تعريف الهندسة الوراثية وأنواعها وعملياتها وتقنياتها وآثارها
تعريف الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية هي تقنية حيوية تشمل التعديل الوراثي والتلاعب الجيني والحمض النووي المؤتلف والتكنولوجيا وكذلك الاستنساخ الجيني وعلم الوراثة الحديث باستخدام جميع الأنواع إجراء. ومع ذلك ، بالنسبة لمصطلح الهندسة الوراثية على نطاق واسع ، فإنه يصف التلاعب / نقل الجين عن طريق: جعل هذا الحمض النووي المؤتلف عن طريق إدخال جين في محاولة للحصول على منتج جديد أفضل أو متفوق. هذا الحمض النووي المؤتلف هو نتيجة الجمع بين مادتين وراثيتين من كائنين مختلفين ولديهما أيضًا السمات أو الخصائص أو الوظائف المرغوبة بحيث يعبر الكائن المستقبل عن سمات أو وظائف تتوافق مع ما نريد يريد.
الكائنات المستخدمة في الهندسة الوراثية هي عمومًا جميع مجموعات الكائنات الحية تقريبًا ، بدءًا من المستويات البسيطة إلى المستويات المعقدة. يشار إلى الكائنات الحية المتفوقة المنتجة في عملية الهندسة الوراثية باسم الكائنات الحية المحورة وراثيا.
نشأت ولادة الهندسة الوراثية من محاولة الكشف عن مادة وراثية موروثة من جيل إلى آخر. عندما يعرف الناس أن الكروموسومات هي المادة الوراثية التي تحمل الجينات ، عندها تظهر الهندسة الوراثية.
تصنيف أنواع الهندسة الوراثية
الهندسة الوراثية هي إحدى التطورات في تكنولوجيا التكاثر في محاولة لتغيير الجينات بحيث يتم إنتاج كائنات ذات جودة أفضل. هناك عدة أنواع من الهندسة الوراثية ، منها:
1. إعادة تركيب الحمض النووي
إعادة تركيب الحمض النووي هي تقنية لفصل ودمج الحمض النووي أيضًا من هذا النوع الأول مع الحمض النووي من الأنواع الأخرى بهدف التمكن من الحصول على سمات جديدة أفضل أو متفوق. فيما يلي بعض المنتجات الناتجة عن إعادة التركيب الجيني.
-
تصنيع الأنسولين
يتم إنتاج هذا الأنسولين من إعادة تركيب الحمض النووي للخلايا البشرية مع البلازميد البكتيري E. يعتبر الأنسولين المنتج أنقى ومقبولًا جيدًا من قبل جسم الإنسان لأنه يحتوي على بروتين بشري مقارنة بالأنسولين الذي يتم تصنيعه من جينات البنكرياس الحيوانية. -
تصنيع لقاح التهاب الكبد
يتم إنتاج لقاح التهاب الكبد هذا من الحمض النووي للخلايا البشرية المؤتلف مع خلايا الخميرة Saccharomyces. اللقاح المنتج يكون على شكل فيروس ضعيف وعند حقنه في جسم الإنسان سيشكل أجسامًا مضادة بحيث يكون محصنًا ضد هجمات التهاب الكبد.
2. دمج الخلايا
يُعرف مصطلح آخر للانصهار الخلوي باسم تقنية الورم الهجين. هذا الاندماج الخلوي هو اندماج خليتين مختلفتين في خلية واحدة في بروتين جيد جدًا لدرجة أنه يحتوي أيضًا على الجينات الأصلية لكليهما والتي يشار إليها باسم هجين. غالبًا ما يستخدم هذا الورم الهجين للحصول على الأجسام المضادة في الفحوصات الطبية والعلاج. على سبيل المثال ، لنأخذ مثال اندماج الخلايا البشرية مع خلايا الفأر. الغرض من هذا الاندماج هو إنتاج ورم هجين على شكل أجسام مضادة قادرة على الانقسام بسرعة. يتم الحصول على هذه السمة من الخلايا البشرية في شكل أجسام مضادة مندمجة مع خلايا سرطانية في الفئران على شكل ورم نخاعي قادر على الانقسام بسرعة.
