتصل بعض البلازميدات بكروموسوم الخلية عن طريق عملية اتصال مزدوج ( عبور وراثي )  Cross over   وعند اتصال البلازميد مع كروموسوم الخلية فانه لا يتضاعف أو ينسخ مستقلا بذاته بل يصبح تضاعفه مرتبطا بتضاعف الكروموسوم ثم بعد التضاعف تعيد استقلاليتها عن الكروموسوم وهى نفس الخاصية للفيروسات المعتدلة   Temperate virusesوالتي استخدمت في هندسة الكائنات الأخرى وراثيا

 

شكل يوضح مرحلة تطعيم الجين وإكثاره

 
 

 

 

      النواة إلى السيتوبلازم الجديد مرة أخرى  يتم اختيار البلازميد الذي يحتوى على علامة marker  كأن يكون محتوى على جين لمقاومة  للاستربتوميسين أو ينقل للبلازميد جين مقاوم للمضاد الحيوي كاناميسين

ثم يتم فتح حلقة البلازميد باستخدام إحدى أنزيمات القطع المحددة وينقل اليها الجين الجديد المرغوب إكثاره وتطعيمه عن طريق أنزيم اللصق الليجيز يتم التحام الجين الجديد بحلقة البلازميد ثم يتم إيلاج البلازميد المطعوم إلى داخل بكتريا  E.coli أو   Agrobacterium    التى تتكاثر بسرعة هائلة فيتم مضاعفة عدد البلازميدات المحتوية على الجين الجديد ولتميز الخلايا البكتيرية المحتوية على البلازميد المطلوب يتم معاملتها بأحد المضادات الحيوية استربتوميسين أو الكاناميسين  فخلايا البكتريا التى تقاوم تكون هي المحتوية على الجين المطلوب  .

 

 

 

مربع نص: شكل يوضح نقل البلازميد  

 


خامساً : نقل الجين إلى الجينوم      
TRANSFORMATION   

  هناك طرق عديدة لنقل الجين المعزول وإيلاجها في جينوم الكائن المرغوب هندسته  تسمى هذه الطرق الجراحة الوراثية

ا-  النقل بواسطة  الاجروبكتريوم  TDNA  

أول نظام لهندسة النباتات وراثياً وهو الأوسع استخداماً هو نقل الجين المرغوب إلى النبات باستخدام قدرة بكتريا Agrobacterium tumefaciens  الممرضة في نقل جزء من DNA  إلى خلايا النبات وتقوم البكتريا بنقل جزء من DNA  لديها (أو الخاص بها ) تسمى Transferred DNA ( TDNA )  بالاندماج إلى كرموسومات النبات المصاب لتدفعه إلى إنتاج الهرمونات النباتية لترفع مستواها في تلك الخلايا إلى المستوى الذي يؤدى إلى سرعة تكاثر الخلايا وتكوين كتل من الخلايا الجذرية والتي تعرف Crown Gall  لتصبح تلك الأورام  مكان صالحاً وبيئة ملائمة ومصدر غذائي لتلك البكتريا فيما يعرف بمرض التدرن التاجي Crown Gall disease   ولكي تكون تلك البكتريا فعالة كأداة للنقل الجينى لابد من استئصال جيناتها المسببة للمرض بمعنى نزع سلاحها . ولقد نجح   Mary   Dell Chiltonسنة 1983 وآخرين من شركة مونسانتو وجامعة واشنطن  من استئصال الجينات الممرضة دون المساس بالية نقل الDNA  وبالرغم من بساطة الطريقة ودقتها إلا أن كثير من المحاصيل من بينها محاصيل الحبوب مثل الأرز والقمح والذرة ليست من عوائل الاجروبكتريوم لذلك تم البحث عن نظم بديلة .

 

 ه-  النقل بالفاج

سميت ظاهرة انتقال صفة وراثية من خلية بكتيرية إلى خلية بكتيرية أخرى بواسطة الفاج باسم النقل  بالحمل بالفاج  Transudation حيث تندمج قطعة من كروموسوم بكتيري داخل جسم الفاج وعندما يغزو الفيروس خلية عائل جديد فان الخلية المستقبلة تنقل على كروموسومها القطقة التى في حوزة الفيروس ومن اشهرها فاج لامبدا فعند مهاجمة هذا الفيروس لبكتريا القولون  E.coli  فان الخلايا تظل فترة وهى في طور القدرة الكامنة للتحلل Lysogenic  حيث  تحتوى على نسخة من د ن ا الفيروس مندمج مع كروموسوم الخلية بين موقع الجين جلكتوز وموقع الجين البيوتين فإذا ما عرضت الخلايا إلى الحث  Induction فان الفيروس قد ينفصل عن كروموسوم الخلية من نفس النقطة التى اتصل بها بالكروموسوم بعملية عكس عملية الاندماج ليبدأ في مضاعفة نفسه وتكوين الفيريونات الكاملة وتنفجر الخلية ولكن في حالات أخرى لا ينفصل الفاج الأولى من نفس نقطة الاتصال بل من أماكن أخرى فتكون حلقته محتوية على د ن ا الفيروس مضافا إليه قطعة من كروموسوم الخلية فإذا احتوى الفيروس على جين الجلاكتوز سمى الفيروس باسم فاج لامبدا ناقصة الجلاكتوز وتسمى بذلك الاسم ناقصة  defective  حيث أن كمية د ن ا التى يمكن تعبئتها في الغطاء البروتيني للفاج ثابتة ومحددة فان إضافة موروث الجلاكتوز تعنى بالضرورة استبعاد جزء من موروثات الفاج لامبدا من الطرف الآخر مما يؤدى إلى نقصها لصفات وراثية وهو ما يفسر عدم القدرة على الحصول على فاج يحتوى على اكثر من موروث أو جين في نفس الفيرون . وعند استخدام هذه الفاجات لإصابة خلايا بكتريا ليس لها القدرة على تمثيل الجلاكتوز فتتحول الخلايا إلى خلايا لها تلك القدرة فضل الجينات التى تم انتقالها بالفاج. (محمد اسماعيل محمد وآخرين2002: 60- 68)(فتحى محمد عبد التواب1991: 150- 310 )

 

 

 

 

دورالهندسة الوراثية فى الأمن الغذائى:

            لا يوجد اتفاق في المجتمع العلمي بشأن مدى معقولية المخاوف أو مدى احتمال وقوعها. فبعض العلماء يدافعون نمطيًا عن تجاربهم وعن التطبيق التجاري لها مستخدمين بعض الحجج العلمية التي تشير إلى أن المشاكل التي قد تحدث بسبب النباتات المعدلة وراثيًا هي أقل مما يحدث بسبب ما لا يحصى من الطفرات العشوائية غير المتعمدة التي وقعت عبر الزمان التطوري، وأن الكائن الحي المعدل وراثيًا يتمّ تحويره بمستوى من الدقة العالية نسبيًا.

 

 

دورا لهندسة الوراثية فى الأمن الغذائى

الهندسة الوراثية والأمن الغذائى

في أيام بحوث الهندسة الوراثية الأولى كانت التساؤلات تنصب على المخاطر المحتملة لتسرب الكائنات المهندسة وراثيًّا من المعامل، أما الآن فإن الأمر يتعلق باستخدام تلك الكائنات على مدى واسع بين البشر وفي البيئة؛ ولأن المخاوف من آثار تلك الكائنات والمنتجات المهندسة ما تزال قائمة بل تزايدت، فقد تطلب ذلك ظهور ضوابط تؤمن البشر والبيئة من تعاظم مخاطر كل ما هو مهندس وراثيًّا.

من المتفق عليه أن أهم الأضرار المحتملة لمنتجات الهندسة الوراثية تتلخص في:

أ-  أضرار مباشرة على سلامة البيئة ومكوناتها البيولوجية وهي الأخطر.

ب-  أضرار مباشرة على صحة الإنسان وهي التي استدعت الاهتمام الجماهيري.

ج-  أضرار تتصل بتخلخل التركيبة الاقتصادية والاجتماعية للدول.

والمخاطر الثلاثة تتصل اتصالا مباشرا بموضوعات التجارة الدولية خاصة عند النظر إلى تداول الكائنات المهندسة وراثيًّا عبر الحدود الدولية.

على ما سبق.

ح-  إقامة دعاوى متبادلة بين بعض المزارعين وبعض الشركات بناء على خلافات نشأت بينهم في التطبيق.

 

 

3- الحرب البيولوجية:

السلاح البيولوجى هو الاستخدام المتعمد للجراثيم والميكروبات والفيروسات او سمومها لهدف القتل واضرار العدو وأتلاف النباتات والماشية والإنسان والبيئة .
 ترجع الأسلحة البيولوجية الى عهد الإمبراطورية الرومانية على الاقل , عندما كان من الشائع إلقاء جثث الحيوانات النافقة فى إمدادات مياه العدو لتسميمها و قد عرفت حكومة الولايات المتحدة الحرب البيولوجية بأنها الاستزراع أو الانتاج المتعمد للكائنات الممرضة من بكتريا أو فطريات أو فيروسات و نواتجها السامة بجانب مركبات كيميائية معينة بهدف نشر المرض أو الموت وتعمد تعريض جماعة بشرية الى مرض فتاك مثل الجمرة الخبيثة او الطاعون و تشمل الوسائل الاخرى للحرب البيولوجية التى ذكرها نيكسون تلك التى تهلك المحاصيل لا الانسان فقد تركزت الحرب البيولوجية على استخدام المسببات المرضية لأمراض مثل تفحم القمح و هو مرض نباتي تسببه انواع من الفطريات تنتمى الى الجنس
Tilletia اذ يحل الفطر محل الجزء المزهر من نبات القمح ليكون كتلا من ابواغ سوداء سرعان ما تنتشر الى النباتات الاخرى و تفحم القمح مرض متوطن فى الكثير من أنحاء العالم و تسبب الإصابة الشديدة بة نقصا حادا فى غلة المحصول ولتفحم القمح صفة إضافية حيث انه ينتج غاز ثلاثى ميثايل امين القابل للاشتعال و الذى يمكن ان يفجر آلات الحصد التى جمعت الحبوب المصابة .

بدأ انتاج السلاح البيولوجى فى بريطانيا 1934 للانثراكس والسلاح البيولوجى يعد سلاحا فتاكا وكارثة بشرية لانة سلاح صامت يفتك بالملايين دون ضجيج لسهولة نقلة وتداوله فيمكن وضعة فى جهاز تكييف بمركز للمؤتمرات او صالة العاب او مركز للتسويق او يترك الوعاء الحاوى عليه ساعة الذروة على قضبان المترو فى مدينة عالمية مزدحمة بالسكان او فى الحقول او مع قطيع من الماشية فيقع الهجوم فى هدوء , يمكن استعماله فى صورة ضباب او سائل او ايروسول او رشة بالطائرات او تلويث مياه الشرب به او إطلاقه داخل الحشرات والفئران والطيور المعدية بالناقل المرضى , وعندا تجد الميكروبات ان الظروف البيئية غير ملائمة للبدأ بالفتك بالكائنات والإنسان فأنها تسكن وتكون جراثيم لعدد من السنين حتى تعود الظروف لتصبح فيعاود نشاطه ومنها الانثراكس فالجراثيم فى معظمها تحافظ على حياة العائل لكى تتمكن هى من النمو والتكاثر والانتشار اما الانثراكس فانها تنتقل بسرعة وتتحول هى الى جرثومة تظل خامدة لسنين وتكون اكثر فتكا عندما يستنشقها الانسان بأنواعه المختلفة وهى ثلاثة:1. الانثراكس المعوى :
والذى يسببه بكتريا
Anthrax bacilli والذى يصيب الحيوانات المزرعية ثم ينتقل منها الى الانسان بتلوث الطعام وتنتقل البكتريا الى الحهاز الليمفاوى وتسبب القيء والإسهال وبط الحركة وتسمم دموى يؤدى الى نزيف أسود اللون يخرج من فتحات الجسم لذا يطلق علية الحمى الفحمية.

