أوراق عمل وحدة علم الوراثة احياء الصف 12 العام – نموذج 1

أوراق عمل وحدة علم الوراثة احياء الصف 12 العام – نموذج 1

استنساخ الجينات : 

• لماذا تمزج الخلايا البكتيرية مع بلازميد الحمض النووي معاد التركيب ؟
• لانتاج كميات كبيرة من بلازميد الحمض النووي معاد التركيب وتمتصه من خلال عملية التحويل .
• التحويل : عملية تحول الخلايا البكتيرية باستخدام نبض كهرباني او حرارة حيث تودي نبضة كهربائية قصيرة أو ارتفاع في الحرارة إلى حدوث فتحات مؤقتة في الغشاء البلازمي للبكتريا ومن ثم نستطيع ادخال البلازميد معاد التركيب
• تصنع البكتريا نسخا من الحمض النووي معاد التركيب كلما تضاعفت وبالتالي نحصل على عدة نسخ من DNA المدخل .
• الاستنساخ : هي عملية صنع البكتريا لعدة نسخ من DNA المدخل فيها عبر عملية التضاعف.
• يحتوي البلازميد على جين مقاومة المضاد الحيوي الأمبسلين AMP (علل ) : يستخدمه العلماء للتمييز بين الخلايا التي امتصت البلازميد معاد التركيب والتي لم تمتصه حيث عند تعريض البكتريا للمضاد الحيوي الامبسلين تموت اللي لم تمتص البلازميد وتبقى الخلايا اللي امتصت البلازميد لوجود جين مقاومة المضاد الحيوي .

ترتیب تسلسل DNA : 

ما هي أهمية معرفة تسلسل DNA للكائنات الحية او جزء DNA مستنسخ : 

1- يزود العلماء بمعلومات قيمة لإجراء مزيد من الدراسات 

2. تحديد وظيفة جين ومقارنة الجينات بتسلسلات مماثلة لكائنات أخرى في

3- تحديد الطفرات او الاخطاء في تسلسل DNA . 

مراجعة تركيب DNA وهي غير داخلة في المنهج هي للتوضيح فقط

يتكون DNA من شريط مزدوج كل شريط يتكون من آلاف الوحدات البنائية المسماة بالنيوكليوتيدات ,كل نيوكليوتيد يتكون من 3 أجزاء وهي سكر الرايبوز منقوص الأوكسجين ومجموعة فوسفاتية و قاعدة نتروجينية ( القواعد النتروجينية هي أربعة كالتالي : A ادنين -T ثیمین و جوانین -C سايتوسين ) 

وهي ترتبط بشكل متقابل يعني القاعدة ادنين A في سلسلة DNA ترتبط بالقاعدة 1 في سلسلة DNA الأخرى و ترتبط ب G في الجهة الأخرى 

البكتريا المعدلة وراثيا : 

1. تصنع الانسولين 

2- هرمونات النمو 

3. مواد تذيب تخثرات الدم 

4. تبطئ البكتريا تكون بلورات الثلج على المحاصيل لحمايتها من التلف الناتج عن الصقيع

5. تنظيف الانسكابات النفطية بفعلية اكبر وتحليل النفايات

الجينوم البشري : 

هو المعلومات الوراثية الكاملة في خلية ما وهو مشروع دولي انجز في العام 2003 .

الهدف منه تحديد تسلسل 3 مليار من النيوكليوتيدات التي تكون DNA البشري وتحديد كل الجينات البشرية 

تحليل البيانات لا يزال مستمرا لعدة عقود من اجل اكمال المهمة الكبيرة قام الباحثون بدراسة جينومات كائنات حية أخرى مثل ذبابة الفاكهة والفار والاشريكية القولونية (بكتريا توجد في أمعاء الانسان ) 

لماذا درس العلماء جينومات لكائنات أخرى ؟ من أجل تطوير التكنلوجيا اللازمة للتعامل مع كميات كبيرة من البيانات التي قدمها الجينوم البشري وتساعد أيضا في تفسير وظيفة الجينات البشرية المكتشفة حديثا.

ترتيب تسلسل الجينوم : 

يتألف DNA البشري من 46 کروموسوم ولتحديد تسلسل واحد مستمر للجينوم البشري قام العلماء بالتالي : 

1- قطعت كل الكروموسومات البشرية البالغ عددها 46 بالعديد من انزيمات القطع لماذا ؟ :لانتاج أجزاء ذات تسلسلات متشابكة

2 جمعت هذه الأجزاء بواسطة متجهات لانشاء حمض نووي معاد التركيب واستنسخت نسخ كثيرة منها

3. رتبت النسخ تسلسليا باستخدام أجهزة الية لترتيب التسلسل. 

