الجينات و علم الوراثة
علم الوراثة كان ولا يزال علم مستقل له مدرسته الخاصة و تصنيفه المنفرد في دراسة الأحياء والكائنات من مرحلة التكوين مرورا بدورة الحياة والتكاثر و حتى مرحلة الانقراض .
ولكن الكيفية في صياغة الانتساب البيولوجي والبنوي خلال تاريخ الأحياء الدقيقة والمعقدة .. احدث علم الوراثة ثورة في علم الأحياء والطب السريري والتشخيصي و الطب النفسي و السلوكي عوضا عن ذلك قدم خدمة في كشف و حل الغاز جرائم كانت فقط موجودة في ملفات مكاتب التحقيق ومكدسة دون حلول وبقيت محل جدل و صرف النظر عنها لعقود حتى جاء علم الوراثة لحل الالغاز و الكشف عن ماهو كان آنذاك شبه مستحيل ..
تناول علم الوراثة أطوار الحياة لكل انواع أشكال الحياة و قدم معادلات تحليلية وجبرية متراكبة باسلوب التباديل والتوافيق و الاحتمالات و ربط بين الصفات والسلوكيات عند التكاثر و إيجاد طريقة لدمج الشريط الوراثي الذي يحمل الصفات الوراثية و كيفية انتقالها لتعطي الصبغ الوراثي للأجيال الوارثة .
الصبغات الوراثية هي معلومات جينية حملت كل الصفات الموروثة جيل بعد جيل واعطت لونا و شكلا وسلوكا للاحياء التي نراها سواء كانت فقارية برية، مائية ، برومائية ، طائرة .
نستطيع أن نقول أن علم الوراثة هو علم شمولي يندرج تحت عنوان علم الاحياء. ولكن في جميع المجالات العلمية نلاحظ الفضيلة في استخدام العلم لخدمة بني الأنسان و في جانب آخر لابد من أن يوجد من يصنع الرذائل و يريد تدمير الحياة السوية التي وجدنا عليها و انا اشير الى صناعة الأوبئة و عمليات الاستنساخ الجيني التي لا يمكن أن يفصح عنها المجندين لذلك.
الجيناتُ Genes
هو جزء الحمض النَّوَوي لا يحتوي على الأكسجين واسمه العلمي deoxyribonucleic acid (DNA)، يحتوي على شفرة تتغير تبعا لترابط البروتين بشكل معين لكل خلية .
الكروموسُومات Chromosomes
فهي البنية للخلايا، تحتوي على الجينات التي تميز الخلايا و تعطي صفات من كائن إلى آخر .
إذًا، الجينات توجد في الكروموسومات ( الصبغيات )، مكان تواجدها نواة الخلية.
يحتوي الكروموسوم على الكثير من الجينات.
الخلية البشرية تحتوي على 23 زوجًا من الكروموسومات، اي 46 كروموسوم .
الصفة الوراثية trait هي أي خاصيَّة محدَّدة بالجينات، وغالبًا ما يجري تحديدُها من قِبل أكثر من جينٍ واحد.
تنشأ بعضُ الصفات عن جيناتٍ غير طبيعية، موروثة، أو ناجِمَة عن طفرة جديدة.
