تطبيقات في علم الوراثة
- التعرف إلى مفهوم الهندسة الوراثية.
- تعداد بعض تقنيات الهندسة الوراثية.
- تصنيف تطبيقات الهندسة الوراثية.
- تذكّر الضوابط الأخلاقية الواجب مراعاتها عند استخدام تطبيقات الهندسة الوراثية في المجالات المختلفة.
1.3 الهندسة الوراثية
- الهندسة الوراثية: وتعني التغيير المباشر لجينوم الكائن الحي باستخدام تطبيقات مختلفة في الوراثة والأحياء الجزيئية
2.3 الوسائل والأدوات المستخدمة في الهندسة الوراثية
- أنزيمات القطع (Restriction Enzymes): لقد تم استخلاص المئات من أنزيمات قطع DNA المختلفة من البكتيريا، وسمي كل منها نسبة إلى البكتيريا التي تم استخلاصه منها، فمثلا أنزيم EcoR1 مستخلص من بكتيريا E. coli. وهي عبارة عن أنزيمات متخصصة في قطع DNA عن طريق التعرف على تتابع معين من النيوكليوتيدات لتقوم بالقطع في هذا التتابع او بالقرب منه. فمثلا أنزيم القطع EcoR1 يتعرف على التتابع GAATTC في DNA ومن ثم يقوم بقطع سلسلتي DNA بين نيوكليوتيدات A وG مكوناً نهايات لزجة. كما يوضح الشكل (1). هذه النهايات اللزجة يتم لصقها مع قطعة من مصادر أخرى قُطعت بنفس الأنزيم.
- أنزيم اللصق (DNA Ligase): يستخدم لربط نهايات DNA التي تم قطعها من قبل أنزيم القطع.
- النواقل (Vectors): مثل البلازميدات والفيروسات التي تستخدم لنقل DNA الذي تم قطعه من الجينوم وتكثيره في الخلية المستقبلة (خلايا بكتيرية، نباتية، حيوانية) لإنتاج المواد المطلوبة.
4.3 الهجرة الكهربائية والبصمة الوراثية
- الهجرة الكهربائية: تُستخدم الهجرة الكهربائية لفصل قطع DNA خلال مرورها في مجال كهربائي بالاعتماد على حجومها؛ وذلك بهدف دراستها والتعرف عليها
5.3 بصمة
- البصمة الوراثية: يحتوي الجينوم البشري على تتابع من نيوكليوتيدات مميزة للفرد الواحد، وتختلف من شخص لآخر، بعض هذه العلامات المميزة كتتابع الأنماط القصيرة (Short Tandem Repeats (STRs))، التي قد تتكرر بشكل محدود، من الأمثلة على هذه العلامات المميزة تتابع ACAT، الذي يتكرر في جينوم شخص ما 30 مرة في موقع معين، في حين قد يتكرر في شخص آخر 18 مرة في نفس الموقع، حيث يسمى هذا التكرار المميز بالبصمة الوراثية. أنظر الشكل (5).
- يتم في الوقت الحاضر الاستفادة من البصمة الوراثية في عمليات البحث الجنائي، وذلك بمقارنة مادة DNA المأخوذة من موقع الجريمة مع DNA الخاص بالمشتبه بهم لتحديد هوية الجاني،
- كما أن هذه العملية مهمة أيضاً في إثبات الأبوة أو نفيها،
- كما تستخدم في تحديد هوية ضحايا الكوارث كالحرائق وحوادث الطيران والحروب وغيرها.
- و يمكن الحصول على العينات من خلايا الدم البيضاء، والحيوانات المنوية، واللعاب، والشعر، والجلد، وبقايا الجثث.
مجال الطب وإنتاج العقاقير الطبية
- العلاج الجيني هو تقانة تجريبية تستخدم الجينات لعلاج أو منع الإصابة ببعض الأمراض لاسيما الوراثية منها.
مجال الإنتاج الزراعي والحيواني
- إنتاج نباتات معدلة وراثياً تمتاز بقدرتها على مقاومة الآفات الزراعية، حيث تم عزل جين من بكتيريا Bacillus thuringiensis ينتج سماً قاتلاً، ويتم إدخال هذا الجين إلى نباتات مثل الذرة وفول الصويا، فتصبح مقاومة للآفات الحشرية،
- وبعض النباتات تتحمل ملوحة التربة لاحتوائها على بروتين خاص بنقل أيونات الصوديوم () من السيتوبلازم إلى داخل الفجوات الخلوية دون أن يلحق الضرر بنمو النبات، ومن الأمثلة على نباتات معدلة وراثيا لمقاومة الملوحة؛ القمح والأرز والبندورة.
- كما تم إنتاج نباتات تتحمل الجفاف والصقيع،
- وبالنسبة للحيوانات تم الحصول على حيوانات معدلة وراثيا كالأغنام والأبقار لإنتاج كميات وافرة من الحليب أو اللحوم، بالإضافة إلى إنتاج حيوانات لديها القدرة على مقاومة مسببات الأمراض.