الهندسة الوراثية آمال...وتحفظات ...الهندسة الوراثية الأمل القادم لحل كل المشكلات Genetic Engineering
موضوعات المقال
تعريف علم الهندسة الوراثية
هي عملية استخدام تقنية الحمض النووي (DNA) لتغيير التركيب الجيني للكائن الحي. و حديثا تلاعب البشر بالجينات بشكل غير مباشر عن طريق التحكم في التكاثر وادخال الصفات المرغوبة التى قد تكون زيادة فى الحجم أو زيادة فى الانتاجية. في أغلب الأحيان تتضمن الهندسة الوراثية المعالجة المباشرة لجين واحد أو أكثر. أو يُضاف جين من نوع آخر إلى جينوم الكائن الحي لمنحه الصفة المرغوبة التى يسعى خلفها الانسان.
تركيب DNA
لا يمكن الحديث عن تقنية الهندسة الوراثية وكيفية عملها بدون التطرق الى تركيب DNA حيث يعتبر هو المحرك الرئيسى فى هذه التقنية والمستهدف الأساسى لأبحاث العلماء فى هذا الصدد. فالهندسة الوراثية ما هى الا تغيير فى تركيب DNA سواء بادخال قطع جديدة اليه أو تغيير لمكان قطع داخله.
تركيب شريط DNA المزدوج
يتركب DNA من الأتى: يطلق عليه اسم الحمض النووي، أو الحمض النووي الريبي منقوص الأكسجين ، و هو المادة الوراثية في البشر وجميع الكائنات الحية الأخرى تقريبًا باستثناء الفيروسات. ويوجد dna تقريبا فى كل خلية في جسم الكائن الحى، و يقع معظم الحمض النوويdna في نواة الخلية، ولكن يمكن أيضًا العثور على كمية صغيرة من الحمض النووي في الميتوكوندريا حيث تُعرف هذه المادة الجينية باسم DNA الميتوكوندريا أو mtDNA.
و في الانسان، يحتوى الحمض النووي للميتوكوندرياعلى حوالي 16500 شريط DNA، تمثل جزءًا صغيرًا من إجمالي الحمض النووي في الخلايا.
يتم تخزين المعلومات الوراثية الموجودة في الحمض النووي dna على هيئة أكواد مكونه من أربع قواعد كيميائية هى: الأدينين (A)، الجوانين (G)، السيتوزين (C)، والثايمين (T). يتكون الحمض النووي البشري من حوالي 3 مليارات قاعدة، أكثر من 99 % من هذه القواعد هي نفسها في جميع البشر. والباقى هو المسئول عن تغير الصفات وتباينها بين البشر.
ان ترتيب هذه القواعد داخل شريط dna هو من يحدد صفات الكائن الحى وخصائصه. وتتزاوج قواعد الحمض النووي مع بعضها البعض ، A مع T و C مع G ، لتشكيل وحدات تسمى أزواج القواعد. ترتبط كل قاعدة أيضًا بجزيء سكر وجزيء الفوسفات معًا، تسمى القاعدة والسكر والفوسفات بالنيوكليوتيدات. يتم ترتيب النيوكليوتيدات في خيطين طويلين متقابلين ومتعاكسين يشكلان حلزونيًا يسمى اللولب المزدوج. يشبه هيكل اللولب المزدوج سلمًا إلى حد ما، حيث تشكل أزواج القواعد درجات السلم وتشكل جزيئات السكر والفوسفات الأجزاء الجانبية للسلم.
تركيب النيوكليوتيدة
ان من أهم الخصائص المهمة والصفات التى يمتلكها الحمض النووي dna هى أنه يمكنه التكرار أو الاستنساخ (عمل نسخ من نفسه). حيث يمكن لكل شريط مفرد منه أن يكون الشريط المزدوج معه وهذا الأمر يكون هام جدا عند انفسام الخلية.
التركيب الدقيق ل DNA
يعتمد تركيب dna على تركيب النيوكليوتيدة, والتى تسمى فى حالة dna باسم deoxyribonucleotides والتى بدورها تتكون من المكونات الثلاثة التالية
1. سكر مكون من خمسة كربون يسمى ديوكسي ريبوز(Deoxyribose)
2. قاعدة نيتروجينية
3.مجموعة فوسفات
تركيب النيوكليوتيدة
1. سكر مكون من خمسة كربون يسمى ديوكسي ريبوز(Deoxyribose)
ان كلا من نيوكليوتيدات الحمض النووي dna والحمض النووي rna تحتويان على سكرين مختلفين قليلاً. حيث يُطلق على السكر المكون من خمسة كربون في الحمض النووي dna اسم deoxyribose (سكر منقوص ذرة الأكسجين)، بينما في RNA يطلق على السكر اسم سكر ريبوز. هذان النوعان من السكر متشابهان للغاية في الهيكل العام لهما مع وجود اختلاف واحد فقط وهى أن ذرة الكربون الثانية من الريبوز تحمل مجموعة الهيدروكسيل، بينما ذرة الكربون الثانىة من الديوكسي ريبوز تحتوي على الهيدروجين بدلاً من ذلك. كما فى الصورة.
