X
تبلیغات
تخصصی مرجع مقالات

ساختمان DNA

مقدمه
کشف ماده‌ای که بعدها DNA نام گرفت در سال 1869 بوسیله فردیک میشر انجام شد. این دانشمند هنگام مطالعه بر روی گویچه‌های سفید خون ، هسته سلولها را استخراج کرد و سپس بر روی آن محلول قلیایی ریخت. حاصل این آزمایش ، رسوب لزجی بود که بررسیهای شیمیایی آن نشان داد، ترکیبی از کربن ، هیدروژن ، اکسیژن ، نیتروژن و درصد بالایی از فسفر می‌باشد. میشر این ماده را نوکلئین نامید. زمانی که ماهیت اسیدی این ماده مشخص گردید، نام آن به اسید دزاکسی ریبونوکلئیک تغییر یافت.



ساختمان رشته‌ای DNA
سرعت پیشرفت تعیین ساختمان DNA بسیار کند بوده است. در سال 1930 کاسل و لوین دریافتند که نوکلئین در واقع اسید دزوکسی ریبونوکلئیک است. برسیهای شیمیایی آن مشخص کرد که زیر واحد تکرار شونده اصلی DNA ، نوکلئوتید می‌باشد که از سه قسمت تشکل شده است. یک قند پنتوز (2- دزوکسی D- ریبوز) ، یک گروه 5-فسفات و از یکی چهار باز آلی نیتروژن‌دار حلقوی آدنین (A) ، گوانین (G) ، سیتوزین (C) و تیمین (T) تشکیل شده است.

از این چهار باز دو باز آدنین و گوانین از بازهای پورینی و دو باز سیتوزین و تیمین از بازهای پیریمیدینی می‌باشند. به مجموعه قند و باز آلی نوکلئوزید گفته می‌شود. گروه فسفات می‌تواند به کربن3 و یا5 متصل شود. به مجموع نوکلئوزید و گروه فسفات متصل به آن نوکلئوتید می‌گویند. با توجه به اینکه یون فسفات می‌تواند هم به کربن 3 و هم به کربن5 متصل شود.

پس دو نوکلئوتید از طریق یک پیوند فسفودی استر بهم متصل می‌شوند. به این صورت که گروه هیدروکسیل یک نوکلئوتید با گروه فسفات نوکلئوتید دیگر واکنش داده و پیوند فسفودی استر را بوجود می‌آورد. از آنجایی که پیوند فسفودی استر ، کربنهای3 و5 دو قند مجاور را بهم متصل می‌کند، این پیوند را پیوند5-3 فسفودی استر نیز می‌نامند. یک زنجیره در اثر اتصال پشت سر هم تعدادی2-دزوکسی ریبونوکلئوتید بوسیله پیوندهای دزوکسی ریبونوکلئوتید تشکیل می‌شود.

تمامی نوکلئوتیدها در یک زنجیره پلی نوکلئوتیدی دارای جهت یکسان می‌باشند. به این صورت که نوکلئوتید انتهایی در یک سمت زنجیره دارای یک گروه5 آزاد و نوکلئوتید انتهایی در سمت دیگر زنجیره دارای یک گروه3 آزاد می‌باشد. بنابراین زنجیره پلی نوکلئوتیدی دارای جهت بوده و این جهت را به صورت5--->3 نشان می‌دهند. بنابراین اگر در نوکلئوتید ابتدایی کربن5 در بالای حلقه پنتوز و کربن3 در زیر آن باشد، در تمامی نوکلئوتیدهای بعدی زنجیره کربن 5 در بالای حلقه پنتوز جای خواهد داشت.
نتایج حاصل تا سال 1950
DNA یک پلیمر رشته‌ای متشکل از واحدهای2- دزوکسی اسید ریبونوکلئیک می‌باشد که بوسیله پیوندهای فسفودی استر5-3 به هم متصل شده‌اند.
DNA حاوی چهار زیر واحد dc و dG و dT و dA می‌باشد.
مقادیر متوالی dT و dA با یکدیگر و dc و dG نیز با یکدیگر مساوی می‌باشند.



مارپیچ دو رشته‌ای DNA
در سال 1953 در ساختمان سه بعدی DNA ، بوسیله واتسون و کریک کشف شد. واتسون و کریک با استفاده از مطالعات تفرق اشعه ایکس ، رشته‌های DNA که بوسیله فرانکلین و ویلکینز تهیه شده بود و همچنین ساختن مدلها و استنباطهای مشخصی ، مدل فضایی خود را ارائه دادند و در سال 1962 واتسون و کریک و ویلکینز به خاطر اهمیت کشف ساختمان DNA به صورت مشترک جایزه نوبل دریافت کردند.

مدل پیشنهادی آنان چنین بود. DNA یک مارپیچ دو رشته‌ای است که رشته‌های آن به دور یک محور مرکزی ، معمولا به صورت راست گرد پیچ می‌خورند. طبق مدل واتسون و کریک ، ستونهای قند - فسفات همانند نرده‌های پلکان به دو قسمت خارجی بازهای آلی پیچیده و به این ترتیب در معرض محیط آبکی داخل سلول هستند و بازهای آلی که خاصیت آبگریزی دارند، در داخل مارپیچ قرار می‌گیرند. هنگام تشکیل مارپیچ رشته‌ها به صورت موازی متقابل قرار می‌گیرند.

یعنی اگر جهت یک رشته3<--5 باشد، رشته دیگر 5<--3 خواهد بود. پیوندهای هیدروژنی بین آدنین از یک رشته با باز تیمین رشته مقابل و باز گوانین یک رشته با سیتوزین رشته مقابل بوجود می‌آیند. گر چه از نظر اندازه هر باز پورینی می‌تواند در مقابل یک باز پیریمیدین قرار بگیرد. ولی به دلیل وجود گروههای شیمیایی روی بازهای G و C و T و A پیوندهای هیدروژنی مناسب فقط بین C - G و T - A برقرار می‌شود و ایجاد پیوند بین T - G و C- A ممکن نیست.
واکنشهای توتومریزاسیون
اتم هیدروژن در بازهای آلی می‌تواند روی اتمهای نیتروژن و یا اکسیژن حلقه جابجا شود. این تغییر موقعیت هیدروژن روی حلقه باز را توتومریزاسیون می‌گویند. توتومریزاسیون در بازهای آدنین سیتوزین باعث تبدیل فرم آمینی به فرم ایمنی و در مورد بازهای تیمین و گوانین باعث تبدیل فرم کتونی به فرم انولی می‌شود.

در شرایط فیزیولوژیکی ثابت تعادل واکنش توتومریزاسیون بیشتر به سمت اشکال آمینی و کتونی می‌باشد. این حالت پایدار پروتونی ، الگوی تشکل پیوندهای هیدروژنی بین بازها را تعیین می‌نماید، بطوری که بازهای T و A با تشکیل دو پیوند هیدروژنی و بازهای G و C با سه پیوند هیدروژنی با هم جفت می‌شوند. C و A و همچنین T و G نمی‌توانند با هم جفت شوند.

زیرا در این بازها اتمهای هیدروژن هر دو در یک موقعیت قرار دارند و امکان ایجاد پیوند هیدروژنی وجود ندارد. به دلیل اینکه در رشته‌های DNA همواره باز A مقابل T و باز G مقابل C قرار دارد، این دو رشته را مکمل می‌نامند. بنابراین توالی موجود در یک رشته DNA ، توالی رشته مقابل را تعیین می‌کند. مکمل بودن دو رشته DNA ، اساس عمل همانند سازی DNA است.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

ژن

دید کلی
پس از آنکه اسیدهای نوکلئیک بوجود آمدند، احتمال می‌رود که پیدایش جانداران جدید با سرعت بسیار زیادتری انجام گرفته باشد. این شتاب عظیم را ژنها ، که القاب کنونی اسیدهای نوکلئیک هستند امکان‌پذیر ساخته‌اند. اکنون جانداران بر طبق دستورالعمل‌هایی که ژنهایشان فراهم می‌آورند، به تولید مثل می‌پردازند و به سبب اینکه نسلهای متوالی جانداران ، ژنها را به ارث می‌برند. پدید آمدن یک جاندار جدید به صورت فرایندی کنترل شده و غیر تصادفی درآمده است. آنچه جاندار به ارث می‌برد تا حد زیادی بقای او را تعیین می‌کند، بنابراین وراثت از نظر سازگاری جانداران حائز اهمیت است.

اما چیزی که جانداران به ارث می‌برند، ماهیچه نیرومند ، برگ سبز ، خون قرمز یا مانند آن نیست، بلکه ژنها و دیگر محتویات سلولهای زاینده است. سپس در فردی که از این سلولها ناشی می‌شود، صفات قابل رویت تحت نظارت ژنهایی که به ارث برده است، پدید می‌آید. محصول این گونه وراثت موجود زنده منحصر به فردی است که در بعضی از صفات کلی خود به والدینش شباهت دارد و در بسیاری از صفات جزئی با آنها تفاوت دارد. اگر این تفاوتها کشنده نباشند یا سبب عدم باروری نشوند، جاندار حاصل می‌تواند زنده بماند و ژنهای خود را به نسلهای بعدی انتقال دهد.





تاریخچه
«ویلیام هاروی» ، در سال 1651 ، این نظریه را بیان کرد که تمام موجودات زنده از جمله ، انسان ، از تخم بوجود آمده‌اند و اسپرم فقط فرایند تولید مثل نقش دارد. هاروی همچنین تئوری اپی‌ژنز را ارئه داد که طبق این تئوری در مرحله رشد جنینی ، ارگانها و ساختمانهای جدیدی از ماده زنده تمایز نیافته ، بوجود می‌آید. پژوهشهای جدید درباره وراثت بوسیله گرگور مندل که کشیشی اتریشی بود، در نیمه دوم قرن 19 آغاز شد. وی دو قانون مهم را کشف کرد که همه پیشرفتهای بعدی علم وراثت بر پایه آنها بنا نهاده شده است.
ژن به عنوان یک واحد عملکردی
تمام نوکلئوتیدها در DNA ، گهگاه دستخوش دگرگونی‌هایی می‌شوند که جهش (Mutation) نام دارد. پس از هر جهش ، ژن جهش یافته (Mutant) به جای ژن اولیه به سلولهای فرزند انتقال می‌یابد و به ارث برده می‌شود. DNA جهش یافته ، آنگاه صفات تازه‌ای بوجود می‌آورد که ارثی هستند. ژنهایی که جز ژنهای ساختمانی هستند، مسئول ساختن زنجیره‌های پلی پپتیدی هستند.

اگر جهشی در یکی از این ژنها ، روی دهد، مجموعه صفات و ویژگی‌هایی که ژن جهش یافته مسئول بخش کوچکی از آن می‌باشد، بطور مستقیم یا غیر مستقیم ، تحت تاثیر قرار خواهند گرفت و از آنجایی که بیشتر پروتئین‌ها نقش آنزیمی بر عهده دارند، این جهش بر واکنشهایی که آنزیم مربوطه در آن دخالت دارد، اثر می‌گذارد. ژنهای دیگر که نقش تنظیم کننده دارند، فعالیت ژنهای دیگری را کنترل می‌کنند و جهش در این ژنها بر کنترل ژنهای ساختمانی اثر می‌گذارد. DNA هر موجود از تعدادی ژنهای مختلف تشکیل شده است.

در هنگام رشد ، هر ژن دقیقا ژن همانند خود را پدید می‌آورد. هنگامی که یک ژن جهش می‌یابد، ژن جهش یافته در تقسیمات بعدی سلول ، ژنهای جهش یافته همانند خود را بوجود می‌آورد و اگر این ژن یک ژن ساختمانی باشد، جهش منجر به تولید پروتئین جهش یافته می‌گردد. ژن جهش یافته و ژن اولیه نسبت بهم آللومورف (Allelomorph) نامیده می‌شوند.





ژن و کروموزوم
یاخته‌های یک گیاه یا یک جانور دارای تعداد معینی کروموزوم است که ویژه آن گونه گیاهی یا جانوری می‌باشد و تعداد این کروموزومها در همه یاخته‌های آن فرد پایدار و یکسان است. بنابراین همه یاخته‌های یک فرد دارای مجموعه‌های ژنی یکسانی می‌باشند، مثلا در مگس سرکه در حدود 10 هزار ژن شناخته شده است. افراد مختلف یک گونه دارای آللهای متفاوت یک ژن در سلولهای خود می‌باشند. در هر کروموزوم ، ژنها بطور خطی قرار گرفته‌اند و نظام آنها پایدار و ثابت است. جایگاه ثابت هر ژن در کروموزوم که ویژه آن ژن است، لوکوس (Locus) نامیده می‌شود.

دو ژن آلل نمی‌توانند بطور همزمان در یک جایگاه وجود داشته باشند و در یک زمان هر جایگاه می‌تواند پذیرایی تنها یکی از ژنهای آلل باشد. برخی از ژنها به ویژه ژنهایی که در ساختن RNA دخالت دارند، چندین بار در یک مجموعه کروموزومی تکرار می‌شوند. در پدیده میتوز ، پیش از تقسیم هسته ، ژنها و در نتیجه کرومزوم‌ها، دو برابر شده‌اند و هر یک از دو یاخته حاصل از تقسیم ، یکی از مجموعه‌های کروموزومی را دریافت می‌کند و از اینرو مجموعه‌های کروموزومی دو سلول دقیقا یکسان خواهد بود.
ژن و گوناگونی افراد
در یاخته‌های بدنی گیاهان و جانوران کروموزوم‌ها به صورت جفت وجود دارند و از نظر ظاهری یکسان می‌باشند (به جز کروموزوم‌های جنسی). در هر لنگه از یک جفت کروموزوم ، نظام جایگاههای ژنی ، همانند نظام جایگاههای لنگه دیگر می‌باشد و ژنهایی که در جایگاههایی همانند قرار دارند، ممکن است یکسان بوده و یا آلل یکدیگر باشند. در حالت نخست فرد از نظر دو ژن هموزیگوت و در حالت دوم هتروزیگوت می‌باشد. شماره کروموزوم‌ها در یاخته‌های حاصل از تقسیم میوز یا گامتها ، 2/1 تعداد کروموزوم‌ها در سلولهای پیکری است و در هر یک از گامتها ، تنها یک لنگه از یک جفت کروموزوم همانند ، در برخی از جایگاهها باهم متفاوت هستند.

در نتیجه گامتها نیز با هم متفاوت خواهند بود و چون توزیع کروموزومها در هر گامت از قانون احتمالات پیروی می‌کند، در نتیجه احتمال تولید گامتهای مختلف در صورتی که تعداد کروموزوم‌ها را x در نظر بگیریم، 2 بتوان x خواهد بود. این حالت ، تفکیک مستقل نامیده می‌شود. تقاطع کروموزومی (Crossing-Over) نیز به ایجاد تفاوتهای بیشتر بین گامتها ، کمک می‌کند.
سازمان یابی و ساختمان ژن
در ساده‌ترین حالت ، یک ژن را می‌توان به صورت قطعه‌ای از یک مولکول DNA و حاوی رمز برای توالی اسید آمینه‌ای یک رشته پلی پپتیدی و توالی‌های تنظیم کننده لازم برای بروز آن در نظر گرفت. به هر حال این توصیف برای ژنهای موجود در ژنوم انسان ، ناکافی است، زیرا تعداد ناچیزی ژن به صورت توالی‌های رمزدار پیوسته وجود دارد. بلکه در عوض در بین اکثریت ژنها ، یک یا بیش از یک ناحیه فاقد رمز موجود است. این توالی‌های حد فاصل که اینترون (intron) نامیده می‌شوند، ابتدا در هسته به RNA رونویسی می‌شوند، اما در RNA پیامبر بالغ در سیتوپلاسم وجود ندارند.

لذا اطلاعات توالی‌های اینترونی ، بطور طبیعی در فرآورده پروتئینی نهائی نمایانده نمی‌شود. اینترونها یک در میان با توالی‌های رمزدار یا اگزون (exon) که نهایتا توالی اسید آمینه‌ای پروتئین را رمز گردانی می‌کنند، قرار دارند. اگرچه تعداد کمی از ژنها در ژنوم انسان فاقد اینترون می‌باشند، اکثر ژنها حداقل یک و معمولا چندین اینترون دارند. ژن دیستروفین وابسته به جنس که حاوی 2 میلیون جفت باز است، کمتر از یک درصد آن حاوی اگزونهای رمزدار است. اینترونها در ساختار ژنها ، نقش حفاظت از اگزونها را در برابر جهشها بر عهده دارند.





خصوصیات ساختمانی یک ژن معمولی انسان
ژن نه تنها توالی‌های رمزدار واقعی است، بلکه دارای توالی‌های نوکلئوتیدی مجاور لازم برای بروز مناسب ژن ، یعنی برای تولید یک مولکول RNA پیامبر طبیعی ، به مقدار صحیح ، در محل درست و در زمان صحیح حین تکامل و یا در طی چرخه سلولی نیز می‌باشد. توالی‌های نوکلئوتیدی مجاور ، پیامهای مولکولی شروع و پایان را برای ساخت RNA پیامبر رونویسی شده از ژن فراهم می‌کنند. ژن دارای دو انتهای 5 پريم به 3 پريم است. در انتهای 5 پريم ژن ، یک ناحیه پیشبر وجود دارد که شامل توالی‌های مسئول شروع مناسب رونویسی است.

پیشبرها و نیز عناصر تنظیم کننده می‌توانند محلهایی برای جهش در بیماریهای ژنتیکی که قادرند مانع بروز طبیعی ژن شوند، باشند. این عناصر تنظیم کننده شامل تقویت کننده‌ها ، خاموش کننده‌ها و نواحی کنترل کننده جایگاه ژنی هستند. در انتهای 3 پريم ژن ، یک ناحیه ترجمه نشده مهم یافت می‌شود که حاوی پیامی برای اضافه شدن یک توالی از واحدهای آدنوزین به اصطلاح دم پلی A به انتهای RNA پیامبر بالغ است.
مبانی بروز ژن
جریان اطلاعات از ژن به پلی پپتید ، شامل چندین مرحله است.
رونویسی یک ژن در محل شروع رونویسی روی RNA کروموزومی ، بلافاصله از توالی‌های رمزدار آغاز می‌شود و در طول کروموزوم ادامه یافته، از چند صد جفت باز تا بیش از یک میلیون جفت باز و در هر دو گروه اینترونها و اگزونها و ناحیه بعد از پایان توالی‌های رمزدار را رونویسی می‌کند.

پس از تغییر یافتن در هر دو انتهای5 پريم و 3 پريم رونوشت اولیه RNA ، بخشهای مربوط به اینترونها برداشته می‌شوند و قطعات مربوط به اگزونها به یکدیگر چسبانده می‌شوند.

