Transcript الهندسة الوراثية

‫إنجاز األستاذ‪ :‬العزاوي سمير‬
‫تساؤالت‬
‫ما هي الهندسة الوراثية ؟‬
‫ما هي المبادئ االساسية التي تنبني عليها الهندسة الوراثية ؟‬
‫ماهي تقنيات ومراحل الهندسة الوراثية ؟‬
‫ماهي مختلف مجاالت تطبيق الهندسة الوراثية ؟‬
‫‪ ADN‬المادة الوراثية‬
‫التركيبة الكاملة للمعلومات الوراثية الخاصة بتكوين الكائن الحي‬
‫هذه المعلومات الوراثية موجودة على وحدات تسمى الكروموسومات‬
‫على هذه الكروموسومات توجد المورثات وهي التي تحدد صفات الكائن‬
‫الحي‪.‬‬
‫المورثات‬
‫البروتينات‬
‫الصفة الوراثية‬
‫الهندسة الوراثية‬
‫محاولة نقل صفة مفيدة من كائن إلى كائن آخر‬
‫عزل المورثات المسؤولة عنها و إضافتها للكائن الجديد مما يكسبه وظائف جديدة لم يسبق‬
‫له أن إمتلكها سابقا‬
‫‪ .I‬الكشف عن التغيير الوراثي عند النباتات‬
‫مرض جرب السنخ عبارة عن ورم سرطاني يظهر على مستوي منطقة التقاء الساق والجذر عند بعض‬
‫النباتات وقد بينت مالحظات وجود بكتيريات تدعى ‪Agrobacterium Tumefaciens :‬‬
‫‪ 1‬ـ بعض المعطيات التجريبية‪:‬‬
‫تجارب‬
‫مالحظات‬
‫تجربة ‪ : 1‬نعزل من ورم جرب السنخ بكتيريات‬
‫‪ Agrobacterium Tumefaciens‬و يتم إدخال‬
‫هذه البكتيريات في فتحة حديثة أنجزت على نبات‬
‫سليم‬
‫ظهور الورم‬
‫بكتيريات ‪Agrobacterium‬‬
‫‪ Tumefaciens‬هي التي تحفز‬
‫الخاليا النباتية على التكاثر‬
‫العشوائي‬
‫لوحظ أن خاليا‬
‫النسيج تتكاثر‬
‫بصورة‬
‫عشوائية عكس‬
‫الخاليا العادية‪.‬‬
‫الخاليا النباتية اكتسبت صفة‬
‫الورمية أي التكاثر‬
‫العشوائي اي ان البكتيريات‬
‫أحدثت تغييرا في صبغي الخاليا‬
‫النباتية‬
‫تجربة ‪ : 2‬نزرع نسيج جرب السنخ ال يحتوي‬
‫على بكتيريات في وسط زرع مالئم‬
‫استنتاج‬
‫تجربة ‪3‬‬
‫‪ 2‬ـ البالسميد ‪ Ti‬للبكتيريات ‪A.T‬‬
‫البالسميدات‪:‬‬
‫ حلقات صغيرة من‪ADN‬‬‫ قادرة على االنتقال من خلية إلى أخرى‬‫ سريعة التضاعف وبطريقة مستقلة عن الصبغي‬‫البكتيري‬
‫ تحتوى على المورثات إضافية ولكن غير‬‫أساسية تساعد على تحسين صفات الكائن الدقيق‬
‫‪Plasmide Ti‬‬
‫‪ 3‬ـ خالصة‬
‫تستغل البكتيرية ‪ A.T‬وجود الجروح الناتجة عن انخفاض درجة الحرارة‬
‫تحقن خاليا النباتات بالجزء ‪ ADN-T‬عن طريق البالسميد‬
‫يندمج ‪ ADN-T‬مع المادة الوراثية للخلية النباتية(التغيير الوراثي) فيصبح قادرا على التعبير‬
