زیست شناسی tag:http://zist1.mihanblog.com 2020-06-04T03:25:41+01:00 mihanblog.com سوالات تستی علوم زیستی و بهداشت 2008-06-10T07:36:00+01:00 2008-06-10T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/25 شب تاب دبیران و دانش آموزان محترم:برای دیدن سوالات تستی فصل اول تا هشتم کتاب علوم زیستی و بهداشت روی ادامه مطالب کلیک کنید. دبیران و دانش آموزان محترم:

برای دیدن سوالات تستی فصل اول تا هشتم کتاب علوم زیستی و بهداشت روی ادامه مطالب کلیک کنید.

]]>
لینک برای مقالات زیست 2008-06-10T07:36:00+01:00 2008-06-10T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/24 شب تاب زیست و پزشکیScience... مقالات به درد بخور در زمینه ریاضی ، فیزیک ، شیمی ، زیست ، نجوم ، برق ، فلسفه وپزشکی در رسانیکآموزش پزشکیچشم و عینکمقالات و توضیحاتی درباره بینایی و چشم و عینک هاپزشکیاخبار و مقالات پزشکیپزشکان ایران  سایتی برای پزشکان ایرانی همراه بااخبارومقالات پزشکی وامکان گفتگوی زنده وپرسش وپاسخ فارسی وامکان ..دریافت خبرنامه وآموزش زیست شناسیوبلاگی برای آموزش زیست شناسیتوانبخشی اخبار و مقالات درباره معلولین و توانبخشیاخبارسلامتی جام جم( اخبار تغذیه و سلامتی (در قسمت اخبار سلامتی سا

زیست و پزشکی

Science

... مقالات به درد بخور در زمینه ریاضی ، فیزیک ، شیمی ، زیست ، نجوم ، برق ، فلسفه و

پزشکی در رسانیک

آموزش پزشکی

چشم و عینک

مقالات و توضیحاتی درباره بینایی و چشم و عینک ها

پزشکی

اخبار و مقالات پزشکی

پزشکان ایران

  سایتی برای پزشکان ایرانی همراه بااخبارومقالات پزشکی وامکان گفتگوی زنده وپرسش وپاسخ فارسی وامکان ..دریافت خبرنامه و

آموزش زیست شناسی

وبلاگی برای آموزش زیست شناسی

توانبخشی

اخبار و مقالات درباره معلولین و توانبخشی

اخبارسلامتی جام جم

( اخبار تغذیه و سلامتی (در قسمت اخبار سلامتی سایت روزنامه جام جم

انگل شناسی پزشکی

مقالات و نوشته هایی در زمینه انگل شناسی پزشکی

زیست شناس

مقالات و نوشته هایی به درد بخور در زمینه زیست شناسی

dermatology

مقالات و نوشته هایی در زمینه پوست و مو و نیز پاسخ به سوالهای شما در این زمینه ها

پزشک خانواده

 مقالات و نوشته ها واخبار در زمینه پزشکی

بیوتکنولوژی

شناسی مقالات و نوشته ها و اخبار در زمینه بیوتکنولوژی و زیست

مجله نوین پزشکی

هفته نامه ای دارای اخبار و مقالات پزشکی و نیزامکان جستجو درآن ها واستفاده از بایگانی مجله و یا اشتراک آن وهمچنین شرکت در گردهمایی ها

cell biology journal

 

مجله علوم سلولی و مولکولی، یک نشریه علمی- خبری ، برای اطلاع رسانی و آشنایی دانشجویان علوم سلولی ودانشجویان علوم مولکولی می باشد که دارای مقالاتی در این زمینه هاست

ابن سینا فرهنگی

سایتی دارای اطلاعات در زمینه های پزشکی مبتنی برشواهد،آموزش پزشکی،متدولوژی پژوهش وگردهمایی ها .. ومجله های مرتبط و

Genetic ژنتیک

سروِیس خبری ژنتیک و بیوتکنولوژی

salamatiran

 مقالات و نوشته هایی در زمینه علایم بیماری ها , اطلاعات بیماری ها ,اطلاعات دارویی , کمک های اولیه , بدن انسان , زندگی سالم  

irmsa

 Iranian Medical Studenst Association(site daneshjooyane pezeshki e iran)

اخبار ژنتیك

جدیدترین اخبار و مقالات ژنتیك

 

 

 

 

]]>
چرخه ی زندگی نوعی انگل 2008-06-09T04:36:00+01:00 2008-06-09T04:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/23 شب تاب گونه‌ای از كرم‌های‌ حلقوی كه در بدن مورچه‌هایی با نام علمی Cephalotes atratus به صورت انگل زندگی می‌كند، انتهای پیازی شكل بدن مورچه‌ها را به صورت میوه‌ی قرمز و آبداری در می‌آورد.  به نظر پژوهشگران این انگل برای جلب پرندگان به خوردن این مورچه‌ها باعث این دگرگونی در ظاهر آن‌ها می‌شود. پرندگانی كه این مورچه‌ها را می‌خورند، در واقع تخم‌های این انگل را وارد بدن خود می‌كنند و از این راه به گسترش انگل كمك می‌

گونه‌ای از كرم‌های‌ حلقوی كه در بدن مورچه‌هایی با نام علمی Cephalotes atratus به صورت انگل زندگی می‌كند، انتهای پیازی شكل بدن مورچه‌ها را به صورت میوه‌ی قرمز و آبداری در می‌آورد.
  به نظر پژوهشگران این انگل برای جلب پرندگان به خوردن این مورچه‌ها باعث این دگرگونی در ظاهر آن‌ها می‌شود. پرندگانی كه این مورچه‌ها را می‌خورند، در واقع تخم‌های این انگل را وارد بدن خود می‌كنند و از این راه به گسترش انگل كمك می‌كنند.
  پژوهشگران گمان می‌كنند این انگل باعث نازك‌شدن پوشش بیرونی بخش پیازی شكل انتهای بدن مورچه می‌شود. در نتیجه، این پوشش كه در حالت عادی سیاه است، كهربایی به نظر می‌رسد. تخم‌های انگل نیز زرد رنگ است. استیو یانویاك(Steve Yanoviak)، بوم‌شناس دانشگاه آركانزاس و كاشف این پدیده‌ی شگفت‌انگیز، در این باره می‌گوید: " هنگامی كه این دو اثر در نور خورشید در هم می‌آمیزند، رنگ قرمز درخشانی را در انتهای مورچه به نمایش می‌گذارند."
  این مورچه‌ها در مناطق گرمسیری آمریكای مركزی و آمریكای لاتین زندگی می‌كنند و از مدفوع پرندگان می‌خورند. آن‌ها از همین راه به انگل‌ها آلوده می‌شوند و پرندگان دیگر از راه خوردن این مورچه‌ها به انگل دچار می‌شوند. به این ترتیب، چرخه‌ی زندگی انگل ادامه می‌یابد.

  Parasite Transforms Ants Into ''Berries '', National Geographic News, January 16, 2008

]]>
روش های ازدیاد گیاهان 2008-06-05T07:36:00+01:00 2008-06-05T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/20 شب تاب دید کلی هدف علم ازدیاد گیاهان ، افزودن به تعداد گیاهان با حفظ ویژگیهای ارزشمند آنها می‌باشد. برای این منظور گیاهان به روشهای جنسی (Sexual) و یا غیر جنسی (Asexael) تکثیر می‌شوند. اکثرا در طبیعت ، گیاهان از طریق بذر به ادامه نسل می‌پردازند. هر کدام از بذرها از نظر ژنتیکی ساختار منحصر به فرد خود را دارند که ناشی از آمیختگی والدین می‌باشد.برای تولید مثل موفق گیاهان توسط انسان سه جنبه مختلف مورد نظر می‌باشد. داشتن اطلاعات عملی و مهارتهای لازم جهت ازدیاد گیاهان ، نظیر کشت بذر دید کلی هدف علم ازدیاد گیاهان ، افزودن به تعداد گیاهان با حفظ ویژگیهای ارزشمند آنها می‌باشد. برای این منظور گیاهان به روشهای جنسی (Sexual) و یا غیر جنسی (Asexael) تکثیر می‌شوند. اکثرا در طبیعت ، گیاهان از طریق بذر به ادامه نسل می‌پردازند. هر کدام از بذرها از نظر ژنتیکی ساختار منحصر به فرد خود را دارند که ناشی از آمیختگی والدین می‌باشد.

برای تولید مثل موفق گیاهان توسط انسان سه جنبه مختلف مورد نظر می‌باشد. داشتن اطلاعات عملی و مهارتهای لازم جهت ازدیاد گیاهان ، نظیر کشت بذر ، نهال و نشا ، پیوند زدن ، تهیه قلمه و ریشه‌دار کردن آن هنر ازدیاد نباتات بشمار می‌آید، داشتن اطلاعات لازم در مورد رشد و نمو ساختار گیاه و شرایط رشد که علم ازدیاد گیاهان محسوب می‌شود. جنبه سوم ، داشتن اطلاعات کافی در مورد روشهای ازدیاد گونه‌های مختلف گیاهی می‌باشد.

تکثیر جنسی گیاهان

تکثیر جنسی گیاهان شامل ترکیب یاخته‌های جنسی نر و ماده و تشکیل بذر می‌باشد. تکثیر جنسی با نصف شدن و کاهش کروموزومی گامتهای نر و ماده ، آغاز می‌شود و بعد از لقاح تعداد کروموزومها به تعداد اولیه افزایش می‌یابد و با بوجود آمدن ژنوتیپهای جدید همراه است. شکل ظاهری (فنوتیپ) گیاه و انتقال صفات از نسلی به نسل دیگر توسط ژنها تعیین می‌شود.

فرآیند زایشی گیاه

فرآیند زایشی گیاه با تشکیل گل ، آغاز می‌شود و این تغییرات شامل گل انگیزی ، گل آغازی ، اختصاصی شدن و تشکیل گل و شکوفایی است. از ترکیب گامتهای نر و ماده ابتدا تخم حاصل می‌شود و تخمک تلقیح یافته به دانه تبدیل می‌شود. تخم دارای خاصیت "خود تولیدی" بوده و حاوی اطلاعات ژنتیکی مورد نیاز برای تولید یک گیاه کامل می‌باشد. عواملی همچون دما ، طول روز ، هورمونهای گل انگیزی و تغذیه گیاه در تمایز و تشکیل گل ، دخالت دارند.

تشکیل بذر

دانه‌های گرده بعد از جوانه زدن بر روی کلاله ، لوله گرده را حاصل می‌کنند. لوله گرده پس از عبور خامه وارد تخمدان شده و در نهایت به کیسه جنینی رسیده و عمل لقاح صورت می‌گیرد. لوله گرده حاوی دو هسته جنسی میباشد. یکی از هسته‌ها با تخمزا ترکیب شده و تخم دیپلوئید حاصل می‌شود. هسته دیگر با هسته ثانویه کیسه جنینی ترکیب شده و آندوسپرم ترپپلوئید را بوجود می‌آورد. پوششهای تخمک بعد از لقاح و در حین رشد و نمو بذر ، تغییر حالت داده و پوسته بذر را حاصل می‌کنند. بذر شامل جنین ، مواد غذایی و پوسته بذر می‌باشد.

جوانه زدن بذر

بذر تخمک لقاح یافته است و در هنگام جدا شدن از پایه مادر ، حاوی جنین ، مواد غذایی و پوسته می‌باشد. بذرهایی که از پایه مادر جدا می‌شوند رطوبت آنها کاهش می‌یابد و فعالیت حیاتی آنها در حد پایین می‌باشد. فعال شدن ماشین متابولیکی جنین موجب جوانه زنی بذر و رویش گیاه جدید می‌شود. جوانه‌زنی شامل پاره شده پوسته بذر ، ظاهر شده چند میلیمتر از ریشه‌چه می‌باشد. در جوانه‌زنی بذر نوع ویژه‌ای از مولکولهای mRNA دخالت دارند، تعادل هورمونی کنترل می‌شود و میزان اسید جیبرلیک در بذر افزایش می‌یابد. و با تولید ساقچه و برگها ، گیاه جدید تولید می‌شود.