4. استخدمت أجهزة كمبيوتر في تحليل المناطق المتشابكة بهدف تكوين تسلسل واحد متواصل

ملاحظات العلماء على الجينوم البشري : 

1- لاحظوا ان اقل من 2% من الجينوم البشري مسؤولة عن تشفير جميع البروتينات الموجودة في الجسم 

2. الجينوم ملی بامتدادات طويلة من تسلسلات متكررة ليس لها وظيفة مباشرة وتسمى (التسلسلات غير المشفرة)
البصمة الوراثية تكون الامتدادات الطويلة لمناطق DNA غير المشفرة فريدة من نوعها لكل فرد المناطق المشفرة للبروتين تكون متطابقة تقريبا بين الأفراد تقطع انزيمات القطع المناطق الفريدة من نوعها لكل فرد البصمة الوراثية فصل أجزاء DNA باستخدام الرحلات الكهربي الهلامي لملاحظة أنماط الأشرطة الخاصة بكل شخص 

يستخدم العلماء في الطب الشرعي البصمة الوراثية :

1- لتحديد هوية المشتبه بهم 

2- الضحايا في القضايا الجنائية 

3. اثبات النسب و التعرف على الجنود الذين قتلوا في الحرب

مثال : عينة مأخوذة من الشعر يستخدمها علماء الطب الشرعي لاكتشاف البصمة الوراثية

1. يستخدم التفاعل المتسلسل لانزيم البلمرة في نسخ الكمية الصغيرة من DNA لانشاء عينة كبيرة 

2. يقطع DNA المضخم بنزيمات القطع 

3. تفصل الأجزاء بواسطة الرحلان الكهربائي الهلامي

4- تقارن مع أجزاء DNA معروفة المصدر من الضحايا او المشتبه بهم

5- تحديد الأجزاء المتشابهه من القطع

تستخدم بصمة DNA لادانة المجرمين والافراج عن الأبرياء الذين حبسوا ظلما

تحديد الجينات : 

• عندما يرتب الجينوم تسلسليا تكون الخطوة التالية في تحديد الجينات ووظائفها
• يستخدم الباحثون تقنيات تجمع بين تحليل الكمبيوتر وتكنلوجيا DNA بعد التركيب لتحديد وظائف الجينات
• كيف حددت جينات الخميرة والبكتريا ؟ هذه الكائنات لا تحتوي على مناطق كبيرة من DNA غير المشفر فقد حدد الباحثون جيناتها من خلال فحص ( قوالب القراءة المفتوحة ORFs) ORFs :عبارة عن سلاسل dna تحتوي على 100 كودون على الأقل تبدأ بكودون البدء وتنتهي بكودون الإيقاف وهي تفحص لتحديد ما اذا كان الجين ينتج بروتينات فاعلة.
• مراجعة للاطلاع فقط وهي لغرض الفهم : عملية تصنيع البروتين تشمل مرحلتين الأولى تسمى النسخ و فيها يصنع الحمض النووي RNA من نسخ DNA لنفسه و يختلف RNA عن DNA في آن DNA شريط مزدوج وفيه اربع قواعد هي AT,G,C اما RNA فهو شريط مفرد و فيه القاعدة لا يوراسيل بدلا من T الثايمين في DNA بالاضافة الى القواعد الأخرى G, CA و أحد أنواع RNA هو mRNA الرسول و هو يحمل شفرات تصنيع البروتين بعملية الترجمة و تسلسل الأحماض الامينية (الوحدات البنانية للبروتين ) و كل و قواعد تسمى :كودون والكودون يشير الى : بداية الترجمة مثل کودون البدء AUG وكودونات الإيقاف التي تشير الى نهاية عملية الترجمة وتصنيع البروتين وهي ثلاثة VGA, UAG,UAA
  و کودونات أخرى تشير الى احماض امينية).
• حدد العلماء اكثر من 90% من الجينات الموجودة في الخميرة والبكتريا بشكل صحيح
• الكائنات الحية الأكثر تعقيدا مثل البشر يتطلب برامج كمبيوتر مطورة تسمى ( الخوارزميات تستخدم الخوارزميات معلومات مثل تسلسل جينومك كائنات حية أخرى لتحديد الجينات البشرية