وتعدُّ البروتينات Proteins على الأرجح الفئة الأكثر أهمِّيةً من المواد في الجسم. وهي ليست مجرَّد لَبِنات لبناء العضلات والنسج الضامة والجلد وغير ذلك من البنى؛ إنما هي ضروريةٌ لتصنيع الإنزيمات أيضًاً. والإنزيماتُ enzymes هي بروتينات معقَّدة تضبط وتنفِّذ جميعَ العمليات الكيميائية والتفاعلات داخل الجسم تقريبًا. وينتج الجسمُ الآلاف من الإنزيمات المختلفة. وهكذا، فإنَّ بنيَة ووظيفة كامل الجسم تخضع لأنواع وكمِّيات البروتينات التي يصنِّعها الجسم. يجري التحكُّم في تخليق البروتينات أو تصنيعها عن طريق الجينات الموجودة في الصبغيات-
الحَمض النَّووي منزوع الأوكسجين DNA
تتكوّن الجيناتُ من الحمض النَّوَوي الخالي من الأوكسجين DNA. وهو يحتوي على الشفرة الوراثية، التي تُستخدَم لتكوين أحد البروتينات. وتختلف الجيناتُ في الحجم، استناداً إلى أحجام البروتينات التي ترمز إليها. وكلُّ جزيء من الحَمض النَّووي الخالي من الأوكسجين هو حلزونٌ مزدوج طويل يشبه الدرجَ الحلزوني الذي يحتوي على ملايين الخطوات أو الدرجات. تتكوَّن درجات أو أجزاء الدرج من أزواج من أربعة أنواع من الجزيئات تسمى القواعد أو الأُسُس (النيوكليوتيدات أو النَّوويدات nucleotides). وفي كل دَرَجة، يَتَزاوج أساس أو قاعدة الأدينين adenine (A) مع قاعدة الثِّيمين thymine (T)، أو قاعدة الغوانين guanine (G) مع قاعدة السِّيتوزين cytosine (C).
استنساخ الحمض النووي
هي تقنية بيولوجيا جزيئية تجعل العديد من نسخ متطابقة مٌنَ قطع الحمض النووي، لتكوين الجين.
في تجربة استنساخ نموذجية، يتم إدراج الجين المستهدف في قطعة دائرية من الحمض النووي تسمى البلازميد. يتم تقديم البلازميد في البكتيريا عبر عملية تسمى التحول، ويتم تحديد البكتيريا التي تحمل البلازميد باستخدام المضادات الحيوية. يتم استخدام البكتيريا مع البلازميد الصحيح لجعل الحمض النووي البلازميد ، مشابها الجيني يصنع البروتين المشابه لبنية الجين بنفس النسب.
الاستنساخ الجزيئي
عند سماع كلمة "استنساخ"، قد تفكر في استنساخ الكائنات الكاملة، مثل الأغنام. ومع ذلك، فإن كل ذلك يعني استنساخ شيء وليس إصدار نسخة محددة وراثيا منه. في مختبر البيولوجيا الجزيئية، الأكثر استنساخا هو جين أو قطعة صغيرة أخرى من الحمض النووي. عندما نسمع إن "الاستنساخ" لا يعمل، فهو بالتأكيد يتحدثون عن شيئ شبه مؤكد حول نسخ أجزاء الحمض النووي، وليس صنع دمية مشابهة !
استنساخ الحمض النووي.
ففي الحمض النووي هو عملية صنع نسخ متعددة متطابقة من قطعة واحدة من الحمض النووي.
في إجراء استنساخ حامض الحمض النووي النموذجي، يتم إدراج الجينات أو غيرها من شظايا الحمض النووي (ربما جينا للبروتين البشري المهم طبيا) في قطعة دائرية من الحمض النووي تسمى البلازميد. يتم الإدراج باستخدام الإنزيمات التي "قصها ولصقها" الحمض النووي، وتنتج جزيء من الحمض النووي المؤتلف، أو الحمض النووي تجميعها من شظايا من مصادر متعددة.
بعد ذلك، يتم تقديم البلازميد المنتج في البكتيريا.
يتم اختيار البكتيريا التي تحمل البلازميد ونمت. أثناء إنتاجها، يقومون بتكرار البلازميد وتمريرها إلى مجزئات ، مما يجعل نسخا من الحمض النووي الذي يحتوي عليه.
ما هي نقطة صنع العديد من نسخ تسلسل الحمض النووي في البلازميد؟
في بعض الحالات، نحتاج إلى الكثير من نسخ الحمض النووي لإجراء تجارب أو بناء بلازميد جديد. في حالات أخرى، ترميز قطعة الحمض النووي بروتينا مفيدا، وتستخدم البكتيريا ك "مصانع" لتكوين البروتين. على سبيل المثال،
لعل الكثير لا يعرف انه يتم صناعة الأنسولين البشري في بكتيريا E. Coli لجعل الأنسولين صالح للاستخدام من قبل مرضى السكري.
