تطبيقات التقانة الحيوية

• تتبع مراحل عملية الإخصاب الصناعي.
• وصف كيفية تحويل الفضلات إلى وقود حيوي.
• بيان استخدامات التقانة الحيوية في مجال الصناعة.
• استنتاج مبررات تطوير الأغذية المعدلة وراثياً.
• إعطاء أمثلة لمنتجات يستخدم فيها التعديل الوراثي.
• تعداد ثلاثة من المخاطر المحتملة للأغذية المعدلة وراثياً.

التقانة الحيوية: أين نراها حولنا؟

وظف الإنسان التقانة الحيوية منذ القدم في صناعة الخبز والجبن والكحول وسواها من أساليب التخمير

• العصر الأول: يعود عصر التقانة الحيوية الأول إلى السومريين والبابليين، عندما استخدموا الخميرة في صناعة الخبز والكحول.
• القرن العشرون: حدث تطور كبير في علم الوراثة والأحياء الجزيئية والهندسة الوراثية.
• عام ١٩٩٧: نجحت محاولات استنساخ النعجة دوللي، بإدماج نواة خلية جسدية من ضرع (ثدي) نعجة فنلندية في بويضة منزوعة النواة مأخوذة من نعجة أسكتلندية.

• الأساس: تستند التقانة الحيوية أساساً إلى علم الأحياء وخاصة الأحياء الجزيئية.
• الهدف: توظيف الهندسة الوراثية في الطب والصناعة والزراعة والمجالات الأخرى.

الطب والصيدلة: عقاقير أقل كلفة وأقل تلوثاً

تمكننا التقانة الحيوية من تصنيع العقاقير والمواد الكيميائية الصناعية بطريقة أقل كلفة، وبقدر أقل من التلوث مقارنة بالطرق التقليدية

• في المستقبل: تبشرنا التقانة الحيوية بمجموعة من المنتجات الحيوية الجديدة التي ستكون جلية في المستقبل.

الأنسولين: كيف تصنعه البكتيريا؟

• الهرمون: يعمل هرمون الأنسولين الذي تنتجه خلايا البنكرياس على تنظيم نسبة السكر في الدم، وعند نقصه يصاب الإنسان بمرض السكري.
• قديماً: كان يتم الحصول على الأنسولين من بنكرياس البقر بكميات قليلة وبطرق معقدة، وذات تكلفة عالية.
• ثم: دفع ذلك العلماء للبحث عن طرق جديدة من خلال الهندسة الوراثية.
• الخطوات بالهندسة الوراثية:
• يتم أخذ خلايا من غدة البنكرياس في الإنسان، ويحضر مقطع من ⁦DNA⁩ المحتوي على جين الأنسولين.
• يتم الاستفادة من البكتيريا التي تحتوي على البلازميدات، حيث يتم استخراج بلازميد من خلية بكتيرية، ويقطع في مكان معين.
• يضاف إليه مقطع الـ ⁦DNA⁩ المحضر من البنكرياس، ويعاد إدخاله إلى البكتيريا.
• يؤدي ذلك إلى تكاثر البكتيريا مع مقاطع الـ ⁦DNA⁩ المدمجة.
• النتيجة: ولسرعة تكاثر البكتيريا أمكن إنتاج الأنسولين بكميات تجارية.

أين تقع البلازميدات؟

• أ. في كروموسوم البكتيريا

• ب. في كروموسوم الإنسان

• ج. خارج كروموسوم البكتيريا

• د. خارج كروموسوم الإنسان

الإخصاب الصناعي: من الأنبوب إلى الرحم

• أول إنجاز: نجحت عملية الإخصاب خارج الجسم لسيدة بريطانية سنة ١٩٧٨، وكانت نتيجتها ميلاد طفلة سليمة.
• كيف تتم: بين الحيوان المنوي للزوج والبويضة للزوجة داخل الأنابيب المخبرية.
• يحصل تدخل طبي لتمكين الحيوان المنوي من الاندماج مع البويضة، لإنتاج بويضة مخصبة.
• بعد انقسامها عدة مرات توضع في رحم الزوجة، حتى يستكمل الحمل طبيعياً في الرحم.

• متى تتم: عند تعذر التلقيح بالطريقة الطبيعية.
• المراكز: أخذت مراكز الإخصاب تنتشر في المستشفيات، وتقدم مزيداً من الخدمات للذين يعانون من صعوبات في الإنجاب أو الرغبة في جنس معين للمولود.
• الضابط: وذلك في حدود التعاليم التي تجيزها الديانات.
• نسبة النجاح: تعتمد على عدد البويضات المخصبة المعادة إلى الرحم.
• إذا أعيدت بويضة مخصبة واحدة تكون النسبة حوالي ١٥٪.
• وتزيد إلى ٢٣٪ إذا أعدنا بويضتين.
• وترتفع إلى ٣٠٪ إذا أعدنا ثلاث بويضات.
• أفضل النتائج: ولا ترتفع نسبة الانغراس لأكثر من ذلك، فنعيد ثلاث بويضات مخصبة داخل تجويف الرحم.
• العمر: تقل فرصة نجاح الإخصاب الصناعي مع تقدم عمر الزوجة.
• الحالات التي تستفيد من هذه التقنية:
• حالات انسداد في قناة فالوب.
• العقم لأسباب غير معروفة.
• عدم انتظام التبويض.
• مشكلات الإنجاب التي تخص الزوج مثل: ضعف الحيوانات المنوية، أو قلة عددها.