‫ويتجسد هذا في‪:‬‬
‫ تكاثر عشوائي للخاليا‬‫النباتية‬
‫ تركيب كميات كبيرة من‬‫األوبينات ‪OPINES‬‬
‫وهي مركبات ضرورية لنمو ‪.A.T‬‬
Agrobacterium.t
phénol
ADN-T
Vir
Chromosome DNA
‫االوبينات‬
‫الهرمونات‬
)‫البروتينات(الصفة الوراثية‬
Plasmide Ti
‫‪ .II‬تقنيات الهندسة الوراثية ومراحلها‬
‫المرحلة ‪2‬‬
‫ادماج المورثة المعزولة في ناقل بيولوجي‬
‫المرحلة ‪1‬‬
‫ناقل بيولوجي‬
‫عزل المورثة المرغوب فيها‬
‫نقل وتلميم المورثة‬
‫المرحلة ‪3‬‬
‫رصد البكتيريات المغيرة وراثيا‬
‫المرحلة ‪4‬‬
‫المرحلة ‪5‬‬
‫تعبير المورثة إلنتاج المادة المرغوب فيها‬
‫المرحلة االولى ‪:‬عزل المورثة المرغوب فيها‬
‫الطريقة ‪: 1‬‬
‫عزل المورثة مباشرة عن طريق‬
‫استخالص ‪ ADN‬من الخلية وتعريضه‬
‫النزيمات متخصصة في تقطيع ‪ADN‬‬
‫تدعى أنزيمات الفصل‬
‫المرحلة االولى ‪:‬عزل المورثة المرغوب فيها‬
‫موقع القطع على متتالية النيكليوتيدات‬
‫قطع ‪ ADN‬بواسطة‬
‫أنزيم الفصل ‪EcoRI‬‬
‫'‪3‬‬
‫'‪5‬‬
‫'‪3‬‬
‫'‪5‬‬
‫'‪5‬‬
‫‪GAATTC‬‬
‫'‪5‬‬
‫‪CTTAAG‬‬
‫'‪3‬‬
‫‪GAATTC‬‬
‫'‪5‬‬
‫'‪CTTAAG5‬‬
‫'‪3‬‬
‫المرحلة االولى ‪:‬عزل المورثة المرغوب فيها‬
‫الطريقة ‪: 2‬‬
‫المرحلة الثانية ‪ :‬ادماج المورثة المعزولة في ناقل بيولوجي‬
‫املورثة‬
‫‪ADN‬‬
‫الربط‬
‫'‪3‬‬
‫‪AATTC‬‬
‫'‪5‬‬
‫‪G‬‬
‫بالسميد‬
‫‪G‬‬
‫'‪5‬‬
‫‪CTTAA‬‬
‫'‪3‬‬
‫المرحلة الثانية ‪ :‬ادماج المورثة المعزولة في ناقل بيولوجي‬
‫مورثة مقاومة لمضاد‬
‫حيوي ‪Tet‬‬
‫مورثة مقاومة لمضاد‬
‫حيوي ‪Amp‬‬
‫أنزيم الفصل‬
‫‪ECORI‬‬
‫املورثة‬
‫املورثة‬
‫‪ADN‬‬
‫الربط‬
‫بالمسيد هجني‬
‫بالمسيد غري مغري وراثيا‬
‫المرحلة الثالثة ‪:‬نقل وتلميم المورثة‬
‫نقل البالسميد المغير إلى البكتيريا‬
‫‪amp S tet R‬‬
‫زرع في اوساط زرع مالئمة‬
‫لتكاثر البكتيريا‬
‫‪amp R tet R‬‬
‫‪AmpS tetS‬‬
‫المرحلة الرابعة ‪:‬رصد البكتيريات المعدلة وراثيا‬
‫لمات من البكتيريا‬
‫المغيرة‬
‫زرع في اوساط ال تحتوي‬
‫على المضادات الحيوية‬
‫البكتيريا المغيرة‬
‫والغير المغيرة وراثيا‬
‫المرحلة الرابعة ‪:‬رصد البكتيريات المعدلة وراثيا‬
‫استعمال مورثة المقاومة لمضاد حيوي‬
‫لمات من البكتيريا‬
‫المغيرة‬
‫زرع في اوساط زرع تحتوي على مضاد حيوي ‪Tet‬‬
‫البكتيريا المغيرة‬
‫والغير المغيرة وراثيا‬