خطوات استنساخ DNA استنساخ الحمض النووي
كمثال، دعونا نرى كيف يمكن استخدام استنساخ الحمض النووي لتوليف البروتين (مثل الأنسولين البشري) في البكتيريا.
الخطوات الأساسية هي:
قطع فتح البلازميد و "لصق" في الجين.
تعتمد هذه العملية على إنزيمات التقييد (التي تخفض الحمض النووي) والحمض النووي الربوي (الذي ينضم إلى الحمض النووي).
أدخال البلازميد في البكتيريا.
استخدم اختيار المضادات الحيوية لتحديد البكتيريا التي تناولت البلازميد.
تتكاثر الكثير من البكتيريا المحملة البلازمدية واستخدامها ك "مصانع" البروتين.
يستخلص البروتين من البكتيريا و تتم تنقيته .
ما هو PCR) Polymerase chain reaction) ؟
تفاعل سلسلة البوليميريز (PCR) هو تقنية مختبر شائع تستخدم لجعل العديد من النسخ (الملايين أو المليارات!) من منطقة معينة من الحمض النووي.
يمكن أن تكون منطقة الحمض النووي هذه هي أي شيء مهتم بالمجرب. على سبيل المثال، قد يكون الجين الذي يريده باحثا أن يفهمه الباحث فهم أو علامة جينية يستخدمها علماء الطب الشرعي لمطابقة الحمض النووي المشتبه فيهم المشتبه بهم. عادة ما يكون الهدف من PCR هو جعل منطقة الحمض النووي المستهدف التي يمكن تحليلها أو استخدامها بطريقة أخرى. على سبيل المثال، قد يتم إرسال الحمض النووي الذي يتم تضخيمه بواسطة PCR للتسلسل، والتصور بواسطة هلام الكهرباء ، أو استنساخ في البلازميد لمزيد من التجارب. يستخدم PCR في العديد من مجالات الأحياء والطب، بما في ذلك أبحاث البيولوجيا الجزيئية والتشخيص الطبي وحتى بعض فروع البيئة.
Taq Polymerase
النسخ المتماثل الحمض النووي في كائن حي، يتطلب PCR إنزيم بوليميريز الحمض النووي الذي يجعل خيوط جديدة من الحمض النووي، باستخدام خيوط موجودة كقوالب.
تسمى Polymerase DNA المستخدمة عادة في PCR
تاتي مرحلة البوليميريز Taq، بعد مرحلة البكتيريا التي يتم اعطاءها قابلية لعدم التأثر من الحرارة والتي يتم عزلها عن طريق
(Thermus Aquaticus). تعيش T. Aquaticus في الينابيع الساخنة والفخات الحرارية الحرارية. تعد بوليميريز الحمض النووي مستقرا للحرارة للغاية وهو أكثر نشاطا حوالي 70 درجة C70 ° C70، C، (درجة الحرارة التي سيكون فيها بوليميريز الإنسان أو E. Coli Coli DNA غير وظيفي).
هذا الاستقرار الحراري يجعل Taq Polymerase مثالية ل PCR. كما سنرى، يتم استخدام درجة حرارة عالية مرارا وتكرارا في PCR لإنهاء الحمض النووي القالب أو فصل فروعها. PCR الاشعال مثل بوليميرات الحمض النووي الأخرى، يمكن أن تجعل Taq Polymerase فقط الحمض النووي فقط إذا تم إعطاؤه في عند البدء والتمهيد، وهو سلسلة قصيرة من النيوكليوتيدات التي توفر نقطة انطلاق لتوليف الحمض النووي. في رد فعل PCR، يحدد الناسخون منطقة الحمض النووي التي سيتم نسخها، أو تضخيمها، من قبل عينة البدء .
عينة PCR عبارة عن قطع قصيرة من الحمض النووي التائهة وتقدر عادة بحوالي 202020 قطعة.