مزایای ازدیاد جنسی

امکان انبار کردن بذر در شرایط مناسب و کشت آن در سالهای بعد ، ارزان و اقتصادی بودن ازدیاد توسط بذر ، عدم انتقال بیماریهای ویروسی توسط بذر ، سازگار بودن بذر به شرایط متغیر محیطی ، امکان ازدیاد اکثر گیاهان زراعی ، تکثیر پایه‌های بذری برای درختان میوه ، ازدیاد کلونهای اصلاح شده توسط بذر و ... از مزایای تکثیر جنسی گیاهان محسوب می‌شوند.

تکثیر غیر جنسی گیاهان

در تولید مثل غیر جنسی ، تقسیم یاخته‌ای بدون کاهش کروموزومی (میوز) اساس کار می‌باشد. بطوریکه گیاهان تولید شده حاوی اطلاعات ژنتیکی پایه مادر می‌باشند. تقسیم یاخته‌ای توسط سلولهای غیر جنسی (سوماتیک) انجام می‌گیرد. تقسیم مستقیم یاخته‌ای عامل تشکیل بافت پینه در محل زخم و باززایی و بهبود زخم است و تکثیر رویشی را بوسیله قلمه ، پیوند و خوابانیدن شاخه ممکن می‌سازد. این روش تکثیر در کشت بافت نیز مطرح بوده و می‌توان گیاهان جدید را از این طریق تولید نمود. سلول رویشی زنده گیاهان ، دارای قدرت تولید یک گیاه کامل می‌باشد و این پدیده را قدرت خودسازی (Totipotency) می‌نامند و گیاه تولید شده بطور کامل اطلاعات ژنتیکی یاخته های مادری را خواهد داشت.

روشهای ازدیاد غیر جنسی گیاهان

قلمه زدن

قلمه قسمتی از گیاه است که معمولا حاوی جوانه بوده و بعد از جدا کردن از پایه ، در محیط کشت ریشه‌دار می‌گردد. قلمه زدن معمولترین روش ازدیاد غیر جنسی بوده که آسانتر و ارزانتر از دیگر روشهای غیر جنسی می‌باشد. گیاهان تولید شده از طریق قلمه گیری شبیه پایه مادر و شبیه یکدیگر بوده و در آنها تفرقه صفات حاصل نمی‌شود.

خوابانیدن شاخه

در این روش شاخه مورد نظر را قبل از جدا کردن از پایه مادر ، در محیط کشت ریشه‌دار نموده، سپس از پایه مادر جدا می‌کنند و به عنوان گیاه جدید مورد استفاده قرار می‌دهند. در شاخه‌هایی که به عنوان وسیله ازدیاد بکار برده می‌شوند، ریشه‌های نابجا حاصل میشود.

پیوند زدن

پیوند عبارت است از اتصال دو قطعه از بافت زنده گیاه بر روی یکدیگر که منجر به تشکیل یک گیاه مستقل می‌گردد. قسمت بالای محل پیوند را پیوندک می‌نامند. پیوندک وظیفه عمل فتوسنتز و تشکیل محصول را به عهده می‌گیرد. پایه بخش پایین محل پیوند است که قسمتی از تنه و سیستم ریشه را بوجود می‌آورد.

ازدیاد بوسیله ساختارهای رویشی

برخی از گیاهان نظیر گیاهان چند ساله علفی دارای ساختارهای ویژه رویشی می‌باشند که می‌توان گیاه مورد نظر را توسط این نوع ساختارها ، زیاد کرد. از این ساختارها می‌توان به پیاز ، ساقه غده‌ای ، ریزوم ، پاجوش و ... اشاره کرد.

ریزازدیادی

این روش شامل تولید گیاه با استفاده از قسمتهای بسیار ریز گیاه نظیر بافتها و یاخته‌ها در شرایط ضد عفونی شده و در محیط کشت مصنوعی با استفاده از سیستم درون شیشه‌ای می‌باشد. این روش را بطور کلی ، کشت بافت می‌گویند.

مزایای تکثیر غیر جنسی گیاهان

تولید گیاهان یکدست و متجانس و شبیه پایه مادر ، کوتاه کردن دوره نونهالی ، ازدیاد گیاهان بکربار ، کنترل شکل و مراحل رشد و گوناگونی روشهای غیر جنسی ، از مزایای این روش تکثیر محسوب می‌شود.

معایب ازدیاد غیر جنسی گیاهان

از معایب ازدیاد غیر جنسی پر هزینه بودن و امکان انتقال عوامل بیماریزا توسط این روش می‌باشد. از عوامل بیماریزا می‌توان به قارچها ، باکتریها و ویروسها اشاره کرد.]]>
بیو شیمی 2008-06-05T07:36:00+01:00 2008-06-05T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/19 شب تاب بیوشیمی علمی است که درباره ترکیبات و واکنشهای شیمیایی در موجودات زنده بحث می‌کند.دید کلی اساس شیمیایی بسیاری از واکنشها در موجودات زنده شناخته شده است. کشف ساختمان دو رشته‌ای دزاکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) ، جزئیات سنتز پروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA (نوترکیبی DNA) از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. امروزه مشخص شده که ال

بیوشیمی علمی است که درباره ترکیبات و واکنشهای شیمیایی در موجودات زنده بحث می‌کند.

دید کلی

اساس شیمیایی بسیاری از واکنشها در موجودات زنده شناخته شده است. کشف ساختمان دو رشته‌ای دزاکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) ، جزئیات سنتز پروتئین از ژنها ، مشخص شدن ساختمان سه بعدی و مکانیسم فعالیت بسیاری از مولکولهای پروتئینی ، روشن شدن چرخه‌های مرکزی متابولیسم وابسته بهم و مکانیسمهای تبدیل انرژی و گسترش تکنولوژی Recombinant DNA (نوترکیبی DNA) از دستاوردهای برجسته بیوشیمی هستند. امروزه مشخص شده که الگو و اساس مولکولی باعث تنوع موجودات زنده شده است.

تمامی ارگانیسمها از باکتریها مانند اشرشیاکلی تا انسان ، از واحدهای ساختمانی یکسانی که به صورت ماکرومولکولها تجمع می‌یابند، تشکیل یافته‌اند. انتقال اطلاعات ژنتیکی از DNA به ریبونوکلئیک اسید (RNA) و پروتئین در تمامی ارگانیسمها به صورت یکسان صورت می‌گیرد. آدنوزین تری فسفات (ATP) ، فرم عمومی انرژی در سیستمهای بیولوژیکی ، از راههای مشابهی در تمامی جانداران تولید می‌شود.

تاثیر بیوشیمی در کلینیک

مکانیسمهای مولکولی بسیاری از بیماریها ، از قبیل بیماری کم خونی و اختلالات ارثی متابولیسم ، مشخص شده است. اندازه گیری فعالیت آنزیمها در تشخیص کلینیکی ضروری می‌باشد. برای مثال ، سطح بعضی از آنزیمها در سرم نشانگر این است که آیا بیمار اخیرا سکته قلبی کرده است یا نه؟بررسی DNAدر تشخیص ناهنجاریهای ژنتیکی ، بیماریهای عفونی و سرطانها نقش مهمی ایفا می کند. سوشهای باکتریایی حاوی DNA نوترکیب که توسط مهندسی ژنتیک ایجاد شده است، امکان تولید پروتئینهایی مانند انسولین و هورمون رشد را فراهم کرده است. به علاوه ، بیوشیمی اساس علایم داروهای جدید خواهد بود. در کشاورزی نیز از تکنولوژی DNA نوترکیب برای تغییرات ژنتیکی روی ارگانیسمها استفاده می‌شود.

گسترش سریع علم و تکنولوژی بیوشیمی در سالهای اخیر ، محققین را قادر ساخته که به بسیاری از سوالات و اشکالات اساسی در مورد بیولوژی و علم پزشکی جواب بدهند. چگونه یک تخم حاصل از لقاح گامتهای نر و ماده به سلولهای عضلانی ، مغز و کبد تبدیل می‌شود؟ به چه صورت سلولها با همدیگر به صورت یک اندام پیچیده درمی‌آیند؟ چگونه رشد سلولها کنترل می‌شود؟ علت سرطان چیست؟ مکانیسم حافظه کدام است؟ اساس مولکولی اسکیزوفرنی چیست؟

مدلهای مولکولی ساختمان سه بعدی

وقتی ارتباط سه بعدی بیومولکولها و نقش بیولوژیکی آنها را بررسی می‌کنیم، سه نوع مدل اتمی برای نشان دادن ساختمان سه بعدی مورد استفاده قرار می‌گیرد.

مدل فضا پرکن (Space _ Filling)

این نوع مدل ، خیلی واقع بینانه و مصطلح است. اندازه و موقعیت یک اتم در مدل فضا پرکن بوسیله خصوصیات باندها و شعاع پیوندهای واندروالسی مشخص می‌شود. رنگ مدلهای اتم طبق قرارداد مشخص می‌شود.

مدل گوی و میله (ball _ and _ Stick)

این مدل به اندازه مدل فضا پرکن ، دقیق و منطقی نیست. برای اینکه اتمها به صورت کروی نشان داده شده و شعاع آنها کوچکتر از شعاع واندروالسی است.

مدل اسکلتی (Skeletal)

ساده‌ترین مدل مورد استفاده است و تنها شبکه مولکولی را نشان می‌دهد و اتمها به وضوح نشان داده نمی‌شوند. این مدل ، برای نشان دادن ماکرومولکولهای بیولوژیکی از قبیل مولکولهای پروتئینی حاوی چندین هزار اتم مورد استفاده قرار می‌گیرد.

فضا

در نشان دادن ساختمان مولکولی ، بکار بردن مقیاس اهمیت زیادی دارد. واحد آنگستروم ()، بطور معمول برای اندازه‌گیری طول سطح اتمی مورد استفاده قرار می‌گیرد. برای مثال ، طول باند C _ C ، مساوی 1،54 آنگستروم می‌باشد. بیومولکولهای کوچک ، از قبیل کربوهیدراتها و اسیدهای آمینه ، بطور تیپیک ، طولشان چند آنگستروم است. ماکرومولکولهای بیولوژیکی ، از قبیل پروتئینها ، 10 برابر بزرگتر هستند. برای مثال ، پروتئین حمل کننده اکسیژن در گلبولهای قرمز یا هموگلوبین ، دارای قطر 65 آنگستروم است. ماکرومولکولهای چند واحدی 10 برابر بزرگتر می‌باشند. ماشینهای سنتز کننده پروتئین در سلولها یا ریبوزومها ، دارای 300 آنگستروم طول هستند. طول اکثر ویروسها در محدوده 100 تا 1000 آنگستروم است. سلولها بطور طبیعی 100 برابر بزرگتر هستند و در حدود میکرومتر (μm) می‌باشند. برای مثال قطر گلبولهای قرمز حدود 7μm است. میکروسکوپ نوری حداقل تا 2000 آنگستروم قابل استفاده است. مثلا میتوکندری را می‌توان با این میکروسکوپ مشاهده کرد. اما اطلاعات در مورد ساختمانهای بیولوژیکی از مولکولهای 1 تا آنگستروم با استفاده از میکروسکوپ الکترونی X-ray بدست آمده است. مولکولهای حیات ثابت می‌باشند.

