اهمية التكنولوجيا الحيوي
توفر التكنولوجيا الحيوية الحديثة
منتجات وتقنيات متقدمة لمكافحة الأمراض المنهكة والنادرة. وتقليل بصمتنا البيئية.
وإطعام الجياع. واستخدام طاقة أقل وأنظف. والحصول على عمليات تصنيع صناعية أكثر
أمانًا ونظافة وكفاءة. كما تمكننا من معرفة تركيب الجين وكيفية تخلق البروتين وهذا
ما سنتناوله في هذا المقال تفصيليا
مع التقدم في معرفة تركيب الجين
وكيفية تخليق البروتين، اصبح من الممكن عزل جين مرغوب فيه، وتكوين ملاين النسخ منه
في داخل الخلايا البكتيرية أو خلايا الخميرة.
يمكن إجراء مقارنة بين تركيب جينات
نفس الفرد أو جينات أفراد مختلفة.
يمكن معرفة تتابع الأحمض الأمينة في
البروتين الذي يشفر له الجين ما من معرفة تتابعات هذا الجين.
يمكن نقل جينات وظيفية إلى خلايا
نباتية أو حيوانية. وقد حدث في حالات كثيرة.
يمكن بناء جزيئات DNA حسب الطلب.
ففي عام 1979
تمكن
"خورانا" من إنتاج جين صناعي وإدخاله إلى داخل خلية بكتيرية. تستخدم
الأن جزيئات
DNA المبنية حسب الطلب في تجارب تخليق البروتين.
فعن طريق تغير الشفرة لاستبدال
حامض أميني بأخر..يستطيع علماء الكيمياء الحيوية دراسة
تأثير الأحماض الامنية على بناء البروتين.
تهجين الحمض النووي
في علم الجينوم، تهجين الحمض
النووي DNA هو تقنية بيولوجية جزيئية تقيس درجة التشابه الجيني بين تسلسلات
الحمض النووي. يتم استخدامه لتحديد المسافة الجينية بين كائنين حيين.
وقد تم استخدامه على نطاق واسع في علم العلاقات التطورية والتصنيف.
- خطوات تهجين الحمض النووي
عند رفع درجة حرارة جزئDNA
إلى 100°
م تنكسر الروابط الهيدروجينية التي تربط القواعد
النيتروجينية في شريطى اللولب
المزدوج.
ويتكون شريطان مفردان غير ثابتان.
عند خفض درجة حرارة جزئ DNA فإن الأشرطة المفردة تميل إلى الوصول إلى حالة
الثبات. وذلك عن طريق تزاوج كل شريط مع شريط أخر لتكوين لولب مزدوج من جديد.
أي شريطين مفردين من DNA أو RNA يمكنهما تكوين شريط مزدوج
إذا وجد بينهما تتابعات ولو قصيرة من القواعد المتكاملة.
تتوقف شدة التصاق الشريطين على
درجة التكامل بين تتابعات قواعدهما النيتروجينية.
ويمكن قياس شدة الالتصاق بين
الشريطين بمقدار الحرارة اللازمة لفصل الشريطين عن بعضهما
مرة أخرى.
فكلما كانت شدة التصاق الشريطين كبيرة، زاد مقدار الحرارة اللازمة لفصلهما.
يمكن استخدام قدرة الشريط المفرد
لـDNA أو RNA على الالتصاق طويلا في انتاج لولب مزدوج هجين أو خليط.
DNA الهجين هو لولب
مزدوج يتكون من شريطين احدهما من كائن والشريط المتكامل معه من كائن آخ.
-
خطوات
إنتاج لولب مزدوج هجين من DNA
تمزج أحماض نووية من مصدرين
مختلفين (نوعين مختلفين من الكائنات الحية).
ترفع درجة حرارة المزيج إلى 100°
م فتنفصل جزيئات DNA إلى أشرطة مفردة.
يترك الخليط ليبرد فيحدث ازدواج
للقواعد النيتروجينية المتكاملة بين الشرائط. ونتيجة
لذلك تتكون بعض اللوالب المزدوجة الأصلية. كما يتكون عدد
من اللوالب المزدوجة المهجنة (DNA مهجن) التي يتكون كل منها من شريط من كلا المصدرين.
الكشف عن DNA الهجين وتحديد كميته
يُحضر
شريط مفرد لتتابعات النيوكليوتيدات يتكامل مع أحد أشرطة
الجين محل الدراسة. وذلك باستخدام نظائر مشعة (حتى
يسهل التعرف عليه بعد ذلك).
يُخلط هذا الشريط مع جينات المحتوى الجيني
للعينة غير المعروفة.
ترفع
درجة الحرارة إلى 100° م.
ثم يبرد الخليط بهدف الحصول علىDNA هجين (أحد الشريطين طبيعي والشريط
المتكامل معه صناعي مشع).
استخدامات DNA الهجين
في تحديد العلاقات التطورية بين
الأنواع المختلفة. فكلما كانت العلاقات التطورية
أقرب بين نوعين من الكائنات الحية، كلما تشابه تتابع نيوكليوتيدات DNA بهما، وزادت درجة التهجين بينهما.
يستخدم تهجين الحمض النووي كوسيلة
أساسية لتمييز الأنواع البكتيرية حيث يصعب تصنيفها بصريًا بدقة. لا تُستخدم هذه
التقنية على نطاق واسع في الكائنات الأكبر حجمًا حيث يكون من السهل تحديد
الاختلافات في الأنواع.
استخدم تشارلز سيبلي وجون
أهلكويست، رواد هذه تقنية DNA الهجين، تهجين
الحمض النووي- لفحص العلاقات التطورية بين الطيور والرئيسيات.
في عام 1969، استخدم ماري لو باردو
وجوزيف جي غال في جامعة ييل تقنية DNA
الهجين في تهجين حمض نووي
مخصب إشعاعيا مع DNA في شريحة سيتولوجي، وعو ما بات يعرف فيما بعد بالتصوير الشعاعي
الذاتي. يستخدم الأن لتحديد الجينات على الكروموسومات.
شاهد كيفية تهجين DNA في الفيديو المرفق [x].
تعليقات