پس از برش و چسباندن RNA ، RNA پیامبر حاصل که اینک فقط حاوی بخشهای رمزدار ژن است، از هسته به سیتوپلاسم سلول برده می‌شود و در آنجا نهایتا به توالی اسید آمینه‌ای پلی پپتید رمزگردانی شده ، ترجمه می‌گردد. هر یک از این مراحل ، در معرض بروز خطا هستند و جهشهایی که در هر یک از این مراحل مداخله می‌کنند، در ایجاد تعدادی از اختلالات ژنتیکی دخیل دانسته شده‌اند
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

ژنتيک

اطلاعات اولیه
علم ژنتیک یکی از شاخه‌های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به تشابه یا عدم تشابه دو موجود نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چطور و چرا چنین تشابه و یا عدم تشابه در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری ، بوجود آمده است. علم ژنتیک علم انتقال اطلاعات بیولوژیکی از یک سلول به سلول دیگر ، از والد به نوزاد و بنابراین از یک نسل به نسل بعد است. ژنتیک با چگونگی این انتقالات که مبنای اختلالات و تشابهات موجود در ارگانیسم‌هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می‌کند.





تاریخچه ژنتیک
علم زیست شناسی ، هرچند به صورت توصیفی از قدیمی‌ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. اما از حدود یک قرن پیش این علم وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده‌اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی بوجود آورد. در قرن هجدهم ، عده‌ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند. ولی به دو دلیل مهم که یکی عدم انتخاب صفات مناسب و دیگری نداشتن اطلاعات کافی در زمینه ریاضیات بود، به نتیجه‌ای نرسیدند.

اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال 1865 این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد. اما متاسفانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاهها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. در سال 1900 میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.

در سال 1953 با کشف ساختمان جایگاه ژنها از سوی جیمز واتسون و فرانسیس کریک ، رشته‌ای جدید در علم زیست شناسی بوجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای 1971 و 1973 در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماریهای ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می‌پرداخت ، ادغام شدند و رشته‌ای به نام مهندسی ژنتیک را بوجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته‌های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت‌الشعاع خود قرار دهد.
تقسیم بندی علم ژنتیک
ژنتیک را می‌توان به سه گروه تقسیم بندی کرد.
ژنتیک پایه
ژنتیک پزشکی و انسانی
ژنتیک مولکولی
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه





ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزوم‌ها بحث می‌کند، اما برعکس در ژنتیک غیر مندلی که به ژنتیک غیر کروموزومی نیز معروف است، توارث مواد ژنتیکی موجود در کلروپلاست و میتوکندری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (3:1) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می‌گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر می‌دهد.
احتمالات
آشنایی با قوانین علم احتمالات ، از نظر درک چگونگی انجام پدپده‌های ژنتیکی ، پیش بینی فنوتیپی ، نتایج حاصله از یک آمیزش و برآورد انطباق نسبت فنوتیپی نسل اول و دوم ، با یکی از مکانیزمهای ژنتیکی دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای می‌باشد.
پیوستگی ژنها
پدیده پیوستگی ژنها (Linkage) بوسیله سوتون ، در سال 1903 ، عنوان گردید. سوتون با بیان اینکه کروموزوم‌ها حامل عوامل ارثی (ژنها) هستند، روشن نمود که تعداد ژنها به مراتب بیشتر از تعداد کروموزوم‌ها بوده و بنابراین هر کروموزوم ، می‌تواند حامل ژنهای متعددی باشد.
جهش ژنی
موتاسیون ژنی را در اصل ، بدن توجه به تغییرات ماده ژنتیکی ، برای بیان تغییرات فنوتیپی در جانوران یا گیاهان نیز بکار برده‌اند و بدان مناسبت ، موجودی که فنوتیپ آن در نتیجه موتاسیون تغییر می‌کند را موتان می‌گویند.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک مولکولی
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته‌های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. این شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال 1953 خلاصه گردید. .





ژنها و کروموزومها
ژنها قطعاتی از یک کروموزوم هستند که اطلاعات مورد نیاز برای یک مولکول DNA یا یک پلی پپتید را دارند. علاوه بر ژنها ، انواع مختلفی از توالیهای مختلف تنظیمی در روی کروموزومها وجود دارد که در همانند سازی ، رونویسی و ... شرکت دارند.
متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را می‌توان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم و نوترکیبی DNA ، دریافت. همانند سازی DNA با صحت بسیار بالا و در یک دوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد.
متابولیزم RNA
رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می‌شود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نام پروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی می‌دهد. سه نوع RNA ساخته می‌شود.
متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه‌های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می‌گردند.
تنظیم بیان ژن
بیان ژنها توسط فرآیندهایی تنظیم می‌شود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنی اثر می‌گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخ می‌دهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می‌کنند.
فناوری DNA نوترکیبی
با استفاده از فناوری DNA نو ترکیبی مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است. جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به، روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA ، وجود ناقلین کوچک که قادر به تکثیر خود بوده و ژنها در داخل آنها قرار داده می‌شوند، روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنیهایی را ایجاد کند و روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر. پیشرفتهای حاصل در این فناوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاههای پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.





موضوعات مورد بحث در ژنتیک پزشکی و انسانی
مطالعه کروموزوم‌ها یا ژنتیک سلولی (Cytogenetics).

بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.

مطالعه ژنوم، سازمان‌یابی و اعمال آن یا ژنومیک (genomics).

بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یا ژنتیک جمعیت.

بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یا ژنتیک تکامل.

استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یا ژنتیک بالینی.

مشاوره ژنتیکی که اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه می‌دهد و در عین حال ، حمایت روانی و آموزشی فراهم می‌کند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده است که در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده‌های آنها می‌کنند.

علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیص آزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه‌های غربالگری (Screening) طراحی شده برای شناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبت می‌کند.
ارتباط ژنتیک با سایر علوم
ژنتیک علمی است جدید و تقریبا از اوایل سالهای 1900 میلادی با ظهور علوم سیتولوژی و سیتوژنتیک جنبه علمی‌تر به خود گرفته است. علم سیتولوژی با ژنتیک قرابت نزدیکی دارد و به کمک این علم می‌توان مورفولوژی ، فیزیولوژی و وظایف ضمائم مختلف یک یاخته را مورد بررسی قرار داد. سیتوژنتیک نیز بخشی از علوم زیستی است که روی کروموزوم ، ضمائم یاخته و ارتباط آن با پدیده‌های ژنتیکی بحث می‌کند و در واقع علم دورگه‌ای از سیتولوژی و ژنتیک به شمار می‌رود.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مهندسي ژنتيک

دید کلی
کاربردهای مهندسی ژنتیک تقریبا نامحدود به نظر می‌رسد. این علم کاربردهای زیادی در علوم پایه و همچنین تولیدات صنعتی ، کشاورزی و علوم پزشکی دارد. در زمینه علوم پایه ، بررسیهایی مانند مکانیزمهای همانند سازی DNA و بیان ژنها در پروکاریوتها ، یوکاریوتها و ویروسها و همچنین چگونگی ساخته شدن و تغییرات پروتئینهای داخلی سلول و همچنین مکانیزم ایجاد سرطان از جمله کاربردهای مهندسی ژنتیک است. در زمینه کشاورزی که زمینه بسیاری از کاربردهای مهندسی ژنتیک بوده است، تولید گیاهان مقاوم به آفات گیاهی و خشکی ، تولید گیاهان پرمحصول و تولید گاوهای دارای شیر و گوشت بیشتر ، را می‌توان نام برد. در زمینه کاربردهای انسانی ، تشخیص بیماریهای ارثی ، تولید انسولین انسانی ، تولید هورمون رشد انسان و ... را می‌توان نام برد.

تاریخچه
اهمیت بعضی از اصول علمی ، در زمان کشف آنها مشخص نمی‌شود، بلکه پس از مدت زمانی که می‌گذرد ارزش آنها معلوم می‌شود. یکی از مثالهای روشن این مساله کشف ساختمان سه بعدی DNA بوسیله واتسون و کریک در سال 1953 بود. این ساختمان نسبتا ساده باعث شد تا دانشمندان سیستمهای مختلف ژنتیکی را بررسی کنند. اما مطلب به همین جا ، ختم نشد و دانشمندان مختلف سعی کردند که از این اطلاعات استفاده نمایند. هدف آنها نیز بیان ساده‌ای داشت. آنها خواستند تا یک DNA را از یک موجود بگیرند و در موجود دیگر وارد نمایند تا اثرات آن ژن در موجود ثانویه بروز کند.

این علم نوین که به تدریج جای خود را در بین علوم دیگر پیدا کرد، با عناوین چون زیست مولکولی ، مهندسی ژنتیک و نهایتا DNA نوترکیب (Recombinant DNA) نامیده می‌شود. مثالی معروف از کارهای مهندسی ژنتیک تولید یک نوع باکتری اشرشیاکلی (E.Coli) است که قادر است انسولین انسانی بسازد. یا تولید گیاهان مقاوم به شوری و خشکی.
مراحل مهندسی ژنتیک
انتخاب ژن مورد نظر
جداسازی ژن مورد نظر
وارد کردن ژن مورد نظر در حامل
تکثیر ژن در میزبان مناسب
انتقال حامل ژن به سلول هدف
تکثیر سلول هدف
تولید انبوه محصول یا ایجاد صفت مورد نظر
تولید DNA نوترکیب با استفاده از آنزیمهای محدود‌الاثر(Restriction)
گروهی از آنزیم های محدود‌الاثر هنگام برش ، توالیهای مورد شناسایی‌شان را بطور نامتقارن می‌شکنند، در نتیجه در انتهای قطعات DNA حاصله رشته‌های تکی با حدود 4 نوکلئوتید بوجود می‌آید که به این انتهای تک رشته‌ای ، انتهای چسبنده (Sticky end) می‌گویند. یکی از آنزیمها ECORI نام دارد که باعث ایجاد قطعاتی می‌شود که در انتهای خود ، چسبنده می‌باشند.

حال فرض کنید که دو قطعه متفاوت DNA بوسیله یک آنزیم محدودالاثر یکسانی برش داده شده‌اند، اگر قطعات حاصل از این برش با هم مخلوط شوند و شرایط مناسب فراهم شود انتهاهای چسبناک که مکمل هم می‌باشند بهم متصل می‌شوند. سپس بوسیله آنزیم DNA لیگاز این رشته‌ها به صورت کووالانسی بهم متصل می‌شوند.

هدف اصلی برش DNA در مهندسی ژنتیک ، اتصال دو قطعه DNA به یکدیگر می‌باشد. ولی هنگام اتصال قطعات DNA ممکن است بجای اینکه قطعات DNA بهم متصل شوند، دو سر یک مولکول DNA بار دیگر بهم بچسبند و در نتیجه نوترکیب صورت نگیرد. برای جلوگیری از این کار از آنزیم فسفاتاز قلیایی استفاده می‌کنند. به این صورت که پس از برش دادن حامل بوسیله آنزیم محدودالاثر فسفاتاز را به محیط واکنش می‌افزایند و در نتیجه فسفات انتهای 5 مولکول DNA در هر دو طرف جدا می‌شود و امکان اتصال دو سر مولکول حامل ، بدون DNA تازه ، به یکدیگر از بین می‌رود.
سیستمهای کلون کردن ژن
کلون کردن یک ژن خاص مهمترین مرحله مهندسی ژنتیک است. هدف از کلون کردن ژن به دست آوردن مقادیر زیادی از ژنهای خاص به صورت خالص می‌باشد. هدف اصلی کلون کردن ژن ، انتقال ژن مورد نظر از داخل یک ژنوم بزرگ و پیچیده به داخل یک حامل ساده و کوچک تکثیر آن است.
مراحل کلون کردن ژن
جداسازی و قطعه قطعه کردن منبع DNA: منبع DNA می‌تواند، ژنوم کامل یک موجود باشد که در این صورت، باید آن را بوسیله آنزیم محدودالاثر برش داد و قطعات حاصله را برای کلون کردن بکار برد.

اتصال به یک حامل کلون (Cloning Vector): حاملهای کلون ، قطعات ژنتیکی کوچکی هستند که بطور مستقل توانایی تکثیر دارند و دارای محل برش بوسیله آنزیمهای محدودالاثر می‌باشند، ولی این برش نباید در محل همانند سازی این حاملها باشد.

ورود به داخل میزبان:DNA نوترکیب حاصل به روشهای مختلف وارد باکتری یا میزبان مورد نظر می‌شود.

شناسایی و جداسازی کلون حاوی ژن مورد نظر: این مرحله شامل جداسازی میزبانهایی است که ژن مورد نظر بوسیله حامل وارد آنها شده و به نحو موثر بیان می‌شود.

تولید تعداد زیاد سلولها و یا باکتریهای حاوی ژن: این کار به منظور جداسازی و بررسی ژن مورد نظر ، انجام می‌گیرد.
حاملهای کلون (Cloning Vector)
پلاسمیدها
قطعات DNA حلقوی هستند. که در داخل سیتوپلاسم باکتریها و جدا از کروموزوم آنها قرار دارند و بطور مستقل تکثیر می‌شوند. پلاسمیدها ، خصوصیات مفیدی برای استفاده به عنوان حامل دارند مانند: اندازه کوچک ، DNA حلقوی ، همانند سازی مستقل ، تکثیر زیاد و شاخصهای مفید دیگر مانند دارا بودن ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک که جداسازی کلنی‌های حاوی پلاسمید را راحتتر می‌کند.
باکتریوفاژها (ویروس باکتری)
ویروسها به خاطر داشتن پروتئینهای خاص ، نفوذ بسیار موثر و اختصاصی را به داخل سلولهای میزبان انجام می‌دهند.
بعضی ویروسها در قسمتی از چرخه تکثیر خود ، نفوذ پایداری به داخل ژنوم میزبان دارند که این باعث پایداری بیان ژن در داخل سلول میزبان می‌شود.
ویروسها دارای پروموتورهای خاصی هستند که بوسیله سلولهای میزبانی شناخته می‌شوند و این باعث بیان مناسب ژنهای کلون شده می‌شود.
کازمیدها (Cosmids)
کازمیدها در حقیقت قطعات حاصل از دو انتهای ژنوم از دو انتهای ژنوم باکتریوفاژها لامبدا قرار بگیرند و در نتیجه وارد سلول Ecoli (باکتری اشرشیاکلی)شوند. در داخل سلول E.Coli این DNA به صورت حلقوی در آمده و مانند یک پلاسمید عمل می کند.
فاسمیدها
یکی دیگر از حامل‌های DNA نوترکیب هستند که ترکیبی از ژنوم باکتریوفاژ و پلاسمیدها هستند.
انتخاب میزبان مناسب
میزبان مورد نظر باید خصوصیاتی از قبیل پایداری ژنتیکی ، ژنوم کاملا شناخته شده مشخصات فیزیولوژیک معلوم ، توانایی پذیرش DNA خارجی ، داشتن یک شاخص خاص برای شناسایی در مواقع لزوم و ... را داشته باشد. یکی از شناخته شده ترین میزبانهای مورد استفاده باکتری E.Coli است. هنگام انجام کارهای ژنتیکی باید با مطالعاتی کافی یک سیستم حامل میزبان مناسب را انتخاب کرد و بکار برد. باسیلوس سوبتلیس (B.Subtilis) در مواردی که هدف از کلون کردن تولید یک پروتئین خالص می‌باشد، بر E.Coli ترجیح دارد. زیرا خصوصیات تخمیری این باکتری برای تولیدات صنعتی مناسب تر است.
روشهای وارد کردن حاملها به داخل میزبان
ویروسها و باکتریوفاژها
برای ویروسها و باکتریوفاژها و همچنین DNA نوترکیب که در داخل کپسید ویروس ها قرار گرفته‌اند (کاسمیدها) روش ورود واضح است و همانند ورود معمولی ویروس ها در سلول های میزبان است.
ترانسفورماسیون: برای این کار DNA نوترکیب را با باکتری مجاور می‌کنند. این روش یکی از متداولترین روشهای انتقال است.

الکتروپوریشن: در این روش قطعات DNA را در یک محیط دارای بار الکتریکی در مجاورت سلولها قرار می‌دهند. بار الکتریکی باعث ایجاد منافذ ریز در غشای سیتوپلاسمی می‌شود که این خود باعث تسهیل ورود قطعات DNA به داخل سلول می‌گردد.

تفنگ ذره‌ای یا تفنگ اسید نوکلئیک: در این روش دقیقا تنگی در مقیاس میکروسکوپی وجود دارد که گلوله آن قطعات DNA می‌باشد و DNA را به داخل سلول ، شلیک می‌کند.


انتخاب کلونهای تغییر یافته
پس از اینکه DNA نوترکیب ساخته شد و در داخل باکتری میزبان ، انتقال داده شد. حال نوبت به انتخاب کلونهای باکتریایی می‌رسد که DNA نوترکیب مورد نظر به داخل آن انتقال یافته و به نحو موثری در داخل آن بیان شود. 3 خصوصیت در بین حاملین مشترک است. قدرت تکثیر در میزبان ، محل ورود ژن خارجی و یک شاخص انتخابی.
شاخصهای انتخابی موجود بر روی حاملها
مقاومت به آنتی بیوتیکها
مقاومت به آنتی بیوتیکها معمولا یا بوسیله آنزیم هایی ایجاد می‌شود که باعث غیر فعال شدن آنتی بیوتیکها می‌شوند و یا با سنتز پروتئینهایی است که به روشهای مختلف باعث ممانعت از اثر آنتی بیوتیکها می‌شوند. هر دو نوع مکانیزم مقاومت فوق بوسیله قطعات ژنتیکی ، کنترل می‌شوند. این قطعات ژنتیکی را می‌توان در حاملها وارد کرد و از آنها به عنوان شاخصهای انتقال موثر استفاده کرد.
نیازهای متابولیزمی
نیازهای متابولیزمی طیف وسیعی از مواد مختلف را شامل می‌شود. برای این کار از گونه‌های خاص از میزبان استفاده می‌شود که تونایی ساختن یک ماده متابولیزمی ضروری از دست داده‌اند، در نتیجه این باکتریها بر روی محیطهای بدون این ماده متابولیزمی رشد ، نخواهد کرد. برای مثال اگر یک باکتری توانایی تولید اسید امینه لوسین را نداشته باشد. بر روی محیط فاقد لوسین رشد نخواهد کرد.

حال اگر ما از حاملی استفاده کنیم که حاوی ژن سنتز لوسین باشد، باکتریهای میزبان حاوی این حاملها بر روی محیط فاقد لوسین رشد خواهند کرد. پس از اینکه کلنی‌های حاوی ژن نوترکیب انتخاب و جدا شدند، این کلنی‌ها را به میزان دلخواه تکثیر می‌دهند و سپس ژن تکثیر شده را برای بررسیهای بعدی استخراج کرده قرار می‌دهند.
حاملهای بیان ژن (Expression Vector)
یک حامل بیان ژن حاصل است که نه تنها می‌توان از آن به عنوان حامل کلون استفاده کرد. بلکه این حامل دارای کی توالی تنظیمی می‌باشد که باعث می‌شود که بیان ژن مورد نظر تحت کنترل مهندسی ژنتیک قرار گیرد. یک حامل بیان ژن خوب باید دارای مشخصات زیرا باشد. هر چه قدر تعداد نسخه‌های یک ژن بیشتر باشد، میزان بیان آنها بیشتر خواهد بود. پلاسمیدها از این نظر مناسب هستند. قدرت آغازگری آن خوب باشد. الگوی خواندن آن مناسب باشد. بطور کلی وظیفه مهندسی ژنتیک ایجاد یک حامل مناسب است که بتوانند بطور موثری به داخل میزبان وارد شود به تعداد همانند سازی کند بطور موثر نسخه برداری شود - بطور موثر ترجمه شود.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مهندسي ژنتيک در پستانداران

اطلاعات اولیه
برای انتقال ژن سلولهای پستانداران ، کشت سلولهای جانوری لازم است. اولین بار در سال 1907 کشت سلولی جانوری انجام گرفت و تحول جدیدی در شناخت متابولیزم و ژنتیک سلول جانوری بوجود آمد. برای کشت سلولهای جانوری ابتدا بافت مورد نظر با آنزیم تریپسین تیمار می‌شود و سپس در محیط کشت مناسب رشد کرده و یک لایه سلول را تشکیل می‌دهد. نکته مهم در مورد کشت سلولی این است که سویه سلولی قبل از مرگ 50 - 100 بار تقسیم می‌شوند ولی با سلولهای نئوپلاستیک (سرطانی) می‌توان لایه‌های سلولی تولید نمود که عمر طولانی دارند.