زمان لازم برای انجام واکنشهای بیوشیمیایی

راکسیونهای شیمیایی در سیستمهای بیولوژیکی به وسیله آنزیمها کاتالیز می‌شوند. آنزیمها سوبستراها را در مدت میلی ثانیه () به محصول تبدیل می‌کنند. سرعت بعضی از آنزیمها حتی سریعتر نیز می‌باشد، مثلا کوتاهتر از چند میکروثانیه (). بسیاری از تغییرات فضایی در ماکرومولکولهای بیولوژیکی به سرعت انجام می‌گیرد. برای مثال ، باز شدن دو رشته هلیکسی DNA از همدیگر که برای همانندسازی و رونویسی ضروری است، یک میکروثانیه طول می‌کشد. جابجایی یک واحد (Domain) از پروتئین با حفظ واحد دیگر ، تنها در چند نانوثانیه () اتفاق می‌افتد. بسیاری از پیوندهای غیر کووالان مابین گروههای مختلف ماکرومولکولی در عرض چند نانوثانیه تشکیل و شکسته می‌شوند. حتی واکنشهای خیلی سریع و غیر قابل اندازه گیری نیز وجود دارد. مشخص شده است که اولین واکنش در عمل دیدن ، تغییر در ساختمان ترکیبات جذب کننده فوتون به نام رودوپسین می‌باشد که در عرض اتفاق می‌افتد.

انرژی

ما بایستی تغییرات انرژی را به حوادث مولکولی ربط دهیم. منبع انرژی برای حیات ، خورشید است. برای مثال ، انرژی فوتون سبز ، حدود 57 کیلوکالری بر مول (Kcal/mol) بوده و ATP ، فرمول عمومی انرژی ، دارای انرژی قابل استفاده به اندازه 12 کیلوکالری بر مول می‌باشد. برعکس ، انرژی متوسط هر ارتعاش آزاد در یک مولکول ، خیلی کم و در حدود 0،6 کیلوکالری بر مول در 25 درجه سانتیگراد می‌باشد. این مقدار انرژی ، خیلی کمتر از آن است که برای تجزیه پیوندهای کووالانسی مورد نیاز است، (برای مثال 83Kcal/mol برای پیوند C _ C). بدین خاطر ، شبکه کووالانسی بیومولکولها در غیاب آنزیمها و انرژی پایدار می‌باشد. از طرف دیگر ، پیوندهای غیر کووالانسی در سیستمهای بیولوژیکی بطور تیپیک دارای چند کیلوکالری انرژی در هر مول می‌باشند. بنابراین انرژی حرارتی برای ساختن و شکستن آنها کافی است. یک واحد جایگزین در انرژی ، ژول می‌باشد که برابر 0،239 کالری است.

ارتباطات قابل بازگشت بیومولکولها

ارتباطات قابل برگشت بیومولکولها از سه نوع پیوند غیر کووالانسی تشکیل شده است. ارتباطات قابل برگشت مولکولی ، مرکز تحرک و جنبش موجود زنده است. نیروهای ضعیف و غیر کووالان نقش کلیدی در رونویسی DNA ، تشکیل ساختمان سه بعدی پروتئینها ، تشخیص اختصاصی سوبستراها بوسیله آنزیمها و کشف مولکولهای سیگنال ایفا می‌کنند. به علاوه ، اکثر مولکولهای بیولوژیکی و پروسه‌های درون مولکولی ، بستگی به پیوندهای غیر کووالانی همانند پیوندهای کووالانی دارند. سه پیوند اصلی غیر کووالان عبارت است از: پیوندهای الکترواستاتیک ، پیوندهای هیدروژنی و پیوندهای واندروالسی آنها از نظر ژئومتری ، قدرت و اختصاصی بودن با هم تفاوت دارند. علاوه از آن ، این پیوندها به مقدار زیادی از طرق مختلف در محلولها تحت تاثیر قرار می‌گیرند.

]]>
ژنتیک پزشکی و انسانی 2008-06-05T07:36:00+01:00 2008-06-05T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/18 شب تاب اینک ، زمان بسیار مهیجی در ژنتیک انسانی و پزشکی است. ژنتیک پزشکی ، نقش شناخته شده‌ای به عنوان تخصصی در طب پیدا کرده است که با تشخیص ، درمان و اداره اختلالات ارثی سروکار دارد. دید کلی این نظر که ژنتیک پزشکی صرفا مربوط به توارث خصوصیات جزئی ، سطحی و نادر است، جای خود را به درک نقش اساسی ژن در فرایندهای پایه زندگی داده است. ژنتیک پزشکی و ژنتیک انسانی ، در خط مقدم تحقیقات پیرامون تنوع و توارث انسانها قرار دارند، در حالی که در پیشرفت سریع زیست شناسی مولکولی ، بیوشیمی و زیست شناسی سلولی نیز نقش د
اینک ، زمان بسیار مهیجی در ژنتیک انسانی و پزشکی است. ژنتیک پزشکی ، نقش شناخته شده‌ای به عنوان تخصصی در طب پیدا کرده است که با تشخیص ، درمان و اداره اختلالات ارثی سروکار دارد.




تصویر

دید کلی

این نظر که ژنتیک پزشکی صرفا مربوط به توارث خصوصیات جزئی ، سطحی و نادر است، جای خود را به درک نقش اساسی ژن در فرایندهای پایه زندگی داده است. ژنتیک پزشکی و ژنتیک انسانی ، در خط مقدم تحقیقات پیرامون تنوع و توارث انسانها قرار دارند، در حالی که در پیشرفت سریع زیست شناسی مولکولی ، بیوشیمی و زیست شناسی سلولی نیز نقش دارند و از آن بهره می‌برند. بویژه ، در دهه آخر قرن 20 و شروع قرن 21 شاهد آغاز پروژه ژنوم انسانی بوده‌ایم که تلاش هدفمند در جهت تعیین محتوای کامل ژنوم انسان است.

ژنوم به زبان ساده به صورت مجموعه اطلاعات ژنتیکی گونه ما که در هر یک از سلولهای هسته‌دار بدن رمزگردانی می‌شود، تعریف می‌گردد. همگام با سایر موضوعات زیست شناسی نوین ، پروژه ژنوم انسانی از طریق فراهم سازی بینش اساسی در مورد بسیاری از بیماریها و پیشبرد تکامل ابزارهای تشخیصی به مراتب بهتر ، اقدامات پیشگیری کننده و شیوه‌های درمانی در آینده نزدیک ، در حال متحول کردن ژنتیک پزشکی و انسانی است. پس از کامل شدن ، پروژه ژنوم انسانی ، توالی کامل تمام DNA انسان را در دسترس قرار خواهد داد. آگاهی از این توالی کامل ، به نوبه خود شناسایی تمام ژنهای انسان را مقدور می‌سازد و نهایتا تعیین این موضوع را که چگونه تنوع در این ژنها در ایجاد سلامت و بیماری نقش دارد، امکان‌پذیر می‌سازد.

تاریخچه

در سال 1902 گارود (Garrod) و گالتون (Galton) ، که بنیانگذاران ژنتیک پزشکی نام گرفته‌اند، با بررسی آلکاپتون اوری اولین نمونه توارث مندلی در انسان را گزارش کردند. گارود در گزارش خود با تشکر از همکاریهای بیت سن (Bateson) زیست شناس ، نتیجه ازدواجهای فامیلی را در بوجود آمدن به اصطلاح خطاهای متابولیزم مادرزادی تاکید کرده بود. این اولین نتیجه روشن همکاری تحقیقی بین علم پزشکی و غیر پزشکی بود که تا به حال ادامه پیدا کرده و حاصل آن نیز پیشرفت سریع این علم می‌باشد.

در اواخر دهه 50 قرن بیستم ، مطالعه علمی کروموزوم‌های انسان مقدور گشت و نقش نقایص کروموزومی در عقب افتادگی رشدی و ذهنی ، عقیمی و دیگر عوارض روشن شد. جدیدا تعیین نقشه کروموزومی ژنهای انسان بر روی کروموزوم‌ها مشخص شده است. توسعه و کاربرد علم ژنتیک نتایج سودمندی برای پزشکی بالینی داشته است.



تصویر

اهمیت ژنتیک در تمام جنبه‌های پزشکی

اگرچه ژنتیک پزشکی به صورت تخصصی شناخته شده در آمده است، واضحا آشکار شده که ژنتیک انسانی مفاهیم یکنواخت مهمی فراهم می‌سازد که مسیر تمام کارهای پزشکی را روشن و آنها را همسو می‌کند. برای بهره‌مند ساختن کامل بیماران و خانواده‌های آنها از دانش در حال گسترش ژنتیک ، تمام پزشکان و همکاران آنها در مشاغل بهداشتی نیاز به درک اصول پایه ژنتیک انسانی دارند.


  • وجود اشکال جایگزین یک ژن (آللها) در جمعیت ، پیدایش فنوتیپ‌های مشابه بوجود آمده از جهش و تنوع در جایگاههای ژنی مختلف ، اهمیت تعاملات ژنی _ ژنی و ژنی _ محیطی در بیماری ، نقش جهش پیکری در سرطان و پیری ، مقدور بودن تشخیص پیش از تولد ، امیدواری در زمینه ژن درمانی‌های قوی ، مفاهیمی هستند که امروزه در تمام کارهای پزشکی نفوذ پیدا کرده‌اند و در آینده فقط مهمتر خواهند شد.

  • یک جنبه از کار ژنتیک پزشکی که مربوط به تمام طب است، ارزش تاکید دارد: این علم نه تنها بر بیمار بلکه بر کل خانواده نیز متمرکز می‌باشد. تاریخچه جامع خانوادگی ، از گامهای اولیه مهم در تجزیه و تحلیل هر نوع اختلال است، صرفنظر از اینکه ژنتیکی بودن این اختلال شناخته شده یا ناشناخته باشد.

  • تاریخچه ژنتیکی ، از این جهت اهمیت دارد که می‌تواند نقش حیاتی در تشخیص داشته باشد، ممکن است ارثی بودن یک اختلال را نشان دهد، می‌تواند اطلاعاتی پیرامون تاریخچه طبیعی یک بیماری و تنوع در بروز آن فراهم کند و می‌تواند طرح توارث را آشکار سازد. تشخیص یک بیماری ارثی ، تخمین خطر برای سایر افراد خانواده را مقدور می‌کند تا بتوان اداره و تدیبر مناسب ، پیشگیری و مشاوره برای بیمار و خانواده او در نظر گرفت.

قوانین موجود در ژنتیک انسانی و پزشکی

  • ژنتیک ، موضوع پراکنده‌ای مرتبط با تنوع و توارث در تمام موجودات زنده است. در این حوزه وسیع ، ژنتیک انسانی ، داشن تنوع و توارث در انسان است. در حالی که ژنتیک پزشکی ، با زیرگروهی از تنوع ژنتیکی انسان که در کار طب و تحقیقات پزشکی حائز اهیمیت است، سروکار دارد.

  • در ژنتیک انسانی و پزشکی ، حوزه‌های متعدد جالبی وجود دارند که به صورت جهات گوناگون تکامل ژنتیک مشخص می‌شوند. حوزه‌های اصلی شناخته شده این تخصص عبارتند از:

    • 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.

موضوعات اخلاقی در ژنتیک پزشکی

موفقیتهای ژنتیک پزشکی ، با رشد موازی سطح نگرانی و اضطراب در مورد استفاده از دانشمان در جهت مفید (نه مضر) برای افراد ، خانواده‌هایشان و کل جامعه همراه بوده است. با شروع پروژه ژنوم انسانی در ایالات متحده ، کنگره آمریکا ، معضلات اخلاقی آسیب پذیری جدی جامعه بر اثر استفاده نادرست از این دانش بسیار توسعه یافته ژنتیک انسانی را شناسایی کرد.