2. مرض غزل الصوف او الأنثركس التنفسى او الالتهاب الدماغى
وهو الأخطر تنتقل العدوى من العاملين بصناعة غزل الصوف الملوث بالبكتريا عند استنشاقه وتبدأ الأعراض كالأنفلونزا او البرد يتبعها ارتفاع درجة الحرارة وصعوبة فى التنفس والسعال وهبوط التهاب رئوى ونزيف فى المخ وغيبوبة وموت .

3- الجمرة الخبيثة:

يصاب بها الفلاحون ومربو الماشية والأطباء البيطريون نتيجة الاحتكاك الجلدى بالحيوانات المصابة وتظهر فى صورة حبة حمراء صغيرة تكبر تدريجيا وتحتوى على فقاقيع تتقرح ويظهر بها سائل دموى اصفر يتحول الى الأحمر ثم الأسود , تنحر فى اللحم حتى تصل الى العظم .

الجدرى:

     بعد اختفاء الجدرى عام 1980 من قاموس الأمراض والأوبة ظلت الدكتورة الإنجليزية جانيت باركر التى تعاونت مع المخبرات البريطانية تجرى تجارها لانتاج فيرس مهندس وراثيا له صفات تعجز الأطباء عن مداواة المرضى به , ونتيجة عدوانيتها ماتت به بعد ان عجز الأطباء على علاجها من الجدرى الفتاك التى خلقته حيث لا يؤثر فيه العقاقير وقد اغلق معملها وتم تطهيره بل تطهير جامعة برمنجهام كلها وتم حرق جميع متعلقاتها الشخصية ولكن بقى الجدرى كسلاح بيولوجى فتاك فى حوذة كثير من الدول , يسبب فيروس الجدرى الحمى والقشعريرة والعرق الغزير والاغماء ثم الموت .

الطاعون:

من اكثر انواع البكتريا فتكا بالإنسان تصل نسبة الموت للمصابين به 100% تظهر أعراضه فى صورة حمى يعقبها قشعريرة مع سعال وضيق فى التنفس نتيجة تسمم الدم والتهاب الرئة ثم يعقب الوفاة.

 كما توجد الكائنات الممرضة بدورها فى سلالات تدمر وتصيب الأصناف والسلالات بدرجات متفاوتة من الإصابة لذلك تستطيع الدولة المعتدية ان تستغل هذة الخاصية لعزل سلالات من الكائنات الممرضة تعمل كقنابل ذكية فلا تهاجم الا مصادر العدو من المحاصيل الغذائية الرئيسية 

ويمكننا ان نوضح قدرة الحرب البيولوجية على تدمير الاقتصاد اذا نظرنا الى ما تسببه الإمراض فى الأحوال الطبيعية من خسائر ففى عام 1970 دمرت لفحه الأوراق فى الذرة ما قيمته بليون دولار فى جنوب امريكا , وقد تسبب صدأ أوراق البن فى القرن التاسع عشر فى تدمير مزارع البن بجنوب شرقى آسيا وفى العقدين الماضيين فى مشكلة ملحة فى امريكا اللاتينية .

على ان الواقع يقول ان النتائج قد تكون مروعة فشن هجوم بيولوجي مدبر يلحق أضرار جسيمة بنبات الأرز فى دولة فقيرة يعتمد عليها ملايين المواطنين على الأرز كغذاء , قد يتسبب فى مجاعة لا تقل خسائرها البشرية عن هجوم بالجمرة الخبيثة على مدينة ما والتاريخ خير شاهد فقد تسبب عن اللفحة المتأخرة للبطاطس فى المجاعة 1845 -  1846 بأيرلندا التى قتلت مليون من البشر والجئت مليون آخر الى الهجرة وكان مرض التبقع البنى للأرز سببا فى مجاعة منطقة البنغال بالهند عام 1942-  1943 والذى قضى على اكثر منة مليون شخص .

وقد طورت امريكا عددا من الأسلحة لنشر الامراض وهى غاية فى الإتقان منها :
 قنبلة تزن 500 رطل صممت أصلا لنشر منشورات الدعاية المضادة اثناء الحروب ولكنها عبئت بريش الطيور المحمل بجراثيم المرض وجربت إطلاق قنابل الريش من حاويات او مناطيد فى كامب ديتريك بمريلاند بأمريكا وعند إطلاق الريش سبح فى الهواء ليهبط فوق مساحة هائلة لينتقل المسبب المرضى من الريش الى النباتات وقد عفر الريش بالابواغ بنسبة عشرة فى المائة
· التقنية الثانية تعتمد على رش الابواغ من قاذفات
F-  100 , F- 105 , F- 4C وهو النظام المتبع فى رش المبيدات الكيميائية والذى استخدم فى مقاومة الأعشاب .

وللتقنية البيولوجية الحديثة دور بارز فى تطوير الأسلحة البيولوجية اذ يمكن للباحثين من ان ينتجوا سلالات ممرضة اكثر تحملا مقاومة للمبيدات قادرة على البقاء فى مدى أوسع من درجات الحرارة والرطوبة وفى عام 1998 وافق الكونجرس الأمريكي على برنامج لمكافحة المخدرات تبلغ ميزانيته 23 مليون دولار يتضمن بحوثا فى مجال ممرضات النبات وتشمل النباتات المستهدفة النباتات التى تنتج العقاقير المخدرة مثل الكوكايين والهروين والحشيش لتلاف النباتات المنتجة كأحد الحلول الجذرية فى الحرب ضد المخدرات .

 

 

 

 

 

 

 

 

التقويم

 

1- ناقش مع زملاءك أهمية دراسة الجينوم؟ثم اكتب سبعة اسطر مم استنتجته؟

2- يهدف الاستنساخ الى :

أ- لاستزراع جنين مستنسخ فى رحم امرأة باستخدام جينوم احد الأبوين فقط.

ب- هو استعمال المادة الوراثية (الجينية) من خلايا المريض ذاته.

ج- توليد خلايا مثل جزيرات بنكرياسية لعلاج الداء السكرى.

د- جميع ما سبق.

3- قارن بين الاستنساخ التوالدى والعلاجى؟

4- ارسم شكلاً يوضح مراحل نسخ الجينات

5- اذكر الايجابيات والسلبيات من وجهة نظرك فى قضية الاستنساخ؟

6- أهمية الاستنساخ العلاجى :

أ- تخليق الأنواع المختلفة من الأنسجة.

ب- علاج كثير من الأمراض الفيروسية.

ج- خلق أجيال مقاومة للأمراض.

د- زيادة النسل.

7- قارن بين الاستنساخ وزراعة الأنسجة؟

8- ناقش طرق الحصول على الخلايا الجزعية مع احد زملائك مسجلا نتائج المناقشة؟

9- ناقش مزايا ومخاطر الاستنساخ من وجهة نظرك مع زملائك؟

 

 

 

..................................

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

4-  الشفرة الوراثية

 

مستطيل مستدير الزوايا: بعد دراسة هذ ا الموضوع يكون كل طالب قادراً على أن:
•	- يعرف الاستنساخ
•	- يقارن بين أنواع الاستنساخ التوالدى والعلاجى
•	- يستنتج الهدف من الاستنساخ
•	- يستنتج أهمية الاستنساخ العلاجى
•	- يقارن بين الاستنساخ وزراعة الأنسجة
•	–يفسر ماحدث لكائنات مستنسخة لتظهر بشكلها المختلف عن الطبيعى.
•	- يناقش طرق الحصول على الخلايا الجزعية مع احد زملاءه
•	- يصدر حكمه فى ايجابيات وسلبيات قضية الاستنساخ
•	- يناقش أسباب تخوف البعض من الاستنساخ.
•	- يركب شفرة وراثية تخيلية لاى بروتين

القضايا المتضمنة :الشفرة الوراثية- الاستنساخ
المفاهيم المتضمنة:الكود- الكودون- الاستنساخ التوالدى –الاستنساخ العلاجى- الخلايا الجذعية- الخلايا كاملة القابلية- البروتينات- النقل النووى- هدف الاستنساخ.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


1- الشفرة الوراثية: هى تتابع جزئى من DNA والذى ينسخ الى RNA الريبوسومى كاملا والذى ينتقل بدوره الى الريبوسوم ليترجم الى تتابع من الأحماض الأمينية فى عديد الببتيد.

الكود: عدد النيوكليوتيدات المسئول عن اختيار RNA  الرسول الذى يحمل الأحماض الامينية(العشرون حمض المعروفون حتى الآن)، وهذا العد يكون ثلاثى لكى نحصل على الأحماض الأمينية التى تكون عديد الببتيد ومن ثم  البروتينات والإنزيمات.

الكودون :أولكودون يتكون من الكود الثلاثى AUG .

 

الجين Gene  هو جزء من DNA وهى بمثابة الحبات فى المسبحة وللجينات لغة تخاطب بها الخلية حيث تنقل اليها رسائل تقرئها الخلية فتنفذ ما فيها من تعليمات وأوامر فى منتهى الدقة , لغة الجينات تتآلف من أربع حروف هى A,C,T,G السابق ذكرها اما كلماتها فتتألف من ثلاث حروف فقط من تلك الحروف الأربعة ولتلك اللغة شفرات لكى تفهمها الخلية كعلامات الترقيم والفواصل بمعنى ابدأ من هنا , توقف هنا , بعض الشفرات تعمل كأقواس بين الجمل ليست لها أهمية تسمى انترونات . بعض أجزاء من DNA تعمل كمنظم لعمل الجين تعرف بالجينات المنظمة .
 

التسلسل والتتابع الدقيق للنيوكليتيدات فى ما يعرف بالدنا ترسل الخلية رسالة الى الخلية تسمى رسالة ال ر ن ا ليتم ترجمتها على المصنع الصغير المسمى بالريبوسوم فيكون بذلك بروتينا معينا هذا البروتين يتكون من تتابع للاحماض الامينية حيث تتباين كيميائيا تباينا واسعا نتيجة تكونها من عشرين حمض امينى يجعل هذا التباين ممكنا ويتم بناء هذا العدد الهائل من البرتينات داخل الخلية باوامرها التى ترسلها مع الرسول وبذلك يتكون الحمض الامينى المضبوط فى المكان المضبوط لينتهى بصناعة البروتين الذى يكون بعضة بنائى فى الخلية والبعض الاخر تنظيمى اى يقوم بتنظيم سير التفاعلات الحيوية داخل الخلية .

 


فالبروتينات هى التى تحدد شكل الخلية ووظيفتها ومصير البروتينات الى اين تتجه ايضا حيث تتكون نوع من البروتينات تكون بمثابة بطاقة حقائب  السفر حيث تنجذب الى تلك البروتينات برو
تينـــــــات اخرى لتتوجة الى المكان الصحيح وبذلك تشبة سير حقائب السفر على السير المتحرك الى الوجهه المحددة .
 

والبروتينات هى المكونة للأنزيمات و هى التى تصنع الغشاء المحيــط بالخلية كما تصنع الابواب التى تسمح بدخول المركبات اليها او خروجها منها بل ان الانزيمات هى التى تسمح بذلك حيث تتحد مع المركبات الداخلة او الخارجة وتحور فيها حتى يمكنها الدخول او الخروج حتى الكائنــــــات الممرضة كالبكتريا فأن اسنانها هى الانزيمات التى تقوم بتمزيق مكونـــــــــات الخلية وتحليلها الى مواد أبسط لامتصاصها والتغذية عليها .

 

وقد كشف علماء النقاب عن الشفرة الوراثية للدجاج التي تبين أنها تشترك مع البشر في

حوالي 60% من جيناته. ويتشابه تقريبا مع عدد الجينات لدى البشر عدد الجينات في مسودة للخريطة الجينية لدى ديك الغابة الأحمر الذي ينحدر منه الدجاج الأليف والذي يقدر عدد جيناته بما يتراوح بين 20 و23 ألف جين. وقال ريتشارد ويلسون من جامعة واشنطن في سانت لويز بولاية ميزوري إن اكتشاف الخريطة الوراثية للدجاج هو تطور مهم، مشيرا إلى أنها تسهم بقدر كبير في الإحاطة بالخريطة الوراثية للبشر. ويأمل العلماء من خلال تحليل الخريطة الوراثية للدجاج معرفة المزيد عن الأمراض مثل انشقاق سقف الحنك وضمور العضلات والتغيرات في الحمض النووي المرتبطة بالتقدم في العمر والجينات المسؤولة عن التطور الجنيني. وربما تساعد مسودة الخريطة الجينية الباحثين كذلك على إنتاج سلالات من الطيور أكثر تناسلا وخالية من الأمراض من شأنها

أن تحد من انتشار فيروسات مثل أنفلونزا الطيور في آسيا. وتعرف العلماء على جين في

الدجاج مهم للبروتين ويغذي الاستجابة للمناعة لم يعثر عليه إلا عند البشر.