برای کشت سلولی نه تنها PH و یا نیازمندیهای سلولی باید مهیا باشد، بلکه محیط باید ایزونوئیک و استریل بوده و فشار اسمزی آن 290 - 310 میلی اسمول در لیتر باشد. از کشت سلولی برای تعیین سمیت داروها ، نوترکیبی و تولید واکسن استفاده می‌شود. با وجود آنکه بعضی از ژنهای انسانی مانند ژن انسولین به باکتریها کلون شده و باکتری قادر به تولید انسولین است. ولی بعضی از پروتئینها اگر گلیکولیز نشوند و یا ساختمان ثانویه نیابند خاصیت پروتئین مورد نظر را نخواهند داشت. از اینرو برای تولید بعضی از مواد کشت سلولی لازم و ضروری می‌باشد. اما این تکنیک گران است و هم ویروسهای موجود در سرم برای تهیه مواد دارویی و یا واکسن می‌توانند مشکل آفرین باشند. و باید در فکر راههای بهتری باشیم.
ژن درمانی
تا کنون صدها بیمار تحت مداوای ژن درمانی قرار گرفته‌اند. محققین راههای دستیابی به ژن درمانی سلولهای بدن را توسعه داده‌اند. رایجترین تکنیک Exvivo Thraphy شناخته شده است. در این روش یا ژن معیوب برداشته می‌شود و یا ژن سالم وارد کشت سلولی می‌شود. در این روش درمانی ، معمولا سلولهای خونی مورد نظر هستند. زیرا بسیاری از عیوب ژنتیکی عملکرد یکی از انواع این سلولها یا سایر سلولها را تغییر می‌دهند. تلاشهای امروزه متوجه سلولهای مغز استخوان است آنها سلولهای ناقص هستند که باعث تشکیل سلولهای خونی در جریان گردش خون می‌شوند. و فناناپذیر هستند.

راه دیگر ژن درمانی ، استفاده از ژن در محل معین می‌باشد (Insitu). مثلا تزریق ژن سالم در عضله حیواناتی که دارای سوء تغذیه عضلانی هستند. این روش هنوز ناتوان است ولی برای درمان سرطان به کار گرفته شده است ولی چون ژنها بطور اتفاقی به داخل DNA کروموزومها راه می‌یابند، می‌توانند مصون باشند و عواقب شدیدی داشته باشند. برای مثال اگر ژنهای سالم ، ژنهای محافظ تومور را که معمولا از بدن در برابر تومورها ، حفاظت می‌کند، از بین ببرند، نتیجه آن سرطان خواهد بود.

برای انتقال ژن به سلول یوکاریوت از روشهای مختلف مانند پودر طلا ، کلسیم ، ویروس و لیپوزومها استفاده می‌شود. لیپوزومها غشاهای لیپیدی شبیه به غشاء سیتوپلاسمی حاوی ذره DNA می‌باشند که جذب سلولها می‌شوند.


تولید حیوانات ترانس ژن
تولید موشهای با جثه بزرگ ، انتقال بیماری انسان به موش ، تولید گوسفند با شیر و پشم فراوان و تولید خوک با جثه بزرگ از هدفهای تولید حیوانات ترانس ژن می باشد. اکثر حیوانات ترانس ژن ، موش می‌باشد. چون هم تخمک و هم فرزند فراوان تولید می‌کند، برای انتقال ژن به درون تخمک موش ، تخمک را با پیپت مخصوص متصل به خلاء نگهداری می‌کنند و با سوزن ریز DNA وارد هسته می‌کنند. تخمک تغییر یافته را به موش انتقال می‌دهند.

برای تولید گاو و گوسفند ترانس ژن ، نمی‌توان مانند روش موش پیش رفت. برای تولید گوسفندان با پشم فراوان ژن سنتز سیستئین (نوعی اسید آمینه) باکتری را در شبکه حیوان وارد کرده و در سیرابی SH2 و اسید آمینه متیونین به دام افتاده و سیستئین سنتز می‌شود. سیستئین باعث سنتز راتین شده و این حیوانات پشم زیادی تولید می‌کنند. گاوهای ترانس ژن قادر به تولید انترفرون می‌باشند.

شاید حیوانات ترانس ژن هورمون و شیر زیاد تولید کنند، ولی مستعد به عفونت می‌باشند. و فاقد فاکتور انعقاد خون هستند. اکثرا نازا می‌باشند و در جوانی گرایش به مرگ دارند. آزمایشات در مورد تولید خوکهای ترانس ژنی که جثه بزرگ دارند نشان داده است که آرتریت ، التهاب قلب ، زخم معده و حساسیتهای پوستی در آنها زیاد است. بنابراین این سوال مطرح است که آیا پشم زیاد گوسفند از نظر اقتصادی با عمر کوتاه او برابری می‌کند؟
انتقال ژنها به درون سلولهای پستانداران
درک ما از تنظیم بیان ژن در یوکاریوتها بطور گسترده بر مبنای وارد نمودن ژنها یا سایر قطعات تعریف شده‌ای از DNA به درون باکتریها و ارزیابی توانایی ژن به عملکرد طبیعی ، اساس یافته است.


Ca+2 ، جذب DNA توسط سلولهای مهره داران را تحریک می‌کند: مکانیزم جذب DNA مخلوط با Ca+2 توسط سلولها ، واضح نیست. اما حقیقت این است که سلولهای فوق دانه‌های ریز DNA را فاگوسیتوز می‌کنند و بعدها بخش کوچکی از مولکول DNA بطور ثابت در درون DNA کروموزومی سلولها ادغام می‌شود. از آنجایی که فقط بخش بسیار کوچکی از DNA اضافه شده سرانجام بطور عملی به درون DNA سلولی ادغام می‌شود. تکنیکهای نشانگر باید پیشرفت کنند تا سلولهایی که دارای DNA ادغام شده هستند، بطور انتخابی تکثیر شوند و در برابر سلولهای تغییر نیافته شناسایی شوند.

تیمیدین کیناز (TK) به عنوان نشانگر انتخابی در یوکاریوتها: بهترین مارکر شناسایی شده تا کنون ژن تیمیدین کیناز می‌باشد. این آنزیم در مسیر بیولوژیکی بیوسنتز پیریمیدین استفاده می‌شود. آنزیم فوق تیمیدین را که بوسیله تجزیه DNA تشکیل شده است می‌گیرد و آنرا به صورت دزوکسی تیمیدین مونوفسفات فسفریله می‌کند که با اضافه کردن دو گروه فسفریله نشده یا زنده ماندن سلولها ضروری نیست و سلولهایی که کاملا فاقد این آنزیم هستند، زنده می‌مانند.

ریز تزریق DNA به درون سلولهای پستانداران: گذشته از اینها ، DNA می‌تواند با استفاده از یک میکرو پیپیت شیشه‌ای با قطر 0.1 میکرون و از طریق تزریق مستقیم خود به درون هسته‌های سلولها ، بطور ثابت به درون سلولهای کشت بافت وارد شود چنین روشی نیازمند تجهیزات پیچیده‌ای است، اما با اینحال یک شخص می‌تواند به 500 - 1000 سلول در هر ساعت DNA تزریق کند و باعث شود که 50 درصد از سلولهای تزریق شده به طرز ثابت ژنهای تزریق شده را ادغام کرده و آن را بیان کنند. برتری این روش این است که اصولا هر قطعه‌ای از DNA می‌تواند به درون هر سلولی وارد شود و هر سلول تغییر یافته مشخص است و هیچ مارکری برای انتخاب لازم نیست.


جداسازی ژنهای منتقل شده
توانایی انتقال ژن به درون سلولهای موش ، جداسازی همان ژن را نیز میسر می سازد. برای انجام این مقصود یا غربالگری و یا روش امدادی استفاده می‌شود. در استراتژی غربالگری DNA ابتدا با تعدادی از آنزیمهای محدود الاثر بریده می‌شود تا اینکه یک یا تعدادی از آنزیمهایی که ژن مورد نظر را برش نمی‌دهند، یافت شوند. کل DNA با این آنزیم بریده می‌شود و به نوع خاصی از DNA مانند پلاسمید وصل می‌شود. بدین طریق همه قطعات DNA یوکاریوتی که شامل DNA حاوی مارکر انتخابی نیز می‌باشند، به مارکر پروکاریوتی ضمیمه و متصل می‌شوند. انتقال ژن بطور معمول انجام می‌پذیرد.

عملا DNA از این پذیرنده اولیه جدا شده و جهت انتقال به جمعیت دوم سلولها ، استفاده می‌شود. سلولهای ثانویه که ژن را دریافت کرده‌اند، فقط شامل ژن مورد نظر خواهند بود. سپس خزانه‌ای از این DNA در فاژ و یا در کاسمید ، تهیه می‌شود. خزانه فوق برای توالی DNA مورد نظر غربال می‌شود که انتظار می‌رود بر روی همان فاژ یا کاسمیدی که حاوی ژن قابل انتخاب است، قرار داشته باشد.
برقراری حضور ژنهای خاص سرطانی انسان بواسطه آزمایشات انتقال ژن
تکنیک مخلوط کردن با Ca+2 برای انتقال ژن ابتدا برای DNA ویروس توموری استفاده شد تا سلولهای نرمال پستانداران را به سمت فنوتیپ بدخیم وسرطانی تغییر شکل دهد. اخیرا تکنیکهای انتقال ژن برای شناسایی و کلون کردن ژنهایی بکار رفته است که در تشکیل سرطانهای انسان دخالت دارند.

این آزمایشات با این یافته آغاز شد که DNA با وزن مولکولی بالا از سلولهای موش که بطور شیمیایی دگرگون شده بودند و یا از کشتهای سراطانهای انسانی ، جداسازی شد و این DNA توانست فیبروبلاستهای طبیعی سلولهای فیبروبلاستی طبیعی موش ، اضافه شد. سلولهای تیمار شده به مدت چندین هفته در یک محیط کشت حاوی سرم گذاشته شدند و پس از آن ، کانونهای کوچکی از سلولهای سرطانی ، آشکار شد. با تزریق این سلولها به موش ، موش دچار سرطان شد.


چشم انداز
کاربردهای دیگر مهندسی ژنتیک یا فن آوری DNA نو ترکیب در حال آشکار شدن می‌باشد. تاکنون از آنزیمهای تولیدی توسط فن‌آوری DNA نوترکیب دترجینتها ، قندها و پنیر استفاده شده است. از پروتئینهای مهندسی شده به عنوان افزودنی غذاها ، جهت تکمیل ارزش غذایی آنها و ایجاد طعم و بوی خوش ، استفاده می‌گردد. میکرو ارگانیزمهایی در حال مهندسی هستند که دارای مسیرهای متابولیکی تغییر یافته و یا کاملا جدید برای استخراج روغن و مواد معدنی از ذخایر زمینی ، غیر سمی نمودن مواد سمی موجود در فاضلابها ، می‌باشند
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مهندسي ژنتيک در مخمرها

دید کلی
سلولهای باکتری مانند باکتری اشرشیاکلی به هیچ وجه تنها سلول میزبان مهندسی ژنتیک نیستند. مخمرها موجودات یوکاریوتی هستند که بخصوص برای اینکار مناسب می‌باشند. همانند باکتری اشرشیاکلی ، ژنتیک مخمر به خوبی شناخته شده است. ژنومی که بیشتر مورد استفاده قرار می‌گیرد Saccharomyces Cerevisae می‌باشد که تنها دارای جفت باز بوده که ژنوم ساده است و اندازه آن 4 برابر کروموزوم E.Coliاست. و توالی آن به خوبی شناخته شده است. مخمر میکرو ارگانیزمی است که به سادگی نگهداری شده و در مقیاس بزرگ در آزمایشگاه قابل تکثیر است.

بسیاری از پروتئینهای یوکاریوتی بعد از ترجمه توسط آنزیمهایی تغییر داده می‌شوند که در باکتریها وجود ندارند، هم اکنون روشهای مناسبی برای ورود و خروج DNA به داخل و خارج سلولهای مخمری وجود دارد که مطالعه بسیاری از ویژگی‌های بیوشیمیایی سلول یوکاریوتی را راحت می‌کند. با قرار دادن DNA کلون شده در داخل پلاسمیدی که در مخمر قادر به همانند سازی است. می‌توان کارآیی ترانسفورماسیون را افزایش داد. با ایجاد تغییرات مهندسی ، پلاسمید 2 میکرونی طبیعی مخمر را می‌توان به انوع مختلف از ناقلین کلون سازی تبدیل کرد که دارای یک مبدا همانند سازی و سایر توالیهای مورد نیاز برای حفظ پلاسمید در مخمر باشند.
پلاسمید در مخمر
اکثر سوشهای مخمر دارای یک حلقه DNA هستند که بطور مستقل و خود به خود همانند سازی و حلقه 2 میکرونی نام دارد. این پلاسمید مخمری در حدود 6300 جفت باز دارد که تعداد کپی آن به 50 کپی در نوکلئوپلاسم (فضای درونی هسته) می‌رسد. تقسیم این پلاسمیدها وابسته به کروموزوم مخمر نمی‌باشد و احتمالا پروتئینهای لازم برای همانند سازی را خود کد می‌کنند.
جذب DNA خارجی در اسفروپلاستهای مخمر
DNA به راحتی می‌تواند وارد اسفروپلاست مخمر شود. دیواره مخمر از جنس سلولز است، با حذف دیواره سلول مخمر توسط آنزیم ، بخش باقیمانده اسفروپلاست نامیده می‌شود. سپس افروپلاستها در معرض CaCl2 و DNA و یک پلی‌الکل به نام پلی‌اتیلن گلیکول قرار می‌گیرند، این پلی‌الکل غشاء را نفوذپذیر کرده و اجازه ورود DNA را به داخل می‌دهد. اسفروپلاستها در محیط بازیافت قرار می‌گیرند و دیواره آنها مجددا ساخته می‌شود و تبدیل به یک سلول کامل مخمر می‌شوند.

ادغام DNA خارجی به درون کروموزوم مخمر
DNA انتقال یافته به اسفروپلاست مخمری در توالیهای همسان می‌تواند در درون کروموزوم ادغام شود. اگر DNA وارد شده حلقوی باشد، ادغام آن با کروزموزوم بسیار نادر است. حتی اگر نواحی همسان با توالی کروموزوم وجود داشته باشد. ولی اگر پلاسمید توسط یک آنزیم محدودالاثر (Restriction) بریده شود و سپس به درون اسفروپلاست مخمری وارد شود، امکان ورود پلاسمید به کروموزوم افزایش می‌یابد. از تکنیک ورود به کروموزوم اسفروپلاست مخمر جهت تعویض یکی از آللهای ژن آکتین مخمر استفاده شده است.
انواع وکتورها یا حاملهای مخمر
پلاسمیدهای انتگراتیو (Yeast Integrative Plasmid)
این دسته پلاسمیدها از ساده‌ترین وکتورها در مخمر هستند. دارای ژنهای انتخابی مخمر هستند ولی فاقد توالیهای مخصوص شروع همانند سازی توسط خود پلاسمید می‌باشند. این حامل توالی از یک پلاسمید باکتریایی را حمل می‌کند که یک مبدا همانند سازی و یک ژن مقاومت به دارو را برای آن فراهم می کند تا رشد در باکتری اشرشیاکلی (E.Coli) صورت گیرد. در ضمن یک ژن مارکر برای انتخاب مخمرهای ترانسفورمه شده و نیز مکانهای خاصی برای نفوذ یک توالی جدید داراست. خطی کردن یک پلاسمید قبل از ترانسفورماسیون سبب نفوذ آن به یک جایگاه خاص از کروموزوم می شود.
پلاسمیدهای قابل همانند سازی
این پلاسمیدها به صورت حلقه‌های پلاسمید آزاد در مخمر وجود دارند. یکی از انواع آنها از مبدا همانند سازی یک پلاسمید طبیعی مخمر (پلاسمید 2 میکرونی) استفاده می‌کند. بقیه مبدا همانند سازی سلولی را به نام توالی همانند سازی مستقل بکار می‌برند. یک گروه از پلاسمیدهای حلقوی قابل همانند سازی به نام (yeast Episomal Plasmid) است، که توالیهایی از پلاسمید طبیعی مخمر را دارا می‌باشند. این توالیها اجزاه همانند سازی خارج کروموزومی را می‌دهند، فرکانس ترانسفورماسیون را تا حد 104 - 105 در کیلوباز DNA افزایش می‌دهند. این پلاسمیدها برای بیان ژن در سطح بالا استفاده می‌شوند.

کروموزوم ساختگی مخمر
این نوع کروموزوم شامل یک سانترومر و دو تلومر در دو انتهای کروموزوم هستند که کارشان پایداری انتهای کروزموزوم است و سبب می‌شود این کروموزوم به صورت کروموزومهای خطی کوچک ، همانند سازی شود. این کروموزوم می‌تواند چند هزار جفت باز DNA را حمل کند که البته پایداری کمتری از کروموزوم مخمر دارد، تعداد نسخه اینها در هر سلول یک عدد است.
کلون کردن ژنهای مخمر
بر اساس قابلیت یک ژن می‌توان آن را بطور مستقیم در مخمر کلون کرد. این روش تحت عنوان مکمل سازی ژنتیکی است که نمونه آن استفاده از مارکر (LEUZ) می‌باشد. در این حالت کروموزوم مخمر را قطعه قطعه کرده و همراه با این ژن مارکر (نشانگر) وارد باکتری اشرشیاکلی فاقد ژن لوسین می‌کنند. اشرشیاکلی که در محیط فاقد لوسین رشد کند ژن مارکر مخمر و قسمتی از کروموزوم مخمر را دریافت می‌کند. پلاسمید را نیز می‌توان داخل مخمر کلون کرد.