أين يتم تلقيح البويضة في الإخصاب الصناعي؟

• أ. في قناة فالوب

• ب. في الرحم

• ج. في المبيض

• د. في وعاء خارج الرحم

البصمة الوراثية: هوية في كل خلية

• الاكتشاف: اكتشف عالم الوراثة "أليك جيفريز" ⁦(Alec Jeffreys)⁩ البصمة الوراثية في عام ١٩٨٤.
• المبدأ: الـ ⁦(DNA)⁩ يتكرر في تتابعات مميزة لكل فرد، ولا يمكن أن تتشابه تلك التتابعات بين شخصين إلا في حالات التوائم المتطابقة فقط.
• مصادرها: الأجزاء التي تحتوي على خلايا الجسم الإنساني، مثل الدم، والجلد، والعظام، وجذور الشعر، واللعاب، والمخاط، والمني.
• في البحث الجنائي:
• تعدد المواضع والأجزاء التي تمدنا بالبصمة الوراثية يشكل مجالاً أوسع لإنجاز البحث الجنائي وتطويره.
• شعرة من جسم الجاني سقطت في مسرح الجريمة أصبحت أحد أدلة الإثبات المهمة والحاسمة، لأن بصيلة الشعرة تحتوي على خلايا الجسم البشري.
• اللعاب أيضاً أحد مصادر البصمة الوراثية لاحتوائه على خلايا مبطنة لجدار الفم؛ فيمكن استخلاصه من أعقاب السجائر أو مغلف رسائل تم لصقه بلعاب الجاني.
• التعرف وإثبات النسب: يمكن التعرف على جثة مشوهة، أو محروقة، أو رفات (عظام)، أو إثبات نسب شخص معين لأبيه أو أمه.
• القاعدة: الشخص يرث نصف كروموسوماته من أبيه والنصف الآخر من أمه، وبمقارنة التتابعات الموجودة في خلايا جسمه يتم تحديد نسبه.

ما العامل الحاسم في إثبات نسب الأبناء؟

• أ. نوع الدم

• ب. البصمة الوراثية

• ج. بصمة الإصبع

• د. بصمة العين

كيف يتم توظيف التقانة الحيوية في علم الجريمة؟

البيئة: تلوث أقل وطاقة نظيفة

• دور التقانة الحيوية: تقليص تلوث التربة بالمواد الكيميائية، واستخدام النباتات لمكافحة التلوث بالمعادن الثقيلة.
• وكذلك: مراقبة البيئة لاكتشاف الملوثات، والتخلص من النفايات السامة بطرق آمنة وفاعلة.
• البلاستيك: التقانة الحيوية مؤهلة لإنتاج مواد بلاستيكية جديدة قابلة للتحلل البيولوجي.

• فائدته: يسهم في تخليص البيئة من مشكلة النفايات.
• الصين: تعتمد كثير من البلدان مثل الصين على هذا الوقود الحيوي في توليد الكهرباء.
• البرازيل: يستخدم الكحول الناتج من تخمر قصب السكر وقوداً في محركات السيارات، فالبرازيل يزرع فيها قصب السكر بكثرة.

الصناعة: نباتات تتحول إلى مصانع صغيرة

• المواد الخام: استطاعت التقانة الحيوية تحويل عدد من النباتات إلى مصانع صغيرة للحصول على مصادر جديدة للمواد الخام.
• تلزم لصناعة: البلاستيك، والدهانات، والألياف الصناعية، والمواد اللاصقة، والمنظفات، وغيرها.
• الميزة: منتجات التقانة الحيوية صديقة للبيئة، لأنها قابلة للتحلل البيولوجي ومصادرها متجددة.
• مادة لاصقة: قامت مجموعة من العلماء بتطوير مادة لاصقة من نشا الذرة، ومن المتوقع أن تشكل بديلاً اقتصادياً وبيئياً للمواد اللاصقة ذات الأصل البترولي.
• المنظفات: أنتجت منظفات ذات أصل نباتي، وأثبتت كفاءة عالية في إزالة الشحوم والتنظيف.
• رغوة البكتين: تمكن العلماء من استخلاص مادة رغوية من البكتين الموجود في قشور الحمضيات، ويمكن استخدامها في صناعة المنظفات بعد إضافة بعض العوامل السطحية إليها.