 

2- الاستنساخ:

الاستنساخ العلاجى:

هو استعمال المادة الوراثية (الجينية) من خلايا

المريض ذاته لتوليد خلايا مثل جزيرات

بنكرياسية لعلاج الداء السكرى او خلايا

عصبية لا صلاح النخاع الشوكى التالف وذلك

عن طريق عزل خلايا جذعيه Stem Cell بشرية

من الكيسات الاريمية او سيدة الخلايا Master Cells

وعرف عنها قدرتها على تخليق الأنواع المختلفة من الأنسجة .    ( دانييل كيفلس ، وليروى هود:ترجمة أحمد مستجير 2002: 11- 53) ( منير على الجنزورى 2000: 333- 446)

 

- الاستنساخ التوالدى:

هو استزراع جنين مستنسخ فى رحم انثى باستخدام جينوم احد الأبوين فقط دون الآخر وذلك باستخدام تقنية النقل النووى  Nuclear transfer   داخل البيضة وتحضن تحت ظروف خاصة تحثها على الانقسام والنمو ثم تنقل الى رحم ام لاكتمال نمو الجنين. ( دانييل كيفلس ، وليروى هود:ترجمة أحمد مستجير 2002: 11- 53) ( منير على الجنزورى 2000: 333- 446)

 الاستنساخ العلاجى :

        هو استعمال المادة الوراثية (الجينية) من خلايا المريض ذاته لتوليد خلايا مثل جزيرات بنكرياسية لعلاج الداء السكرى او خلايا عصبية لا صلاح النخاع الشوكى التالف وذلك عن طريق عزل خلايا جذعيه Stem Cell بشرية من الكيسات الاريمية , ولقد اكتشفت الخلايا الجذعية Stem Cells او سيدة الخلايا Master Cells وعرف عنها قدرنها على تخليق الأنواع المختلفة من الانسجة.

الطرق التى استخدمها Gearhart & Thomson فى عزل الخلايا الجنينية

الانسجة التى تنتج من تمييز الخلايا الجذعية الجنينية A : خلايا الامعاء : Bخلايا عصبية :Cخلايا نخاع عظمى :Dغضاريف :Eخلايا عضلات :Fخلايا كلوية

 

والاستنساخ العلاجى يختلف عن الاستنساخ التوالدى   Reproductive Cloning  الذى يهدف لاستزراع جنين مستنسخ فى رحم امرأة باستخدام جينوم احد الأبوين فقط دون الآخر وذلك باستخدام تقنية النقل النووى  Nuclear transfer   باستخدام إبرة دقيقة لسحب المادة الوراثية من البيضة الناضجة ثم حقن نواة الخلية المانحة  Doner cell  ثنائية المجموعة الكروموسومية داخل البيضة وتحضن تحت ظروف خاصة تحثها على الانقسام والنمو ثم تنقل الى رحم ام لاكتمال نمو الجنين.

السؤال الذى يطرح نفسة هو ما هى الخلايا الجذعية ؟ وأين تتكون ؟ وكيف يمكن الحصول عليها ؟ 

من المعروف ان تكون الانسان يبدأ عندما يلتقى الحيوان المنوي مع البويضة الأنثوية ويحدث الاتحاد او الإخصاب فتتكون خلية كاملة الفاعلية والقدرة تسمى الزيجوت تنقسم الى خليتين كل منها يعتبر كامل الفاعلية ايضا بمعنى ان لكل منهما القدرة على إعطاء جنين كامل فى حالة انفصالهما عن بعضهما كما يحدث فى حالة التوائم المتطابقة . وبعد عدة انقسامات تتكون كتلة من الخلايا التى تتشكل فى شكل حلقة تعرف عندئذ باسم البلاستولة او الكيسية الاريمية 

 

 

تتكون البلاستولة من طبقة الخلايا الخارجية وكتلة من الخلايا الداخلية توجد فى القاعدة , الطبقة الخارجية يتكون منها المشيمة والأنسجة الدعامية بينما الكتلة الداخلية فهى التى تتكون منها الأعضاء الداخلية للإنسان اثناء مراحل تكوين الجنين تلك الكتلة هى التى يطلق عليها الخلايا الجذعية وهى التى عند تنميتها على بيئات مختارة Selective media تنمو الى الانسجة المتخصصة وعلى ذلك فالخلايا الجذعية خلايا متعددة القدرة ولكن قدرتها ليست كاملة حيث انها لا يمكن ان تكون جنين كامل لاجتياحها للخلايا الخارجية لتكون المشيمة والأنسجة الدعامية 

 

طريقة الحصول على الخلايا الجذعية الجنينية :
الطريقة الاولى : التى يتم منها الحصول على الخلايا الجذعية هى استخدام الأجنة البشرية التى تكون ناتجة من عمليات التلقيح الخارجى والتى تكون قد تكونت أساسا بهدف التكاثر (أطفال الأنابيب) حيث يتم فى هذة العيادات تلقيح عدد كبير من البويضات بالحيوانات المنوية ولا يستخدم منها الا عدد قليل ويتم مبدئيا فى الأنابيب او المزارع الخلوية , كما يمكن الحصول عليها من الأجنة المجهضة بعد الحصول على موافقة المتبرعين والذين قرروا إنهاء الحمل للسيدات اختياريا .

والطريق الثانية : هى الاستنساخ العلاجى والتى يستخدم فيها تقنية نقل انوية Somatic cell nuclear transfer وذلك عن طريق عزل نواة بويضة أنثوية من ام مانحة ويتم التخلص من نواتها وتحت ظروف معملية خاصة تؤخذ خلية جسدية ويعزل منها النواة او المخزون الوراثى للإنسان وتوضع بجانب البويضة وعن طريق تيار كهربائى ومواد كيميائية فيتم دمج النواة داخل البويضة وتنمى تلك البويضة الى طور البلاستولة ليتم الحصول على الخلايا الجذعية وتمتاز تلك الطريقة بان الخلايا الناتجة تكون مطابقة جينيا للفرد الذى أخذت منة النواة الجسدية مما يحل مشكلة رفض الجسم للأنسجة المزورعة من قبل الجهاز المناعى

  

يتم تثبيت البيضة بواسطة ممص ثم تستعمل إبرة لثقب المنطقة الصافية ويتم نزع سدادة الإبرة بعد ذلك

يحرض البيض على النضج فى أطباق الزرع وترافق كل بيضة بقايا خلية بيضية (تعرف بالجسم القطبى) وخلايا ركماية من المبيض ملتصقة بها 

 

 

تسحب الخلية الركامية من بيضة اخرى بواسطة الإبرة

بعد نزع السدادة تغرز الابرة فى البيضة لسحب الجسم القطبى والمادة الوراثية بالبيضة

 

 

يتم تعريض البيضة المحقونة بمزيج من الكيماويات وعوامل النمو بهدف تفعيلها 

تم حقن البيضة الفارغة بالخلية الركامية فى عمق البيضة

 

 

بعد اربعة وعشرون ساعة تقريبا تبدأ البيضة بالانقسام

تنمى الخلايا الجذعية الى الخلايا المتخصصة العصبية او العضلية او خلايا البنكرياسية او خلايا الدم لاستخدامها فى العلاج الجينى

 

فى اليوم الرابع او الخامس تتكون الكيسية الاريمية
او البلاستولا والتى تحتوى على الخلايا الجذعية

 

 

 استخدام الخلايا الجذعية فى العلاج :
يسمى العلاج بها العلاج الخلوى Cell therapy حيث يكون سبب العلة هو تعطيل الوظائف الخلوية للخلايا والأنسجة ويمكن للخلايا الجذعية فى علاج الحالات التالية
-  أمراض القلب بزراعة انسجة عضلية تعيد للقلب الضعيف تأهله للعمل بقوة من جديد 
-  الامراض العصبية والنفسية مثل الزهايمر ومرض باركتسون يمكن علاجهما بالحقن بالخلايا العصبية الناتجة من الخلايا الجذعية سالفة الذكر 
-  العديد من أمراض السكر عند تعطل تكوين الأنسولين من البنكرياس وذلك بحقن خلايا البنكرياس فتعيد للبنكرياس حيويته فى انتاج الأنسولين.

 

 

- النقل النووى:تقنية باستخدام إبرة دقيقة لسحب المادة الوراثية من البيضة الناضجة ثم حقن نواة الخلية المانحة  Doner cell  ثنائية المجموعة الكروموسومية داخل .

- الخلايا الجذعية:خلايا تتميز بقدرتها على الانقسام لفترة غير محدودة في الأوساط المخبرية وان تنتج خلايا متخصصة متعددة الفعالية القابلية على انتاج غالبية الأنسجة في الجسم الحي ومنشأها الكتلة الداخلية من البلاستولة فهى التى تتكون منها الأعضاء الداخلية للإنسان اثناء مراحل تكوين الجنين .

نقل نويات الخلايا الجسمية:اي نقل نواة الخلية الجسمية الى بويضة أخليت من نواتها.

الخلايا كاملة القابلية:وهى خلايا قابليتها للتخصص الى الأغشية الجنينية والأنسجة والجنين وكافة الأنسجة الأخرى في مرحلة ما بعد المرحلة الجنينية ومرحلة تكون الأعضاء إلى أنسجة خارج الجنين والجنين نفسه وكل الأنسجة والأعضاء وما بعد المرحلة الجنينية ليس لها حدود.

(Young, C. S. et al.2002:695- 700) (Desmonds t.n.1996:87-  100)

 (Mitsiadis, T. A. et al. 2002 : 6541- 6545)

 

 

الهدف من الاستنساخ فى النبات :

هو الحصول على اعداد كبيرة من سلالات نباتية تمتاز بالإنتاج الوفير والصفات المرغوبة بعد الحصول على اول نبات من تلك السلالة المميزة بالانتخاب الطبيعى او باستحداث الطفرات او بالتربية والتهجين بين السلالات المختلفة فيتم إكثار ذلك النبات او السلالة المميزة بالتكاثر الخضرى او الاستنساخ Cloning للمحافظة على تلك التراكيب الوراثية الممتازة والمميزة , الهدف من الاستنساخ فى الحيوان:

فالهدف من الاستنساخ فى النعجة دوللى لم يخرج عن هذا المفهوم فالعالمان اللذان حققا هذا الأعجاز التقنى فأنهم بالاضافة الى عملهم الأكاديمي فهم يعملان فى احدى الشركات ( شركة PPL ) التى تستخدم الحيوانات كمعامل لتحضير الدواء وانتاج بروتينات خاصة تفرز فى ألبانها تلك البروتينات تعم كعامل مجلط لدم مرضى الهيموفيليا او سيولة الدم وبعض تلك الحيوانات تستخدم فى انتاج هرمون النمو لعلاج التقزم الناتج من ضرر بالغدة النخامية او هرمون الأنسولين لعلاج مرض السكر وبناء على اساليب الهندسة الوراثية يتم معالجة جينات البويضة المخصبة لأنثى النعاج بأحد الجينات المسئولة عن انتاج احدى تلك الأدوية او البروتينات او الهرمونات وعند وضع البويضة بعد معالجتها وراثيا او هندستها وراثيا فى رحم نعجة حاضنه تلد صغيرا يحمل الصفة الجديدة ويسمى الحيوان الناتج بالحيوان المهجن transgenic animal يمكن الحصول من ألبانها على المركب المطلوب , وجاءت فكرة الاستنساخ حفاظا على الصفة التى اكتسبتها عن طريق الهندسة الوراثية وخوفا عليها من الضياع فى تلافيف ضفيرة الامشاج الأنثوية والذكرية المختلطة عند توالدها طبيعيا لذلك فعملية الاستنساخ جاءت متسقة مع التوجه النفعى للتقدم التقنى الحادث الان .

