الهندسة الوراثي
( الجزء الاول )
ما هى قصة الوراثة و الجينات :
اكتشف مندل 1865 قوانين الوراثة وتم نشر أبحاثه في مجلة علمية
إقليمية في وطنه( النمسا) فكانت مجهولة لمعظم البيولوجيين حتى عام1902 عندما أعاد
كل من دى فريز ( هولندا ) وكورينز ( ألمانيا ) وتشيرماك ( النمسا )
اكتشاف قوانين مندل من جديد .
أجرى العالم البريطاني جريفت تجربه مثيرة على البكتريا المسببة لمرض الالتهاب
الرئوي واستنتج أن هناك مادة تنتقل من البكتريا الممرضة الميتة إلى البكتريا الغير
ممرضة الحية وهو ما يعرف بالتحول البكتيري Bacterial
transformation
وكان السؤال عندئذ ما هي طبيعة المادة الوراثية المنقولة والتي سببت المرض ؟
حتى استطاع العالم افرى وفريقه العلمي عام 1945 م من عزل المادة المسببة للتحول
البكتيري وأثبت التحليل الكيميائي أن المادة المعزولة هي DNA وعلية أمكن تفسير التحول
البكتيري على أساس أن إحدى السلالتين امتصت DNAِ الخاص بالسلالة الأخرى وبالتالي اكتسبت
الخصائص الوراثية للسلالة المنقول منها DNA ولكن المشكلة التي واجهها
العلماء أن المادة المسببة للتحول البكتيري لم تكن نقيه وبها نسبه من البروتين
لذلك لم يتو افر دليل قطعي على أن المادة المسئولة هي الـ DNA بعد دراسات مستفيضة تم استخلاص الأنزيم
المحلل للـ DNA وهو أنزيم Deoxyribonuclase وتم معالجه المادة الوراثية المسببة للتحول
البكتيري بهذا الأنزيم فتوقفت عمليه التحول البكتيري وبما أن الأنزيم لا يؤثر على
البروتين إذن المادة الوراثية هي مادة الـ DNA تم قياس كميه الـDNA في مختلف الخلايا وجد أنها تحتوى على نفس
الكمية وان الخلايا الجسمية تحتوى على ضعف الكميه التي بالخلايا التناسلية وهذه
العلاقة تحقق الثبات الوراثي .
وعند دراسة البروتين في الخلايا المختلفة وجد أن كميته تتفاوت من
نسيج إلى آخر كما أن البروتين يهدم ويبنى باستمرار فيالخلية وبالتالي فهو
غير ثابت ولا يحقق الثبات الوراثي لان كميه البروتين في الخلايا الجسدية لا تساوى
ضعف كميه البروتينفي الخلايا التناسلية وبالتالي وفرت تلك الدراسة دليل
آخر على أن المادة الوراثية هي DNA .
تمكن العالمان واطسن وكريك من وضع نموذج للـ د ن ا
هذا النموذج يتركب من شريطين حيث يمثل القواعد النيتروجيني ة درجات هذا
السلم وهذا الدرج ( القواعد النيتروجينية ) يتكون آما من الادنين الذي
يرتبط بالثايمين برابطة هيدروجينية ثنائية أو من الجوانين الذي يرتبط بالسيتوزين
برابطة هيدروجينية ثلاثية ويلتفDNA حول نفسه بحيث يوجد عشر نيوكليوتيدات
في كل لفة ليتكون DNA الحلزوني المزدوج فبمجرد وضع نموذج DNA بدأ التفكير في دراسة سلوك DNA و كيف يضاعف نفسه وهل سلوكه ثابت في جميع
الكائنات ؟
لقد أشار العالمان واطسن وكريك في نموذجيهما إلي أن تركيب الشريط
المزدوج (DNA
) يحتوى على وسيلة يمكن بها مضاعفته حيث أن شريطي DNA يعتبر كلا منهما قالب لبناء الآخر وكما بذل
العالمان واطسن وكريك جهدا كبيرا لوضع نموذج الـ DNA فقد بذل العالمان ميسسلون وستال جهدا كبيرا
في الوصول للطريقة التي يتضاعف بها DNA وهى طريقه التضاعف شبه المحافظ SemiConservative حيث ينفصل شريطا DNA عن بعضها بكسر الروابط الهيدروجينية بين
القواعد النيتروجيني ة المتزاوجة ثم يعمل كل شريط كقالب لبناء نفسه ثم تتكون روابط
هيدروجينية بين شريطين أحدهما قديم والثاني جديد وبالتالي عندما تنقسم الخلية تنتج
DNA
هجينا .