في النوكليوتيدات يكون السكر هو أساس التركيب مع إرتباط القاعدة النيتروجينية بـذرة الكربون رقم 1 ومجموعة الفوسفات ترتبط بذرة الكربون رقم 5.
النيوكليوتيدات ترتبط مع من خلال روابط تساهمية هذه الروابط تقوم بربط مجموعة هيدروكسيل ذرة الكربون رقم 3 فى سكر مع مجموعة فوسفات ذرة الكربون رقم 5 فى السكر التالى له ليكون رابطة تسمى رابطة ( 3,5 phosphodiester linkage) هذه الروابط تمثل العمود الفقرى للحمض النووى DNA
2. قاعدة نيتروجينية
وتشمل نوعان من القواعد علي حسب عدد الحلقات بها :- أ- البريميدينات : جزيئات حلقية مفردة وهي الثايمينT،السيتوسين C،اليوراسيل U (RNA) ب- البيورينات : جزيئات ذات حلقتين وتشمل الأدينينA ،الجوانين G
الصيغ الكيميائية للقواعد النيتروجينية
- الصيغة الكيميائية للأدينين هي C 5 H 5 N 5. ترتبط الأدينين (A) وهذه القاعدة مهمة لأنها لا تدخل فقط في تركيب نيوكليوتيدة الحمض النووي ال DNA، ولكنها أيضًا تدخل فى تركيب جزيء ATP الحامل للطاقة ، والعامل المساعد الفلافين الأدينين النوكليوتيد ، والعامل المساعد لعقار nicotinamide adenine dincucleotide (NAD).
- الصيغة الكيميائية ل الثايمين (T) هي C 5 H 6 N 2 O 2 .
- الصيغة الكيميائية ل الجوانين (G) هي C 5 H 5 N 5 O.
- الصيغة الكيميائية ل السيتوزين (C) هي C 4 H 5 N 3 O.
- الصيغة الكيميائية ل اليوراسيل (U) هى C 4 H 4 N 2 O 2 . يرتبط Uracil (U) في الحمض النووي RNA مع الأدينين (A).( هذه القاعدة توجد فى الحمض النووى RNA ولا توجد فى الحمض النووى DNA.
3.مجموعة فوسفات
تربط مجموعة الفوسفات بين مجموعات السكر الخماسية في سلاسل كل من الحمضين (DNA) وRNA) ). وهى ترتبط مع ذرة الكربون رقم 5 فى السكر دى أوكسى ريبوز فى DNA
ويلاحظ أن السلسلتين المكونتين للشكل الحلزوني (اللولب المزدوج) في الحمض النووي DNA متوازيتان و متعاكستين والقواعد النتروجينية بهما مزدوجة بنظام ثابت ومحدد فنجد القاعدة النيتروجينية A مع القاعدة T و القاعدة G مع القاعدة C فنجد ثلاثة روابط هيدروجينية بين G - C ورابطتين هيدروجينيتين بين A – T .
DNA الميتوكوندريا أو mtDNA
يحتوي الحمض النووي للميتوكوندريا (mtDNA) على 37 جينًا ، وهذه الجينات ضرورية لوظيفة وعمل الميتوكوندريا وهى انتاج الطاقة داخل الخلية الحية. يوفر ثلاثة عشر من هذه الجينات تعليمات لصنع الإنزيمات المشاركة في الفسفرة التأكسدية (Oxidative phosphorylation). الفسفرة التأكسدية هي عملية استخدام الأكسجين والسكريات البسيطة (الجلوكوز glucose) لإنتاج أدينوسين ثلاثي الفوسفات ( ATP adenosine triphosphate ) الذى يعتبر مصدر الطاقة الرئيسي للخلية.
بينما توفر الجينات المتبقية تعليمات لصنع جزيئات تسمى الحمض النووي الريبوزى (rRNA) والحمض النووى الناقل (tRNA) وهما من الأحماض الهامة جدا فى تصنيع البروتين داخل الخلية باستخدام الحمض النووى dna.
بعدما تطرقنا الى تركيب الحمض النووى dna وعلمنا أنه يتكون من وحدات بنائية تسمى النيوكليوتيدة. و تحدثنا عن أنه الوجود الأساسى للحمض النووى dna يكون داخل النواة ولكن يوجد عضيات داخل الخلية بها dna وهى الميتوكندريا التى تحتوى على نسبة من الحمض النووى التى تستخدمه فى عمليات انتاج الطاقة داخل الخلية. سنتناول فى الموضوع التالى تركيب الجينات واحداث الطفرات والتغير الجينى.
د/ محمد مبروك سلامة
تعليقات
إرسال تعليق