3. النقل الأساسي (استنساخ)
الاستنساخ هو عملية تكاثر لها خصائص لاجنسية لإنشاء نسخة طبق الأصل من كائن حي. ستنتج تقنية الاستنساخ هذه نوعًا جديدًا هو نفسه وراثيًا مثل الأصل الذي يتم إجراؤه عادةً في المختبر. تُعرف الأنواع الجديدة المنتجة باسم الحيوانات المستنسخة. يتم إنشاء هذه الحيوانات المستنسخة من خلال عملية تعرف باسم نقل نواة الخلية الجسدية. إن عملية نقل نواة الخلية الجسدية هي عملية تشير إلى نقل النواة من تلك الخلية الجسدية إلى خلية البويضة. الخلايا الجسدية هي جميع خلايا الجسم باستثناء الجراثيم. بالنسبة للآلية ، سيتم إزالة نواة هذه الخلية الجسدية وإدخالها في بويضة غير مخصبة لها نواة تم إزالتها أو تم إزالتها. ثم يتم حفظ البويضة بنواتها حتى تصبح جنينًا. سيتم بعد ذلك وضع هذا الجنين في الأم البديلة وسيتطور في الأم البديلة.
نجاح الاستنساخ هو استنساخ النعجة "دوللي". يتم إنتاج خروف الدوللي بدون مساعدة كبش ، ولكن بدلاً من ذلك يتم إنشاؤه من وجود غدة ثديية مأخوذة أيضًا من أنثى الخروف. ثم تم استخدام الغدد الثديية لأغنام Finndorset كمانح لنواة الخلية وبيض الأغنام Blackface كمتلقي. يستخدم دمج الخليتين جهدًا كهربائيًا قدره 25 فولتًا والذي يشكل في النهاية اندماجًا بين خلية بويضة الأغنام ذات الوجه الأسود بدون نواة وخلية الغدة الثديية للأغنام Finndorsat. في أنبوب الاختبار ، ستتطور نتائج الاندماج بعد ذلك إلى جنين سينتقل بعد ذلك إلى رحم الخروف الأسود. بحيث تكون الأنواع الجديدة المولودة من الأنواع ذات الخصائص المماثلة لأغنام Finndorset.
عمليات وتقنيات الهندسة الوراثية
بعبارات بسيطة ، قد تتضمن عملية الهندسة الوراثية هذه أو قد تتضمن المراحل التالية.
- تحديد الجين وعزل الجين المعني ،
- عمل DNA / ونسخ من RNAd ،
- ربط (كدنا) بالحلقة البلازميدية ،
- إدخال الحمض النووي المؤتلف في الجسم / الخلية البكتيرية ،
- تكوين مستنسخات بكتيرية تحتوي على الحمض النووي المؤتلف ،
- حصاد المنتج.
عملية الهندسة الوراثية المذكورة أعلاه ، من الناحية العملية ، هي اعتماد مبادئ التقنية الهندسية أدناه.
1. استنساخ الجينات
استنساخ الجينات هو المرحلة الأولى من الهندسة الوراثية. فيما يلي خطوات استنساخ الجينات ، بما في ذلك:
- قطع الحمض النووي إلى أجزاء بحجم يتراوح بين عدة مئات إلى آلاف كيلو بايت (كيلوباز) ،
- ثم يتم إدخال القطعة في ناقل بكتيري للاستنساخ.
- تم تصميم جميع أنواع النواقل لنقل الحمض النووي بأطوال مختلفة.
- يحتوي كل ناقل على DNA واحد فقط يتم تضخيمه بعد ذلك لتشكيل استنساخ في جدار البكتيريا.
- من كل استنساخ ، سيتم بعد ذلك عزل عدد من أجزاء الحمض النووي التي سيتم التعبير عنها بعد ذلك. سيتم تحويل هذا الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل إلى DNA مزدوج الشريطة بمساعدة بوليميريز الحمض النووي.
- تم بعد ذلك استنساخ شظايا الحمض النووي الناتجة في البلازميدات لإنتاج بنوك (كدنا) بعد ذلك.
2. تسلسل الحمض النووي
هذا التسلسل هو تقنية لتحديد التسلسل الأساسي لجزء من الحمض النووي الذي يتطلب عملية طويلة ووقتًا. في الوقت الحالي ، هذه العملية مؤتمتة ، مما يعني أن التسلسل الذي يتم تنفيذه ممكن على نطاق صناعي يصل إلى آلاف الكيلوباتس في اليوم.