 

 

فوائد الاستنساخ :

1-  يفيد الاستنساخ فى المحافظة على السلالات النادرة سواء كانت نباتية او حيوانية ومعرضة لانقراض بسبب التلوث الصناعى وخوفا من ان تتحمل البشرية اثار الافتقار الى التنوع البيولوجى
Biodiversity الذى قد يعرض البشرية للمخاطر فيقوم الاستنساخ هنا بمهمة لا نجد بديل عنها وهو ما تقوم به الدول المتقدمة وهو ما يعرف بالبنوك الوراثية والتى يتم فيها جمع السلالات والأنواع النادرة وحفظها وإكثارها واستنساخها من اجل الحفاظ على معلوماتها الوراثية والتى تعتبر مصدر لمربى النبات والحيوان للاستفادة منها والآخذ منها فى استحداث وتطوير نباتاته وحيواناته من خلال التقنيات الحديثة فى التربية كالهندسة الوراثية ونقل الجينات.

2-  يفيد الاستنساخ فى مجال البحث العلمى فمثلا انتاج فأر ليكون موديلا لفأر آخر يعانى من مرض وراثي محدد لإجراء تجارب علاجية وراثية لتحديد افضل سبل العلاج والتى يمكن تطبيقها على الانسان يكون هنا للاستنساخ فائدة عظيمة لاختيار افضل وانسب الطرق الصالح للبشرية.

3-  اكثار الحيوانات المهندسة وراثيا لانتاج العقاقير بمعنى مضاعفة المصانع الحيوية عدديا لزيادة انتاج العقاقير.

4-  إكثار التراكيب الوراثية التى اثبتت كفاءتها فى إنتاج الغذاء للبشر.

(الدون ج. جاردنر1987: 183- 205)(تراس ى.ستورر ،وآخرون1989: 213- 273)

 

الأراء المختلفة في عملية الاستنساخ :

اولا :رأى الحكومات:

-   اصدر الرئيس الامريكى السابق بل كلينتون قرارا بمنع المؤسسات الفيدرالية الامريكية من تمويل البحوث الخاصة بالاستنساخ البشرى وطالب العلماء بالتوقف طواعية عن اجراء تلك البحوث الى حين تبين الأبعاد الاجتماعية والأخلاقية لها كما طالب اللجنة القومية للقيم الطبية بأجراء دراسة حول المشكلات القانونية والأخلاقية التى تتعلق بذلك .
·كما أوقفت إنجلترا الأبحاث وأصدرت الأرجنتين قانونا لمنع الاستنساخ وطلب الرئيس الفرنسى اتخاذ الاجراءات التى تضمن عدم إساءة استخدام التطور البيولوجى وتطبيقه على الانسان   ..  والسؤال هل يمكن تجاهل اكتشاف ما بعد اكتشافه 
.

ثانيا :رأى الدين

-        
أعلن الدكتور حمدي زقزوق و الدكتور نصر فريد واصل مفتي الجمهورية ضرورة حظر الاستنساخ في مجال البشر سدا للذرائع واختلاط الأنساب واختلال العلاقات القانونية الاجتماعية وانهيار مؤسسة الأسرة ونظام الزواج وحرمان البشر من الأسلوب الطبيعي للاستخلاف وقال المفتي أن الاستنساخ في مجال النبات و الحيوان جائز شرعا
.

-         كما حذر بابا الفاتيكان من الاستنساخ البشرى وأعلن رفض الكنيسة له شكلا وموضوعا.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

التقويم

1- ناقش مع زملاءك أهمية دراسة الجينوم؟ثم اكتب سبعة اسطر مم استنتجته؟

2- يهدف الاستنساخ الى :

أ- لاستزراع جنين مستنسخ فى رحم امرأة باستخدام جينوم احد الأبوين فقط.

ب- هو استعمال المادة الوراثية (الجينية) من خلايا المريض ذاته.

ج- توليد خلايا مثل جزيرات بنكرياسية لعلاج الداء السكرى.

د- جميع ما سبق.

3- قارن بين الاستنساخ التوالدى والعلاجى؟

4- ارسم شكلاً يوضح مراحل نسخ الجينات

5- اذكر الايجابيات والسلبيات من وجهة نظرك فى قضية الاستنساخ؟

6- أهمية الاستنساخ العلاجى :

أ- تخليق الأنواع المختلفة من الأنسجة.

ب- علاج كثير من الأمراض الفيروسية.

ج- خلق أجيال مقاومة للأمراض.

د- زيادة النسل.

7- قارن بين الاستنساخ وزراعة الأنسجة؟

8- ناقش طرق الحصول على الخلايا الجزعية مع احد زملائك مسجلا نتائج المناقشة؟

9- ناقش مزايا ومخاطر الاستنساخ من وجهة نظرك مع زملائك؟

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

5- تخليق البروتين

 

مستطيل مستدير الزوايا: بعد دراسة هذا الموضوع ينبغى على كل طالب أن يكون قادراً على أن:
•	- يستنتج أهمية تخليق البروتين داخل خلايا الكائن الحى.
•	- يشرح كيفية تخليق البروتينات
•	- يفسر معنى عيوب جينية
•	- يستنتج أهمية اكتشاف الجينوم.
•	- يحلل خطوات الكشف عن البصمة الوراثية.
•	- يحدد أهمية اكتشاف البصمة الوراثية.
•	- يميز بين  البصمة الوراثية والشفرة الوراثية.
متضمنة:تخليق البروتين- الجينوم- البصمة الوراثية
المفاهيم المتضمنة:تخليق البروتين –البروتين- وظيفة البروتين- بناء البروتين- تفاعل سلسلة البوليميريز- الجينوم البشرى- الجينوم الحيوانى –الجينوم النباتى- البصمة الوراثية
 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


- تخليق البروتين:  عملية تراص محددة لعدد معين من الأحماض النووية لإنتاج البروتينات التى يحتاج إليها الجسم  داخل الخلية بمساهمة الريبوسومات وحمض RNA الرسول ويكون أول كودونAUG ويمكن تخليقها صناعيا بالمعمل. (Shaaban M.M.2001:653- 787)

فالبروتينات :

هى التى تحدد شكل الخلية ووظيفتها ومصير البروتينات الى أين تتجه ايضا حيث تتكون نوع من البروتينات تكون بمثابة بطاقة حقائب  السفر حيث تنجذب الى تلك البروتينات بروتينـــــــات اخرى تتوجه الى المكان الصحيح وبذلك تشبة سير حقائب السفر على السير المتحرك الى الوجهه المحددة .
 

والبروتينات هى المكونة للأنزيمات والتى تشبة الكماشة حيث تستطيع تشبيك الاشياء ( المركبات الكيميائية ) معا او تجدلها معا او تفككها من بعضها ويتم ذلك بدقة متناهية , والبروتينات هى التى تصنع الغشاء المحيــط بالخلية كما تصنع الابواب التى تسمح بدخول المركبات اليها او خروجها منها .

والبروينات تتكون من الاحماض المينية وأول حمض أمينى يتم تكوينهAUG ويوجد فى الطبيعة كلها عشرون حمضا امينبا منها عشرة أحماض ضرورية وعشرة أحماض غير ضرورية.

بناء البروتين:

تحتوى الخلية على مجموعة من ر ن ا الناقل: و هي عبارة عن جزيئات من الأحماض النووية الريبوزومية صغيرة الطول ( 70-  90 ) نيوكليتيدة يسمح   بتركيب جزئ tRNA بوجود موقعين نوعيين يمكن لاحدهما أن يتعرف على و يرتبط بالحمض الامينى بمساعدة أنزيم نوعى يسمى tRNA synthetase في حين يقوم الموقع الآخر و هو المحتوى على الكودون المضاد و الذي يحتوى على ثلاث قواعد  يتعرف على الكودون الموجود في تتابع جزئ mRNA   مما يسمح للأحماض الأمينية أن تصطف طبقا لهذا التتابع النيوكليتدى ويوجد لكل حمض أميني tRNA أو أكثر وهى بمثابة عربة لنقل لأحماض الأمينية من السيتوبلازم إلى الربيوسوم 

 

يدخل في بناء البروتين الربيوسومات :

و هي بمثابة أنوال يتكون عليها البروتين و يتكون جسم الربيوسوم الذي يظهر كحبيبات على الشبكة الاندوبلازمية و يتكون من ر ن ا الريبوسومى و يتكون الريبوسوم من تحت وحدتين أحدهما كبير والآخر اصغر يبدأ تخليق البروتين عندما ترتبط تحت وحدة ربيوسوم يجزئmRNA الذي  يكون له أول كودون AUG  وهو كودون أو شفرة البدا للترجمة وتكوين سلسلة عديد الببتيد أو البروتين التي ستبنى ثم ترتبط تحت وحدة ريبوسوم كبيرة بالمركب السابق وعندئذ تبدأ تفاعلات بناء البروتين .

يوجد على الريبوسوم موقعان يمكن إن ترتبط بها جزيئات tRNA أحدهما يطلق علية موقع الببتيديل   P  و الثاني يطلق علية الموقع امينو أسيل  A و تبدأ سلسلة عديد الببتيد في الاستطالة في دورة تتكون من ثلاث خطوات  يرتبط مضاد الكودون tRNA بالكودون التالي على جزئ mRNA و بالتالي يصبح الحمض الأميني الذي يحمله tRNA  الحمض الأميني التالي في السلسلة  عديد الببتيد .

بدأ علم الهندسة الوراثية من دراسة الفيروسات التي تنمو في داخل سلالات معينه من بكتريا الـ E. Coli والتي يقتصر نموها على هذه السلالات فقط ولا تستطيع إن تنمو داخل سلالات أخرى. هذا الآمر أرجعه العلماء إلي إن السلالات المقاومة من البكتريا تقوم بتكوين أنزيمات تتعرف على مواقع معينه على جزئ الـ DNA  الفيروسي الغريب وتقوم بهضمه إلي قطع عديمة القيمة , هذه الأنزيمات أطلق عليها أنزيمات القطع المحددة Restriction Enzymes     ومن المعروف إن الفيروس يحتوى على DNA  والبكتريا أيضا تحتوى على  DNA     .إذن لماذا تهاجم أنزيمات القطع المحددة Restriction Enzymes  , DNA   الفيروسي ولا تهاجم DNA  البكتيريا ؟ وجد الباحثون إن البكتريا لكي تحافظ على DNA الخاص بها  حيث تضيف مجموعه ميثيل إلي النيوكليوتيدات في مواقع جزى DNA البكتيري التي تتماثل مع مواقع التعرف على DNA الفيروسي مما يجعل DNA البكتيري مقاوما لفعل هذا الأنزيم . وقد تم بالفعل فصل ما لا يزيد على 250 أنزيما من سلالات بكتيرية مختلفة كالأنزيم من هذه الأنزيمات يقوم بالتعرف على تتابع معين من النيوكليوتيدات حيث يقوم الأنزيم بقص جزئ DNA عند موقع التعرف

والسؤال الآن كيف يتسنى لأنزيم  Aminoacyl- tRNA synthetase  الذي يؤدى إلى ربط tRNA بالحمض الأميني المعين) التوفيق بين الحمض الأميني الصحيح وبين tRNA النوعي الخاص و خاصة للأحماض الأمينية المتشابه التركيب حيث يقوم الإنزيم بالتفرقة بين الأحماض الأمينية تبعا للمراكز النشطة له و كذلك التفاته حول tRNA الملائم. يدخل في بناء البروتين الربيوسومات و هي بمثابة أنوال يتكون عليها البروتين و يتكون جسم الربيوسوم الذي يظهر كحبيبات على الشبكة الاندوبلازمية و يتكون من ر ن ا الريبوسومى و يتكون الريبوسوم من تحت وحدتين أحدهما كبير والآخر اصغر يبدأ تخليق البروتين عندما ترتبط تحت وحدة ربيوسوم يجزئmRNA الذي  يكون له أول كودون AUG  وهو كودون أو شفرة البدا للترجمة وتكوين سلسلة عديد الببتيد أو البروتين التي ستبنى ثم ترتبط تحت وحدة ريبوسوم كبيرة بالمركب السابق وعندئذ تبدأ تفاعلات بناء البروتين .