المعلوماتية الأحيائية 

ظهر مجال المعلوماتية الاحيائية نتيجة لمشروع الجينوم البشري وتسلسلات الكائنات الحية وبالتالي هناك كم هائل من البيانات الواجب تخزينها وتنظيمها وفهرستها

المعلوماتية الاحيائية :انشاء قواعد بيانات من المعلومات البيولوجية والحفاظ عليها وتحليل المعلومات المتسلسلة والتي تتطلب إيجاد الجينات الموجودة في مسلسلات DNA العديد من الكائنات الحية وابتكار طرق جديدة لتوقع بنية البروتينات المكتشفة حديثا 

يقوم العلماء بدراسة تطور الجينات عن طريق تسلسلات البروتينات في مجموعات ومقارنتها ببروتينات مشابهة لكائنات حية مختلفة .

الجينوم والاضطرابات الجينية : 

اكثر من 99% من كل تسلسلات قاعدة النيوكليوتيدات تتطابق تماما في جميع الأشخاص . 

تعددات اشكال النيوكليوتيد الفردية SNPs :هي تنوعات متواجدة في تسلسل DNA والتي تحدث عندما يتغير نيوكليوتيد واحد في الجينوم البشري وهو يحدث بنسبة 1% على الأقل في الجماعة الاحيانية 

تعدد اشكال الليوكليوتيد الفردية قد: 

1- لاتؤثر على وظيفة الخلية 

2 تساعد في تحديد الجينات المرتبطة بالاضطرابات الجينية.

مشروع هاب ماب : 

تميل التنوعات الجينية التي تقع في مناطق متقاربة إلى أن تكون موروثة معا 

مشروع هاب ماب : المشروع الذي يبتكر دليل الأنماط الفردانية المرتبطة بالجينوم البشري

يجمع هاب ماب كل تعدات اشكال النيوكليوتيدات الفردية المتجاورة الموروثة معا في أنماط فردانية 

يقسم الجينوم الى أنماط فردانية وعند اكتماله سيصف المشروع: 

1 ماهية التنوعات

2. این تحدث في DNA

3. كيفية توزيها بين الأشخاص داخل الجماعات الاحيانية وبينها في انحاء العالم 

4. العثور على الجينات التي تصيب الأمراض وتؤثر في استجابة القرد للأدوية .

علم الصيدلة الجيني 

هو دراسة كيفية تأثير الوراثة الجينية في استجاب الجسم للأدوية فوائده : 

1. تصميم جرعات اكثر دقة من الأدوية تكون أكثر سلامة وملائمة للمرض 

2. صناعة ادوية مخصصة لاحتياجات الافراد اعتمادا على تكويناتهم الجينية (علل ): اذ يساهم وصف هذه الأدوية وفق التكوين الجيني في زيادة السلامة والتعجيل بالشفاء وتقليل الآثار الجانبية

العلاج الجيني: التقنية التي تهدف الى تصحيح الجينات المتحولة المسببة للأمراض البشرية .

الخطوات 

1 يتم ادخال جين طبيعي في الكروموسوم ليحل محل جین لا يؤدي وظيفته

2- ينتج ادخال جين طبيعي في ناقل فيروسي (حمض نووي معاد التركيب ) 

3. تصاب الخلايا المستهدفة لدى المريض بالفيروس وتطلق DNA معاد التركيب في الخلايا المصابة 

4. يترسب الجين الطبيعي في الخلايا ثم يدخل نفسه في الجينوم ويبدأ بالقيام بوظيفته

أجريت اول تجربة للعلاج الجيني الاكلينيكي في المعاهد الوطنية لشؤون الصحة على طفل عمره اربع سنوات مصاب بنقص
المناعة الحاد المشترك SCID 

تشمل تجارب العلاج الجيني التعامل مع مرض السكر والسرطان وأمراض الشبكية وباركنسون

علم الجينوم والبروتيومات : 

علم الجينوم :هو دراسة جينومت الكائنات الحية

يتحقق العلماء من البروتينات التي تنتجها الجينات بالإضافة الى كمية بيانات مكتسبة من تسلسل جينومات كائنات متنوعة 

تعد الجينات وحدات تخزين المعلومات الأساسية اما البروتينات تعتبر محركات الخلية