کنگره کاربرد بخشی از بودجه پروژه ژنوم انسانی آمریکا برای حمایت از تحقیقات و آموزش در زمینه‌های اخلاقی ، قانونی و اجتماعی (EISI) این پروژه را الزامی ساخت. برنامه‌های مشابهی در کشورهای دیگر نیز وجود دارند. تلاش (EISI) در جهت مطالعه اثر دانش بدست آمده از پروژه ژنوم انسانی در بسیاری از حوزه‌ها مانند کار طب و سایر حرفه‌های مراقبت بهداشتی ، وضع و ارائه سیاست عمومی ، قانون و آموزش می‌باشد.

در هر بحثی از موضوعات اخلاقی در پزشکی ، سه اصل اساسی غالبا ذکر می‌شود: سودمندی ، احترام به خودمختاری فرد ، عدالت. وقتی این سه اصل در تعارض با یکدیگر باشند، موضوعات اخلاقی پیچیده‌ای بوجود می‌آید. نقش متخصصان اخلاقی پزشکی که در حد فاصل بین جامعه و ژنتیک پزشکی کار می‌کنند، سنجیدن تقاضاهای متعارض است که هر کدام بر پایه یک یا بیش از یک اصل اساسی فوق ادعای مشروعیت دارند.



تصویر

آینده بحث

در طی زندگی حرفه‌ای 40 ساله دانشجویان پزشکی و مشاوره ژنتیکی ، احتمالا تغییرات عمده‌ای در درک و کار بر روی نقش ژنتیک در پزشکی صورت خواهد گرفت. هر دوره‌ای می‌تواند دربر گیرنده تغییراتی بیشتر از تغییرات مشاهده شده ظرف بیش از 50 سال گذشته باشد. در طی این مدت ، حوزه ژنتیک از شناسایی ماهیت DNA به عنوان عامل فعال توارث تا آشکارسازی ساختمان مولکولی DNA و کروموزوم‌ها و تعیین رمز کامل ژنوم انسان تکامل پیدا کرده است. با قضاوت از روی سرعت زیاد اکتشافات فقط در دهه گذشته عملا مشخص می‌شود که ما صرفا در آغاز انقلابی در وارد کردن دانش ژنتیک و ژنوم به حوزه سلامت عمومی و کار پزشکی هستیم.]]>
ژنتیک ملکولی 2008-06-05T07:36:00+01:00 2008-06-05T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/17 شب تاب ژنتیک و زیست شناسی مولکولی دو موضوع کاملا مرتبط بهم هستند و اگر چه تفاوتهایی بین آنها موجود است، ولی بهتر است که آنها را در یک قالب مطرح کرد. به این دلیل اصطلاح ژنتیک مولکولی امروزه اغلب برای تشریح شاخه‌ای از زیست شناسی بکار می‌رود که مربوط به مطالعه همه جنبه‌های یک ژن است. 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 اطلاع
ژنتیک و زیست شناسی مولکولی دو موضوع کاملا مرتبط بهم هستند و اگر چه تفاوتهایی بین آنها موجود است، ولی بهتر است که آنها را در یک قالب مطرح کرد. به این دلیل اصطلاح ژنتیک مولکولی امروزه اغلب برای تشریح شاخه‌ای از زیست شناسی بکار می‌رود که مربوط به مطالعه همه جنبه‌های یک ژن است.




img/daneshnameh_up/7/7b/b.Gen.4.gif

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.



img/daneshnameh_up/e/e9/chromatn.2.jpg

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.



تصویر

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.



تصویر

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.]]>
ژنتیک پایه 2008-06-05T07:36:00+01:00 2008-06-05T07:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/16 شب تاب 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 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.



تصویر

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.



تصویر

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.




تصویر
*ژنها واحدهای ارثی هستند.


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.



تصویر

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.]]>
نمونه سوالات علوم زیستی و بهداشت( سری 1) 2008-06-05T02:36:00+01:00 2008-06-05T02:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/22 شب تاب لطفا برای دیدن نمونه سوالات روی ادامه مطالب کلیک کنید. لطفا برای دیدن نمونه سوالات روی ادامه مطالب کلیک کنید.
]]>
بیوشیمی گیاهی 2008-06-04T21:36:00+01:00 2008-06-04T21:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/21 شب تاب بیوشیمی گیاهی شاخه‌ای از بیوشیمی است. دانشی است تجربی که هدف آن بررسی طبیعت و مکانیسم واکنشهای شیمیای ویژه‌ای است که در گیاهان روی می‌دهند. این شاخه از علوم ، دانشی نو‌ظهور است که در حال تکامل می‌باشد.دید کلی گیاهان که منبع غذاها ، داروها و تعداد بیشماری از مواد آلی گوناگون هستند، در حقیقت گنجینه‌ای عظیم از ثروت پنهانی بشمار می‌روند که پیوسته تجدید می‌شوند. گیاهان علاوه بر آنکه نقش تلمبه آب بی‌اندازه پرتوانی را میان خاک و جو ایفا می‌کنند. با بقای
بیوشیمی گیاهی شاخه‌ای از بیوشیمی است. دانشی است تجربی که هدف آن بررسی طبیعت و مکانیسم واکنشهای شیمیای ویژه‌ای است که در گیاهان روی می‌دهند. این شاخه از علوم ، دانشی نو‌ظهور است که در حال تکامل می‌باشد.

دید کلی

گیاهان که منبع غذاها ، داروها و تعداد بیشماری از مواد آلی گوناگون هستند، در حقیقت گنجینه‌ای عظیم از ثروت پنهانی بشمار می‌روند که پیوسته تجدید می‌شوند. گیاهان علاوه بر آنکه نقش تلمبه آب بی‌اندازه پرتوانی را میان خاک و جو ایفا می‌کنند. با بقایای فسیلی خود منشا منابع لازم برای تمدن کنونی هستند. سلول گیاهی آزمایشگاه بنیادی این کارخانه شگرف ترکیبات آلی است. مهم آن است که تعیین شود گیاه با چه فرآیندهایی (فتوسنتز ، تعرق و (واکنشهای متابولیسمی|متابولیسم))) دگرگونی‌های متعددی را باعث می‌شود که از چند ماده ساده آغاز می‌شوند و به تعداد بیشماری از پیچیده‌ترین مواد آلی حاصل از متابولیسم گیاهی می‌رسند.

برخی از فرآیندها مانند فتوسنتز یا چرخه‌های تحولات نیتروژن و گوگرد ، خصلتی عام دارند که به مولکولهای ساده متابولیسم اولیه مانند قندها و آمینو اسیدها و ... که در همه گیاهان مشترک هستند منجر می‌شوند. فرایندهای دیگر ، برعکس ، اختصاصی‌تر هستند و به فرآورده‌های متابولیسم ثانویه حاصل از استفاده مواد متابولیسم اولیه ، می‌انجامد. چنین است قلمرو بیکران و هیجان ‌انگیز بیوشیمی گیاهی که هدف آن پاسخ به این پرسش معقول است که پدیده‌ها چگونه روی می‌دهند، بی‌آنکه بخواهد به پرسش غایت‌گرانه چرا پاسخ دهد. مباحثی که در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند، در زیر شرح داده می‌شوند.

نقش آب در گیاهان

آب لازمه زندگی است. زندگی در دریاها تولد ‌یافته و واکنشهای متابولیسمی ، مانند ساختارهایی که پایه و اساس این واکنشها هستند فقط در محیط آبکی انجام ‌پذیر هستند. آب در گیاهان علفی و اندامهای جوان در نگهداری حالت تورژسانس دخالت دارد. آب به عنوان متابولیت در تهیه هیدروژن لازم برای ساختن زنجیره‌های هیدروکربنی دخالت دارد. آب در پدیده فتوسنتز نقش کلیدی دارد. آب از طریق تارهای کشنده ریشه جذب شده و از طریق آوندهای چوبی به تمام قسمت‌های گیاه منتقل شده و اعمال خود را انجام می‌دهد.

فتوسنتز

فتوسنتز که در کلروپلاست‌ها صورت می‌گیرد عبارت است از تشکیل قندها از H2O و CO2 به کمک انرژی نوری جذب شده بوسیله کلروفیل و رنگیزه‌های فرعی. مباحثی که در مورد فتوسنتز در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شود به صورت زیر است. شرایط فتوسنتز ، مراحل مختلف اخذ انرژی نوری و تبدیل آن به انرژی شیمیایی ، احیای CO2 به قند سه کربنی و در نهایت تشکیل قندهای مختلف از قند اولیه است. بازده فتوسنتز چه از ساخت قندها و چه از نظر میزان انرژی تولیدی در گیاهان مختلف ، متفاوت است.

تنفس در گیاهان

پدیده‌های تنفس با مصرف اکسیژن و دفع دی‌اکسید کربن همراه هستند، این پدیده‌ها شامل تجزیه متابولیت‌های کربن‌دار است که سرانجام پس از اکسایش به H2O و CO2 تبدیل می‌شوند. این اکسایش همراه با آزاد کردن انرژی است که به صورت ATP ذخیره می‌شود. در گیاهان دو نوع تنفس دیده می‌شود: تنفس در همه موجودات زنده مشترک است و در تاریکی و روشنایی انجام می‌شود و تنفس نوری که فقط در روشنایی انجام می‌شود.

img/daneshnameh_up/1/1c/b.phyt.1.jpg

تغذیه نیتروژنی گیاهان

در گیاهان ، ترکیبات نیتروژن‌دار که از مواد اساسی سازنده موجودات زنده هستند، از مولکولهای کانی ساده ساخته می‌شوند. مشتقات نیتروژندار از دو نظر حائز اهمیت هستند، از نظر کمی که ترکیبات نیتروژندار 30 - 6 درصد وزن خشک گیاهان را تشکیل می‌دهند و از نظر کیفی که نیتروژن در ساخت بسیاری از ترکیبات اساسی متابولیسم مانند آنزیمها ، اسیدهای نوکلئیک و ... شرکت دارد. مباحثی که در این مورد در بیوشیمی گیاهی وجود دارد شامل منابع نیتروژن ، استفاده گیاهان از نیتروژن هوا ، شکلهای مختلف ازت و ... است.

تغذیه گوگردی گیاهان

ترکیبات گوگردی بسیار فراوان هستند و در همه موجودات زنده یافت می‌شوند، ولی تنها گیاهان و میکروارگانیزم‌ها می‌توانند از یونهای سولفات خاک استفاده کرده و آنها را احیا کنند. مباحثی که در بیوشیمی گیاهی درباره این تغذیه مطرح می‌شود شامل منابع گوگرد ، استفاده از سولفات‌ها ، احیای سولفات فعال ، ورود سولفورها در ترکیبات آلی و ... می‌باشد.

بیومولکولها

تمام بیومولکولها از جمله کربوهیدراتها ، پروتئینها ، لیپیدها و اسیدهای نوکلئیک در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند. که شامل شکل و ساختمان این ترکیبات و مشتقات مختلف آنها ، وظایف و نقش آنها در گیاه و متابولیسم این مواد می‌باشد.

ترکیبات معطر

بیوسنتز حلقه معطر یکی از فرایندهای اساسی در بیوشیمی گیاهی است. از مهمترین ترکیبات معطر می‌توان لیگنین (ماده سازنده چوب) و همچنین بسیاری از اسانسها ، فلاونها ، آنتوسیانها و اسیدهای آمینه واجد حلقه‌های معطر (فنیل آلانین و ترپیتوفان) و ... اشاره کرد. مواردی مانند تشکیل حلقه معطر ، انواع حلقه معطر ، نقش و متابولیسم آنها در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند.