3. تضخيم الجينات في المختبر
إنها عملية تضخيم الحمض النووي لتجميع شظايا الحمض النووي التكميلية والتي تبدأ من سلسلة أولية تعرف بتقنية PCR (سلسلة البوليميراز) تفاعل).
4. بناء الجينات
يتكون كل من هذه الجينات من محفز (أي المنطقة المسؤولة عن نسخ الجينات المنتهية في منطقة المنهي) ، وهو جين تم اختيار هذه العلامة (أي جين له دور في مقاومة المضادات الحيوية التي تساعد في التمييز بين التغيرات الخلوية) ، وكذلك اشكرك. يحتوي بناء الجين هذا على الأقل على منطقة محفز ، ومنطقة نسخ ، وكذلك منطقة فاصل. لذلك ، يسمى هذا البناء الجيني متجه التعبير.
يتضمن بناء الجين هذا استخدامًا في عناصر مثل تخليق النيوكليوتيدات بواسطة إنزيمات تقييدية كيميائية تشق الحمض النووي في مناطق معينة ، تضخيم شظايا الحمض النووي في المختبر باستخدام تقنية تفاعل البوليميراز المتسلسل ، وكذلك ربط أجزاء مختلفة من الحمض النووي بالروابط التساهمية باستخدام الإنزيمات يجاز. بعد ذلك ، تضاف هذه الشظايا إلى البلازميد الذي ينتقل بعد ذلك إلى البكتيريا لتكوين مستنسخات بكتيرية. سيتم بعد ذلك اختيار هذه النسخة البكتيرية وتضخيمها. تعتمد إضافة العناصر في بناء الجين على هدف تجريبي ، خاصة على نوع الخلية التي سيتم التعبير عنها بعد ذلك.
5. نقل الجينات إلى الخلايا
يمكن أو يمكن نسخ الجين المعزول في المختبر ويمكن أيضًا نسخ mRNA الخاص به في نظام خالٍ من الخلايا. لكي يتم تشفيرها وترجمتها إلى بروتين بشكل فعال ، يجب نقل الجين إلى الخلية والتي يمكن أن تحتوي بشكل طبيعي أو يمكن أن تحتوي على جميع العوامل الضرورية في عملية النسخ أيضًا ترجمة. في الممارسة العملية ، يتكون هذا النقل الجيني من مجموعة متنوعة من التقنيات ، بما في ذلك اندماج الخلايا ، والحقن المجهري ، والتثقيب الكهربائي ، واستخدام المركبات الكيميائية ، وكذلك الحقن باستخدام ناقلات فيروسية.
فوائد الهندسة الوراثية
يوفر تطوير الهندسة الوراثية العديد من الفوائد للإنسان في مختلف جوانب الحياة. تشمل فوائد الهندسة الوراثية عند مراجعتها بناءً على جوانبها ما يلي:
1. صناعة بيدانغ
في المجال الصناعي ، يتم بعد ذلك استخدام مبدأ الهندسة الوراثية في جهود استنساخ البكتيريا لعدة وظائف أمثلة معينة مثل إنتاج المواد الخام الكيميائية مثل الإيثيلين اللازم لتصنيع البلاستيك ، والذوبان المعادن مباشرة من الأرض ، تنتج مواد كيميائية تستخدم كمحلي في صناعة المشروبات بأنواعها ، وما إلى ذلك وهلم جرا.
2. المجال الصيدلاني
في مجال المستحضرات الصيدلانية ، تُستخدم الهندسة الوراثية في صناعة البروتينات اللازمة للصحة. هذا البروتين هو جين بكتيري مستنسخ وله دور في التحكم في تخليق الأدوية التي إذا تم إنتاجها بشكل طبيعي ستكون باهظة الثمن.