يوجد على الريبوسوم موقعان يمكن إن ترتبط بها جزيئات tRNA أحدهما يطلق علية موقع الببتيديل   P  و الثاني يطلق علية الموقع امينو أسيل  A و تبدأ سلسلة عديد الببتيد في الاستطالة في دورة تتكون من ثلاث خطوات  يرتبط مضاد الكودون tRNA بالكودون التالي على جزئ mRNA و بالتالي يصبح الحمض الأميني الذي يحمله tRNA  الحمض الأميني التالي في السلسلة  عديد الببتيد .
حدوث تفاعل نقل الببتيديل الذي ينتج عنه رابطة ببتيدية بعده يكون
tRNA الأول فارغا و يترك الريبوسوم أما  tRNA الثاني فيحمل الحمض الأميني له مع الحمض الأميني الأول ( المثيونين ).


يتحرك الريبوسوم على امتداد 
mRNA فينتقل tRNA حاملا الحمض الحمضين الأمينين إلى الموقع P ويدخل إلى الموقع A كودون جديد وهو التالي ثم تبدأ الدورة مرة أخرى جالبا الحمض الأميني الثالث وهكذا يتكرر الأمر وتقف عملية البناء عندما يصل الريبوسوم إلى كودون وقف البناء على mRNA وهناك بروتين يرتبط بكودون الإيقاف يسمى عامل الإطلاق Release factor حيث يحرر الريبوسوم من ر ن ا الرسالة.

إن تسلسل الأحماض الأمينية يمكن إن يقود إلى بروتينات ذات أشكال متشابهة ولقد وضعت حديثا مجموعة دولية من علماء البيولوجيا البنيوية  Structural biologists  برنـــــامجا عرف بمبادرة بنية البروتين Protein Structure Initiative

 ليحل شكل البروتينات أما من خلال صنع بلورات نقية جدا من بروتين ما ومن ثم قذف هذه البلورات بالأشعة السينية أو من خلال دراسة البروتين بتحليل طيف الرنين المغنطيسي النووي Nuclear magnetic resonance وعند استعمال المعلومات عن البناء

ذات الصلة من اجل جمع البروتينات في عائلات   تتشارك على الأرجح في السمات الهندسية المعمارية ثم استهداف بروتينات ممثلة لكل عائلة لدراستها بالتقنيات الفيزيائية المجهدة Painstaking physical techniques وقد يكونوا قادرين في المستقبل القريب إلى وضع نماذج البروتين المدروسة في أجهزة الحاسب الآلي من اجل عمل برنامج حاسوبي من اجل نمذجة البروتين وابتكار أشكال لطي البروتينات , ويتصور العلماء وجود 1000 صورة أساسية لطريقة طي البروتين وسف يطرح عندئذ السؤال القائل :
هل تتشارك الكائنات الحية كلها في مجموعة من البروتينات ؟ وما العمليات الكيميائية الحيوية المطلوبة للحياة ؟
 

2-  الجينوم البشري :هوا لتعرف على التتابع الجيني الكامل للكائن الحى بواسطة تفاعل سلسلة البوليمراز واستخدام المسلسل و أشعة الليزر ويقوم جهاز كمبيوتر بتحليل نتيجة الفحص ثم تجمع جميع متواليات الشظايا (الشدف) المتراكبة, وذلك لتكوين جينوم العينة الأصلية. (عبد الرحيم توفيق الرفاعى ،سمير عبد الرازق الشوبكى2002:  26- 49)

(عبد الرحيم توفيق الرفاعى ،سمير عبد الرازق الشوبكى2002:  316- 338)

 

تفاعل سلسلة البوليمراز :هو خطوة أساسية لتكوين الجينوم بأخذ عينات الدم، ثم تجمّع وتبرد عند درجة صفر فهرنهايت، ثم تقطع إلى متواليات متراكبة ،ثم استنساخ كل شظية في البكتريا, والتي تصنع نسخاً عدة منها مع تكاثرها.وتستخدم الربونات في نقل هذه المستعمرات البكتيرية إلى آلة تضخمها لدرجة أكبر.       (Leon.S.,Robert.H.G,Nathan.G.K.1999:5- 53)

الجينوم النباتى:

هوا لتعرف على التتابع الجيني الكامل للنبات مثل الأرز الأحمر.

الجينوم الحيوانى:

هو ا لتعرف على التتابع الجيني الكامل للحيوان مثل ذبابة الفاكهة .

 

(Goodenough ,u1993:339- 433)(Hatle,d. 2000:350- 384)

الجينوم البشرى: (human genome project):

وهو المشروع الذي بدأ في أكتوبر 1990 والمخطط له أن ينتهي في 2003، ويهدف هذا المشروع إلى اكتشاف كل جينات الإنسان (80 ألفًا إلى 100 ألف) وجعلها مستهدفة بدراسات أخرى جديدة، وأيضًا يهدف إلى اكتشاف وتحديد التتابع الكامل لكل الـ 3 بلايين زوج من القواعد النيتروجينية، ولقد سمى العلماء القرن الحادي والعشرين بالقرن البيولوجي لما لهذا الاكتشاف من أهمية.

لقد قرر العلماء أن يعملوا جاهدين على الحصول على خريطة تفصيلية دقيقة جدًّا لتتابع القواعد النيتروجينية وألا يتجاوز احتمال الخطأ أكثر من قاعدة واحدة كل 10 آلاف قاعدة) ولقد توقع العلماء أن تحديد هذه الخريطة مهم جدًّا لفهم بيولوجية الإنسان وأيضًا لاستخدامها في أشياء أخرى كثيرة.

وقد طور العلماء أهدافهم المرحلية في وقت لاحق وأضافوا هدفًا جديدًا وهو التعرف على الاختلافات الفردية في Genome بين شخص وآخر، وقد اكتشفوا أنه رغم أن أكثر من 99% من DNA في الإنسان وتتابعاته متشابهة في كل البشر فإن التغيرات الفردية قد تؤثر بشدة على استجابة الفرد للمرحلة والمؤثرات البيئية الضارة مثل البكتريا والفيروسات والسموم والكيماويات والأدوية والعلاجات المختلفة.

وطور العلماء العاملون في المشروع وسائلهم لاكتشاف هذه الاختلافات وأكثر هذه الاختلافات شيوعًا هي (Single Nucleotide Polymorphisms) (SNPs) التي تتكرر مرة واحدة كل 100إلى 300 قاعدة نيتروجينية، ويعتقد العلماء أن رسم خريطة  ستساعدهم على التعرف على الجينات المختصة بالأمراض المختلفة مثل السرطان والسكر وأمراض الأوعية الدموية والأمراض العقلية، وللتعرف على وظائف الجينات المختلفة للإنسان يقوم العلماء بمحاولة تحضير نسخ كاملة من الحمض النووي الديوكسي ريبوزي المكمل .DNA وكذلك دراسة تعبير الجين عن نفسه في شكل صفات ((Gene expression وكيفية التحكم (control gene) فيه واستحداث الطفرات المختلفة التي تؤدي إلى فقد أو تغير الوظيفة في الحيوانات، وتتم الدراسة المقارنة بدراسة المناطق المشابهة من DNA في الأحياء المختلفة وليتمكن العلماء من ذلك فقد قاموا بتجهيز تتابع جيني كامل للبكتيريا المعروفة (E..coli) والفطر المعروف بـ (saccharomyces cerecisaie) وذبابة الفاكهة المعروفة (datosophila Melanogaster) والطفيل المعروف بـ (caenorhabditis elegans) ويحاولون الآن تحضير التتابع الكامل لفأر التجارب، وبهذه الدراسة المقارنة يمكن للعلماء أن يصلوا إلى معلومات هامة عن التطور والعمليات الحيوية الكيمائية والوراثة والإيض metabolism والوظائف الفسيولوجية.

 

ماذا تعنى عيوب جينية؟
هذا يعنى أن الجين قد تغير نتيجة لما يسمى الطفرة، والتى تغير وظيفة الجين والتى تعطى معلومات خاطئة للجسم مما يؤدى إلى المرض.
فى كل خلايا الجسم هناك زوج من كل جين، أحدهما يورث من الأم والآخر يورث من الأب ويمكن للطفرة أن تكون:
[1]
موجودة فى الأب والأم: وتؤدى الوراثة إلى نوعين مختلفين:
أ-  المتنحية: وهذا يعنى أن الأبوين يحملان الطفرة على واحد فقط من الجينين، ولهذا ليسوا مرضى لأن المرض لا يظهر إلا إذا كانت الطفرة على الجينين وتكون نسبة الطفل الذى يرث المرض 1- 4.
ب-  السائدة: وهذا يعنى أن طفرة واحدة تكفى لتظهر المرض وفى هذه الحالة يكون أحد الأبوين مريض وتكون نسبة وراثة المرض للطفل 1- 2.
[2]
لا توجد فى الأب والأم: وتحدث أثناء الحمل، ومعناها الطفرة الجديدة ونظرياً لا يوجد أى احتمال لطفل آخر بنفس الحالة (عشوائياً) ولكن الطفل الذى تأثر سينقل المرض لأطفاله القادمين فى صورة سائدة 1- 2.

- تكرار ارتفاع الحرارة الوراثى:
- حمى البحر الأبيض المتوسط العائلية.
- حـمى الـ Hibernian العائلية أو المتـلازمة الوقتية المصاحـبة لمستقبلات ت ن ف Tumor Necrosis Factor Receptor Associated Periodic Syndrome = (TRAPS).

البصمة الوراثية:

لم تُعرَف البصمة الوراثية حتى كان عام 1984 حينما نشر د. "آليك جيفريز" عالم الوراثة بجامعة "ليستر" بلندن بحثًا أوضح فيه أن المادة الوراثية قد تتكرر عدة مرات، وتعيد نفسها في تتابعات عشوائية غير مفهومة.. وواصل أبحاثه حتى توصل بعد عام واحد إلى أن هذه التتابعات مميِّزة لكل فرد، ولا يمكن أن تتشابه بين اثنين إلا في حالات التوائم المتماثلة فقط؛ بل إن احتمال تشابه بصمتين وراثيتين بين شخص وآخر هو واحد في الترليون، مما يجعل التشابه مستحيلاً؛ لأن سكان الأرض لا يتعدون المليارات الستة، وسجل الدكتور "آليك" براءة اكتشافه عام 1985، وأطلق على هذه التتابعات اسم "البصمة الوراثية للإنسان" The DNA Fingerprint" ، وعرفت على أنها "وسيلة من وسائل التعرف على الشخص عن طريق مقارنة مقاطع "(DNA)"، وتُسمَّى في بعض الأحيان الطبعة الوراثية "DNA typing"

كيف تحصل على بصمة وراثية؟

كان د."آليك" أول مَن وضع بذلك تقنية جديدة للحصول على البصمة الوراثية وهي تتلخص في عدة نقاط هي:

1-  تُستخرَج عينة الـ"(DNA)" من نسيج الجسم أو سوائله "مثل الشعر، أو الدم.

2-  تُقطَع العينة بواسطة إنزيم معين يمكنه قطع شريطي الـ "(DNA)" طوليًّا؛ فيفصل قواعد "الأدينين A"و "الجوانين G" في ناحية، و"الثايمين T" و"السيتوزين C" في ناحية أخرى، ويُسمَّى هذا الإنزيم بالآلة الجينية، أو المقص الجيني.

3-  تُرتَّب هذه المقاطع باستخدام طريقة تُسمَّى بالتفريغ الكهربائي، وتتكون بذلك حارات طولية من الجزء المنفصل عن الشريط تتوقف طولها على عدد المكررات.

4-  تُعرَّض المقاطع إلى فيلم الأشعة السينية "X- ray- film"، وتُطبَع عليه فتظهر على شكل خطوط داكنة اللون ومتوازية.