ترپنها و آلکالوئیدها

تنوع قابل توجه انواع که در گیاهان دیده می‌شود، نمونه تازه‌ای از امکانات شیمیایی کارخانه گیاهی است. ترپنوئیدها با آلکالوئیدها و افلانوئیدها جزو مواد ثانویه متابولیسم قرار داده می‌شوند. بعضی از ترپنوئیدها در پدیده فتوسنتز شرکت می‌کنند و چند هورمون گیاهی ، ساختار ترپنی دارند. در حال حاضر بیش از 2000 آلکالوئید شناخته شده‌اند و به علت خواصشان مورد توجه داروسازان قرار گرفته‌اند. مواردی مانند ساختمان این ترکیبات ، چگونگی سنتز و متابولیسم این مواد در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند.

بیوشیمی رشد و نمو گیاهی

مجموعه پدیده‌هایی که با افزایش طول گیاه همراه است نمو نامیده می‌شود. نمو اندامهای گیاهی مانند نمو گیاه کامل با افزایش نمایی مشخص می‌گردد و بعد هر چه گیاه به حد بلوغ نزدیک می‌شود به همان نسبت نمو اندامهای کاهش می یابد. مواردی مانند سنتیتک رشد ، تروپسیم‌ها ، انواع هورمونهای گیاهی و ساختار و نقش فیزیولوژیک آنها در گیاهان ، تشکیل گل و مکانیسمهای موثر بر آن و ... در بیوشیمی گیاهی بحث می‌شوند.

ارتباط بیوشیمی گیاهی با سایر علوم

بیوشیمی گیاهی با بسیاری از علوم از جمله فیزیولوژی گیاهی ، زیست شناسی سلولی و مولکولی ، ژنتیک و بیوشیمی ارتباط دارد. ]]>
مهندسی ژنتیک 2008-06-04T01:36:00+01:00 2008-06-04T01:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/12 شب تاب مهندسی ژنتیکگرگور مندل در اواسط قرن 19 با مطالعه‌ی صفات ظاهر و انجام آزمایشات دورگه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری بر روی گیاه نخود موفق به ارائه‌‌ی قوانین توارث صفات زیستی شد و در سال 1866 رساله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌&zwnj مهندسی ژنتیک

گرگور مندل در اواسط قرن 19 با مطالعه‌ی صفات ظاهر و انجام آزمایشات دورگه‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌گیری بر روی گیاه نخود موفق به ارائه‌‌ی قوانین توارث صفات زیستی شد و در سال 1866 رساله‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌‌ی خود را تحت عنوان «آزمایش‌های دورگه‌گیری» به چاپ رساند. کشف این قوانین به منزله‌ی تولد علم ژنتیک بود.


طی 30 سال‌ از زمان شکل گیری، این علم به طور چشم‌گیری رشد کرد. در سال 1882 والتر فلمینگ، سلول‌شناس اتریشی، میتوز را، که طی آن هسته‌ی یک سلول n2 کروموزومی به دو هسته با تعداد کروموزوم برابر با سلول اولیه تقسیم می‌شوند، کشف کرد. در 1892 پرفسور آلمانی، تئودور بوواری، میوز یا تقسیم کاهشی را تعریف کرد. در این تقسیم تعداد کروموزوم‌های سلول نصف می‌شود و 4 گامت (سلول جنسی) حاصل می‌شود. در 1903 یک دانشجوی آمریکایی به نام ساتن اهمیت کاهش کروموزوم قبل از لقاح را نشان داد و نظریه‌ی کروموزومی توارث را ارائه کرد. در این نظریه وی بیان کرد که ژن‌ها بر روی کروموزوم‌ها واقع‌اند. در 1910 مورگان با تحقیق بر روی توارث در مگس سرکه، نحوه‌‌ی قرارگیری ژن‌ها بر روی کروموزوم را بررسی کرد و تکنیک‌هایی برای نقشه‌کشی ژن (gene mapping) ارائه کرد. توسعه‌ی این تکنیک‌ها در سال 1923 منتهی به ارائه‌ی چگونگی قرارگیری بیش از 2000 ژن روی چهار کروموزوم مگس سرکه شد.

علی‌رغم درخشش این مطالعات در زمینه‌ی ژنتیک کلاسیک، تا دهه‌ی 1940 هیچ‌گونه اطلاعاتی درباره‌ی ماهیت مولکولی ژن در دست نبود. در سال 1944 اسوالد آوری با همکاری مک‌لود و مک‌کارتی نشان دادند که اسید نوکلئیک‌ها ماده‌ی ژنتیک سلول هستند در حالی که تا پیش از آن تصور می‌شد پروتئین ماده‌ی ژنتیکی سلول است زیرا ساختمان اسیدنوکلئیک ساده‌تر از آن به نظر می‌رسید که بتواند ماده‌ی ژنتیکی باشد. ده سال بعد از کشفِ آوری، مدل مولکولی DNA به وسیله‌ی واتسون و کریک کشف شد و چگونگی عملیات رونویسی و ترجمه‌ی DNA توضیح داده شد.

از این زمان به بعد رشد علم ژنتیک تا 1990 دچار وقفه شد چرا که تکنیک‌های موجود برای درک مفاهیم اساسی و مهم با جزئیات بیشتر کافی نبودند. در سال 1973 تحقیقات ژنتیک شتاب تازه‌ای گرفت چرا که در این سال‌ها دانیال ناتانر توانست ایده‌ای جدید برای نقشه‌کشی ژن ارائه کند و آن استفاده از آنزیم‌های محدود کننده برای توالی‌یابی DNA بود. آنزیم‌های محدود کننده، آنزیم‌های اندونوکلئازی می‌باشند که DNA را در محل‌هایی با توالی خاص می‌برند. این کشف اساس شکل‌گیری تکنیک کلون کردن DNA توسط نورسن کوهن آمریکایی بود که در سال 1917 توانست با استفاده از آنزیم‌های محدود کننده قطعاتی ازمولکول DNA باکتری استفلوکوکوس را جدا کند و آن را به نوعی پلاسمید پیوند بزند. به این ترتیب نوعی پلاسمید نوترکیب ایجاد کرد و توانست آن را وارد باکتری ایکولای کند که در میزبان جدید تکثیر شد و DNA نوترکیب ازدیاد یافت.

بدین ترتیب فصل جدیدی در علم ژنتیک آغاز شد و آن تولد مهندسی ژنتیک است که اساس آن تولید DNA نوترکیب با استفاده از کلونینگ ژن می‌باشد. ژن کلونینگ منجر به ایجاد روش‌های سریع و کارآمد توالی‌یابی DNA شد و در نهایت در سال 1990 با انجام پروژه‌ی مهم توالی‌یابی ژنوم (شامل پروژه‌ی ژنوم انسان که در سال 2000 کامل شد) استفاده از این روش‌ها و تکنیک‌ها به نقطه‌ی اوج خود رسید. اما کاربرد کلونینگ ژن فراتر از تعیین توالی DNA است. با استفاده از این تکنیک دانشمندان زیست مولکولی توانستند به مطالعه‌ی چگونگی تنظیم ژن‌ها بپردازند و تأثیر اختلال تنظیم ژن را در بیماری‌هایی نظیر سرطان دریابند. همچنین این تکنیک‌ها در تولید انبوه پروتئین‌های خاص نظیر انسولین که ترکیبات مهم در پزشکی و فرایندهای صنعتی می‌باشند کاربرد دارند.

روش‌های زیادی در مهندسی ژنتیک وجود دارد اما به‌طور اساسی شامل چهار مرحله‌ی زیر است:

1- جدا کردن ژن مورد نظر (ایزولاسیون).

2- الحاق (Insertion ) ژن جدا شده به وکتور (ناقل).

3- انتقال (Transformation) وکتور به سلول‌‌های هدف.

4- جداسازی سلول‌هایی که وکتور دریافت کرده‌اند از آن‌هایی که وکتور دریافت نکرده‌اند.

در مرحله‌ی ایزولاسیون دانشمندان ژن مورد نظر را تعیین می‌کنند. برای این امر معمولاً از بررسی عملکرد ژن استفاده می‌کنند. برای بدست آوردن ژن مورد نظر از کتابخانه‌های cDNA و gDNA و یا به‌کارگیری تکنیک PCR استفاده می‌شود.

در مرحله‌ی الحاق، ژن جدا شده را به وکتور، که می‌تواند پلاسمید، DNA ویروس و یا وکتورهای دیگر باشد، منتقل می‌شود. در این مرحله پلاسمید یا DNA ویروس را با آنزیم‌های محدود کننده‌ای که دارای جایگاه شناسایی در این مولکول‌ها باشند، می‌برند و قطعه‌ی DNAایزوله شده را که دارای انتهای مکمل دو انتهای باز شده‌ی وکتور است توسط آنزیم لیگاز به وکتور متصل می‌کنند.


برای انتقال وکتور به موجود هدف از روش‌های مختلف استفاده می‌شود. اگر موجود هدف یک یوکاریوت باشد معمولا از لیپوزوم، تفنگ ژنی و یا ویروس آن موجود استفاده می‌شود. در اکثر موارد جاندار هدف یک پروکاریوت (باکتری) است. انتقال به باکتری‌ها ساده‌تر از یوکاریوت‌ها و معمولاً در محیط‌های کشت مناسب باکتری‌ها قادر به دریافت پلاسمید نوترکیب می‌باشد.

اولین دارویی که از طریق مهندسی ژنتیک تولید شد هورمون رشد انسانی بود که در سال 1982 توسط یک شرکت آمریکایی به نام Drug Adninstrat Food & صورت گرفت. دانشمندان برای تولید انسولین از باکتری دارای پلاسمیدی نوترکیب با ژن انسولین استفاده کردند. این باکتری به این ترتیب قادر به تولید و ترشح انسولین گشت. سپس دانشمندان به تولید هورمون رشد انسانی و واکسن هپاتیت پرداختند.

یکی از بهترین کاربرد‌های مهندسی ژنتیک اصلاح ژنتیکی موجودات از قبیل گیاهان و سبزیجات و انقلاب حاصل از آن در کشاورزی, اصلاح نباتات و تولید و تأمین غذای انسان‌ها و دام‌ها می‌باشد. اصلاح ژنتیکی موجودات این پتانسیل را دارد که برای مثال میوه‌‌هایی با قابلیت تولید واکسن در خود ایجاد کرد و واکسیناسیون دهانی و با هزینه‌ی کمتر انجام داد.

گردآوری: سمانه سادات عنایتی

]]>
آشنایی با بیوتكنولوژی دریایی 2008-06-04T01:36:00+01:00 2008-06-04T01:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/8 شب تاب آشنایی با بیوتكنولوژی دریاییقسمت اولعلیرغم وجود مزایای نسبی در زمینة بیوتكنولوژی در كشور، برخی از حوزه‌های مهم این تكنولوژی، مانند بیوتكنولوژی دریایی، كمتر مورد توجه قرار گرفته‌است. در این مطلب، تعاریف و كاربردهای "بیوتكنولوژی دریایی" ارایه شده‌اند. اهمیت بیوتكنولوژی دریاییدریا بستر بسیار مناسبی جهت تحقیق و توسعه است؛ اما تاكنون همة پتانسیل آن شناخته نشده است. در حقیقت، بخش اعظمی از موجودات دریایی (به‌خصوص میكروارگانیزم‌های اولیه) هنوز ناشناخته باقی مانده&zwnj

آشنایی با بیوتكنولوژی دریایی

قسمت اول

علیرغم وجود مزایای نسبی در زمینة بیوتكنولوژی در كشور، برخی از حوزه‌های مهم این تكنولوژی، مانند بیوتكنولوژی دریایی، كمتر مورد توجه قرار گرفته‌است. در این مطلب، تعاریف و كاربردهای "بیوتكنولوژی دریایی" ارایه شده‌اند.