نمونه‌ای از این کلون کردن با استفاده از موتان مخمر حساس به حرارت است که در حرارت مجاز رشد می‌کند، ولی در حرارت غیر مجاز قادر به رشد نیست. فنوتیپهای حساس به حرارت معمولا در اثر موتاسیون در ژن کد کننده یک پروتئین غیر فعال در حرارت بالا صورت می‌گیرد، بوجود می‌آیند. ژن تیپ وحشی در موتان حساس به حرارت که تخریب شده به آسانی به وسیله مکمل سازی ژنتیکی می‌تواند در مخمر کلون شود.
تهیه واکسن توسط کلون کردن ژن مربوطه به مخمر
تولید واکسن بر ضد بیماریهای عفونی یکی از موفقیتهای مهم در پزشکی می‌باشد. قبل از وقوع تکنولوژی DNA نوترکیب ، دو نوع از واکسنها استفاده می‌شوند. یک سری واکسنهای غیر زنده و یک سری واکسنهای ضعیف شده. هر دو نوع واکسن با در دسترس بودن پروتئینهای سطحی برای لنفوسیتهای B و T عمل می‌کنند و هنگام ورود عامل عفونی به بدن قبل از اینکه هر گونه آسیبی بزنند توسط عوامل ایمنی‌زای موجود در بدن از بین می‌روند.

به هر حال این نوع واکسنها به دلیل امکان آلوده بودن با ارگانیزم عفونی خطرناک هستند. مثلا ابتلا به پولیو در بعضی کودکانی که واکسن آن را دریافت کرده‌اند. بنابراین یکی از کابردهای مهم تکنولوژی DNA نوترکیب تولید زیر ساختمانهای واکسن است، که به این شکل دیگر خطر ابتلا به عفونت در حین دریافت واکسن وجود ندارد.


اولین واکسن تولید شده به روش استفاده از DNA نوترکیب ، هپاتیت B بود که عامل عفونت کبد و تخریب آن است و در بعضی موارد منجر به سرطان کبد می‌شود. ویروس فوق با یک آنتی ژن سطحی به نام (HBSAg) پوشیده شده و بیماران مبتلا در خون خودشان تجمع زیادی از این پروتئین را دارند. بالکول کردن ژنوم HBV در تلاشهای اولیه به باکتری اشعه کلی تولید پروتئین فوق با شکست روبرو شد، بنابراین محققین سعی کردند، عمل فوق را در مخمر انجام دهند.

برای این منظور ژن HBS - Ag به داخل وکتور (حامل) بیان کننده با کپی زیاد از مخمر وارد شد. مخمرهای ترانسفوری شده با این پلاسمیر وکتور ، مقادیر زیادی از پروتیئن ویروسی فوق را تولید کردند. (حدود 2 - 1 درصد کل پروتئین مخمر). با کشت مخمر در مقیاس های بزرگ امکان تولید 100-50 میلی گرم از پروتئین فوق در هر لیتر کشت وجود دارد. پروتئین مخمری فوق حالا برای واکسیناسیون برضد عفونتهای هپاتیت B استفاده می‌گردد.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

ژنتيک پايه

اطلاعات اولیه
علم ژنتیک یکی از شاخه‌های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به تشابه یا عدم تشابه دو موجود نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چطور و چرا چنین تشابه و یا عدم تشابه در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری ، بوجود آمده است. علم ژنتیک علم انتقال اطلاعات بیولوژیکی از یک سلول به سلول دیگر ، از والد به نوزاد و بنابراین از یک نسل به نسل بعد است. ژنتیک با چگونگی این انتقالات که مبنای اختلالات و تشابهات موجود در ارگانیسم‌هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می‌کند.

منبع گوناگونی ژنتیکی چیست؟
چگونه گوناگونی در جمعیت توزیع می‌گردد؟ البته تمام اختلافات ظاهری موجودات زنده توارثی نیست، عوامل محیطی و رشدی موجود نیز مهم بوده و بنابراین برای دانشمندان ژنتیک اهمیت دارد. مدتها قبل از اینکه انسان در مورد مکانیزم ژنتیکی فکر کند، این مکانیزم در طبیعت به صورت موثری عمل می‌کرده است. جوامع گوناگونی از حیوانات و جانوران بوجود آمدند که تفاوتهای موجود در آنها ، در اثر همین مکانیزم ژنتیکی بوجود می‌آمد.

تغییراتی که در اثر مکانیزم ژنتیکی و در طی دوران متمادی در یک جامعه موجود زنده تثبیت شده، تکامل نامیده می‌شود. تغییرات وسیعی نیز در اثر دخالت بشر در مکانیزم ژنها بوجود آمده که برای او مفید بوده است. جانوران و گیاهان وحشی ، اهلی شده‌اند، با انتخاب مصنوعی ، موجودات اهلی بهتر از انواع وحشی در خدمت به بشر واقع شده‌اند.
تاریخچه
علم ژنتیک در اواخر قرن 19 با آزمایشات مندل در نخود فرنگی ، شروع گریدید. با اینکه پیشرفت در اوایل کند بود، ولی در اوایل قرن 20 ، جایگاه مهم خود را در علوم جدید پیدا کرد. آزمایشات متعددی که در این قرن ابتدا در مگس سرکه توسط مورگان و ذرت و سپس میکروارگانیزم‌ها انجام گرفت، طیف این دانش را به حدی وسیع نمود که امروزه در بیشتر شاخه‌های علوم ، از سطح مولکولی گرفته تا محاسبات پیچیده ریاضی ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. با کمک مهندسی ژنتیک انتقال صفات بین گونه‌ها و جنسها امکان‌پذیر شده و این شاخه جدید ژنتیک گره گشای بسیاری از مسائل پزشکی و کشاورزی گردیده است.


رشد تسلسلی مفاهیم ژنتیکی
رشد و گسترش مفاهیم موجود در هر علم ، مبتنی بر واقعیتهایی است که به مرور زمان شناسایی و روی هم انباشته می‌شوند و به این ترتیب رشد تسلسلی آن را بوجود می‌آورند. موارد فهرست‌وار زیر بخشی از مراحل مختلف رشد این علم جوان را تشکیل می‌دهد:


توارث از صفات ویژه تمام موجودات زنده است، یعنی اینکه هر موجود زنده همانند خود را در یکی از مراحل زندگی خود تولید می‌کند.

در تولید مثل ، عامل یا عواملی از والدین به نتایج منتقل می‌شود. فقط در قرن اخیر بود که دانشمندان به واقعیت این امر پی بردند. پیشرفتهای حاصله در اصلاح تکنیکهای میکروسکوپی در قرن 19 روشن نمود که ماده‌ای از والدین به فرزند انتقال می‌یابد و از این تاریخ به بعد اعتقادات پیشینیان مبنی بر اینکه ، تولید مثل از پدیده‌های خارق‌العاده منشا می‌گیرد، مردود شناخته شد.

در داخل یک گونه تغییرات توارثی وجود دارد. با پیدایش مفاهیم و پدیده‌های تکاملی که توسط لامارک و داروین عنوان گردیدند، امکان وجود تغییرات توارثی بین گونه‌ها توجیه شد و تائید گردید که بدون تغییرات ژنتیکی ، تکامل گونه‌ها به این سادگی امکان‌پذیر نبوده است.

تغییرات ژنتیکی را می‌توان از تغییرات محیطی جدا نمود. صفات موجودات زنده که کلا فنوتیپ آن را تشکیل می‌دهند، تابعی از ترکیب ژنتیکی آنها (ژنوتیپ) و عوامل محیطی است که این موجود در آن زندگی می‌کند. تظاهر فنوتیپ ، تابع ژنوتیپ و عوامل محیطی است. این عوامل ممکن است فنوتیپ را تغییر دهند، ولی ژنوتیپ را تغییر نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، محیط صحنه‌ای است که ژنوتیپ بازیگر آن می‌باشد و فنوتیپ نیز محصولی است که در نتیجه عمل متقابل ژنوتیپ و محیط بوجود می‌آید.

ماده‌ای که از یک نسل به نسل دیگر منتقل می‌شود، حامل کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد به صورت رمز (Code) می‌باشد. در سالهای اخیر ماهیت ماده ژنتیکی شناخته شد و معلوم گردید که ماده منتقله از یک نسل به نسل دیگر DNA است که کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد بالغ را به صورت رمز دارا می‌باشد.

تغییرات آنی ، نادر و غیرقابل پیش بینی شده‌ای در ماده ارثی یک موجود بوجود می‌آید، این تغییرات موتاسیون نام دارند.

*ژنها واحدهای ارثی هستند.


عوامل ارثی یا ژنها روی کروموزوم‌ها قرار دارند.

وظیفه یک ژن تولید یک نوع پروتئین یک یک نوع آنزیم می‌باشد.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه
ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزوم‌ها بحث می‌کند، اما برعکس در ژنتیک غیر مندلی که به ژنتیک غیر کروموزومی نیز معروف است، توارث مواد ژنتیکی موجود در کلروپلاست و میتوکندری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (3:1) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می‌گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر می‌دهد.
احتمالات
آشنایی با قوانین علم احتمالات ، از نظر درک چگونگی انجام پدپده‌های ژنتیکی ، پیش بینی فنوتیپی ، نتایج حاصله از یک آمیزش و برآورد انطباق نسبت فنوتیپی نسل اول و دوم ، با یکی از مکانیزمهای ژنتیکی دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای می‌باشد.
پیوستگی ژنها
پدیده پیوستگی ژنها (Linkage) بوسیله سوتون ، در سال 1903 ، عنوان گردید. سوتون با بیان اینکه کروموزوم‌ها حامل عوامل ارثی (ژنها) هستند، روشن نمود که تعداد ژنها به مراتب بیشتر از تعداد کروموزوم‌ها بوده و بنابراین هر کروموزوم ، می‌تواند حامل ژنهای متعددی باشد.
جهش ژنی
موتاسیون ژنی را در اصل ، بدن توجه به تغییرات ماده ژنتیکی ، برای بیان تغییرات فنوتیپی در جانوران یا گیاهان نیز بکار برده‌اند و بدان مناسبت ، موجودی که فنوتیپ آن در نتیجه موتاسیون تغییر می‌کند را موتان می‌گویند.

ارتباط ژنتیک با سایر علوم
ژنتیک علمی است جدید و تقریبا از اوایل سالهای 1900 میلادی با ظهور علوم سیتولوژی و سیتوژنتیک جنبه علمی‌تر به خود گرفته است. علم سیتولوژی با ژنتیک قرابت نزدیکی دارد و به کمک این علم می‌توان مورفولوژی ، فیزیولوژی و وظایف ضمائم مختلف یک یاخته را مورد بررسی قرار داد. سیتوژنتیک نیز بخشی از علوم زیستی است که روی کروموزوم ، ضمائم یاخته و ارتباط آن با پدیده‌های ژنتیکی بحث می‌کند و در واقع علم دورگه‌ای از سیتولوژی و ژنتیک به شمار می‌رود.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

ژنتيک مولکولي

دید کلی
ماهیت مولکولی ماده ژنتیکی چیست؟ چطور اطلاعات ژنتیکی از یک نسل به نسل بعد با صحت بالا انتقال می‌یابد؟ تغییرات نادر در ماده ژنتیکی که ماده خام تکامل می‌باشد، چگونه ایجاد می‌شوند؟ چطور اطلاعات ژنتیکی نهایتا به شکل توالیهای اسید آمینه‌ای مولکولهای پروتئینی متنوع موجود در یک سلول زنده ، بیان می‌شود؟ و ... . واحد پایه اطلاعات در سیستمهای زنده ، ژن می‌باشد.

از نظر بیوشیمیایی یک ژن به صورت قطعه‌ای از DNA تعریف می‌شود که اطلاعات مورد نیاز برای ایجاد یک محصول دارای فعالیت بیولوژیک راکد می‌کند. محصول نهایی معمولا یک پروتئین است. ممکن است محصول ژنی وظیفه‌ای یکی از انواع RNA باشد. ذخیره ، حفظ و متابولیزم این واحدهای اطلاعاتی موضوعات بحث را در ژنتیک مولکولی تشکیل می‌دهند. پیشرفتهای اخیر در ژنتیک مولکولی ، منجر به مطرح شدن سه فرآیند اصلی در استفاده از اطلاعات ژنتیکی شده است.


اولین فرآیند ، همانند سازی DNA یا نسخه برداری از DNA مادری و تولید مولکولهای DNA با توالیهای نوکلئوتیدی یکسان می‌باشد.

دومین فرآیند سنتز RNA از روی DNA است، که طی قسمتهایی از پیام ژنتیکی کد شده در DNA دقیقا به صورت RNA ، نسخه برداری می‌شود.

سومین فرآیند ، ترجمه می‌باشد که به موجب آن پیام ژنتیکی کد شده در RNA پیک بر روی ریبوزومها به پلی‌پپتیدی با توالی مشخص از اسیدهای آمینه ترجمه می‌شود.


وقایع مهم در ژنتیک مولکولی تا سال 1944
شروع ژنتیک توسط گرگور مندل و با مقاله‌ای بود که وی در سال 1866 در مجموعه مقالات انجمن علوم طبیعی در مورد نخود فرنگی ، به چاپ رساند.
تا سال 1900 طول کشید تا سایر زیست شناسان مانند هوگو ، کورنس و شرماک اهمیت کار مندل را درک کنند و این علم پس از رکورد طولانی توالی دوباره یافت.
در سال 1903 ، ساتن پیشنهاد کرد که ژنها روی کروموزومها قرار دارند.
در سال 1909 ، یوهانس پیشنهاد کرد که عوامل مندلی ژن نامیده شدند.
در سال 1910 ، مورگان آزمایشهای زیادی بر روی مگس سرکه انجام داد.
در سال 1927 ، مولر کشف کرد که اشعه ایکس ایجاد موتاسیون (جهش) در مگس سرکه می‌نماید.
در سال 1941 ، بیدل و تاتوم پیشنهاد کردند که هر ژن فعالیت یک آنزیم را کنترل می‌کند.
در سال 1944 ، کتاب زندگی چیست توسط یک فیزیکدان به نام شرودینگر انتشار یافت.
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته‌های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. لین شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال 1953 خلاصه گردید. فرضیه ژنتیکی ، مفهوم کد نمودن توسط ژنها را مشخص نمود. با استفاده از روشهای فیزیکی ، تعیین ساختمان مولکولی DNA بوسیله آزمایش انکسار اشعه ایکس ممکن گردید. شیمی نیز ترکیب DNA را آشکار نمود. ساختمان مارپیچی دو رشته‌ای DNA ، چگونگی نسخه برداری آن را نشان داد، نحوه تولید RNA و سنتز پروتئین از روی آن را شفاف کرد.


ژنها و کروموزومها
ژنها قطعاتی از یک کروموزوم هستند که اطلاعات مورد نیاز برای یک مولکول DNA یا یک پلی پپتید را دارند. علاوه بر ژنها ، انواع مختلفی از توالیهای مختلف تنظیمی در روی کروموزومها وجود دارد که در همانند سازی ، رونویسی و ... شرکت دارند. کروموزومهای یوکاریوتی دارای دو توالی مهم تکراری DNA می‌باشند که عمل اختصاصی را انجام می‌دهند؛ سانترومرها که نقاط اتصالی برای دوک تقسیم هستند و تلومرها که در دو انتهای کروموزوم وجود دارند. کروماتین در یوکاریوتها به صورت واحدهای نوکلئوزومی قرار دارد.
متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را می‌توان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم و نوترکیبی DNA ، دریافت. همانند سازی DNA با صحت بسیار بالا و در یک دوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد. همانند سازی نیمه حفاظتی است، بطوری که هر رشته آن به عنوان قالبی برای تولید رشته جدید DNA مورد استفاده قرار می‌گیرد. سلولها دارای سیستمهای متعددی برای ترمیم DNA هستند. توالیهای DNA در طی واکنشهای نوترکیبی ، در فرآیندهایی که شدیدا هماهنگ با همانند سازی یا ترمیم DNA هستند، نو آرایی می‌شوند.
متابولیزم RNA
رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز می‌شود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نام پروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی می‌دهد. سه نوع RNA ساخته می‌شود؛ RNA پیک که برای ساختن پلی پپتیدها مورد استفاده قرار می‌گیرد. RNA ناقل که در انتقال اسیدهای آمینه بر روی ریبوزومها برای پروتئین سازی ، شرکت دارند و RNA ریبوزومی که در ساختار ریبوزوم شرکت دارند. این RNA ها به صورت پیش ساز ساخته می‌شوند که طی فرآیندهای آنزیمی بالغ می‌شوند.
متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه‌های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می‌گردند. اسیدهای آمینه‌ای که توسط کدونهای RNA پیک مشخص می‌گردند، از کلمات سه حرفی نوکلئوتیدی تشکیل شده‌اند. برای ترجمه نیاز به مولکولهای RNA ناقل می‌باشد که با شناسایی کدونها ، اسیدهای آمینه را در موقعیتهای متوالی مناسب خود در داخل زنجیر پلی پپتیدی قرار می‌دهند. بعد از سنتز بسیاری از پروتئینها به موقعیتهای خاص خود در داخل سلول هدایت می‌شوند.


تنظیم بیان ژن
بیان ژنها توسط فرآیندهایی تنظیم می‌شود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنی اثر می‌گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخ می‌دهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می‌کنند. اثر مهارکننده ها را تنظیم منفی و فعال شدن را تنظیم مثبت گویند. پروتئینهای تنظیمی ، پروتئینهای اتصالی DNA هستند که توالیهای اختصاصی از DNA را شناسایی می‌کنند. هورمونها بر روی تنظیم بیان ژن تأثیر دارند. موجودات یوکاریوت و پروکاریوت دارای مکانیزمهای متفاوتی برای تنظیم بیان ژنهای خود دارند.
فناوری DNA نوترکیبی
با استفاده از فناوری DNA نو ترکیبی مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است. جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به، روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA ، وجود ناقلین کوچک که قادر به تکثیر خود بوده و ژنها در داخل آنها قرار داده می‌شوند، روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنیهایی را ایجاد کند و روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر. پیشرفتهای حاصل در این فناوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاههای پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

کاربردهاي عملي مهندسي ژنتيک

دید کلی
با استفاده از فن‌آوری DNA نوترکیب ، مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است و جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به:


روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA

وجود ناقلین کوچک DNA که قادر به تکثیر خود بوده و ژنهایی در داخل آنها قرار داده شود.

روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنی‌هایی را ایجاد کند.

روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر.

پیشرفتهای حاصل در این فن‌آوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاه‌های پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.

پیشرفتهای حاصل از دهها سال کار هزاران دانشمند در زمینه‌های ژنتیک ، بیوشیمی ، بیولوژی سلول و شیمی فیزیک در آزمایشگاههای متعدد گرد هم آمدند تا فن‌آوریهایی برای تعیین موقعیت ، جداسازی ، آماده سازی و مطالعه قطعات DNA مشتق از کروموزومهای بسیار بزرگتر را ایجاد نمایند. تاکنون فن‌آوریهای کلون سازی DNA ، فرصتهای غیر قابل تصوری را برای تعیین هویت و مطالعه ژنهایی فراهم نموده‌اند که تقریبا در هر فرآیند بیولوژیک شناخته شده ، نقش دارند. این روشهای جدید ، تحقیقات پایه ، کشاورزی ، پزشکی ، اکولوژی ، پزشکی قانونی و بسیاری از زمینه‌های دیگر را دگرگون کرده‌اند.
تخمیرهای میکروبی
تعدادی از محصولات مهم صنعتی بوسیله میکروارگانیزمها ساخته می‌شوند که از بین آنها ، آنتی بیوتیکها مهمترین گروه می‌باشند. بوسیله مهندسی ژنتیک می‌توان میکروارگانیزمهایی ایجاد کرد که آنتی بیوتیک بیشتری تولید کنند و یا مشتقی از آنتی بیوتیک اولیه را بسازند.