الزراعة: نبات كامل من خلية واحدة

• الإسهام: تسهم التقانة الحيوية في المجال الزراعي في زيادة الإنتاج النباتي والحيواني، من خلال تحسين السلالات وزراعة الأنسجة ⁦(Culture Tissue)⁩.

• كيف تتم: من خلال وضع جزء من النبات، قد يكون من البذرة أو الجذر أو الساق أو الأوراق في بيئة مغذية ومناسبة.

كيف يتم تكثير النباتات باستخدام تقنية زراعة الأنسجة النباتية؟

الغذاء: لماذا يختلف الناس حول المعدّل وراثياً؟

• موضوع جدلي: تعد الأغذية المعدلة وراثياً من الموضوعات الجدلية ما بين معارض ومؤيد.
• اهتمام الناس: غطت موضوعاتها معظم النشرات الصحفية والعلمية في الآونة الأخيرة، وتصدرت اهتمامات الناس وشكوكهم.
• المطالب: تكثيف الأبحاث والدراسات للتأكد من سلامة استخدام هذه الأغذية، وإنشاء نظم وإجراءات جديدة لتقنين التعامل معها.

الأغذية المعدلة وراثياً: ماذا نريد منها؟

• قديماً: حاول الإنسان منذ القدم تحسين كمية المنتجات الغذائية ونوعيتها، عبر إنتاج سلالات من النبات والحيوانات بطريقة الانتخاب الطبيعي.
• اليوم: يتم إدخال جينات مسؤولة عن صفة وراثية معينة لكائن حي، بتقنيات تعديل خاصة يتم فيها استخراج هذه الجينات من كائن حي آخر.
• الهدف: إنتاج محصول يتمتع بخصائص ويتميز بصفات جديدة، مثل:
• مقاومة الظروف البيئية غير الملائمة.
• تغيير مكونات البروتين.
• تحسين جودة ثمار النبات.
• زيادة كمية البيض أو الصوف في الحيوان.
• أمثلة: بندورة تمتاز بغزارة الإنتاج، وتتحمل وقتاً طويلاً قبل أن تتلف، وذرة بقيمة غذائية كبيرة.
• أبحاث مستمرة: ولا تزال الأبحاث جارية لإنتاج المزيد من النباتات والحيوانات بمواصفات عالية.

ما أهداف إنتاج الأغذية المعدلة وراثياً؟

المخاطر المحتملة على صحة الإنسان

هل كل ما هو معدّل وراثياً آمن على الصحة؟

لدى كثير من العلماء مخاوف من استخدام هذه الأغذية

• جينات دخيلة: تصبح الأغذية المعدلة وراثياً ناقلة لجينات دخيلة من أنواع غريبة عنها، تتوفر لها فرصة الانتقال إلى الخلايا البشرية والاندماج معها؛ مما قد يسبب تأثيرات سرطانية.
• الحساسية: إثارة الحساسية بنقل الجينات من الأغذية المثيرة للحساسية، مثل أحد أنواع فول الصويا المعدل وراثياً.
• التريبتوفان: انتقال الحمض الأميني التريبتوفان الذي يُعد مسكناً طبيعياً وعقاراً منوماً من خلال بعض الأغذية المعدلة وراثياً إلى بعض الأشخاص، مما قد يسبب تلف الأجهزة العصبية.
• أعضاء الجسم: نمو غير طبيعي وأضرار في أعضاء رئيسة في الجسم مثل الكليتين والطحال عند تناول بعض أنواع البطاطا المعدلة وراثياً.

عدد ثلاثة من مخاطر الأغذية المعدلة وراثياً.

التعديل الوراثي: كيف ينتقل الجين؟

• ينقل الجين بتقنيات حديثة، أبرزها:
• الحقن المجهري ⁦(Micro Injection)⁩.
• مركبات كيميائية قادرة على الوصول إلى كروموسوم الخلايا المستهدفة مثل مركبات فوسفات الكالسيوم.
• فيروسات محايدة لا تسبب مرضاً للكائن المستهدف.

• الدول المنتجة: تعد الولايات الأمريكية أكثر الدول إنتاجاً لأصناف معدلة وراثياً، تليها كندا ثم اليابان، والاتحاد الأوروبي.
• بدأت الأرجنتين والبرازيل والصين وجنوب أفريقيا وغيرها باستخدام هذه التقنية لإنتاج بعض المحاصيل.

وضح المقصود بالتعديل الجيني.

أي أنواع الخضراوات تضاف إليها الجينات المسؤولة عن تأخر تليين الفاكهة بعد القطاف؟

• أ. البصل.

• ب. البندورة.

• ج. الفلفل.

• د. البطاطا.

اختبر نفسك: أسئلة الفصل