بیوتكنولوژی دریایی

اهمیت بیوتكنولوژی دریایی

دریا بستر بسیار مناسبی جهت تحقیق و توسعه است؛ اما تاكنون همة پتانسیل آن شناخته نشده است. در حقیقت، بخش اعظمی از موجودات دریایی (به‌خصوص میكروارگانیزم‌های اولیه) هنوز ناشناخته باقی مانده‌اند كه به‌تدریج در حال شناسایی هستند. حتی در مورد موجودات زندة شناخته‌شده نیز دانش كافی جهت مدیریت كارا و بهره‌برداری بهینه از آنها وجود ندارد. این همه، اهیمت بیوتكنولوژی دریایی را روشن می‌سازند.

توجه به موجودات زنده دریایی به دو دلیل مهم است:

1- موجودات زنده دریایی، بخش اعظمی از ذخایر زیستی كره زمین را تشكیل می‌دهند. از آنجاكه حیات از دریاها و اقیانوس‌ها سرچشمه گرفته است، لذا بخش اعظمی از موجودات نخستین و منحصر به‌فرد در دریاها زندگی می‌كنند. بنابراین، دریاها منبع عظیم ذخایر ژنتیكی به‌شمار می‌روند.

2- اغلب موجودات دریایی، ساختارها، مسیرهای متابولیكی، سیستم‌های تكثیر (تولید مثل) و مكانیزم‌های احساسی و دفاعی منحصر به‌فردی دارند كه بشر می‌تواند از آنها استفاده نماید. علت بروز این ویژگی‌های منحصر به‌فرد، زندگی در طیف وسیعی از شرایط محیطی است (از آب‌های سرد قطبی كه دمای آنها تا 20- سانتی‌گراد می‌رسد، تا اعماق اقیانوس‌ها كه میزان فشار در آنجا بسیار زیاد است).

تنوع بیولوژیكی و انواع مختلف مواد شیمیایی موجود در دریاها، از زمان‌های گذشته تاكنون منبع تولید تركیبات شیمیایی- صنعتی مختلفی بوده‌اند كه از آن‌جمله می‌توان مواد دارویی، مواد آرایشی، افزودنی‌های غذایی، كاوشگرهای مولكولی، آنزیم‌ها، مواد شیمیایی خاص و مواد شیمیایی مورد استفاده در كشاورزی را نام برد. تاكنون هزاران فرآورده با استفاده از منابع دریایی تولید شده‌اند كه فقط به بخش كوچكی از تنوع بیولوژیكی و شیمیایی دریاها مربوط می‌شوند. برخی از این فرآورده‌ها هم‌اكنون وارد بازار مصرف شده‌اند و بازاری چند میلیارد دلاری را به‌خود اختصاص داده‌اند.

عواید حاصل از بیوتكنولوژی دریایی

بیوتكنولوژی دریایی یكی از حوزه‌های در حال رشد است كه با كمك آن، از موجوداتی مانند ماهی، جلبك و یا باكتری‌ها به‌طور مستقیم و غیرمستقیم استفاده می‌شود. مهمترین فواید بیوتكنولوژی دریایی به شرح زیر است:

1- تولید فرآورده‌های جدید و اصلاح‌شده

2- فراهم آوردن تكنیك‌های جدید جهت ردیابی، ارزیابی، ذخیره، حفاظت و مدیریت اكوسیستم‌های دریایی

3- شیلات و پرورش آبزیان (Aquaculture) به صورت پایدار و مطمئن

در ذیل هر یك از این موارد با تفصیل مورد بررسی می‌گیرند:


1- تولید فرآورده‌های جدید و اصلاح شده

با توجه به پتانسیل بالای موجود در دریا و تنوع موجودات آبزی، تاكنون محصولات فراوانی از آنها استحصال شده است. مانند مواد دارویی، آنزیم‌ها، مواد مولكولی بیولوژیك، كیت‌های تشخیصی، آفت‌كش‌های زیستی، تولید بیوماس جهت تولید انرژی و غیره.

اكثر این فرآورده‌ها، مانند تركیبات هالوژنه (تركیبات برم وید) هستند و نمی‌توان مشابه آن را از موجودات خشكی‌زی به‌دست آورد. علاوه بر این، میكروارگانیزم‌های دریایی، منبع غنی از ژن‌های جدیدی هستند كه می‌توان از آنها برای تولید داروها و فرآورده‌های بیولوژیك جدید و دسترسی به اهداف دیگر مانند مانیتورینگ استفاده كرد. در ذیل، برخی از این فرآورده‌ها مورد بررسی قرار گرفته‌اند:


1-1- مواد دارویی و آرایشی

برخی از مواد دارویی و آرایشی كه از موجودات دریایی همچون باكتری‌ها، بی‌مهرگان و جلبك‌ها استخراج می‌شوند عبارتند از: داروهای ضدحساسیت (سودوپتروسین‌ها، تاپسنتین‌ها، سایتونمین، مانوآلید)، داروهای ضدسرطان (برایوستانین‌ها، دیسكودرمولاید، الیوتروبین و ساركودیكتین)، آنتی‌بیوتیك‌ها (مارینون) و ملانین‌ها كه طیفی از رنگ‌ها هستند كه در ساخت صفحات خورشیدی و لنزهای چشمی به‌كار می‌روند.

مواد دارویی و آرایشی

علاوه بر این‌، فرآورده‌های دیگری نیز از موجودات دریایی به دست می‌آیند: مثلاً قارچ‌كش‌ها و آنتی‌بیوتیك‌هایی كه به مرور در بدن آزاد می‌شوند؛ افزودنی‌های غذایی مانند پپتیدهای آنتی‌اكسیدان كه از ماهیچه میگو جداسازی شده‌اند؛ پیش‌مادة اسیدآمینه میكوسپورین (MAA) و دزوكسی‌گادوسول كه از جلبك‌های دریایی استخراج می‌شوند. از این مواد به‌عنوان افزودنی‌های غذایی و همچنین برای ساخت مواد آرایشی استفاده می‌شود. همچنین، از نوعی خرچنگ (Horseshoe Crab)، ماده‌ای را استخراج كرده‌اند كه با لیپوپلی‌ساكاریدهای (LPS) باكتری‌های گرم منفی، واكنش می‌دهد و می‌‌تواند در تشخیص عفونت‌های اولیه در انسان و به‌عنوان ردیاب LPS (پیروژن‌ها)، در فرآورده‌های بیوتكنولوژیك عمل كند.

مواد دارویی و آرایشی

جداول 1 ، برخی از فرآورده‌های استخراج شده از موجودات دریایی را كه در مقیاس تجاری تولید می‌شوند، نشان می‌دهد:


جدول1 برخی فرآورده های زیستی دریایی که به صورت تجاری تولید شده اند

فرآورده هافرآورده اختصاصیمنبعموارد مصرفکشورهای تولید کننده 
پلیساکارید جلبکیآکارها، آلژینات هاجلبک های قرمزمواذ آرایشی و بهداشتی، ضد ویروس و انعقادآمریکا، دانمارک،فرانسه
گلیکوزکندروویتین سولفاتماهیمواد آرایشی، ضد انعقاد،جایگزین بافتفرانسه
چیتوزانگلوکزآمینسخت پوستان،حلزون،قارچمواد آرایشی و دارویی،کلوئیدها 
کلاژن  مواد آرایشی، بافت مصنوعی 
لیپیدهاDHA،EPAجلبک ذره بینی،گیاه دریایی، ماهیضد بیماری های قلبی و تومور،نمو نوزادان نارس 


 

1-2- مواد مركب، پلیمرهای زیستی و آنزیم‌های صنعتی

اغلب این مواد از جلبك‌ها و باكتری‌های دریایی استخراج می‌شوند كه به تفكیك مورد بررسی قرار می‌گیرند:


1-2-1- جلبك‌ها

بیش از دو هزار سال است كه از جلبك‌های دریایی، هم به‌عنوان غذای جانبی بشر و هم در پزشكی، استفاده می‌شود. این جلبك‌ها كه در اعماق دریاها (تا عمق 250 متری) رشد می‌كنند، به 12 گروه و 30 كلاس مختلف طبقه‌بندی می‌شوند.

جلبك‌ها از رنگدانه‌های فتوسنتزی مختلفی استفاده می‌كنند كه بر این اساس، به سه گروه قهوه‌ای، سبز و قرمز تقسیم می‌شوند. البته جلبك‌های سبز- آبی نیز وجود دارند كه در حال حاضر تحت عنوان باكتری‌های سبز- آبی شناخته می‌شوند و در واقع مرز بین جلبك و باكتری به شمار می‌روند. تنوع بیولوژیكی موجود در جلبك‌ها، امكان تولید طیف وسیعی از فرآورد‌ه‌های بیولوژیك را فراهم می‌آورد كه برخی از آنها در حال حاضر در مقیاس وسیع تولید می‌شوند. به‌عنوان مثال، پلی‌ساكاریدهای حاصل از جلبك‌های قرمز (كاراجینن‌ها و آگارها) و جلبك‌های قهوه‌ای (الجین‌ها)، در حال حاضر به‌عنوان عوامل ژلی‌كننده و قوام‌دهنده در صنایع غذایی، در تهیه لوازم آرایشی و حتی مصالح ساختمانی مورد استفاده قرار می‌گیرند. مثال‌های زیر مواردی از كاربرد جلبك‌‌ها را نشان می‌دهد.


الف) استفاده از جلبك‌های دریایی به‌عنوان غذای جایگزین در آبزی‌پروری برای تغذیة توتیای دریایی، آبالون (نوعی صدف دریایی) و ماهی: این جلبك‌ها حاوی كمی پروتئین، تمامی اسید آمینه ضروری، ویتامین‌ها، مواد معدنی، اسیدهای چرب غیراشباع با چند پیوند دوگانه (PUFAs) مانند آراشیدونیك اسید(AA)، ایكوساپنتئنویك اسید (EPA) و دوكوسوهگزائینویك اسید(DHA) هستند و به‌عنوان غذای مكمل در رژیم غذایی در آبزی‌پروری مورد استفاده قرار می‌گیرند.

ب) مصارف انسانی: به‌دلیل غنی‌بودن جلبك‌ها از مواد معدنی و ویتامین‌ها، این موجودات قرن‌ها به‌عنوان غذایی سالم در رژیم غذایی انسان و یا برای مصارف دارویی مورد استفاده قرار گرفته‌اند. برای مثال، در دهة گذشته مشخص شد كه تركیباتی همچون لامینارین (Laminarin) و فوكوایدان‌ها (Fucoidan) می‌توانند به‌عنوان داروی ضد تومور، محافظ بدن در برابر تشعشعات خطرناك، كاهش سطح كلسترول خون، كمك به بهبود زخم‌ها، ضد حساسیت، تعدیل‌كننده سیستم ایمنی، افزایش مقاومت در برابر باكتری‌ها و ویروس‌ها و عفونت‌‌های پارازیتی (مثلاً جلوگیری از عفونت‌های پس از جراحی) و جلوگیری از عفونت‌های فرصت‌طلب در افراد مبتلا به ایدز عمل نمایند. همچنین، متابولیت‌های ثانویه استخراج شده از جلبك‌ها (مانند تركیبات هالوژنه)، مواد امیدبخشی جهت مبارزه با باكتری‌ها و ویروس‌ها هستند.

از موارد كاربرد مواد استخراج شده از جلبك‌ها می‌توان به عصاره‌های برگرفته از برخی جلبك‌های قرمز اشاره كرد كه در درمان عوارض ناشی از جایگزینی استخوان و كاهش cellulite (تشكیل غده چربی در زیر پوست كه از رشد تعداد زیادی سلول چربی بوجود می‌آید و به شكل یك پنیر مشبك است و باعث جدا شدن پوست از لایه‌های زیرین می‌شود) به‌كار می‌روند.