واکسنهای ویروسی
واکسن ماده‌ای است که می‌تواند سیستم ایمنی را بر علیه یک عامل عفونی تحریک کند. معمولا از ویروسهای کشته شده به عنوان واکسن استفاده می‌شود، ولی همواره یک خطر احتمالی وجود دارد که ویروس بطور کامل غیر فعال نشده باشد. از آنجایی که معمولا قسمت فعال و ایمنی‌زایی ویروس ، پروتئینهای پوشش آن هستند، می‌توان پروتئینهای پوششی را به تنهایی و بدون قسمتهای دیگر تهیه کرد. برای این کار ژن مربوط به پروتئین پوششی را در یک باکتری و یا در یک ویروس غیر بیماری‌زا کلون می‌کنند و از آنها به عنوان واکسنهای بی‌خطر استفاده می‌نمایند.
تولید پروتئینهای خاص
تولید پروتئینهای خاص از نظر پزشکی و تجاری ارزش دارد. تولید تجاری پروتئینهای انسان از طریق استخراج از بافتها یا مایعات بدن غیر ممکن یا بسیار گران است. با کلون کردن ژنهای مربوط به این پروتئینها در باکتریها تولید تجاری این پروتئینها ، امکان‌پذیر می‌گردد.
حیوانات و گیاهان تغییر یافته
علاوه بر تولید محصولات ارزشمند بوسیله میکروبها ، از مهندسی ژنتیک می‌توان به منظور ایجاد گیاهان و جانوران تغییر یافته استفاده کرد. به این گیاهان و جانوران بطور کلی تغییر یافته ژنتیکی (Trasgenetic) ، گفته می‌شود. تغییرات ژنی این موجودات ، مواردی چون تولید محصولات بیشتر ، تغییر کیفیت گوشت و سبزیجات و تولید پروتئینهای خاص که بوسیله باکتریها ، نمی‌توان تولید کرد، را دربر می‌گیرد. این کار بطور کلی از طریق وارد کردن ژنهای نوترکیب در دوران جنینی به جانوران و در کشت بافت به گیاهان انجام می‌شود.





بیوتکنولوژی محیط زیست
باکتریها به دلیل تنوع متابولیزمی گسترده ، دارای یک خزانه ژنتیکی بسیار غنی می‌باشند. در بعضی موارد در این خزانه ژنهایی یافت می‌شوند که مواد آلوده کننده محیط زیست را تجزیه می‌کنند. ژنهای تجزیه بیولوژیکی بسیاری از مواد زاید فاضلابهای شهری و پسابهای صنعتی ، از باکتریهای موجود در طبیعت جدا شده‌اند. از این ژنها می‌توان برای کاهش آلودگیهای محیط زیست استفاده کرد.

مثالی از این کار ، ژنهای تجزیه کننده حشره کشهای کلردار ، مانند 5,4,2- تری کلروفنوکسی استیک اسید ، کلروبنزن ، نفتالین ، تولوئن ، آنیلین و هیدروکربنهای مختلف دیگر می‌باشد. ژنهای مورد نظر از باکتریهای پسدوموناس ، آلکالیژنس و تعدادی از باکتریهای دیگر جدا شده و در پلاسمیدهای مختلف وارد شده است. همچنین پلاسمیدهایی ایجاد شده است که ژنهای تجزیه کننده چند ماده مختلف را بطور همزمان بر روی خود دارند.
تنظیم ژنها و ژن درمانی
استفاده اولیه مهندسی ژنتیک در تولید محصولات مفید صنعتی و یا بهبود تولید بود، ولی مطالعات اخیر بر روی کنترل ژنهای خاص بنا شده است. امروزه قسمت اعظم تحقیقات پایه در مهندسی ژنتیک بر روی Antisense RNA که نقش مهمی در تنظیم ژنتیکی بیان ژنها به عهده دارد، پایه گذاری شده است. همچنین مطالعات گسترده‌ای بر روی امکان درمان بیماریهای ژنتیکی از طریق وارد کردن ژن سالم یعنی ژن درمانی در حال انجام است.
تولید پروتئینها و هورمونهای کاربردی
یکی از کاربردهای عملی اولیه مهندسی ژنتیک تولید پروتئینهای مورد نظر بوسیله میکروارگانیزمهای سریع‌الرشد و تولید ارزان قیمت این پروتئینها بود. بسیاری از پروتئینها و پپتیدهای پستانداران ارزش دارویی زیاد دارند، ولی معمولا در مقادیر بسیار ناچیزی در بافتهای طبیعی وجود دارند و استخراج آنها مقرون به صرفه نمی‌باشد. این پروتئینها را می‌توان به راحتی در میکروارگانیزمها تولید کرد.





تولید هورمونها
بسیاری از هورمونها ، پپتیدها و یا پروتئینهای کوچک هستند. این هورمونها در کنترل متابولیزم بدن پستاندارن و مخصوصا انسان استفاده‌های خاص و مهمی دارند. یکی از مثالهای این تولیدات ، تولید هورمون انسولین می‌باشد. هورمون انسولین انسانی اولین داروی تولید شده بوسیله مهندسی ژنتیک بود که مصرف عمومی پیدا کرد. انسولین هورمونی است که بوسیله غده لوزوالمعده ترشح می‌شود و کمبود آن باعث بیماری دیابت می‌گردد.

بیماری دیابت گریبانگیر میلیونها نفر در سراسر جهان است که روش استاندارد درمان آن ، تزریق منظم انسولین است. چون انسولین پستانداران مختلف تقریبا مشابه می‌باشد، در ابتدا از انسولین جدا شده از لوزوالمعده گاو و یا خوک استفاده می‌شد، ولی انسولین غیرانسانی به اندازه انسولین انسانی موثر نیست و هزینه خالص سازی نیز گران می‌باشد، لکن امروزه این هورمونها توسط مهندسی ژنتیک تولید می‌شوند.

لازم به ذکر است که تولید هورمونهایی مانند انسولین یک کار ساده مهندسی ژنتیک نیست که فقط شامل وارد کردن ژن مربوطه به داخل حامل و کلون کردن آن باشد، زیرا بسیاری از هورمونها فقط قطعات کوچکی از پلی پپتیدهای بزرگ تولید شده بوسیله ژنها می‌باشند.
چشم انداز
محصولات فن‌آوری DNA نوترکیب ، از پروتئینها تا موجودات مهندسی شده متفاوت می‌باشد. با این فن‌آوریها می‌توان مقادیر زیاد پروتئینها را برای مقاصد تجارتی تولید نمود. از میکروارگانیزمها می‌توان برای انجام کارهای اختصاصی استفاده نمود. با استفاده از مهندسی ژنتیک ، می‌توان صفاتی را در گیاهان و جانوران ایجاد کرد که برای کشاورزی و پزشکی مفید باشند. بعضی از محصولات این فن‌آوری برای استفاده مورد تائید قرار گرفته و تعداد زیادی در حال تکامل هستند. در طی چند سال اخیر ، مهندسی ژنتیک از یک فن‌آوری وعده دهنده به یک صنعت چند بیلیون دلاری تبدیل شده و بیشتر رشد آن در صنعت دارویی بوده است
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

انتقال ژن در باکتريها

مقدمه
مواد ژنتیکی به چند طریق می‌توانند در بین باکتریها انتقال یابند. در همه مکانیسمهای انتقال ، یک یاخته دهنده وجود دارد که بخشی از DNA خود را به یاخته گیرنده می‌دهد. معمولا پس از انتقال این بخش از DNA یاخته دهنده جزئی از یاخته گیرنده می‌شود و بقیه آن بوسیله آنزیمهای درون یاخته‌ای تجزیه می‌گردند. در این صورت یاخته گیرنده را ، که حاوی بخشی از DNA یاخته دهنده است نوترکیب می‌نامند. انتقال مواد ژنتیکی در باکتریها پدیده متداولی نیست و تنها ممکن است در میان یک درصد کل جمعیت باکتری رخ دهد.
انتقال ژنها در باکتریها به سه روش دگرگونی ، الحاق و انتقال صورت می‌گیرد.


دگرگونی در باکتریها
ژنها در طی فرآیند دگرگونی ، به صورت DNA عریان در محلول از یک باکتری دیگر منتقل می‌شوند. این پدیده نخستین بار در حدود 50 سال قبل بدون درک دقیق مکانیسم آن نشان داده شد. هنگامی که فردریک گریفیث به سال 1928 در انگلستان سرگرم مطالعه بر روی باکتری استرپتوکوکوس پنومونیه بود به این پدیده پی برد. این باکتری دارای دو نوع کپسول‌دار و بدون کپسول است که تنها نوع کپسول‌دار آن بیماریزا است. این دانشمند درصدد روشن کردن این مسئله بود که آیا پنوموکوک بیماریزای کشته شده در دمای 60 درجه سانتیگراد می‌تواند موش را بر علیه این بیماری واکسینه کند یا نه.


او در حین انجام آزمایشهای خود متوجه شد که موش تزریق شده با این نوع باکتری کشته شده، به بیماری مبتلا نمی‌شود ولی هنگامی که این باکتریهای کشته شده با نوع غیر بیماریزای زنده مخلوط و سپس تزریق شوند، موشها به بیماری مبتلا می‌شوند. در این حالت ، در خون موشهایی که در اثر بیماری مرده‌اند می‌توان باکتریهای کپسول‌دار را یافت. از این آزمایش چنین نتیجه گرفته شد که مواد وراثتی از باکتریهای بیماریزا وارد یاخته‌های زنده شده و آنها را از نظر ژنتیکی به گونه‌ای تغییر داده‌اند که به نوع کپسول‌دار مبدل شده‌اند. پژوهشهای بعدی انجام شده بر مبنای آزمایش گریفیث نشان داد که دگرگونی باکتریها می‌تواند با استفاده از روشهای استاندارد کشت میکروبی انجام شود.

در طبیعت برخی از باکتریها احتمالا پس از مردن و متلاشی شدن، DNA خود را در محیط آزاد می‌کنند. بخشهایی از این DNA می‌تواند بوسیله باکتریهای دیگر جذب شده و در آنها صفت یا صفات جدیدی را ایجاد کند. یاخته دریافت کننده این ژنها نوعی هیبرید یا یاخته نوترکیب است. این نوع دگرگونی یاخته‌ای در طبیعت تنها در میان انواع محدودی از باکتریها از جمله انواع باسیلوس ، هموفیلوس ، نایسریا ، ریزوبیوم و برخی از استرپتوکوکها یا استافیلوکوکها دیده می‌شود. در صورتی که یاخته‌های دهنده و گیرنده به یکدیگر نزدیک باشند عمل دگرگونی بهتر و ساده‌تر صورت می‌گیرد. وقتی یاخته دریافت کننده در شرایط فیزیولوژیکی مناسب برای دریافت و پذیرش DNA یاخته دهنده باشد Competent نامیده می‌شود.


الحاق در باکتریها
الحاق مکانیسم دیگری برای انتقال مواد ژنتیکی از یک باکتری به باکتری دیگر است. این عمل با وساطت پلاسمیدها که قطعات DNA کوچک و حلقوی بوده و مستقل از کروموزوم یاخته‌ای تکثیر می‌یابند انجام می‌گیرد. پلاسمیدها همانند کروموزومهای کوچکی هستند که از نظر ژنهای موجود ، با کروموزوم باکتری متفاوت‌اند. ژنهای موجود ، در پلاسمید غالبا برای رشد یاخته حیاتی و اساسی نیستند.
چگونگی پدیده الحاق
مطالعه پدیده الحاق عمدتا با استفاده از باکتری اشرشیاکلی صورت می‌گیرد. در این باکتری ، عاملی موسوم به نام F نخستین پلاسمیدی است که در طی عمل الحاق از یاخته‌ای به یاخته دیگر انتقال می‌یابد. یاخته دهنده دارای عامل F را یاخته F مثبت و یاخته گیرنده فاقد آن را یاخته F منفی می‌نامند. در برخی از یاخته‌های F مثبت ، عامل F شکسته شده و وارد کروموزوم یاخته‌ای می‌شود در این حالت یاخته را HFr گویند.

به هنگام الحاق یاخته HFr به یاخته F منفی ، کروموزوم یاخته HFr حاوی عامل F خرد شده، همانند سازی می‌کنند و تکثیر می‌یابد و نسخه جدیدی از این کروموزوم یا بخشی از آن به یاخته گیرنده منتقل می‌شود. در اثر این عمل ، یاخته گیرنده F منفی می‌تواند صاحب ژنهای جدیدی شود مانند پدیده دگرگونی.


تفاوت انتقال از طریق الحاق با دگرگونی
انتقال مواد ژنتیکی از طریق الحاق با انتقال این مواد از راه دگرگونی دو تفاوت اساسی دارد. یکی آن که الحاق به تماس مستقیم بین یاخته دهنده و گیرنده نیاز دارد. دیگر آن که یاخته های جفت شده در الحاق می بایست از دو نوع قابل جفت شدن باهم با وساطت مژکهای سطحی باشند. یعنی یاخته های دهنده باید دارای پلاسمید و یاخته های گیرنده فاقد آن باشند. این پلاسمید حاوی ژنهای سنتز کننده مژکهای جنسی است که مسئول تماس و اتصال یاخته‌های دهنده و گیرنده و انتقال پلاسمید هستند.
انتقال ژن در باکتریها
سومین مکانیسم انتقال مواد ژنتیکی در بین باکتریها ، از طریق فرآیند انتقال است. در این فرآیند DNA عریان از یاخته‌ای به یاخته دیگر منتقل نمی‌گردد و بلکه این انتقال بوسیله ویروسهای باکتریایی به نام باکتریوفاژ یا فاژ انجام می‌شود که از یاخته‌های دهنده به یاخته‌های گیرنده می‌روند. در این فرآیند ، ویروس به دیواره یاخته میزبان متصل شده و DNA خود را به درون آن تزریق می‌کند.

به هنگام همانند سازی DNA میزبان و DNA ویروس ، ناگهان کروموزوم باکتری شکسته شده و بخشی از آن در داخل غلاف پروتئینی ویروس جای می‌گیرد. در این صورت فاژ حاصله حاوی بخشی از DNA باکتری است. هنگامی که این فاژها باکتریهای جدید را آلوده می‌کنند به این ترتیب بخشی از DNA باکتری قبلی را به باکتریهای جدید منتقل می‌سازند. در این انتقال هر بخشی از DNA باکتری اول و یا هر ژنی از باکتری دهنده می‌تواند به باکتری دوم یا باکتری گیرنده منتقل شود، لذا این نوع انتقال را عمومی می‌گویند.
انتقال خصوصی
نوع دیگری از انتقال وجود دارد که اختصاصی نامیده می‌شود و طی آن تنها ژنهای خاصی از یک باکتری می‌توانند به باکتری دیگر منتقل شوند.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

جهش ژني در باکتريها

مقدمه
تغییرات ژنتیکی در هنگام تقسیم یاخته‌ای و همانندسازی DNA ایجاد می‌شوند. یک ژن می‌تواند دارای اشکال مختلف باشد. شکلی از ژن که در میکروارگانیسمهای جدا شده از طبیعت وجود دارد به نام شکل اولیه یا وحشی شناخته می‌شود از آنجا که اشکال مختلف یک ژن را الل می‌نامند، لذا این ژن را الل وحشی گویند. انواع جهش یافته را موتانت و ژنهای مربوط به آنها را الل موتانتی می‌نامند.


انواع جهشها
جهشهایی که در آن یک جفت باز نیتروژن‌دار به یک جفت باز نیتروژن دارد دیگر تبدیل می‌شود این نوع جهش در اثر یک جهش ثانوی قابل برگشت است.

جهشهایی که در آن یک جفت بازی جدید به رشته DNA اضافه یا از آن حذف می‌شود. احتمال وقوع این نوع جهش از نوع اول کمتر است ولی مانند نوع اول برگشت پذیر است.

جهشهایی که در آن تعداد زیادی بار از مولکول DNA حذف یا به آن اضافه می‌شود. تعداد این بازها گاه به صدها و هزاران می‌رسد و در نتیجه قطعه بزرگی از DNA تغییر می‌کند این نوع جهش برگشت پذیر نیست.
علل وقوع جهش
گرچه جهش بطور تصادفی انجام می‌گیرد ولی می توان امکان وقوع جهش را با استفاده از مواد جهش‌زا افزایش داد.
جهش آنی یا خود برانگیخته
این جهش بطور تصادفی صورت می‌گیرد. در فرایند رونویسی از DNA و تکثیر آن ، امکان خطا و اشتباه کمتر از یک در 500000 است. ولی از آنجا که این نوع جهش به نسبت یک در 108 تا 109 باز آلی در مولکول DNA رخ می‌دهد گاه تصادفا چنین اشتباهی صورت می‌گیرد و یک باز جدید وارد یکی از دو رشته تازه می‌شود و مدتی طول می‌کشد تا نتیجه آن در مقایسه با یاخته مادر که دارای DNA کامل است روشن شود.
جهش به دلیل شباهت بازی
با استفاده از بازهای همانند بازهای موجود در رشته DNA و افزودن آنها به محیط کشت می‌توان میزان این گونه اشتباهات و این نوع جهش را افزایش داد. مثلا باز 5- برمو اوراسیل که همانند تیمین است، می‌تواند به جای آن در رشته DNA قرار گیرد و موجب جهش شود. 5- برمو اوراسیل با آدنین جفت می‌شود و بندرت به جای آدنین با گوانین جفت می‌شود. در این صورت در نسل بعد ، به جای جفت بازی A-T ، جفت بازی G-C در رشته DNA وجود خواهد داشت.
تغییرات شیمیایی DNA
تعدادی از مواد جهش‌زا هستند که بر یک یا چند باز در رشته DNA اثر می‌گذارند و آنها را چنان تغییر می‌دهند که جفت شدنشان با باز مکمل خود به درستی انجام نشود. اسید نیترو از جمله این مواد است. اسید نیترو باعث تبدیل آدنین به هیپوگزانتین می‌شود که در طول تقسیم DNA با سیتوزین جفت می‌شود و بدین ترتیب جفت بازی A-T به G-C مبدل می‌گردد و یا در رشته DNA می‌تواند موجب تبدیل سیتوزرین به اوراسیل شود و از آنجا که اوراسیل با آدنین جفت می‌شود، جفت بازی G-C به A-T تبدیل می‌شود.
جهش ناشی از تغییر یا جابجایی در رونویسی کد ژنتیکی
آکریدین‌ها گروهی از رنگها هستند که بویژه می‌توانند موجب این نوع جهشها شوند. این نوع رنگها مولکولهایی دارند که می‌توانند بین دو جفت بازی در رشته DNA وارد شوند و به این ترتیب تمامی کدهای سه تایی بعد از خود را مختل سازند. از سوی دیگر ، حضور آکریدین ممکن است مانع شرکت یک باز در رشته DNA شود. بنابراین DNA به اندازه یک باز کوتاهتر شده و در این صورت نیز رونویسی تمامی کدهای سه تایی بعدی مختل می‌گردد.