‫المرحلة الرابعة ‪:‬رصد البكتيريات المعدلة وراثيا‬
‫استعمال مورثة المقاومة لمضاد حيوي‬
‫لمات من البكتيريا‬
‫المغيرة‬
‫زرع في اوساط زرع تحتوي على مضاد حيوي ‪Amp‬‬
‫البكتيريا المغيرة‬
‫والغير المغيرة وراثيا‬
‫رصد البكتيريات المعدلة وراثيا‬: ‫المرحلة الرابعة‬
‫استعمال مجس‬
‫مجس‬
ADN
G G A A T C C A
3'A
3'A
T A G C A G C A C G C A T G C
T A G C A G C A C G C A T G C
5'
‫المورثة‬
‫المبحوث عنها‬
3'A
3'A
T A G C A G C C T T A G G T A C G C A T G C
T A G C A G A T G C G C G T G A C G C A T G C
5'
5'
5'
‫المرحلة الرابعة ‪:‬رصد البكتيريات المعدلة وراثيا‬
‫استعمال مجس‬
‫المرحلة الخامسة ‪:‬تعبير المورثة وتوظيفها إلنتاج المادة المرغوب فيها‬
‫زرع في اوساط زرع مالئمة‬
‫البروتينات(الصفة الوراثية)‬
‫اإلنتاج الصناعي لهرمون االنسولين‬
‫إنتاج بروتينات سامة لمحاربة الحشرات‬
‫الضارة‬
‫الرفع من المردود الزراعي بواسطة متعضيات‬
‫معدلة وراثيا‬
‫يفرز هرمون األنسولين بواسطة الخاليا ‪ ẞ‬النجرهانز البنكرياسية‪ ،‬وهو المسؤول عن‬
‫خفض تحلون الدم‬
‫كل خلل في إنتاج األنسولين يؤدي إلى اإلصابة بمرض السكري‬
‫يتم عالج مرض السكري في حاالت كثيرة بحقن األنسولين عدة مرات في اليوم‬
‫تم عالج مرضى السكري بحقنهم بهرمون أنسولين حيواني‪ ،‬مما أدى إلى ظهور حاالت أرجية‬
‫هناك العديد من الحشرات التي تتلف المحاصيل الزراعية‪ ،‬قد يمكن‬
‫مقاومتها بالمبيدات الكيميائية لكن ذلك أعطى نجاحا محدودا ألن أغلب‬
‫األسروعات تتوغل داخل ساق النبتة فتحتمي من تأثير المبيدات‪ ،‬إضافة‬
‫إلى أن لها انعكاسات سلبية على صحة اإلنسان‬
‫تعتبر أسروعات الفراشات النارية ‪ La pyrale du maïs‬أكبر متلف لنبات الذرة‬
‫لمقاومة أسروعات الفراشات النارية‪ ،‬تم تسخير‬
‫البكتيريا ‪ Bacillus thuringiensis‬التي تستطيع‬
‫تركيب بروتين سام بالنسبة لألسروعات‪ ،‬وغير ضار‬
‫بالنسبة للفقريات‪.‬‬
Cristal
‫بروتين سام‬
Cry
Spore
‫إحداث خلل في التوازن البيولوجي‬
‫احتمال حصول عمليات تهجين طبيعي غير مقصود بين‬
‫نباتات محولة ونباتات أخرى وانتقال المورثات إلى أنواع‬
‫نباتية غير مستهدفة‪.‬‬
‫أخطار الهندسة‬
‫الوراثية‬
‫احتمال انتشار مقاومة للمضادات الحيوية التي يستخدمها‬
‫اإلنسان‪.‬‬
‫تأثيرات سرطانية (األلبان واللحوم المنتجة باستعمال‬
‫هرمون النمو)‬