همچنین محققان ژاپنی، روش‌های خاصی را برای تغییر یك جلبك دریایی به‌منظور تولید مقادیر بیشتر آنزیم سوپراكسید دیسموتاز ابداع كرده‌اند. این آنزیم كاربرد زیادی در پزشكی، تولید مواد آرایشی و غذایی دارد.

ج) مصارف صنعتی: هالوپرواكسیدازها از تركیبات مهمی هستند كه از جلبك‌های دریایی به دست می‌آیند و واكنش‌ هالوژنه‌شدن متابولیت‌ها را كاتالیز می‌كنند. از آنجایی‌كه هالوژنه شدن، فرآیند مهمی در صنایع شیمیایی محسوب می‌شود، این تركیبات، فرآورده‌های با ارزشی به شمار می‌آیند.

سایر مصارف بیوتكنولوژیك جلبك‌های دریایی عبارتند از: صنایع غذایی، پزشكی و بهداشت، داروسازی، بهداشت دندان، سیستم‌های درك، سنسورهای زیستی، بیوانرژی و پاكسازی زیستی.


1-2-2- باكتری‌ها

علاوه بر جلبك‌ها، باكتری‌های دریایی نیز منبع با ارزشی برای تولید مواد شیمیایی و آنزیم‌های مختلف محسوب می‌شوند. از جمله فرآورده‌های حاصل از این باكتری‌ها، آنزیم‌های صنعتی هستند. آنزیم‌هایی كه از این باكتری‌ها، به دست می‌آیند، به دلیل دارا بودن خصوصیات ویژه بسیار مهم و با ارزش هستند. به‌عنوان مثال، برخی از این آنزیم‌ها در برابر غلظت بالای نمك مقاوم هستند و می‌توانند در فرآیندهای صنعتی خاصی مورد استفاده قرار گیرند. پروتئازهای خاصی از این باكتری‌ها استحصال می‌شوند كه در شوینده‌ها و پاك‌كننده‌های صنعتی و غیره كاربرد دارند. از جمله باكتری‌های تولیدكننده این پروتئازهای خارج‌سلولی، می‌توان به گونه‌های جنس Vibrio اشاره كرد؛ به‌عنوان نمونه، ویبریو آلژینولیتیكوس (Vibrio alginolyticus) شش پروتئاز تولید می‌كند كه یكی از آن‌ها با نام اگزوپروتئاز سرین‌آلكالین نسبت به شوینده‌ها مقاوم است. همچنین این باكتری‌ دریایی، آنزیم كلاژناز نیز تولید می‌كند كه مصارف صنعتی و تجاری مختلفی دارد كه از آن جمله می‌توان به جداسازی سلول‌ها از یكدیگر، در مطالعات كشت بافت اشاره كرد. گروه دیگری از میكروارگانیزم‌های دریایی خاص كه از آنها در جهت تولید آنزیم‌های خاص استفاده شده است، آركئو‌باكتری‌های هایپرترموفیلیك (باكتری‌های باستانی) هستند. این باكتری‌ها می‌توانند در درجه حرارت‌های بیش از 100 درجه سانتیگراد رشد كنند، بنابراین باید دارای سیستم‌های آنزیمی خاصی باشند كه در این درجه حرارت بالا، فعال باقی بمانند. محیط‌ زندگی این باكتری‌ها، چشمه‌های آب گرم، دستگاه گوارش حیوانات، لوله‌های هیدروترمال، محیط‌های شور مانند دریاچه‌های نمك و غیره است. برخی از فرآورده‌های آنزیمی استخراج شده از باكتری‌های مقاوم به درجه حرارت كه در حال حاضر نیز به‌صورت تجاری درآمده‌اند، عبارتند از: پلیمرهای مقاوم به گرما، لیگازها و آندونوكلئازهای برشی.

اولین محصول آنزیمی حاصل از آركئو‌باكتری‌ها، DNA پلیمراز مقاوم به حرارت بود كه از باكتری‌ Thermus aquaticus و از چشمه‌های آب گرم پارك ملی Yellow Stone در آمریكا استخراج شد. این آنزیم، نقشی اصلی را در واكنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) بازی می‌كند. این DNA پلیمراز، در سال 1989 از سوی مجله ساینس (Science) به‌عنوان مولكول سال، انتخاب گردید.

باکتری

1-3- مواد مولكولی بیولوژیك

تحقیقات جدید نشان داده‌اند كه فرآیندهای بیوشیمیایی دریایی می‌توانند جهت تولید مواد زیستی جدید مورد استفاده قرار گیرند. برای مثال، شركتی در شیكاگو، گروه خاصی از پلیمرهایی را كه به‌طور طبیعی قابل تجزیه هستند و مشكلات زیست‌محیطی كمتری به‌همراه دارند، به بازار عرضه كرده است. این مواد در ماتریس‌های آلی پوسته نرم‌تنان (حلزون) یافت می‌شوند.

همچنین مواد زیستی دریایی جهت رفع گندیدگی‌های زیستی كه مسئله‌ای بغرنج و پرهزینه است، به‌كار می‌روند؛ تشكیل كلونی‌های باكتریایی و میكروبی همراه با لارو بی‌مهرگان و اسپور جلبك‌ها بر سطوح، منجر به تشكیل یك لایة لجنی سخت می‌شود كه اغلب باعث اختلال در خطوط لوله انتقال، خوردگی سطوح فلزات و غیره می‌شوند و برای رفع آن نیاز به صرف هزینه زیادی است. از مواد زیستی دریایی برای زدودن این لایه می‌توان استفاده كرد.

همچنین مكانیزم‌های مورد استفاده توسط دیاتومه‌های دریایی، كوكولیتوفوریدها، نرم‌تنان و دیگر بی‌مهرگان دریایی، جهت ایجاد ساختارهای معدنی پیچیده در مقیاس نانو، مورد توجه قرار گرفته‌اند. لازم به‌ذكر است كه ساختارهای نانو، دارای خصوصیات ویژه‌ای نسبت به ساختارهای بزرگتر هستند. نتایج تحقیقات در زمینة ساخت و طراحی بیوسرامیك‌هایی كه با درك مكانیزم‌های بكاررفته توسط موجودات فوق، حاصل شده است، امیدهای زیادی را در زمینة ساخت اجزای كاشتنی در پزشكی، اجزای حركتی خودكار، وسایل الكترونیكی، پوشش‌های حفاظتی و دیگر فرآورده‌های نوین به‌وجود آورده است.


1-4- ردیاب‌های زیستی

موجودات دریایی، مدل‌های مناسبی را جهت توسعة حسگرهای زیستی، ردیا‌ب‌های زیستی، كیت‌های تشخیص طبی، آبزی‌پروری و ردیابی محیطی به‌وجود آورده‌اند. نوعی از این حسگرهای زیستی، آنزیم‌های درگیر در بیولومینسانس هستند. ژن‌های lux كه كدكنندة این آنزیم‌ها هستند، از باكتری‌های دریایی همچون ویبریو فیشری (Vibiro fischeri ) جدا شده و به طیفی از گیاهان و باكتری‌های دیگر انتقال داده شده‌اند. ژن‌های lux در یك توالی ژنی یا اپرون درج می‌شوند و تنها زمانی عمل می‌كنند كه در یك شرایط محیطی تعریف شده قرار گیرند. مثلاً اگر این ژن در اپرون درگیر در تجزیة تولوئن درج شود، هنگامی كه این باكتری‌های مهندسی شده، در محیط‌ حاوی تولوئن قرار می‌گیرند، به‌صورت زرد-سبز (Yellow-Green) دیده می‌شوند و این بدان مفهوم است كه باكتری، در حال تجزیه‌كردن تولوئن است. از این خاصیت می‌توان جهت ردیابی این مواد استفاده كرد.

نوع دیگری از ردیاب‌های زیستی كه امید زیادی را در محققین به‌وجود آورده است، ژن كاوشگر است كه می‌تواند جهت شناسایی موجودات مفید و یا مضر به‌كار رود. به‌عنوان مثال، برای شناسایی پاتوژن‌های انسانی موجود در غذاهای دریایی، آب‌های بازیافت شده، شناسایی پاتوژن‌های ماهی درسیستم‌های آبزی‌پروری، تشخیص میكروارگانیزم‌هایی كه قادر به تغییر مواد شیمیایی به شكل مناسبی هستند (تجزیه مواد شیمیایی سمی، آسیمیلاسیون CO2 ، احیاء فلزات)، ردیابی گروه‌های خاصی از ماهی در زمان مهاجرت از مكانی به مكان دیگر و مطالعات دیگر، از ژن‌های كاوشگر استفاده می‌شود. از جمله ژن‌های كاوشگر، ژن GFP (نوعی پروتئین فلوروسنس) است كه برای اولین بار در چتر دریایی (Aequorea Victoria) شناسایی شد. در حال حاضر، این ژن به‌طور گسترده و به‌عنوان یك مولكول فلوروسنت حساس (TAG)، جهت شناسایی و تعیین محل پروتئین‌های خاص در یك سلول، در دسته‌ای از سلول‌ها و در یك بافت خاص برای بررسی بیان ژن در سیستم‌های مختلف به‌كار می‌رود.

 ردیاب‌های زیستی

1-5- آفت‌كش‌های زیستی

فرآورده‌های طبیعی دریایی، پتانسیل جایگزینی با آفت‌كش‌های شیمیایی و دیگر نهاده‌های مورد استفاده در كشاورزی را دارند. Padad TM نمونه‌ای از آفت‌كش‌های زیستی دریایی است كه از سم یك كرم كه به‌عنوان طعمه در ماهی‌گیری استفاده می‌شود، ساخته شده است. بررسی‌ها نشان داده این آفت‌كش طبیعی در مبارزه با لارو ساقه‌خوار برنج، پروانه برگخوار مركبات و چند آفت دیگر، به‌خوبی می‌تواند مورد استفاده قرار گیرد. اخیراً نیز محققین در مونتانا، تركیبات جدیدی را از میكروارگانیزم‌های همزیست با جلبك‌ها و اسفنج‌های دریایی جداسازی كرده‌اند. این تركیبات محرك رشد هستند؛ جوانه‌زنی را تحریك می‌كنند و باعث افزایش طول ریشه و كلئوپتیل در گیاهان می‌شوند. گونه‌هایی از اسفنج‌ها، ترپن‌ها را تولید می‌كنند كه از تركیبات آروماتیك مورد استفاده در حلال‌ها و عطرها محسوب می‌شوند. عصاره‌های برگرفته از همین اسفنج‌ها، دارای خاصیت حشره‌كشی برعلیه دو گونه حشره هستند.