ورغم أن جزيء الـ"(DNA)" صغير إلى درجة فائقة (حتى إنه لو جمع كل الـ "(DNA)" الذي تحتوي عليه أجساد سكان الأرض لما زاد وزنه عن 36 ملجم) فإن البصمة الوراثية تعتبر كبيرة نسبيًّا وواضحة.

ولم تتوقف أبحاث د."آليك" على هذه التقنية؛ بل قام بدراسة على إحدى العائلات يختبر فيها توريث هذه البصمة، وتبين له أن الأبناء يحملون خطوطًا يجيء نصفها من الأم، والنصف الآخر من الأب، وهي مع بساطتها تختلف من شخص لآخر.
يكفي لاختبار البصمة الوراثية نقطة دم صغيرة؛ بل إن شعرة واحدة إذا سقطت من جسم الشخص المُرَاد، أو لعاب سال من فمه، أو أي شيء من لوازمه؛ فإن هذا كفيل بأن يوضح اختبار البصمة بوضوح كما تقول أبحاث د. "آليك".

ولو كانت العينة أصغر من المطلوب، فإنها تدخل اختبارًا آخر، وهو تفاعل إنزيم البوليميريز (PCR)، والذي نستطيع من خلال تطبيقه مضاعفة كمية الـ"(DNA)" في أي عينة، ومما وصلت إليه هذه الأبحاث المتميزة أن البصمة الوراثية لا تتغير من مكان لآخر في جسم الإنسان؛ فهي ثابتة بغض النظر عن نوع النسيج؛ فالبصمة الوراثية التي في العين تجد مثيلاتها في الكبد.. والقلب.. والشعر.

وبذلك.. دخل د."آليك جيوفريز" التاريخ، وكانت أبحاثه من أسرع الاكتشافات تطبيقًا في كثير من المجالات.

 

 

 

 

 

التقويم

1- سوف يترتب على اكتشاف البصمة الوراثية(اذكر اكبر كم من الإجابات)

2- اكتب عشرة نقاط توضح أهمية اكتشاف الجينوم؟

3- كل ما يلى له علاقة بالجينوم عدا :

ا- تطوير الأدوية.                           ب- زراعة الخلايا.

ج- الاكتشاف المبكر للأمراض.  د- تنقية التبغ.

4- يهدف هذا المشروع إلى اكتشاف كل جينات الإنسان (80 ألفًا إلى 100 ألف) وجعلها مستهدفة بدراسات أخرى جديدة، وأيضًا يهدف إلى اكتشاف وتحديد التتابع الكامل لكل الـ 3 بلايين زوج من القواعد النيتروجينية:

أ-  الDNA.             ب- الشفرة الوراثية.

ح- الهندسةالوراثية.      د- الجينوم.

5- اشرح كيفية الحصول على البصمة الوراثية لزميل لك؟

6- من وجهة نظرك هل هناك قيمة لاكتشاف البصمة الوراثية .علل لما ستذكره من رأى؟

7- قارن بين البصمة الوراثية والشفرة الوراثية؟

9- فى استخلاص الجينوم تكون الخطوة التالية لتفاعل سلسلة البوليمراز هى:

أ- فك شفرة متوالية الشظايا بالمسلسل.

ب- يقوم جهاز كمبيوتر بتحليل نتيجة الفحص بالليزر لإنتاج متوالية.

ج-  تكوين جينوم العينة الأصلية.    د- تقوم الروبونات بنقل الشظايا.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 



 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

6-  الأمراض الوراثية

 

مستطيل مستدير الزوايا:  بعد دراسة هذا الموضوع يكون الطالب قادرا على أن: 
•	- يستنتج بعض أسباب ظهور الأمراض الوراثية.
•	- يشرح أسباب حدوث الطفرات.
•	- يوضح دور الهندسة الوراثية فى علاج بعض الأمراض.
•	- يناقش دور الهندسة الوراثية فى إنتاج الأدوية.
•	- يناقش قضية الأطفال المعدلون وراثيا.
•	- يشرح مميزات  زراعة الخلايا والأنسجة.
•	- يقارن بين الزراعة العادية و  زراعة الخلايا والأنسجة
•	- يلخص مراحل إكثار النباتات بطريقة زراعة الأنسجة.
•	- يناقش فائدة الشتلات المنتجة عن طريق زراعة الأنسجة.
•	- يناقش كيفية زراعة الأسنان.
الموضوعات المتضمنة:الأمراض الوراثية- العلاج الجينى- دور الهندسة الوراثية فى تشخيص وعلاج الأمراض- العلاج الجينى- دور الهندسة الوراثية فى انتاج الأدوية - زراعة الخلايا والأنسجة والأعضاء
المفاهيم المتضمنة:الأمراض الوراثية- الطفرة- التشخيص الوراثى- الملاريا- الجديرى- الأطفال المعدلون وراثيا. زراعة الخلايا والأنسجة والأعضاء 




 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 


الأمراض الوراثية: أى مرض غير معدى يتم توارثه عبر الآباء ويسببه غياب أو نقص أو عدم كفائه فى الجينات أو تشوهات نتيجة طفرات وراثية أو تلاصق فى الجينات أو الكروموسومات الحاملة لها او شذوذ فى عملية العبور أو زيادة فى العدد الكروموسومى. (رجاء منصور2004: 77-  113)

الطفرة :هذا يعنى أن الجين قد تغير نتيجة لما يسمى ،والمحمولة على جين الأبوين فى حالة التنحى أو احدهما فى حالة السيادة،أو التى تحدث فى فترة الحمل والتى تغير وظيفة الجين وتعطى معلومات خاطئة للجسم مما يؤدى إلى المرض مثل حمى البحر الأبيض المتوسط العائلي والصمم الوراثى . (Shaaban M.M.2001:653- 787)

علاج الأمراض الوراثية بالرحم:بواسطة حقن نخاع الدم لديهم بخلايا تحمل الجين الخاص بالانزيم الرئيسي مازالت تتكون لديهم خلايا دموية تحمل الجين, لكنهم بحاجة الى دواء يزودهم بالانزيم الذي يفتقرون اليه،أو بواسطة حقن فيروسات رجعية مهندسة جينيا تحمل الجين العلاجي داخل الاجنة من خلال الجدران البطنية لامهاتهم مثل مرض ثلاسيميا الدم الناتج عن خلل في الهيموجلوبين.

2- العلاج الجيني: بعض الأمراض الناتجة عن خل جينى يمكن علاجها عن طريق تعديل هذا الجين وحقنه فى الخلية. ( دانييل كيفلس ، وليروى هود:ترجمة أحمد مستجير 2002: 11- 53)

         وقد قدم فرنش اندرسون من جامعة ساوثرن كاليفورنيا في لوس انجلوس اقتراحين الى احدى هيئات الحكومة الامريكية بشأن نقل المعالجة الجينية الى الاجنة البشرية وقد بدأ اندرسون تجربته الاولى للمعالجة الجينية في شهر سبتمبر 1990 عندما قام بمعالجة أطفال يعانون من نقص حاد في المناعة المركبة SCID والذي ينتج عن نقصان الانزيمات. وفي اجتماع للجنة الاستشارية الصحية للمعاهد القومية RAC اعلن اندرسون انه يرغب الآن في مواصلة ابحاثه بشأن المعالجة الجينية للاجنة. وتمثل المقترحات التي سيقدمها الى RAC الخطوات الاولى للتجارب التي يعتزم البدء بها خلال سنتين. ويأمل اندرسون بواسطة بدء المعالجة الجينية في الرحم تحسين النتائج الجيدة التي شاهدها لدى الاطفال. ويذكر ان ثلاثة اطفال من المواليد الجدد الذي تمت معالجتهم من مرض SCID سنة 1993 بواسطة حقن نخاع الدم لديهم بخلايا تحمل الجين الخاص بالانزيم الرئيسي مازالت تتكون لديهم خلايا دموية تحمل الجين, لكنهم بحاجة الى دواء يزودهم بالانزيم الذي يفتقرون اليه.

جينيا تحمل الجين العلاجي داخل الاجنة من خلال الجدران البطنية لامهاتهم. اما المقترح الاخر فيتمثل في علاج مرض ثلاسيميا الدم الناتج عن خلل في الهيموجلوبين. ويعتزم اندرسون ازالة الخلايا الجينية للجنين بواسطة اخذ عينة من الدم واضافة فيروسات رجعية مع الجين ثم حقن الخلايا المهندسة وراثيا داخل الجنين. ولا يتوقع اندرسون الموافقة على مقترحات في المستقبل القريب. حيث ان اللجنة الاستشارية الصحية للمعاهد القومية RAC تخشى من حدوث تلوث جيني للحيوانات الجينية والبويضات ينتقل عبر الاجيال.

ويذكر العلماء إن نتائج الدراسة التي أجريت على فئران مختبرات مصابة بالسكري، قد تؤدي إلى اكتشاف طريقة جديدة لعلاج بواسطة الجينات لهذا المرض الذي يزداد انتشاره يوما بعد يوم.

وتجدر الإشارة إلى أن جسم الشخص المصاب بالسكري لا ينتج ما يكفي من هرمون الأنسولين الذي يتحكم في نسبة السكر في الدم.

وهذا يعني أن هؤلاء المرضى لا يستطيعون التحكم في مستويات السكر في الدم، والذي يمكن أن يؤدي بدوره إلى مضاعفات صحية خطيرة لكلية المريض ورجله وعينه وقلبه.

وفي حالة ترك المريض بدون علاج فإن السكري قد يتسبب في الاصابة بسكتة دماغية وجنون وقد يصل الأمر إلى الوفاة.

ويمكن لمرضى السكري أن يتحكموا في حالتهم باتباع نظام غذائي معين أو من خلال الحقن المنتظم بالأنسولين. لكن هذا العلاج ليس كاملا، ومن ثمة فإن الأطباء يبحثون في إمكانية استخدام العلاج عن طريق الجينات لتحسين الرعاية الطبية.

وقد حاول الأطباء استبدال تدمير خلايا البنكرياس، التي تعد مصنعا لإنتاج الأنسولين، بخلايا من أشخاص آخرين لكن هذا الإجراء فيه مخاطرة.

ومن ثمة فإن فريق العلماء قاموا بزرع جينات تقوم بصنع الأنسولين في الفئران المصابة بالسكري.

وقد عملت هذه الطريقة على تحويل خلايا الكبد إلى خلايا البنكرياس التي أنتجت عندئذ مستويات عادية من الأنسولين وأدى ذلك إلى ظهور الفأر المصاب بصحة جيدة.

وقد يقدم هذا النوع من العلاج أملا في السيطرة على ما أصبح مشكلة صحية كبيرة في جميع أنحاء العالم، يأتي ذلك في الوقت الذي يزداد فيه أعداد المصابين بالسكري بسبب أساليب المعيشة المتسمة بالرتابة واتباع أنظمة غذائية غير صحية.

- الهندسة الوراثية ودورها في تشخيص الأمراض :يستخدم لذلك جهاز يسمى المسلسل وهو آلة تفك شفرة متوالية كل شظية باستخدام والتي تنفذ مجموعة من التفاعلات الكيميائية تتضمن تمييز كل حرف بجزئ ملون يمكن قراءته بواسطة أشعة الليزر، ويقوم جهاز كمبيوتر بتحليل نتيجة الفحص بالليزر لإنتاج متوالية تجمع جميع متواليات الشظايا (الشدف) المتراكبة, وذلك لتكوين جينوم العينة الأصلية.  

الهندسة الوراثية ودورها فى علاج الأمراض:تهندس البكتريا جينياً باستخدام البلازميد(شريط صغير من ال DNA) لإنتاج بعض الأدوية مثل الأنسولين و المضادات الحيوية.