جهش ناشی از پرتوها
پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است پرتوهای فرابنفش با طول موج حدود 260 نانومتر ، بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد. معروف‌ترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتو فرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب پیوندهای دوتایی بین دو مولکول تیمین مجاور هم می‌شود.

نسخه برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش می‌شود. بسیاری از ارگانیسمها دارای آنزیمهایی هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند. پرتوهای یونیزه کننده مانند پرتو ایکس و پرتوهای اتمی نیز جهش‌زا هستند و باعث تغییرات شیمیایی در بازهای DNA و یا باعث شکسته شدن DNA یا حذف یک یا چند باز از رشته DNA می‌گردند.
جدا کردن و تشخیص جهش یاخته‌ها
هر یک از خواص میکروارگانیسمها در اثر جهش قابل تغییر است و کلیه این تغییرات با تغییرات آنزیمی سایر پروتئینهای یاخته‌ای ارتباط دارند. هر چند شناخت رابطه موجود بین تغییر فنوتیپ میکروبی و تغییرات حاصل در پروتئین یاخته‌ای دشوار است. یکی از انواع موتانتهای میکروبی به سادگی قابل شناخت است. موتانتهای غیر متحرک باکتریهای متحرک است. باکتریهای متحرک می‌توانند بر اثر جهشهای مختلف قدرت تحرک خود را از دست بدهند. کلنی باکتریهای موتانت فاقد کپسول نسبت یه انواع کپسول‌دار بر روی سطح محیط کشت جامد کوچکتر و خشن‌تر هستند و می‌توان آنها را نیز به سادگی از انواع وحشی باز شناخت. جهشی که منجر به از دست رفتن قدرت هاگزایی می‌شود بسیار فراوان است.


این مونتها را از طریق فقدان رنگدانه‌های هاگ که رنگ کلنی را باعث می‌شوند، باز می‌شناسند. مونتهایی که فاقد قدرت تولید آنزیمهای مختلف یاخته هستند نیز بسیار فراوانند. یکی از روشهای متداول برای جدا کردن موتانتهای جدید استفاده از روش انتخابی پنی‌سیلین است. به این ترتیب می‌توان موتانتهایی را که برای رشد خود به آمینو اسیدهایی خاص یا عوامل رشد ویژه‌ای نیاز دارند جدا کرد. افزودن پنی‌سیلین به محیط کشت فاقد این مواد ضروری برای رشد ، یاخته‌های اجدادی جهش نیافته که بر روی این محیط قادر به رشد هستند از بین می‌روند در حالی که یاخته‌های جهش یافته‌ای که در این محیط رشد نمی‌کنند همچنان باقی می‌مانند.
استفاده از صافی
استفاده از صافی نیز برای جدا کردن موتانتهای قارچی مولد هاگ متداول است. در میان باکتریها موتانتهای بسیاری یافت می‌شوند که قادر به تولید آنزیمهای کاتابولیسمی یا تجزیه کننده نیستند. شناسایی این موتانتها از دو طریق امکانپذیر است. به طریق کشت باکتریها در محیطی که تنها منبع کربن آن لاکتوز است که در این صورت موتانتهای لاکتوز رشد نمی‌کنند. و استفاده از محیط کشت مایع لاکتوز‌دار است انواعی که قدرت تجزیه لاکتوز را ندارند رشد نمی‌کنند.
روشهای شناسایی موتانتهای مقاوم به دارو
این روشها نسبتا ساده و عملی هستند به این ترتیب که با کشت تعداد زیادی یاخته بر روی محیط کشت جامدی که حاوی مقداری داروی معین است و تنها موتانتهای مقاوم به آن دارو در آن محیط رشد می‌کنند می‌توان موتانتها را شناسایی و جدا کرد.
استفاده از ویروسها
موتانتهای مقاوم در برابر ویروس نیز از انواعی هستند که مورد بررسی قرار گرفته‌اند. جدا کردن این موتانتها از طریق قرار دادن یاخته‌های باکتری در محیط حاوی مقدار زیادی ویروس انجام می‌گیرد. در این صورت تنها موتانتهایی که نسبت به ویروس مقاوم‌اند می‌توانند در چنین محیطی رشد کنند.
استفاده از گرما
از انواع دیگر موتانتها ، موتانتهای حساس به گرما هستند. این موتانتها پروتئینهایی دارند که از آمینو اسیدهای حساس به گرما ساخته شده‌اند. این موتانتها نیز مانند موتانتهای تغذیه‌ای در شرایط نامساعد از بین می‌روند.
کاربرد مواد جهش‌زا در صنایع میکروبی
ایجاد موتانت و جدا کردن انواع جدید میکروبی دارای کاربردهای زیادی در صنایع میکروبی و کلیه صنایعی است که در آنها به گونه‌ای از میکروارگانیسمها استفاده می‌شود شاید یکی از مهمترین و بزرگترین موفقیت در استفاده صنعتی از موتانتها ، تولید آنتی بیوتیک باشد. قارچ پنی سیلیوم که در ابتدای کشف این آنتی بیوتیک جدا شده بود، قادر به تولید مقدار کمی پنی سیلین بود (در حدود یک تا 10 میکروگرم در هر میلی لیتر محیط کشت).

ولی با ایجاد موتانتهای جدید این قارچ به کمک عوامل جهش‌زا ، بتدریج توانستند میزان تولید پنی سیلین را حداقل 1000 بار افزایش دهند. البته باید توجه داشت که ترکیب محیط کشت نیز در میزان تولید آنتی بیوتیک بسیار موثر است و موتانتی که در این محیط کشت قادر به تولید مقدار زیادی آنتی بیوتیک باشد، می‌تواند در محیط کشت دیگر پنی سیلین کمی را تولید کند. بنابراین ، تامین شرایط محیطی مناسب و ایده‌آل برای هر موتانت ، به منظور بهره‌برداری حداکثر از آن ضروری است
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مباني مولکولي جهش

مقدمه
تغییرپذیری ماده ژنتیکی یکی از خواصی بود که دانشمندان همواره برای ماده ژنتیک فرض می‌کردند. جهش پدیده‌ای تصادفی است یعنی تغییر در تمام نوکلئوتیدهای ژنوم ، کم و بیش یکسان است. بر اثر انتخاب طبیعی جهش یاخته‌های زیانبار کمتر تولید مثل می‌کنند یا اصلا تولید مثل نمی‌کنند. جهش یافته‌هایی با جهش سودمند بیشتر تولید مثل می‌کنند و در نسل‌های بعد فراوانتر می‌شوند.

جهش یاخته‌ها مهمترین ابزار ژنتیک بوده‌اند. میزان جهش در پروکاریوتها و یوکاریوتها یک نوکلئوتید در هر نوکلئوتید در هر چرخه سلولی است. برای موجودات زنده‌ای که از راه جنسی تولید مثل می‌کنند تنها جهش‌هایی که در سلول‌های جنسی رخ داده‌اند به نسلهای بعد منتقل می‌شوند. جهش در سلول غیر جنسی فقط در دودمان همان سلول در فرد جهش یافته تاثیر می‌گذارد.
تقسیم بندی جهش‌ها
یک نوع تقسیم بندی جهش‌ها بر حسب خودبخود بودن یا القایی بودن آنهاست.
جهش خودبخودی
جهشهای خودبخودی بر اثر عوامل و شرایط روز مره زندگی جاندار رخ می‌دهند. جهش‌های خودبخودی میزان زمینه‌ای جهش را تعیین می‌کنند. مثلا جهشهای که بر اثر تابش‌های فرابنفش که از خورشید به زمین می‌رسد یا بر اثر کیفیت عملکرد DNA پلیمراز در همانند سازی DNA. یکی از جهشهای معمول خودبخود ، حذف گروه آمین از با سیتوزین و تبدیل آن به یوراسیل است.
جهش القایی
در اثر استفاده از مواد جهش‌زا بوجود می‌آید. و باعث افزایش مقدار زمینه‌ای جهش می‌شوند. بعضی مواد شیمیایی ، تابش‌های فرابنفش و اشعه ایکس از عوامل جهش‌زا به شمار می‌آیند. جهش القایی بر رابطه مکملی نوکلئوتید تاثیر می‌گذارد پرتو ایکس و گاما در DNA شکستگی ایجاد می‌کند تابش فرابنفش باعث پیوند کووالان بین دو تیمین مجاور در یک رشته DNA می‌شوند و مسیرهای تیمین اشکالاتی را در همانند سازی DNA بوجود می‌آورند.


از دیدگاه دیگر می‌توان جهشها را به جهشهای بزرگ و کوچک تقسیم کرد.

جهش‌های بزرگ
جهش‌هایی هستند که با میکروسکوپ نوری می‌توان تاثیر آنها را بر ماده ژنتی تشخیص داد این جهش باعث تغییر در تعداد یا شکل کروموزوم‌ها می‌شوند این جهش‌ها بر فنوتیپ تاثیر دارند و این جهشهای اساس ملکولی دارند.





جهش‌های کوچک
جهشهایی هستند که بر فنوتیپ تاثیر می‌گذارند و تشخیص تغییر ایجاد شده در آنها تقریبا دشوار است. و جهشهایی هستند که اساس مولکولی دارند. جهشهای کوچک خود به چند دسته تقسیم میشوند.
جهش نقطه‌ای
فراوانترین جهشهای کوچک هستند. در اثر این جهش‌ها یک جفت نوکلئوتید جایگزین یک جفت نوکلئوتید دیگر می‌شود. یکی از دلایلی که جهش‌ها می‌توانند بی‌تاثیر باشند تکراری بودن رمزگان ژنتیک است. که تبدیل رمز یک اسید آمینه را به رمز دیگری برای همان اسید آمینه ممکن می‌سازد. به همین علت تشخیص آنها دشوار است همچنین امکان دارد بر اثر جهش نوکلئوتید یا اسید آمینه جدیدی در RNA یا پروتئین محصول ژن جهش یافته وارد شود بدون اینکه تغییری در فعالیت محصول ژن ایجاد کند.

برای مثال یک اسید آمینه جایگزین اسید آمینه‌ای با همان بار الکتریکی می‌شود. یک سری نقطه‌ای هم وجود دارد که تشخیص آنها راحت‌تر است بعنوان مثال برای ژنهای پروتئین ساز. جهشهای نقطه‌ای رمز یک اسید آمینه را به رمز اسید آمینه دیگر ، رمز اسید آمینه را به رمز پایان پروتئین سازی یا رمز پایان پروتئین سازی را به یک اسید آمینه تبدیل می‌کنند. و در حالت اخیر طول پروتئین به ترتیب کوتاه‌تر یا بلندتر می‌شود. جهشهای نوع اول اثر نامطلوب بر فعالیت پروتئین دارند ولی گاهی پروتئینی بوجود می‌آید که بهتر از پروتئین طبیعی عمل می‌کند.
جهش حذف و اضافه
این جهش‌ها اثر نامطلوبی دارند. اگر تعداد مضرب اسید آمینه در سطح نوکلئوتیدهای حذف اضافه شده سه یا مضربی از سه باشد به تعداد مضربها اسید آمینه در پروتئین حذف یا اضافه می‌شود. رمزها از جایگاه جهش به بعد تغییر می‌کنند. و پروتئین حاصل از توالی جهش یافته فعالیت نخواهد داشت مگر در مواردی که فقط تعداد کمی اسید آمینه در انتهای کربوکسیل پروتئین عوض شده باشد. این نوع جهشها ، جهش تغییر چارچوب می‌نامند.
جهش ساختاری
جهشهایی هستند که باعث تغییر در توالی اسیدهای آمینه در ملکول پروتئین شده‌اند. برای مثال ، جهشهای نقطه‌ای حذف و اضافه ، جهش‌هایی که توالی نوکلئوتیدها را در RNA‌هایی که ترجمه نمی‌شوند تغییر می‌دهند مانند rRNAها و tRNA‌ها نیز جهش ساختاری دارند.
جهش‌های تنظیمی
توالی نوکلئوتیدها را در بخش‌های تنظیمی مانند راه اندازها و جایگاه اتصال ریبوزوم در mRNA تغییر می‌دهند این جهش‌ها بر میزان تجلی تاثیر می‌گذارند. به این معنی که تجلی ژن مربوط را زیاد ، کم یا ناهمگن می‌سازد.





جهش در اثر پرتوها
پرتو فرابنفش عامل جهش‌زای بسیار موثری است. پرتوهای فرابنفش با طول موج 260 نانومتر بوسیله بازهای DNA به شدت جذب می‌شوند و این امر به ایجاد تغییرات شیمیایی در رشته DNA می‌انجامد معروفترین و شناخته شده‌ترین اثر پرتوفرابنفش بر روی بازهای رشته DNA این است که موجب ایجاد پیوندهای دو تایی (دیمر) بین مولکول تیمین مجاور هم می‌شود نسخه‌برداری غیر طبیعی از این قسمتها که حاوی تیمین دیمر است موجب جهش خواهد شد.

بسیاری از ارگانیسم‌ها دارای آنزیمهای ترمیم کننده‌ای هستند که می‌توانند آسیبهای ناشی از پرتو را ترمیم کنند علاوه بر این ، پرتو فرابنفش می‌تواند موجب تغییرات دیگر در رشته DNA شود ولی چگونگی وقوع این اثر گذاری مشخص نیست. پرتوهای یونیزه کننده ، مانند پرتو ایکس و پرتوهای اتمی ، نیز جهش‌زا هستند و چگونگی عمل آنها متفاوت است این پرتوها می‌توانند در بازهای رشته DNA موجب تغییرات شیمیایی شوند و یا باعث شکسته شدن رشته DNA یا حذف یک یا چند باز از رشته گردند.
ترمیم جهش
مجموع روندهای سلولی بکار رفته در مرمت تغییرات وارد شده به ماده ژنتیک را ترمیم می‌گویند. جهش‌های زیادی روزانه رخ می‌دهند اما اغلب این جهش‌ها پایدار نیستند زیار ترمیم می‌شوند. یقینا بدون دستگاه ترمیم طول عمر سلول‌های موجودات خیلی کمتر می‌بود. تعداد زیادی پروتئین در پروکاریوتها و یوکاریوتها در ترمیم فعالیت داند در معمولترین روند ترمیم نوکلئوتید تغییر یافته از یک رشته DNA حذف و از رشته مقابل به عنوام الگوی برای بازسازی منطقه حذف شده استفاده می‌شود
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

انواع شبيه‌سازي

شبيه‌سازي به دو صورت "شبيه‌سازي توليد مثلي" و "شبيه‌سازي درماني" انجام مي‌شود.

"شبيه‌سازي توليد مثلي" با هدف بقاي نسل و دارا شدن فرزندي همتاي والد (از نظر محتواي ژنتيكي) صورت مي‌گيرد در اين روش از سلول سوماتيك يا پيكري جهت انتقال هسته استفاده مي‌شود.

هدف اصلي "شبيه‌سازي درماني" به دست آوردن سلول بنيادي جنيني است تا بتوان از آن در درمان ناتواني‌ها و درمان بيماري‌ها بخصوص بيماري‌هاي تحليل برنده استفاده كرد.

سلول‌هاي بنيادي سلول‌هاي تمايز نيافته‌اي هستند كه تحت شرايط مناسب توانايي تمايز به انواع سلول‌هاي بالغ را دارند و از قابليت چند ظرفيتي برخوردارند.

شبيه‌سازي با استفاده از چنين سلول‌هايي براي بدست آودن بافتها يا اندام‌هاي دچار مشكل، مي‌تواند چشم اندازي روشن از آينده‌اي زيباتر در درمان بيماري‌ها فراهم كند.

اگر چه در ابتداي امر، ورود شبيه‌سازي درماني از نوع پيوند عضو به قلمرو پزشكي غيرممكن به نظر مي‌رسيد اما اكنون اين روش به اندازه‌اي قدرتمند شده است كه خارج از مرزهايي كه پيش از اين طب را محدود كرده بود كارايي دارد.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

كاربردهاي شبيه‌سازي

يكي از كاربردهاي شبيه‌سازي كاربرد در علوم پايه است اين كاربرد يكي از كاربردهاي شبيه‌سازي در بيولوژي يا زيست شناسي تكويني است كه در آن به دقت، روند تكوين جنين بررسي مي‌شود.

در اينجا با بررسي تمايز زدايي در سلولها، تشخيص روند تشكيل سلول هاي تمايز يافته مشخص خواهد شد.

يكي ديگر از كاربردهاي شبيه‌سازي كاربرد در درمان است .در اينجا توليد جنين شبيه‌سازي شده تا مرحله بلاستوسيت يا مرحله ‪ ۱۶‬سلولي انجام مي‌گيرد تا با استفاده از آنها بتوان سلول‌هايي بنيادي با قدرت ايجاد سلول‌هايي با توانايي بالا براي تبديل به بافتهاي مختلف و تكثير نامحدود مي‌باشند توليد كرد.

يكي ديگر از كاربردهاي شبيه‌سازي كه از اهميت زيادي هم برخوردار است كاربرد اقتصادي است كه عمده‌ترين كاربرد آن در شبيه‌سازي حيوانات است.

يكي از اين موارد تكثير صفات ممتاز طبيعي است به عنوان مثال يك اسب قهرمان را مي‌توان با اين تكنيك تكثير كرد.

تكثير صفات مصنوعي و ايجاد حيوانات ترانس ژن از ديگر كاربردهاي شبيه‌سازي از نظر اقتصادي است به عنوان مثال مي‌توان گوسفند يا بزي را شبيه‌سازي كرد كه در شير آن آلبومين و يا انسولين انساني وجود داشته باشد.

همچنين با استفاده از تكنيك‌هاي شبيه‌سازي مي‌توان گونه‌هاي در حال انقراض را حفظ كرد.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مراحل فرايند شبيه‌سازي حيوانات

شبيه‌سازي حيوانات يك فرايند چند مرحله‌اي است كه اين مراحل شامل مرحله سلول اهداكننده هسته، مرحله سلول گيرنده، خروج هسته از تخمك گيرنده، فرايند انتقال هسته و مرحله كشت و انتقال جنين است.

سلول‌هاي اهداكننده هسته شامل سلولهاي كومولوس (توده اپي تليال اطراف فوليكول تخمدان)، سلول‌هاي سرتولي (سلول‌هاي نگهدارنده اسپرم)، فيبروبلاست جنيني، سلول‌هاي گرانولوزا، سلولهاي بدست آمده از موجودات كلون شده (سلول‌هاي نسل دوم) و سلول‌هاي بنيادي مي‌باشند.

در مرحله خروج هسته از تخمك گيرنده، روش بي‌هسته‌سازي توسط سوزن بسيار ظريف مخصوصي در شرايط آزمايشگاهي انجام مي‌شود و هسته تخمك خارج و به يك تخمك بدون هسته تبديل مي‌شود.