3. المجال الطبي
توفر ولادة الهندسة الوراثية العديد من الفوائد في تطور العلوم الطبية ، منها ما يلي:
-
تصنيع الأنسولين
يمكن الآن إنتاج الأنسولين الذي كانت تصنعه الثدييات سابقًا عن طريق استنساخ البكتيريا. يعتبر الأنسولين المنتج أيضًا أفضل بكثير وأكثر قبولًا لجسم الإنسان عند مقارنته بالأنسولين الذي يتم تصنيعه من الحيوانات. -
صنع لقاحات ضد فيروس الإيدز
بالنظر إلى أن الإيدز فيروس خطير ويمكنه أو يمكنه مهاجمة جهاز المناعة ، يجب بذل جهود وقائية في هذا المرض ، يصنع الباحثون لقاحًا باستخدام الهندسة الوراثية في محاولة لحماية أنفسهم من انتقال فيروس الإيدز. -
العلاج الجيني
تُستخدم الهندسة الوراثية أيضًا في جهود علاج الاضطرابات الوراثية ، وبالتحديد عن طريق: إدخال عدة جينات مكررة مباشرة في خلايا شخص يعاني من خلل وراثي.
4. زراعة
في الزراعة ، تُستخدم الهندسة الوراثية أيضًا على نطاق واسع في جهود إدخال الجينات في خلايا النباتات بحيث توفر بعد ذلك العديد من المزايا مثل:
- أنتج نباتات قادرة على التقاط هذا الضوء بشكل أكثر فعالية لزيادة كفاءة التمثيل الضوئي.
- إنتاج نباتات قادرة على إنتاج مبيداتها الخاصة.
- إن استبدال الأسمدة النيتروجينية باهظة الثمن ولكنها تستخدم أيضًا على نطاق واسع ، هو القيام بتثبيت النيتروجين بشكل طبيعي ، كما هو الحال في زراعة الأرز.
- يمكن أو يمكن استخدامها للحصول على نباتات جديدة أكثر ربحية من خلال زرع الجينات ، كما هو الحال في مجموعة Solanaceae.
5. تربية الحيوان
هذا مشابه لاستخدام الهندسة الوراثية في الزراعة ، في مجال تربية الحيوانات يتم إدخال الجينات أيضًا في خلايا حيوانية معينة من خلال تطبيق المبادئ الهندسية علم الوراثة. الحيوان الأكثر استخدامًا هو البقرة. توفر الهندسة في قطاع الثروة الحيوانية العديد من الفوائد ، مثل:
- الحصول على لقاح يمكنه أو يمكنه الوقاية من الإسهال الخبيث في الخنازير.
- تم الحصول على لقاح فعال ضد مرض الحافر والفم وهو مرض خبيث ومعد أيضا للماشية والأغنام والماعز والغزلان والخنازير.
- يتم إجراء اختبار هرمون النمو المحدد للأبقار والتي من المتوقع أن تزيد من إنتاج الحليب.
أثر الهندسة الوراثية
تلعب الهندسة الوراثية دورًا ثنائيًا في تطوير العلوم لجميع أنواع مجالات الحياة. ومع ذلك ، فإن استخدام الهندسة الوراثية لا يوفر فوائد فقط ، ولكن أيضًا بعض الآثار غير المرغوب فيها. فيما يلي تأثيرات تطبيق الهندسة الوراثية ، بما في ذلك:
- بعض المحاصيل المعدلة وراثيًا قد تسبب أو لا تسبب الحساسية والاختلافات الغذائية والسمية والتركيب و هناك أيضًا احتمال أن تتسبب البكتيريا في جسم الإنسان في أن تصبح مقاومة للمضادات الحيوية تأكيد.
- ثم الكائنات المعدلة وراثيا في البرية ، إذا كانت بدون إشراف ، يمكن بالطبع أن تنتج التلوث البيولوجي الذي يؤثر بعد ذلك على اضطراب النظام البيئي بالإضافة إلى زيادة انتشار بعض الأمراض.
- يعتبر إدخال الحمض النووي أو جينات الكائنات الحية الأخرى غير المرتبطة به انتهاكًا للقوانين الطبيعية ولا يزال من الصعب قبوله من قبل المجتمع. لذلك ، تعتبر الهندسة الوراثية التي تتم على الإنسان انحرافًا أخلاقيًا وانتهاكًا أخلاقيًا.
وبالتالي فإن شرح تعريف الهندسة الوراثية وأنواعها وعملياتها وتقنياتها وتأثيراتها ، نأمل أن يكون ما تم وصفه مفيدًا لك. اشكرك
أنظر أيضافهم التكنولوجيا الحيوية
أنظر أيضاتعريف التمييز
أنظر أيضاتعريف علم الحيوان