- الهندسة الوراثية ودورها فى صناعة الدواء: تهندس البكتريا جينياً باستخدام البلازميد(شريط صغير من ال DNA) لإنتاج بعض الأدوية مثل  المضادات الحيوية. (الدون ج. جاردنر1987: 25- 27)( لارى جونيك ، مارك هوبليس 2003: 30- 115) 

       - دور الهندسة الوراثية فى إنتاج الأدوية: جين المرغوب إلى النبات باستخدام قدرة بكتريا Agrobacterium tumefaciens  الممرضة في نقل جزء من DNA  إلى خلايا النبات وتقوم البكتريا بنقل جزء من DNA  لديها (أو الخاص بها ) تسمى Transferred DNA ( TDNA )  بالاندماج إلى كرموسومات النبات المصاب لتدفعه إلى إنتاج الهرمونات النباتية لترفع مستواها في تلك الخلايا إلى المستوى الذي يؤدى إلى سرعة تكاثر الخلايا وتكوين كتل من الخلايا الجذرية والتي تعرف Crown Gall  لتصبح تلك الأورام  مكان صالحاً وبيئة ملائمة ومصدر غذائي لتلك البكتريا فيما يعرف بمرض التدرن التاجي Crown Gall disease   ولكي تكون تلك البكتريا فعالة كأداة للنقل الجينى لابد من استئصال جيناتها المسببة للمرض بمعنى نزع سلاحها . ولقد نجح   Mary   Dell Chiltonسنة 1983 وآخرين من شركة مونسانتو وجامعة واشنطن  من استئصال الجينات الممرضة دون المساس بالية نقل الDNA  وقد استخدمت هذه الطريقة فى انتاج الأنسولين والمضادات الحيوية على مدى واسع .

"شارلز آرنزين" أول من تبنى فكرة هندسة النباتات وراثيًّا لإنتاج الأمصال واللقاحات القابلة للأكل، ويعد "شارلز آرنزين" - الأستاذ بكلية الفنون والعلوم جامعة ولاية "آريزونا" الأمريكية-  من أوائل العلماء الذين تبنوا فكرة إنتاج الطعوم الصالحة للأكل وذلك بغرسها داخل الخضر والفاكهة باستخدام تقنيات الهندسة الوراثية. وأخذ على عاتقه أَن ينقذ حياة بلايين الأطفالِ المهددين بالموت نتيجة للأمراض المعدية المميتة.

مصل مضادّ للالتهاب الكبدي بي :

اكتشف العلماء منذ سنوات أن جينا يشفر لبروتين يسمى (هبساج) HbsAg يمكن استخدامه كعلاج مناعي ظاهري للالتهاب الكبديّ بي، وبنقل هذا الجين لفطرة الخميرة، تمكنت من إنتاج هذا البروتين بكميات كبيرة، وبذلك أمكن استخدامه كمصل للوقاية من المرض.

وتحتوي الأمصال واللقاحات بشكل عام على أجسام غريبة عن الجسم "الأنتيجن" على هيئة ميكروبات مضعفة أو ميتة، أو سموم بكتيرية مثبطة، أو بعض البروتينات الغريبة عن الجسم والتي تنشط وتحفز الجسم لإنتاج الأجسام المضادة لفيروس أو لبكتيريا غازية لخلايا الجسم. وتنتج اللقاحات والأمصال بحقن الإنتجينات في أجسام بعض الحيوانات كالبقر والماعز والأرانب، ويتم الحصول على الأجسام المضادة الجاهزة. وتعد هذه المرة الأولى التي يتم فيها إنتاج مصل مقاوم للالتهاب الكبديّ بي في النباتات، وأظهرت التجارب التي أجريت على الفئران بعد تغذيتها بالبطاطس المحورة وراثيا، تواجد أجسام مناعية في دمائها مما عزز الفكرة وأكد أن هذا الطريق من الممكن أن يكون إستراتيجيّة عملية لإنتاج الأمصال.

وفي الجزء الثاني من الدراسة فحص الباحثون الطرق المتنوعة لتزويد حصيلة إنتاج "الهبساج" في البطاطس، فالمحصول الكافي من الأنتجن البروتيني يعتبر عاملا حاسما لنجاح الأمصال الصالحة للأكل؛ لأنّ المعدة والأمعاء تهضم معظم البروتين قبل أن يصل لجهاز المناعة. وقد توصل الباحثون لأحسن نتائج بعد إجراء بعض التعديلات في نهاية تتابع الـ"دي إن إيه" (دنا) المشفر للبروتين وقد يثبّت هذا التعديل إشارة "أر إن إيه" (رنا) الرسول الذي يترجم لبروتين بعد ذلك.

 

هندسة الجدري وراثيا "

 

 

 

اعلنت منظمة الصحة فى عام 2003:

·                  منع هندسة الجدري وراثيا، وحظر زرع جيناته في الفيروسات الشبيهة، وكذلك حظر تداول مادته الوراثية في غير الأغراض التشخيصية.

·                  وضع جدول زمني لا يمكن تخطيه لتدمير المخزون منه في عامين لا أكثر.

·                  حتى يتم ذلك ينبغي ضبط منظمة الصحة العالمية للجنة الاستشارية حول أبحاث الجدري بشكل متزن فيما يتعلق بالتمثيل الإقليمي داخل اللجنة هي ولجانها الفرعية، والتي يجب أن تعمل في إطار من الشفافية وبطريقة مسئولة.

 

 

 

الأطفال المعدلين وراثيا

أطفال معدلون وراثيًا

 

أعلن علماء من معهد طب وعلوم الإنجاب في "سانتا باربرا" بولاية "نيوجيرسي" الأمريكية إلى دورية "Human Reproduction" العلمية نشر الجمعة 4/5/2001 أكدوا فيه على أنهم قد تمكنوا من إجراء تعديلات وراثية على أجنة ثلاثين طفلا -  منهم 15 طفلا ولدوا نتيجة برنامج تجريبي نفذ في أحد المختبرات الأمريكية منذ أكثر من عامين -  مشيرين في نهاية خطابهم العلمي إلى أن تجاربهم تعد أول تجارب ناجحة تنتهي إلى ولادة أطفال طبيعيين، ويتمتعون بصحة جيدة.

 

زراعة الأنسجة واستخداماتها فى إنتاج التقاوى والشتلات:

المقصود بزراعة الأنسجة زراعة الأنسجة هى أحد أنشطة التكنولوجيا الحيوية والتى  يتم فيها تنمية نسيج نباتى أو حيوانى أو بشرى أو أى نسيج

 لكائنات حية عديدة الخلايا على بيئة مغذية مناسبة تحت

 ظروف معقمة. وقد إهتم العديد من الباحثين فى العالم

خلال الثلاثين سنة الاخيرة بتلك التقنية وأجريت العديد

من الأبحاث الاكاديمية مما أدى إلى معرفة كيفية تمييز وكشف وتكوين الأعضاء أو الأجزاء النباتية المفصولة والمنماه فى البيئات الصناعية، وفى الوقت الحالى انتشرت المعامل التجارية التى تستخدم زراعة الانسجة فى العديد من الدول ومن بينها مصر حيث يوجد حوالى تسع شركات كبرى لزراعة الانسجة تنتج 8.6 مليون شتله سنويا ويتم تصدير نسبة تقدر بحوالى 58% الى الخارج على هيئة زراعات أنسجة فى الأنابيب او شتلات مؤقلمة والباقى يستخدم للتسويق المحلى. ويتم الترخيص لتلك المعامل الخاصة واعتمادها من قبل الادارة المركزية لفحص واعتماد التقاوى بوزارة الزراعة لضمان جودة المنتج. وقد أقرت وزارة الزراعة بروتوكولات خاصة بإنتاج المحاصيل مثل البطاطس والموز والفراولة وتوزيعها على القطاع الخاص للاسترشاد بها.

 مميزات استخدام طريقة زراعة الانسجة

 

1.  إنتاج أعداد كبيرة من تقاوى النباتات فى مساحة محدودة مقارنة بالطرق التقليدية، مع الحفاظ على صفاتها الوراثية ومطابقتها لنباتات الام.

 

2.  انتاج شتلات خالية من المسببات المرضية أهمها الفيروسات، حيث أنه من المعروف أن بعض النباتات التى تتكاثر خضريا مثل البطاطس  والفراولة والموز والثوم وغيرها تصاب بالعديد من الفيروسات، وتنتشر الإصابة فى جميع اجزاء النبات لذا يمكن أن تنتقل الأمراض عن طريق التكاثر بالطرق التقليدية باستخدام الدرنات أو الريزومات أو المدادات، الأمر الذى يؤدى الى تدهور التقاوى عام بعد عام.أما باستخدام أسلوب زراعة الانسجة فيمكن انتاج نباتات خالية من هذه

    المسببات المرضية سواء كانت أمراض فطرية أو بكتيرية أو نيماتودية أو حتى فيروسية مما ينعكس على جودة وكفاءة التقاوى والشتلات.

 

3.  استخدام طريقة الاختلافات الوراثية Somaclonal Variation وتعتمد على الاختلافات بين الخلايا المنماه فى البيئة الغذائية وخاصة عند تعرضها

    لظروف مختلفة مثل التعرض لمرشح فطرى فينتج عنها خلايا مقاومة لهذا الفطر.

 

4.  استخدام الطرق المختلفة مثل الاشعاع لإحداث الطفرات فى المعمل للخلايا المنماه فى زراعات الأنسجة وانتقاء ماهو مقاوم للأمراض.

 

5.  التعديل الجينى للاصناف ( الهندسة الوراثية )، ويقصد بها نقل الجينات الى النبات للحصول على نباتات معدلة التركيب الوراثى تحمل وتعبر عن

    الصفة المراد نقلها بالاضافة الى الصفات الاخرى الموجودة أصلا بنباتات الأم.

 مراحل إكثار النباتات بطريقة زراعة الأنسجة

 المرحله الاولى: تعتبر هذه المرحلة من أهم مراحل زراعة الأنسجة حيث يتم فيها فصل النسيج النباتى تحت ظروف التعقيم وزراعته فى بيئة صناعية ثم حفظه فى حضانات تحت درجة حرارة ورطوبة وإضاءة معينة فى المعمل.

 

المرحلة الثانية: الهدف منها زيادة أعداد النباتات فى المعمل حيث يتم نقل النباتات النامية الى بيئة اخرى ذات تركيب كيميائى معين لتشجيع تكوين

                 فروع جديده للنباتات ويتم تكرار هذه العملية حتى نحصل على الأعداد المطلوبة من النباتات.

 

المرحلة الثالثة: إعادة زراعة النباتات وذلك بنقلها من الأنابيب الى التربه حيث تزرع فى إصيصات صغيرة تحتوى على رمل وتربة زراعية مع تغطيتها بالبلاستيك الشفاف للحفاظ على الرطوبة ثم يزال هذا الغطاء تدريجيا وبعد ذلك تكون النباتات جاهزه للتوزيع على المزارعين لإعادة زراعة الشتلات فى الحقول.

  

 فائدة استخدام الشتلات المنتجة عن طريق زراعة الانسجة

 

1.    خلو الشتلات أو التقاوى من الأمراض المختلفة وبذلك يمكن توفير الكيماويات التى يتم رشها على النباتات.

 

2.    قوة الشتلة الناتجة من زراعة الأنسجة وتماثل النباتات.

 

3.    زيادة الانتاجية من الشتلات الناتجة عن زراعة الانسجة من 10% الى 20% .

 

4.    يمكن الحصول على الشتلات فى الوقت الملائم للزراعة وبالكمية الكافية والسعر المناسب.

 

5.  حيث ان إكثار النباتات يتم فى المعامل، ويمكن إستغلال مساحة المشاتل بزراعات اخرى فى تلك الفترة وبذلك يحدث الاستغلال الأمثل للارض.

   

أمثلة على التقاوى والشتلات المنتجة باستخدام زراعة الانسجة

من أمثلة المحاصيل التى يتم إنتاجها عن طريق زراعة الانسجة: تقاوى البطاطس المعتمدة وشتلات الموز للاصناف المستوردة مثل صنف (ويليامز) غزير الانتاج، كذلك شتلات الفراولة التى أمكن الاستغناء عن استيرادها من الخارج بل والتصدير من الناتج المحلى، بالاضافة الى شتلات نباتات الزينة المختلفة، الأشجار الخشبية، نخيل البلح، الزيتون ، والنباتات الصحراوية، كما انه يمكن فى المستقبل التوسع فى انتاج نباتات التصدير مثل الخرشوف والاسبرجس من ناتج زراعة الانسجة.