فرايند انتقال هسته فرايندي است كه اجازه انتقال هسته يك سلول‌دهنده را به يك سلول گيرنده مي‌دهد.سلول گيرنده اغلب تخمك بالغ پستانداران است كه كروموزوم آن خارج شده و در واقع حكم سيتوپلاست را دارد.

در مرحله كشت و انتقال جنين، جنين بازسازي شده حداقل به مدت پنج روز در محيط كشت جنين، نگهداري مي‌شود تا به ميزان قابل توجهي از تكامل برسد و در صورت امكان اجازه انتقال آن به روش غير جراحي صادر مي‌شود.

در چنين فرآيندهايي جنين به روش لاپاراتومي و از طريق لوله رحمي به رحم منتقل مي‌شود بنابراين لازم است تا جنين مراحل ابتدايي تكامل يعني مرحله هشت سلولي را طي كند.

همگام با روند پيشرفت شبيه‌سازي ، دانشمندان جهت بهره‌وري بيشتر، با اقداماتي مانند حذف يا افزودن ژنهاي بيماري زا، تغييرات دلخواه را در ژنوم هسته سلول‌دهنده ايجاد مي‌كنند. اين تكنيك مي‌تواند خدمات موثري را در زمينه‌هاي پژوهش، تشخيص و درمان بيماري‌ها ارايه نمايد.

فرايند انتقال هسته شامل دو قسمت اساسي خروج هسته از تخمك و جايگزين نمودن آن توسط سلول‌دهنده است كه اين تكنيك نخستين بار در سال ‪ ۱۹۳۸‬ميلادي توسط "هانس اسيمن" انجام شد.

مشكلات بسياري در راه شبيه‌سازي پستانداران وجود داشت تا اينكه محققين اسكاتلندي توانستند گوسفند شبيه‌سازي شده به نام "دالي" (‪ (Dolly‬را توليد كنند و به اين صورت آنچه كه در ذهن محققين و دانشمندان غيرممكن بود، ممكن سازند.

اكنون شبيه‌سازي آرام آرام مسير ترقي و پيشرفت خود را طي مي‌كند.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

پرورش گاوهاي مقاوم در برابر جنون گاوي با كمك مهندسي ژنتيك

دانشمندان با بهره‌گيري از مهندسي ژنتيك موفق به پرورش گاوهاي مقاوم در برابر بيماري جنون گاوي شدند.


به گزارش خبرگزاري رويترز از واشنگتن، محققان اميدوارند بتوانند نسل اين گاوها را به منظور توليد لبنيات، ژلاتين و ديگر فراورده‌هاي عاري از بيماري جنون گاوي زياد كنند.

اين گاوها كه هنوز مشخص نيست زاد و ولد طبيعي خواهند داشت يا نه، فاقد پروتيين "پريون" عامل بيماري جنون گاوي بودند.

گاوهاي فاقد "پريون" مي‌توانند به منبع ممتاز توليد انواع فراورده‌هاي گاوي مانند شير، ژلاتين، كلاژن، سرم، و پلاسما تبديل شوند.

يوشيمي كورويوا از شركت "كرين بروري" در توكيو و همكارانش با غير فعال كردن يك ژن خاص اين گاوها را پرورش دادند.

جيمز رابل از شركت "هماتك" يك شعبه شركت "كرين" در داكوتاي شمالي مي‌گويد محققان با غيرفعال كردن ژن پروتيين پريون و توليد گوساله‌هاي سالم ثابت كردند كه پروتيين پريون طبيعي براي رشد و نمو طبيعي و بقاي دام ضرورت ندارد. اين گاوها اكنون دو سال سن دارند و در سلامت كامل به سر مي‌برند.

"رابل" كارشناس فناوري همتاسازي پيش بيني كرد گاوهاي فاقد پروتيين پريون الگوي مفيدي براي مطالعه فرايند بيماري‌هاي مرتبط با پريون در حيوان و انسان خواهند بود.

پروتيين پريون علت بروز جنون گاوي و ساير بيماريهاي مشابه مغزي است.

در اين بيماري برخي تغييرات ژنتيكي حيوانات را مستعد ابتلا به اين بيماريها مي‌سازد.

جنون گاوي در سال ‪ ۱۹۸۰‬در گله‌هاي گاو انگليس شايع شد و چند سال بعد يك شكل ناشناخته اين بيماري در انسانها ظاهر گرديد. اين بيماري از هر يك ميليون نفر يكي را مبتلا مي‌كند و از آنجا كه دوران نهفتگي آن طولاني است، معمولا در سالمندان بروز مي‌كند.

اين بيماري هيچ راه درماني ندارد و هميشه كشنده است.

در نوامبر سال ‪ ۲۰۰ ،۲۰۰۶‬مورد ابتلا به جنون گاوي در سراسر جهان گزارش شد كه ‪ ۱۶۴‬مورد آنها در انگليس، ‪ ۲۱‬مورد در فرانسه، ‪ ۴‬مورد در ايرلند، ‪۳‬ مورد در آمريكا، دو مورد در هلند و در كشورهاي كانادا، ايتاليا، پرتقال، عربستان سعودي، و اسپانيا هر كدام يك مورد مشاهده شد.

اين بيماري نخستين بار هنگامي مشاهده شد كه از بقاياي گوسفنداني كه احتمالا به بيماري "اسكراپي" مبتلا بودند و بقاياي آنها به روش صحيح فراوري نشده بود در تغذيه گاوها مورد استفاده قرار گرفت. هرچند تاكنون مصرف گوشت گوسفند مبتلا به "اسكراپي" در انسانها موجب بروز بيماري نشده است، اما بيماري جنون گاوي قابل انتقال به انسان است.

بيماري جنون گاوي هر چند در حال حاضر نادر است، اما هنوز هم گاه گاه در دامهاي برخي كشورها مشاهده مي‌شود.
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

واكسن نوتركيب ضد ويروس "لوكوزگاوي" در ايران ساخته

استاد دانشكده دامپزشكي دانشگاه تهران گفت : واكسن نو تركيب ضد ويروس "لوكوزگاوي" در ايران ساخته شد.

" فرهيد همت زاده " روز چهارشنبه در كارگروه پژوهش و فناوري چهارمحال و بختياري افزود: با شناخت اين واكسن مي‌توان دام سنگين (گاو) را در برابر بيماري لوكوزگاوي ايمن كرد.

وي هدف‌ازساخت اين واكسن را جلوگيري از زيان‌هاي اين بيماري در دامهاي سنگين اعلام كرد و افزود: اين بيماري در استانهاي مختلف كشور بين ‪ ۲۰‬تا‪۸۰‬ درصد ، بين گاوها شيوع دارد.

به گفته‌اين محقق، اين ويروس مرگ مير مستقيم ندارد،بلكه با لاغرنمودن دام آن رامستعد بيماريهاي ديگرمي كند ودرعين حال كاهش شيردر گاوهااز مهمترين زيانهاي اقتصادي آن است.

مجري طرح توليد واكسن افزود:اين طرح مطالعاتي‌ازسال گذشته با مطالعه بين دامهاي بومي، دورگه، غيربومي در شهركرد، تهران و استراليا آغاز شد وامسال با موفقيت به پايان رسيد.

دكتر همت زاده، ميزان هزينه اجراي اين طرح را افزون بر ‪ ۲۸۰‬ميليون ريال عنوان كرد.

وي گفت: اين واكسن توسط شركت‌هاي خارجي مورد توجه ويژه‌اي قرار گرفته است و درقالب طرح چهارمقاله بين‌المللي و يك پايان نامه دانشجويي دكتراي تخصصي ارايه شده است
منبع خبرگزاري ايران
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

مروري بر تكنيكهاي همسانه سازي (Cloning) در پستاندارن

مقدمه:
در روند تكامل، توليد مثل جنسي موجودات عالي به عنوان راهي براي حفظ تنوع ژنتيكي جمعيتهاي انتخاب شده است كه بقاي آن موجود در مواجهه با شرايط مختلف را امكانپذير مي سازد. در اين نوع توليد مثل هر يك از اين نطفه ها حامل نيمي از ژنهاي والدين نر و ماده مي باشد كه به فرزندان منتقل مي شود. تا قبل از كشف روش كلونينگ تصور بر اين بود كه سلولهاي سوماتيك پس از تمايز يافتن قادر به برگشت به حالت اوليه ( تمايز نيافته) نمي باشند.


به عبارت ديگر تصور قبلي بر اين پايه بود كه سلولهاي سوماتيك با وجودي كه تمامي ژنها را در هسته همراه دارند، با اين وجود قادر به توليد موجودي كامل نيستند. كلون كردن به معني تكثير غير جنسي است نمونه عملي آن، تكثير گياهان است و يا در حشراتي مانند زنبور عسل و خزندگان و ماهيها و آبزياني همانند آرتميا پديده اي به نام بكرزائي (Pathenogenis) وجود دارد كه مي توان آن را پديده اي مشابه كلونينگ دانست. كشت بافت گياهي فرآيندي است كه در آن قطعات كوچكي از بافت زنده گياهي جدا شده و به مدت نامحدودي در يك محيط مغذي سترون رشد داده مي شود.كلونينگ از طريق مهندسي ژنتيك در گياهان، حيوانات و يا حتي باكتريها، براي توليد انبوه با كيفيت خاص صورت مي گيرد. از طريق اين تكنولوژي مي توان نسلهاي در حال انقراض را نجات داد. از مزاياي شبيه سازي در پرورش دامهاي اهلي مي توان به استفاده از تعداد محدودي از حيوانات پر توليد با هزينه نگهداري كمتر و افزايش سريع پيشرفت ژنتيكي گله اشاره كرد. با توجه به اينكه فنوتيپ افراد عمدتا تحت تاثير مشترك وراثت و محيط مي باشد هيچگاه حتي در دو قلوهاي يكسان، دو فرد كاملا شبيه به هم نخواهد بود. نتيجتا در شبيه سازي ژنوتيپ افراد كاملا مشابه مي باشد اما دو فرد مذكور فنوتيپ يكساني نخواهد داشت.
روشهاي كلونينگ:
شبيه سازي با روشهاي گوناگوني و با اهداف متفاوت انجام مي پذيرد كه بطور كلي سه روش كلي در اين مورد وجود دارد:
الف- كلونينگ روياني(Embryonic Cloning)
اين روش همان روشي است كه در طبيعت در تولد دوقلوها يا چند قلوها رخ مي دهد. در اين روش در شروع مراحل تقسيم جنيني بعد از لقاح، يعني زماني كه هنوز سلولهاي جنيني تمايز نيافته اند يك سلول را جدا و با تحريكات، اين سلول را به ادامه تقسيم تا حد به وجود آمدن يك جنين مستقل وادار مي كنند.
ب- كلونينگ توليد مثلي(Reproduction Cloning)
هدف از اين روش، توليد موجودات زايا با استفاده از سلولهاي سوماتيك مي باشد. در اين روش در مرحله خاصي از تقسيم سلولي، هسته سلولهاي سوماتيك را كه در هسته شان حاوي تمامي ژنهاي موجود مي باشند جدا كرده و پس از تيمار الكتريكي يا شييميايي اين هسته را در داخل يك تخم لقاح نيافته كه هسته آن قبلا خارج شده قرار مي دهند سپس مجموعه حاصل را در رحم مادري كه بطور مصنوعي شرايط آبستني در آن القاء شده لانه گزيني مي نمايند كه در نهايت موجود جديد كاملا شبيه فردي خواهد شد كه سلول سوماتيك از آن اخذ شده است.
ج- كلونينگ درماني(Therapeutic Clonig)
در اين روش ابتدا با استفاده از سلولهاي سوماتيك يك فرد، شبيه سازي انجام مي گردد و در مرحله اوليه جنيني از روياني كه حاوي چند سلول است تعدادي سلول جدا و در محيط كشت اختصاصي، سلول، بافت يا اندام مورد نظر تكثير مي شود. هدف از اين روش توليد بافت يا عضوي است كه فرد از دست داده است مثل پوست تحليل رفته در نتيجه سوختگي، كليه، كبد، مغز استخوان، قلب، سلولهاي عصبي يا عضلاني. واضح است پيوند اعضا توليد شده به خود شخص، به دليل قرابت ژنتيكي به مراتب موفقيت آميزتر است و بعد از پيوند نيازي به مصرف داروهاي مضرر به منظور جلوگيري از دفع پيوند به مدت طولاني وجود ندارد.
تاريخچه كلونينگ:
تكنيك كلونينگ ابتدا در دوزيستاني مثل قورباغه موفقيت آميز بود. در سال 1996 خبر تولد اولين گوسفند همانند سازي شده مدتها تيتر بسياري از نشريات و منابع خبري را به خود اختصاص داد. مبناي علمي اين خبر در سال 1997 در يك مقاله چاپ شده در مجله نيچر تحت عنوان» توليد نتاج زنده حاصل از سلولهاي جنسي و سلولهاي بالغ پستانداران« به اثبات رسيد. اين گوسفند ماده از سلولهاي پستاني منجمد يك گوسفند كه سالها پيش مرده بود، بدست آمد. در بوجود آوردن دالي دانشمندان با جدا سازي 227 سلول از سلولهاي پستان گوسفند بالغ و انتقال آن به 227 تخمك غير بارور كه هسته آنها خارج شده بود توانستند سلولهاي جنيني بوجود آوردند و آنها را به مدت 6 روز در آزمايشگاه كشت دادند. دانشمندان سپس 29 سلول جنيني را كشت داده و به 29 ميش جانشين به عنوان مادر دوم وارد كرده و در رحم لانه گزيني نمودند در نهايت فقط يكي از آنها توليد گوسفند زنده به نام دالي كرد كه بعد از 5 ماه و نيم از دالي متولد شد.
در حقيقت دالي دوقلوي يكسان همان گوسفندي بود كه مدتها پيش مرده بود. نژاد گوسفند دالي از نژاد فين دورست بود و نام آن از خواننده معرف دالي پاترن گرفته شده بود. زمان تولد دالي 5 جولاي 1996 بود كه با وزن تولد 5/6 كيلو در موسسه رازلين اسكاتلند متولد شد. در نتيجه آميزش طبيعي دالي با يك قوچ نژاد ولش مانتيشن كه ديويد نام داشت در آوريل 1998 يك بره به نام Bonnie متولد شد و در طول زندگي دالي توانست شش بره سالم را بدنيا آورد. در همان سن 6 سالگي مشخص شد كه دالي مبتلا به فرسودگي مفاصل و پيري زود رس شده است از آنجاييكه گوسفند معمولا مي تواند 12 تا 13 سال زندگي كند اين سوال مطرح شده كه چرا دالي در حالي كه شش سال داشت به بيماري مختص دوران كهولت گوسفندان مبتلا شده است. در 14 فبريه 2003 به حيات اين گوسفند به علت بيماري عفونت ريه و جراحات كشنده ناشي از اين بيماري خاتمه داده شد. ايان ويلموت سرپرست تيم بوجود آورنده دالي، ابراز نمود كه عفونت ريه يك عارضه معمولي در گوسفنداني است كه به مدت طولاني در اصطبل نگهداري مي شوند و با احتمال مساوي امكان بروز اين عارضه در گوسفندان غير همانند سازي شده قابل انتظار است. ويلموت در ادامه سخنان خود افزود كه احتمالا دالي اين بيماري را از گوسفندان ديگري كه همراه او در اصطبل نگهداري مي شدند گرفته بود. در هنگام مرگ دالي شش سال داشت پس از مرگ پيكر دالي در موزه بين المللي اسكاتلند نگهداري شد و در معرض ديد عموم در شهر ادينبورگ قرار گرفت.يك سال پس از تولد دالي، در سال 1998 اولين موشهاي همانند سازي شده و طي سالهاي 1999 الي 2000 اولين خوك، بز و گاو همانند سازي شده با موفقيت به دنيا آمدند. اولين قاطر كلون شده در 5 مه 2003 توليد گرديد و با اين تولد اميد به موفقيت در كلون كردن آتي اسبهاي مسابقه افزايش يافت. دانشمندان دانشگاه آيداهو با قرار دادن DNA سلول پوست يك قاطر به درون تخمك تخليه شده، يك اسب به تولد رساند. يانگ يانگ بز همانند سازي از يك سلول سوماتيك مي باشد كه توسط دانشمندان چيني بوجود آمده است. در همانند سازي اين بز از تكنيكي به نام انتقال هسته استفاده شد. در اين تكنيك از سلولهاي گوش يك بز بالغ و از سلولهاي تخمك بزهاي ديگر نمونه گيري و كشت سلولي انجام شد. بز يانگ يانگ از طريق اميزش طبيعي با يك بز نر 6 ساله موفق به توليد دو بزغاله با جنسيت نر و ماده شد كه تا كنون گفته مي شود هر دو بز از لحاظ سلامتي در وضعيت مناسبي به سر مي برند.در 27 دسامبر سال گذشته شركت كلونايد به عنوان نخستين موسسه فعال در زمينه Human Cloning كه در سال 1997 ميلادي توسط فرقه اي بنام رايليان به رهبري فردي بنام Claude Vorihon مشهور به دايل تاسيس گرديد ادعا كرد اولين انسان همانند سازي شده را بوجود آورده است.اين فرقه با افكار عجيب خود معتقدند كه انسان بر روي زمين توسط موجودات ساير كرات از طريق روشهاي مهندسي ژنتيك بوجود آمده است. ا ولين انسان كلون شده كه توسط اين شركت پا به كره خاكي گذاشته، دختري است كه زيركانه به نام حوا(Eve) براي او انتخاب گرديده و از يك زن 31 ساله آمريكايي نشات گرفته است. منشا اين دختر يك سلول از كودك دو ساله اي بود كه در يك سانحه رانندگي جان باخته است. هنوز آزمايش DNA بر روي كودك صحت ادعا را ثابت نكرده است.
مزايا و معايب كلونينگ:
حيوانات كلون شده اجازه پيشرفت سريع در درك مكانيزم روشن و خاموش كردن ژنها را مي دهد و بوسيله استفاده از حيوانات همانند سازي شده و يكسان از لحاظ ژنتيكي دانشمندان قادرند نتياج سريع و دقيقي را بدست آوردند چرا كه تفائت ژنتيكي در اين موجودات به حداقل ممكن خود رسيده است. از ديگر مزاياي اين تكنيك، كلونينگ سلولهاي حيواني اينست كه به ما اجازه مي دهد كه گونه هايي از موجودات زنده را كه در خطر انقراض قرار دارند را نجات دهيم.
از اهداف كلونينگ در آزمايشگاههاي كشورهاي مختلف مي توان به امكان بازيابي جواني، كمك به پيشگيري حملات قلبي، استفاده از سلولهاي بنيادي براي ترميم سلولهاي مغز و بافتهاي سوخته ، درمان نازايي، درمان ژنهاي معيوب، درمان سرطان و كاربردهاي محرمانه نظامي اشاره نمود.
از معايب اين روشها اينست كه دانشمندان هنوز به حيات طولاني مدت و سلامت حيوانات كلون شده اطمينان ندارند. اين به دليل آن است كه سلولهايي كه عمر بالايي دارند و در معرض اشعه تميار مي شوند ممكن است حاوي جشهااي مضرر در ژنوم شوند. بعضي متخصصان بر اين باورند كه با وجودي كه گله هاي يكسان حاصل از كلونينگ توليد مناسبي را خواهند داشت اما به علت كاهش شديد تنوع امكان هر نوع نتايج غير قابل پيش بيني وجود خواهد داشت. در نهايت اعداد و ارقام ناشي از همانند سازي نيز همواره نشان مي دهد كه احتمال موفقيت در همانند سازي در بهترين حالت 5 الي 10 درصد مي باشد و در حدود 75 درصد كلونها در دو ماه اول زندگي از بين مي روند. دستيابي به تكنيكهاي اين روش به دست بزهكاران نيز تهديد جدي و نگران كننده عمده اي است كه ممكن است جهان را با نابودي مطلق روبرو كند.
جمع بندي:
كلون كردن به معني تكثير غير جنسي است.كلونينگ از طريق مهندسي ژنتيك در گياهان، حيوانات و يا حتي باكتريها، براي توليد انبوه با كيفيت خاص صورت مي گيرد. از طريق اين تكنولوژي مي توان نسلهاي در حال انقراض را نجات داد. از مزاياي شبيه سازي در پرورش دامهاي اهلي مي توان به استفاده از تعداد محدودي از حيوانات پر توليد با هزينه نگهداري كمتر و افزايش سريع پيشرفت ژنتيكي گله اشاره كرد. از اهداف كلونينگ در آزمايشگاههاي كشورهاي مختلف مي توان به امكان بازيابي جواني، كمك به پيشگيري حملات قلبي، استفاده از سلولهاي بنيادي براي ترميم سلولهاي مغز و بافتهاي سوخته ، درمان نازايي، درمان ژنهاي معيوب، درمان سرطان و كاربردهاي محرمانه نظامي اشاره نمود. در بهمن ماه 1381 انجمن ژنتيك ايران طي بيانه اي ضمن تاكيد بر حقوق اساسي انسانها و احترام به خانواده و حقوق آن به عنوان بنيادترين نهاد مدني، كاربرد صحيح و قانونمند دستاوردهاي علمي چون كلونينگ در راستاي بهبود درماني و سلامت انسان را لازم دانست.
آرش جوانمرد. پژوهشكده بيوتكنولوژي كشاورزي شمالغرب و غرب كشور(ABRII-T)
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

سلول‌هاي بنيادي چيستند و چگونه و به چه دليل از آنها استفاده

سلول‌هاي بنيادي چيستند؟ چگونه و به چه دليل از آنها استفاده مي‌شود؟ اينها سوالاتي هستند كه پاسخ آنها شايد براي بسياري روشن نباشد.