عندئذ أمكن الجواب على التساؤل الهام الآتي ....
-
أين تحتوى الخلية على مخزون المعلومات الوراثيةاللازم لتأدية
عملها ؟
تحتوى الخلية على مخزون من المعلومات والخطط اللازمة لتأدية عملها
داخل النواة والبعض الآخر خارج النواة في إحدى عضيواتها وهو ما يسمى
بالميتاكوندريا وهو بيت الطاقة في الخلية حيث انه المسئول عن أكسدة السكر وإنتاج
الطاقة اللازمة للخلية في تسير عملها .
تحمل التعليمات داخل وحدات صغيرة تسمى بالجينات والتى تتراص معا داخل
حافظة تسمى الكروموسومات ومجموعة الجينات داخل الحوافظ جميعها تسمى بالجينوم .
وهى المسئولة عن
صفات الكائن التى تميزه والجينوم يعد مكتبة مرتبة دون قراءة . يتكون الكروموسوم
كيميائيا من حمض يسمى الحمض النووى والذى يرمز لة بالدنا او DNA حيث يتكون من عدد هائل من الوحدات الصغيرة مرتبطة فى شكل سلسله
وكل جزئ كامل من DNA يتركب من سلسلتين تلتفان كجديلتي حبل لتأخذ شكل اللولب المزدوج
والوحدات الأساسية لهذه السلسة هى اربع نيكلوتيدات تسمى :
الادينوزين
Aالسيتوزين
C
الثياميدين
Tالجواندين G
هناك ألفة كيميائية فيزيقية بين الادينوزين والثياميدين وبين كل من
السيتوزين والجواندين تسبب نزوع كل قاعدة إلى الالتصاق بمن تتألف معها فإذا ما
انفصلت السلسلتين سريعا ما تعود إلى التركيب الأصلي وإذا ما انفصلتا السلسلتين
كالسوستة سرعان ما اختارت كل سلسلة ما يكملها أو تجمع كل سلسلة القواعد التي تتألف
معها ليتم بينها التحام لتكون سلسلة مكملة وبذلك يتم التضاعف عند انقسام
الخلية وبذلك تتكون السلسلة بنفس الترتيب وبدقة بالغة .
تتكون كل نيكلوتيدة من ثلاثة اجزاء اثنان منها تكونان قوائم السلم
الحلزونى وهما السكر الخماسي الريبوزى فى صورة الديسوكسى ( اى سكر الريبوز منزوع
ذرة الأكسيجين من على ذرة الكربون رقم 2 ) حمض الفوسفوريك .
وتتحد النيوكلتيدات معا برابطة ثنائية الأستر حيث تتحد احدى
النيوكليتيدات مع التى تسبقها فى السلسلة برابطة استر بين مجموعة الايدروكسيل
على ذرة الكربون رقم 3 وحمض الفوسفوريك للنيوكليتيدة السابقة , وبين مجموعة
الايدروكسيل على ذرة الكربون رقم 5 وحمض الفوسفوريك للنيوكليتيدة
التالية والجزء الثالث من النيوكليتيدة عبارة عن احدى القواعد الاربعة والتى
تكون بالاتحاد مع ما يناظرها درجات السلم الحلزونى .
فيتم
الاتحاد بين قاعدة الادينين فى نيوكليتيدة الادينوزين A مع قاعدة الثيامين
فى نيوكليتيدة الثياميدين T برابطة ثنائية الايدروجين , وبين قاعدة
السيتوزين فى نيوكليتيدة السيتوزين C وقاعدة الجوانين بنيوكلتيدة
الجواندين G برابطة ثلاثية الايدروجين كما بالرسم
الاتحاد بين قاعدة الادينين فى نيوكليتيدة الادينوزين A مع قاعدة الثيامين
فى نيوكليتيدة الثياميدين T برابطة ثنائية الايدروجين , وبين قاعدة
السيتوزين فى نيوكليتيدة السيتوزين C وقاعدة الجوانين بنيوكلتيدة
الجواندين G برابطة ثلاثية الايدروجين كما بالرسم