زراعة السنان:

 عمليات زراعة أسنان من التيتانيوم والخزف وغيرها من المواد تعتبر صعبة ومؤلمة وتستلزم وجود غرس مسمار (برغى) معدني في اللثة؛ وهو ما يتسبب أحيانا في لحظات   مروعة من الألم والعذاب بين حفر وحشو وحقن.. لحظات قاسية أوشك الماضي أن يطويها. فقريبا يغادر المرضى العيادة ببسمة عريضة بعد أن يستنبتوا أسنانا طبيعية جديدة من خلاياهم.

وهناك أسباب كثيرة تجعلنا نعتقد أن عملية استنبات الأسنان قابلة للتحقيق، منها أن الكثير من الفقاريات المتدنية تقوم بإنبات أسنان جديدة باستمرار، وهناك بعض الأشخاص ينبتون أسنانا إضافية بالفعل نتيجة لإصابتهم بأمراض وراثية معينة. كما أن علوم الهندسة الوراثية والنسيجية تقدمت بوتيرة سريعة في الأعوام القليلة الماضية.

وعلى الرغم من أن الثدييات فقدت القدرة على استنبات أسنان جديدة منذ أمد بعيد، فإنه في عالم يخلو من علاج مطلق لتسوس الأسنان، فإن الأسنان ستحتاج دوما إلى تبديل. ويعتقد بعض الباحثين أن الأسنان قد جرى تجاهلها بغباء مقارنة بالجهود التي بذلت لاستنبات أعضاء أكثر سحرا.

ويرى البعض الآخر أن عملية نمو السن الطبيعية تعتبر معقدة جدا، وبالتالي فإن عملية إنبات الأسنان لن تكون سهلة أبدا. فالأسنان مكونة من أنواع متعددة مختلفة من الأنسجة، من بينها طبقة العاج الصلبة وطبقة رقيقة من المينا التي تعتبر أقسى مادة في الجسم.

وأعلن "شارب" أن فريقه العلمي تمكن من زرع سن منقولة من جنين فأر في فم فأر بالغ وراقبوه ينمو بنجاح. وأكد العلماء في الاجتماع الأخير لـ الرابطة الأمريكية لتقدم العلم أنهم صاروا أكثر قربا من أي وقت مضى إلى إنتاج الأسنان في أنابيب الاختبار.

وتقوم الفكرة العلمية على تجميع الخلايا الجذعية من الشخص نفسه لإعادة تكوين براعم الأسنان الشبيهة بالبراعم التي تتشكل في الجنين المبكر، ثم تزرع هذه "الأسنان الأولية" في الفك لتنتج أسنانا جديدة. وأساسيات هذه العملية مفهومة؛ حيث تتشكل الأسنان في الجنين بطريقة بسيطة نسبيا من نوعين فقط من الخلايا الجنينية، وينتج النوع الأول من الخلايا الطلائية (طبقة المينا) في الخارج، في حين تشكل الخلايا الأخرى (من نوع mesenchyme) الأنسجة الرابطة والأوعية الدموية في الداخل.

ومع ذلك فإن تطوير سن واحدة يتضمن عملا دقيقا منظما لشبكة كبيرة متقنة تتشكل من آلاف الجينات. وتشعر "إيرماتيسليف" بتشاؤم كبير وهي مديرة بحث في جامعة هيلسنكي في فنلندا قامت بوضع قاعدة بيانات ضخمة لكل الجينات المعروفة التي تدخل في نمو السن. وتقول بهذا الخصوص: "إنها عملية دقيقة والسن هي عضو معقد. قد يكون الأمر ممكنا، ولكنه سيحدث بعد فترة طويلة في المستقبل".

ولكن "شارب" يؤكد أنه ليس من الضروري فهم طبيعة عمل الجينات للبدء في استنبات الأسنان في المختبر، فعندما قام هو وفريقه بمراقبة عمل الجينات الرئيسية، ظهر أن بعضها يعمل في الفك الأعلى فقط، في حين تعمل الأخرى في الفك السفلي فقط. وتمكن فريق "شارب" من زراعة أضراس في مقدمة فكاك الفئران، حيث تنمو القواطع عادة عن طريق التحكم في عمل جين معروف بنشاطه في إنتاج الأضراس.

كما قام "شارب" وفريقه باستبدال خلايا براعم الأسنان التي تتشكل في جنين الفأر بخلايا جذعية لفأر بالغ وتمكنوا من الحصول على سن كاملة بعد زراعتها في كُلْيَة فأر؛ حيث تقوم خلايا الكلية بتزويد الدم بالأوكسجين الصافي واللازم للحصول على سن جديدة!

أن الأسنان تعتبر هدفا جذابا للغاية بالنسبة للمهندسين الحيويين، وذلك لانعدام نسبة المخاطرة بحياة المريض؛ لأنه إذا لم تنم إحدى الأسنان بشكل طبيعي، يستطيع طبيب الأسنان أن يقتلعه ويبدأ من جديد، دون خسائر تذكر مقارنة بالأعضاء الحيوية الأخرى التي لا تحتمل وجود أي نسبة خطأ في التجريب. كما أن الوصول إلى موقع الزرع لا يعني إجراء جراحة كبيرة؛ فالمطلوب فقط هو فتح الفم على مصراعيه.

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

التقويم:

1- اشرح أسباب حدوث الطفرات.

2- وضح دور الهندسة الوراثية فى علاج بعض الأمراض.

3- فى ايجاز وضح رأيك فى قضية الأطفال المعدلون وراثيا.

4- ناقش فائدة الشتلات المنتجة عن طريق زراعة الأنسجة.

5- تحدث الطفرة نتيجة :

أ- التعرض للإشعاع.   ب- التعرض لأشعة الشمس.

ج- تغير الجين.       د- أ، ج.

6- تعالج بعض الأمراض عن طريق الهندسة الوراثية من خلال:

أ- دخول الاجريوبكتريوم المعدل الى DNA النبات المصاب.

ب- استخدام تقنية القذف النووى.

ج- البكتريا العقدية.

د- هندسة فيروس نوروك.

7- يتمكن العلماء عن طريق الهندسة الوراثية من إنتاج:

أ- أدوية مانعة للحمل.                   ب- مصل مضاد لفيروس بى.

ج- مصل مضاد لانفلوانزا الطيور.    د- دواء لعلاج فيروس سى .

8- - من فوائد زراعة الأنسجة أنها:

أ- قليلة التكاليف.              ب- تحتاج الى وسط تعقيم.

ج- توفر الوقت والجهد.    د- لا تحتاج الى بذور .

 

 

،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،،

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

 

قائمة المراجع

-  دانييل كيفلس ، وليروى هود:ترجمة أحمد مستجير(2002) : الجينوم البشرى القضايا العلمية و الاجتماعية ، طبعة خاصة -  دار العين للنشر ص11: 53 .

-  لارى جونيك ، مارك هوبليس (2003) :الوراثة والهندسة الوراثية ترجمة احمد مستجير القاهرة :الهيئة المصرية العامة للكتاب، ص30: 115.

منير على الجنزورى (2000): نحن والعلوم البيولوجية فى مطلع القرن الحادى والعشرين ،القاهرة : دار المعارف ، ص333: 446 .

- عبد الرحيم توفيق الرفاعى ،سمير عبد الرازق الشوبكى(2002): تقنيات القرن 21 لتحسين النبات باستخدام زراعة الأنسجة ،القاهرة:دار الفكر العربى ، ص49: 316.

- محمود محمد جبر وآخرين(2001): أساسيات علم النبات العام ،ص23:  58.

- عصمت خالد علام (1993) : اساسيات الفيرولوجى، مكتبة الانجلو القاهرة ص 67: 97.

- وليم ستانسفيلد (1991) : نظريات ومسائل فى الوراثة ، ترجمة فتحى محمد عبد التواب،   القاهرة : الدولية للنشر والتوزيع.ص11: 141  .

- ماجد زكى ، فوزى الفقى (1996) : تقنيات زراعة الأنسجة ،القاهرة:المطبعة التجارية الحديثة ،ص1: 81.

- فتحى محمد عبد التواب( 1991 ): بيولوجيا ووراثة الخلية ،الدار العربية للنشر والتوزيع ،القاهرة- نيقوسيا.ص150: 310.

- الدون ج. جاردنر (1987) : مبادئ علم الوراثة،ترجمة:على زين العابدين عبد السلام وآخرين- الدار العربية للنشر والتوزيع- القاهرة لندن - واشنطن-  نيقوسيا ص27: 205 .

- احمد محمد مجاهد وآخرين(1996): الوراثة,الانجلو المصرية القاهرة ص1033: 1153.

- جمال الدين نصرت،عبد الرؤف سليم (2001): مقدمة فى علم الوراثة ، القاهرة:دار الفكر العربى ،  ص 177: 349.

- محمد اسماعيل محمد وآخرين(2002): أساسيات علم الحيوان،القاهرة: دار الفكر العربى  ص 60 :68.

- تراس ى.ستورر ،وآخرون(1989): أساسيات علم الحيوان، ترجمة محمد عبدا لواحد سليمان،ط4،دار ماكجروهيل. ص213: 273.

- لى ارمان ، بيتر ا.بارسونز(1983): الوراثة ،دار ماكجروهيل ، نيويورك- القاهرة.ص83: 111.

- مركز التطوير التكنولوجى ودعم اتخاذ القرار(2002): دليل أقراص الليزر التعليمية ،الإصدار الرابع، وزارة التربية والتعليم ج.م.ع.

- مركز الكتاب المدرسى (2004): الأحياء ،الصف الأول الثانوى ،وزارة التربية والتعليم ج.م.ع.ص71: 94.

- مركز الكتاب المدرسى (2004) : الأحياء،الصف الثانى الثانوى ،وزارة التربية والتعليم ج.م.ع.ص64: 111.

- رجب السيد عبد الحميد المهيمى(2000):رؤى مستقبلية لمقومات العلوم البيولوجية

                                  فى المرحلة الثانوية مع بدايات القرن الحادى والعشرون

                                  ،مجلة كلية التربية ،جامعة الازهر ،كلية التربية العدد90.

                                  ص10 :220.

- نادية العوضي(2002): "خنزير في ثوب إنسان"www.lahaonline.com/index- counsels.php?option=content& task=view&id                                 

=6900&sectionid=2                                 

- طارق قابيل(2002):"الخنازير المؤنسنة.. هل تحل مشكلة نقل الأعضاء"08/01/2002 www.phy4all.net/news/hoking.htm

- أسامة الطيب(2005): "السلامةالحيوية"،08/03/2005www.cags.org.ae/arabicpubli

cations.html                                

- طارق قابيل (2004):"استنبات أسنان"11/03/2004epaediatrics.org/phpbb/view

forum.php?f=43&                              

Goodenough ,u(1993): Genetics,3rd ed. ,sanders college publishing international ,Philadelphia.p339: 433

Desmonds t.n.(1996): An introduction to genetic engineering ,published in association with the institution of biology, Cambridge university.p21: 28&87: 100&122: 136

Lewin,b.(1993): Genes,2nd ed. printed in Singapore by change moh  pte.ltd.p76 :85

T.A.Brown (1992) : Genetics molecular approach 2nd ed Chapman&division ,London ,Glasgow.p395: 418

P.K.Gupta (2005) :Genetics 3rd ed ,Rastogi publication,new 

                             delhi,India.p504: 524

Hatle,d.(2000):Genetics 3rd ed jones and Bartlett publication,Boston- london.p350:384

Young, C. S. et al. (2002): Tissue Engineering of Complex Tooth Structures on Biodegradable Polymer                             Scaffolds". The

                            Journal of Dental Research 81 (10):695- 700

Mitsiadis, T. A. et al. (2002): Transplantations of teeth in chick embryos 

                     after mouse neural crest development  Proceedings of

                       the  National Academy of Sciences, 100 (11): 6541- 6545

 

 

............................................................