به گزارش روز چهارشنبه پايگاه اينترنتي دويچه‌وله (راديو آلمان)، سلول هاي بنيادي سلول‌هاي تشكيل‌دهنده بافت‌ها هستند و اميد دانشمندان اين است كه بتوان به كمك سلول‌هاي بنيادي بافت‌هاي بيمار يا تخريب شده را ترميم كرد.

سلول‌هاي بنيادي باقي مانده از توده سلولي هستند كه جنين از آن بوجود آمده است، توده سلولي كه بعد از لقاح در رحم مادر تشكيل مي‌شود به سرعت تكثير پيدا مي‌كند و بعد از چند هفته تبديل به جنين يا يك انسان كوچك مي‌شوند.

اما قبل از اين تغيير همه سلول‌ها مشابه هم هستند، مجموعه ژنوم موجود درهسته تمامي اين سلول‌ها هم مشابه است.

به مرور زمان و با رشد جنين هر دسته از اين سلول‌ها با توجه به نوع بافتي كه تشكيل خواهند داد تغيير شكل مي‌دهند و دليل اين تغيير شكل اين است كه در هر دسته از اين سلول‌ها تنها ژن‌هاي مربوط به بافتي كه تشكيل خواهند داد فعال و ساير ژن‌هاي موجود در هسته براي هميشه غيرفعال مي‌شوند.

اما تعداد بسيار اندكي از اين سلول‌ها قابليت تغيير پذيري خود را حفظ مي‌كنند، مانند سلول‌هايي كه ازخون بند ناف جنين پس از تولد گرفته مي‌شوند.

اين سلول‌ها مي‌توانند پس از قرار گرفتن در يك بافت مشخص ژن‌هاي خود را با بافت مورد نظر تطبيق دهند و بخشي از آن بافت شوند.

اميد دانشمندان اين است كه بتوان به كمك سلول‌هاي بنيادي بافت‌هاي بيمار يا تخريب شده را ترميم كرد و هر چند كه اين نظريه در حد تئوري اميدواركننده به نظر مي‌رسد، اما تجربه عملي متخصصان در اين مورد بسيار اندك است.

بزرگترين مشكل اينجاست كه اين سلول‌ها را تنها مي‌توان هنگام تولد از بند ناف جنين جدا و تحت شرايط خاص حفظ كرد، اما عده‌اي از متخصصان معتقدند كه سلول‌هاي مغز استخوان كه به سلول‌هاي خون ساز معروفند نيز اين قابليت را در خود حفظ كرده‌اند و مي‌توان از آنها براي درمان بيماري‌هاي مختلف و به ويژه بيماري‌هايي مانند آلزايمر و ديابت كه درمان قطعي ندارند استفاده كرد.

با اينكه هنوز مشخص نيست تا چه حد مي‌توان به اين روش اميدوار بود، يكي از اولين مراكز پژوهشي- درماني سلول‌هاي بنيادي در شهر كلن در آلمان افتتاح شده است.

"پيتر نيچه" يكي از پزشكان مركز كه علاوه بر تخصص در بيمارهاي ديابتي مدتها در پروژه‌هاي تحقيقاتي روي سلول‌هاي بنيادي كار كرده مي‌گويد: " سلول هاي بنيادي بستر درماني كاملا تازه‌اي هستند. راهي نو در پزشكي كه بي‌نياز از داروست و راه بسيار جالبي كه در آن بدن خودش به خودش كمك مي‌كند." اين متخصصان سلول‌هاي بنيادي را از مغز استخوان در ناحيه تهيگاه بيرون مي‌آورند. در مقايسه با سلول‌هاي بنيادي جنين كه جدا كردن و حفظ آنها بسيار پر زحمت و پرهزينه است، استفاده از اين سلول‌ها بسيار ساده‌تراست.

دكتر نيچه مي‌گويد: "اين سلول‌ها كشت داده مي‌شوند، يعني اينكه سلول ها ابتدا از مغز استخوان جدا و بعد از آن براي تكثير كشت داده مي‌شوند، به دليل اينكه به مقدار زيادي از اين سلولها نيازمنديم."
پيتر نيچه كه متخصص بيماري ديابت است، معتقد است كه اميد درمان بيماران ديابتي با اين روش بسيار بالاست.

وي در مورد نتيجه تزريق سلول‌هاي بنيادي به بيماران ديابتي مي‌گويد:
"اين سلول‌ها را در پاي بيماران ديابتي درون زخم‌هاي بدخيم تزريق كرديم.

در طول دوره درمان قابل مشاهده بود كه چطور زخم‌ها كوچكتر شده و به مرور بهبود پيدا كردند. نكته‌اي كه ما را اميدوارتر كرده، اين است كه در برخي از بيماران متابوليسم قند تا حد قابل توجهي بهتر شده است تا جايي كه بيمار نيازي به مصرف انسولين يا داروهاي ديگري نداشته است."
همانطور كه نيچه عنوان مي‌كند، تزريق سلول‌هاي بنيادي در مواردي كاملا موفقيت آميز بوده است. با وجود اين بسياري از متخصصان معتقدند پيوند اين سلول‌ها پيچده‌تر از آني است كه در مرحله تئوري مطرح مي‌شود.

دكتر "كريستوف اشتام" جراح قلب كلينيك دانشگاه "روستوك" كه تاكنون چند بار در پروسه پيوند سلول‌هاي بنيادي كه از مغز استخوان گرفته شده‌اند، شركت كرده مي‌گويد: " ما به طور مشخص نمي‌دانيم كه چه كار مي‌كنيم! اين را هم نمي‌دانيم كه بعد از پيوند چه اتفاقي خواهد افتاد. با توجه به تجربياتي كه در اين زمينه وجود دارد، مثلا هنگام پيوند اين سلولها به قلب احتمال اينكه واقعا از اين سلولها سلولهاي تازه عضلات قلب تشكيل شود مدام كمتر مي‌شود. شايد بتوانيم از اين سلول‌ها در رگ‌سازي استفاده كنيم تا با رگهاي خوني تازه سلول‌هاي قلبي خواب رفته، اما هنوز زنده قلب را بيدار كنيم و به تحرك در آوريم."
از سوي ديگر عكس‌العمل بدن در برابر سلول‌هاي بنيادي تزريق شده به روشني مشخص نيست و برخي از متخصصان حتي معتقدند استفاده عملي از اين سلول ها بر روي بيماران بايد ممنوع شود.

"يورگن هرشلر" از موسسه نورون شناسي دانشگاه كلن مي‌گويد: "نظراتي وجود دارد كه از نظر كلينيكي و عملي هرگز ثابت نشده‌اند، مثلا بهبودي قطعي. اگر با گذشت زمان اثر مثبت اين روش درماني ثابت نشود، مي‌شود به اين نتيجه رسيد احتمالا تاثير منفي داشته است."
هرشلر هم مانند بسياري از محققان علوم پايه معتقد است استفاده از اين روش ابتدا در آزمايشگاه و بر روي حيوانات آزمايشگاهي به نتيجه مثبتي برسد.

با وجود اين، بسياري از بيماران حاضرند در روشهاي درماني با استفاده از سلول‌هاي بنيادي شركت كنند و براي هر جلسه درماني تا پنج هزار يورو بپردازند
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   • 

موجودات تراريخت يا ترانسژنيك

تاريخچه ترانسژنيك :

اطلاعات بدست آمده دربارهDNA دردهه 1950 آغازي براي پاسخ به پرسشهاي ديگردرموردژنها بود.

در اوايل دهه 1970 نخستين آزمايش موفقيت آميز دستكاري و اصلاح ژن انجام شد و دردهه 1980 نخستين گياه دستكاري شده به روش مهندسي ژنتيك كه يك اطلسي مقاوم به بيماري بود توليد شد.

در سال 1984 اولين كلون گوسفند انجام شد و در سال 1995 استفاده از سلولهاي جنيني براي توليد گوسفندهاي مگان و موراگ صورت پذيرفت ..در سال 1996 تولد دالي اولين حيوان كلون شده بوقوع پيوست و تا به امروز آزمايشات براي توليد موجودات ترانسژن و كلون شده ادامه دارد .

تكنولوژي DNA نوتركيب :

در فرآيند ترانسژنيك قسمتي از ژن جدا شده و سپس در جاي ديگر يا سلول موجود ديگر قرار مي گيرد براي انجام اين كار از تكنيكهاي بيوشيميايي كه شامل آنزيم هاي ويژه براي بريدن رشته DNA در نقاط ويژه ، الحاق قطعه هاي جديد و اتصال دوباره قطعه هاي جدا شده به يكديگر ، استفاده مي شود.نتيجه اين اعمال كه به نام تكنولوژي DNA نوتركيب است ، DNA اي است كه داراي قطعات اضافي و حامل ژنهايي است كه قبلا داراي آن ژنها نبوده است .

به طور كلي مراحل مختلف به صورت زير است:

1 – جداسازي يا ايزوله كردن : ژن مورد نظر شناسايي،جداسازي و خالص مي شود. اين DNA ي مورد نظر ، DNA دهنده يا هدف نيز ناميده مي شود.

2 – انتخاب حامل (Vector) :حامل، يك مولكول قابل تكثير از DNA به نام ريپكيلون است كه ژن مورد نظر به آن متصل مي شود. DNA خارجي به مولكول حامل ملحق مي شود كه آن را DNA Chimera مي نامند حامل ها به عنوان حمل كننده عمل مي كنندوژن را به درون سلول ميزبان منتقل مي كنند بنابراين آنها بعنوان وسيله هاي كلونينگ (Cloning) يامولكولهاي حامل شناخته شده اند

حاملهاي كه به طور معمول استفاده مي شوند عبارت اند از پلاسميدها و مولكولهاي DNA ويروسي.



3 – كلون كردن ژن مورد نظر : با قرار دادن ژن مورد نظر در سلول ميزبان ، نسخه هاي زيادي از ژن دلخواه به دست مي آيد در اين عمل ، همراه با تكثير حامل، ژن مورد نظر نيز تكثير مي يابد. بسياري از ژنهاي مورد نظر براي انتقال هاي بعدي ژن به سلول هدف توليد مي شوند امروزه كلون كردن ژن با استفاده از تكنيك PCR فرآيندي سريع و مكانيزه است .

4– انتقال اختصاصي ژن : سرانجام ، ژن مورد نظر به درون سلول ميزبان انتقال مي يابد سلولهاي تغيير يافته (Transformed) انتخاب شده ، تكثير مي يابند و توليد حيوانات گياهان و ….، Transgenic

را امكان پذير مي سازند.

5 – بيان ژن مورد نظر: ژن مورد نظر ، فراورده خود را در محيط جديد توليد مي كند و بنابراين صفت دلخواه را در ميزبان به وجود مي آورد






نكات قابل توجه در ترانسژنيك:

1 – براي تعيين ژن مورد نظر مي توان از روش Linkage map (نقشه پيوستگي) استفاده كرد.

2 – DNA حاوي ژن با استفاده از restriction enzymes (آندونوكلئازهاي محدود كننده) برش داده مي شوند اين آنزيمها همانند آنزيمهاي هستند كه اينترونها را از RNA حذف مي كنند و داراي قابليت تشخيص تواليهاي ويژه و برش دادن آنها در جايگاههاي مورد نظر هستند.

3 – پلاسميد نيز با آنزيمهايي همانند آنزيمهاي كه براي جدا كردن ژن مورد نظر بكار مي روند بريده ميشوند اين بدان معني است كه پلاسميد نيز در موقعيتهاي قابل مقايسه با DNA مورد نظر برش داده مي شود سپس توالي ژن مربوط به جايگاه مربوط به خود در پلاسميد به وسيله آنزيم ديگري به نام ليگاز متصل مي شود .

4 – از آنجا كه اغلب اوقات اين فرآيند نوتركيب موفق نيست براي شناسايي از Probe استفاده مي شود. اين پروب (نشانگر) يك توالي DNA است كه روي منطقه ويژه اي مثلا روي ژن مورد نظر جاي مي گيرد.پژوهشگران انتهاي اين نشانگر را با روشهاي ويژه اي نشانه گذاري مي كنند تا بتوانند آنرا تشخيص دهند. يكي از مشكلات مهم در ترانسژنيك يافتن جايگاه درست ژن مهندسي شده است كه دشوار است همچنين امكان روشن و يا خاموش كردن ژن وجود ندارد به طوري كه اگر ژن در وضعيت روشن تلقيح شده باشد ممكن است به جاي آنكه فقط در زمانهاي خاصي فعاليت كند به طور دائم روشن بماند .





راههاي مختلف ترانسژنيك :

1 – پيش از آنكه هسته اسپرم و هسته تخمك با يكديگر در آميزند دستكاري مي شود و DNA به درون هسته اسپرم تلقيح شده سپس لقاح انجام مي شود.

2 – سلولهاي جنيني را خارج مي كنند سپس به درون جنين سلول تخمي كه از پيش آماده شده تزريق مي كنند يك تكانه الكتريكي به منظور الحاق آنها به يكديگر است.

3 – كاشت هسته اي ، كه ابتدا هسته سلول جنين در درون تخمي كاشته مي شود كه هسته آن برداشته شده آنگاه هسته جنين را با يك شوك الكتريكي به درون سلول جديد وارد مي كنند.

4 – وارد كردن DNA خارجي به سلولهاي پايه جنيني Embryonic stem cells در اين روش سلولهاي E.S از لايه دروني جنين به نام بلاستوسيست كه داراي قدرت تمايز هستند استفاده ميشوند .
تزريق DNA از راههاي مختلف امكان دارد : Microinjection – Electroporation
چند مثال از ترانسژنيك در موجودات زنده :

-يكي ازموارد مهم اين تكنيك ساختن واكسن است كه با برداشتن بخشي ازمواردژنتيكي يك ارگانيسم بيماريزا درطي فرآيندي به نام حذف(deletion)ارگانيسم راضعيف كرده آن را به واكسن تبديل ميكنند(حدف ژني genedeletion)مانندساختن واكسن شبه هاري-واكسن هرپس و آدنوويروس .

-باكتري هاي كه توليد غده در غده هاي زير زميني مي كنند داراي ژن مسئول غده اي به نام تاج پينه در باكتري هستند كه جهت انتقال به درون سلولهاي گياهي براي تورم آگرو باكتريومي تزريق ميگردد.

-در گياه سويا ، ژن مقاوم به اشعه UV وجود دارد كه اين ژن را براي انتقال به موجودات حساس به اشعه UV تزريق مي گردد تا نسبت به اشعه مقاومت پيدا نمايند.

-به تازگي ژني از مرغ كه در برابر باكتريها مقاوم است وارد سيب زميني كرده اند تا جهت پيشگيري ازآفت زدگي مقاومت پيدا نمايد.

چرا از ترانسژنيك استفاده نمائيم ؟

يكي از منابع مهم غذايي ، موجودات دريايي مانند ماهيان، سخت پوستان – نرمتنان و گياهان آبزي هستند پيش بيني سازمان خوار و بارو كشاورزي (فائو) اين است كه تقاضاي سالانه براي غذاهاي دريايي روز به روز در حال افزايش است و تامين اين مقدار از عهده ماهيگيري سنتي خارج است براي جبران اين ضعف توليدات حاصل از پرورش ماهي بايد تا 350% افزايش يابد در حال حاضر پژوهشهاي در مورد فيزيولوژي و هورمون شناسي ماهي ها براي درك رشد و توليد مثل ماهي هاي پرورشي و توسعه و روشهاي كنترل آنها در حال انجام است پژوهش هاي ديگري در مورد افزايش توليد فرآورده يا ارزش غذايي ماهيان پرورشي، توليد دارو و واكسن براي بالا بردن ايمني ماهيان در برابر بيماريها و استرس هاي ديگر، بهبود ساختار ژنتيكي ماهي ها و شناسايي ژنها معيوب و ژنهاي سودمند در ماهي ها، كيفيت و سلامت فرآورده هاي غذايي پرورشي در حال انجام است. بنابراين با توليد ماهيان ترانسژنيك مي توان به نتايج زير رسيد :

1 – افزايش سرعت رشد در ماهيان

2– افزايش پتانسيل توليدمثل

3– افزايش مقاومت دربرابر بيماريها

4 – توانايي در برابر تغييرات محيطي مانند افزايش دماي، آب يا كاهش آن، تغييرات شوري و ….

امروزه با ساخت واكسن هايي بر عليه بيماريها و انگل ها همچنين تكنيكهاي مهم در تشخيص بيماريها مانند آزمونهاي بسيار حساس مانند تكنيك ELISA و PCR مي توان به تشخيص بيماريها رسيد .
نوشته شده توسط MMD bostani در |  لینک ثابت   •