1-6- تولید انرژی با استفاده از بیوماس دریایی

تقریباً 40درصد از كل انرژی اولیه یا فتوسنتز، در دریاها ایجاد می‌شود. در این فرآیند، موجودات فتوسنتزكننده (فیتوپلانكتون‌ها، جلبك‌ها و گیاهان دریایی) دی‌اكسیدكربن را جذب و با استفاده از انرژی نورانی خورشید به كربن آلی (قندهای اولیه) و اكسیژن تبدیل می‌كنند. میزان دی‌اكسیدكربن اقیانوس‌ها 50 برابر میزان دی‌اكسیدكربن موجود در اتمسفر است و برآورد شده كه سالانه حدود 35 گیگاتن كربن به بیوماس دریایی تبدیل می‌شود. اما تاكنون از این منبع عظیم سوخت به‌صورت تجاری برای تأمین انرژی، استفاده نشده است. علت اصلی این موضوع، مقرون به صرفه نبودن آن در مقایسه با سایر فرآورده‌های خشكی است. البته می‌توان با بهره‌گیری از روش‌های مبتنی بر بیوتكنولوژی، نسبت به تولید بیشتر بیوماس و همچنین استفاده ارزان‌تر از آن اقدام نمود. این عمل می‌تواند از طرق زیر صورت گیرد:

- تغییر ساختار مولكولی آنزیم Rubisco (این آنزیم در تثبیت CO2 و تبدیل آن به قندها نقش مهمی دارد)

- اصلاح تركیب شیمیایی بیوماس به‌منظور بهره‌برداری بهتر و استفاده از بیوماس جهت كاربردهای نوین. به‌عنوان مثال، مهندسی میكروجلبك‌های دریایی جهت تولید لیپید بیشتر، با هدف فراهم آوردن منبعی از سوخت‌های جایگزین كه از لحاظ اقتصادی مقرون به صرفه‌تر از منابع سنتی باشد.

- تبدیل بیوماس به اتانول و دیگر اشكال جایگزین انرژی و استوك‌های غذایی شیمیایی


بیوماس دریایی]]>
نقش ایران در توسعه بیوتکنولوژی 2008-06-04T01:36:00+01:00 2008-06-04T01:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/7 شب تاب نقش ایران در توسعه بیوتکنولوژی قسمت اولهر واحد سرمایه‌گذاری در صنایع نسل اول و دوم مانند نساجی فقط می‌تواند چند درصد ارزش افزوده ایجاد کند، اما سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین مانند بیوتکنولوژی یا زیست فناوری همراه با صدها واحد ارزش افزوده است. هم‌اینک کشور ما دارای یک سند ملی توسعه بیوتکنولوژی است. در میزدگرد حاضر کاربردها و دستاوردهای بیوتکنولوژی در جهان مورد بررسی قرار گرفته است. در این میز‌گرد دکتر شجاع‌الساداتی، دکتر فریدون مهبودی، دکتر محمود تولایی و دکتر

نقش ایران در توسعه بیوتکنولوژی

قسمت اول

بیوتکنولوژی

هر واحد سرمایه‌گذاری در صنایع نسل اول و دوم مانند نساجی فقط می‌تواند چند درصد ارزش افزوده ایجاد کند، اما سرمایه‌گذاری در فناوری‌های نوین مانند بیوتکنولوژی یا زیست فناوری همراه با صدها واحد ارزش افزوده است. هم‌اینک کشور ما دارای یک سند ملی توسعه بیوتکنولوژی است. در میزدگرد حاضر کاربردها و دستاوردهای بیوتکنولوژی در جهان مورد بررسی قرار گرفته است. در این میز‌گرد دکتر شجاع‌الساداتی، دکتر فریدون مهبودی، دکتر محمود تولایی و دکتر بهزاد قره‌یاضی، صاحب‌نظران و استادان شاخص کشور در حوزه‌های بیوتکنولوژی صنعتی، بیوتکنولوژی دارویی، بیوتکنولوژی پزشکی و بیوتکنولوژی کشاورزی حضور یافتند.

سوال: بیوتکنولوژی یا زیست فناوری یکی از چند فناوری کلیدی و مهم کنونی جهان است و چند کشور در این حوزه پیشتازند. موفقیت کشور ما قبل از هر چیز نیاز به این دارد که موقعیت کشورهای پیشرو را با وضع کشور خودمان ارزیابی و مقایسه کنیم. شما این مقایسه تطبیقی را به چه صورت ارائه می‌دهید؟

شجاع‌الساداتی:

من در حوزه کار خودم یعنی بیوتکنولوژی صنعتی می‌توانم اظهارنظر کنم. اساسا بیوتکنولوژی جدید در سال 1972 و در دانشگاه استنفورد ایالات متحده شروع شد. در این دانشگاه بود که برای نخستین بار در دنیا توانستند ژن (gene) را که باعث بروز صفات است از یک موجود به یک موجود دیگر منتقل کنند. این کار همان چیزی است که مهندسی ژنتیک نام دارد. تا قبل از سال 1972، بحث بیوتکنولوژی به مفهوم سنتی‌اش در دنیا مطرح بود و در همان محدوده آنتی بیوتیک‌هایی مانند پنی سیلین و یا تولیداتی مانند مخمر نان به دست می‌آمد: از سال 1972 دانشمندان در مسائل و حوزه‌های ریز و خرد (Microscopic) مانند زیست‌شناسی (Biology) عمیق شدند و دستاوردهای خوبی داشتند.

امروزه صنعت بیوتکنولوژی علاوه بر آنچه در صنعت بیوتکنولوژی سنتی و قدیمی تولید می‌شود، محصولات جدیدی را تولید می‌کند و این صنعت جدید خیلی وسعت پیدا کرده است. این محصولات جدید شامل فرآورده‌های غذایی و پزشکی کشاورزی، محیط زیست و حوزه‌های دیگر است.

با انتقال ژن، یک تحول عظیم ایجاد شد و دانشمندان به تدریج فهمیدند خیلی کارهای دیگر هم می‌شود انجام داد. بر همین مبنا متوجه شدند که می‌توانیم داروی جدید تولید کنیم. مثلا کسانی که دیابت دارند در واقع در خون این نوع بیماران، انسولین ترشح نمی‌شود و آنها نمی‌توانند قند بدن خود را تحمل کنند. در قدیم می‌آمدند از لوزالمعده گاو و خوک، انسولین را جدا می‌کردند و به بیماران دیابتی می‌دادند. جدا کردن انسولین حیوانی کار سختی بود و در ضمن در بدن انسان هم ایجاد واکنش می‌کرد. در بیوتکنولوژی جدید می‌آیند ژن‌های مربوطه را از سول‌های انسان می‌گیرند و به باکتری منتقل می‌کنند. این باکتری، انسولین انسانی را تولید می‌کند و عوارض جانبی ندارد. بنابراین در حوزه بیوتکنولوژی کاری می‌کنیم که باکتری داروی مورد نظر ما را تولید کند. یعنی الان داروهای جدیدی تولید شده که برای بشر بسیار حیاتی است.

حال باید ببینیم صنعت در کدام مرحله از این تکنولوژی وارد عمل می‌شود؟ ما هر وقت بخواهیم یک دارو را در مقیاس انبوه تولید کنیم، در واقع باید کار به صورت صنعتی انجام شود. یعنی در مرحله تولید انبوه دارو، وارد قلمرو صنعت بیوتکنولوژی می‌شویم.

در حال حاضر در جهان از بیوتکنولوژی مدرن در حوزه‌های مختلف از جمله صنعت، کشاورزی، ایمنی و سلامتی و محیط زیست استفاده می‌کنند. در کشور ما نیز انستیتو پاستور و موسسه رازی از چند دهه قبل در زمینه‌های زیستی برای تولید واکسن و دارو فعالیت دارد. این نوع موسسات عمدتا از خارج الگو می‌گرفتند و تولیداتی داشته و دارند. از جمله مهم‌ترین تولیدات آنها در حوزه بیوتکنولوژی سنتی تولید مخمرنان و الکل صنعتی بوده است. به طور اساسی بیوتکنولوژی نوین از سال 1366 به بعد در ایران در این مسیر قدم گذاشتیم. در حال حاضر در بعد صنعتی فعالیت‌هایی به روش بیولوژیک یا بیوتکنوژیک در برخی معادن کشور انجام می‌شود. مثلا در معادن مس سرچشمه  از میکروارگانیسم‌ها برای استخراج مس از سنگ‌های یا عیار کم استفاده می‌شود. از بیوتکنولوژی می‌شود برای حذف سولفور از زغال سنگ استفاده کرد. این کار فقط در حد آزمایشگاه در ایران انجام شده است. بیوتکنولوژی در صنعت نفت کاربردهای چشمگیری مانند سولفورزدایی از نفت دارد و همچنین می‌شود از مشتقات نفتی و گازی برای تولید پروتئین استفاده کرد. وقتی هم از کاربرد آن در حوزه سلامت و بهداشت صحبت می‌کنیم منظورمان فقط استفاده بیوتکنولوژی در تولید دارو نیست چون بیوتکنولوژی در حوزه‌های تشخیض و پیشگیری و تولید واکسن می‌تواند کار ساز باشد.

مهبودی:

من سعی می‌کنم تاکیدم بر بیوتکنولوژی دارویی باشد. سابقه بیوتکولوژی دارویی را می‌توانیم از سال 1980به بعد در نظر بگیریم. در این سال بود که دو رقم دارو که از طریق بیوتکنولوژی نوین تولید شد، به بازار آمد. از سال 1980 تا سال 2000 تقریبا 32 دارو وارد بازار شد و از 2000 تا 2006 نیز حدود 80 نوع دارو وارد بازاز گردید. در میان این 110 دارو، تعداد 14 نوع آن بیشترین بازار مصرف را در دنیا دارد.

بازار داروی بیوتکنولوژی جهان در سال 2005، چیزی حدود 20 میلیارد دلار بود که پیش‌بینی می‌شود این رقم در سال 2010 به حد 60 میلیارد دلار برسد. از کل بازار بیوتکنولوژی دارویی، بالغ بر 70 درصد در اختیار ایالات متحده و حدود 14 درصد از این بازار در دست کشورهایی مانند چین، هند و ایران است.

ما هم اکنون نزدیک به 200 میلیارد تومان  واردات داروهای بیوتکنولوژی داریم. چند رقم این نوع داروها که حدود 6 تا 7 درصد کل داروهاست، بودجه‌ای در حد 60 تا 70 درصد آن 200 میلیارد تومان را به خود اختصاص می‌دهد. اگر وضع به همین صورت پیش برود در 3 یا 4 سال آینده هر ساله باید هزار میلیارد تومان به واردات این داروها اختصاص بدهیم تا از رفاه نسبی در زمینه دارویی برخوردار شویم.

خوشبختانه در 12- 10 سال گذشته روند رو به رشدی در زمینه بیوتکنولوژی در کشور صورت گرفته است. اگر این روند تداوم پیدا کند دیگر نیازی به واردات آن مقدار دارو نیست.

در حال حاضر تعداد 4 دارو از 14 داروی پر مصرف بیوتکنولوژی را در داخل کشور تولید می‌کنیم و خبر خوش‌تر است که ما تا پایان سال 1386 هم حداقل 4 یا 5 دارو را تولید کرده و به بازار عرضه می‌کنیم.

سیاست‌هایی که در وزارت بهداشت اعمال می‌شود خوشبختانه سیاست‌های حمایتی و ناشی از تداوم مدیریت سیاستگذاری است. سازمان‌های بیمه‌گر نیز با حمایت وزارت بهداشت توانستند تسهیلاتی را اعطا کنند. به همین دلیل رشد تولید دارویی ما، در حد بالایی بوده است.

در چند سال گذشته شبکه بیوتکنولوژی پزشکی و شبکه پزشکی مولکولی از طرف وزارت بهداشت در سراسر کشور تشکیل شد و کشورهای منطقه را هم ترغیب کردیم. هم اکنون ما یک شبکه داریم به نام شبکه سلامت بیوتکنولوژی و ژنتیک که 9 کشور منطقه مانند پاکستان، عربستان سعودی، بحرین، مصر و عمان عضو آن هستند.

تولایی:

بیوتکنولوژی یکی از دانش‌های کلیدی و با قابلیت‌ها و کارایی‌های بسیار زیادی است. اگر ما به روند توسعه کشورهای توسعه یافته مانند ایالات متحده و بسیاری از کشورهای اروپایی نگاه کنیم متوجه می‌شویم که در 3 دهه گذشته بیوتکنولوژی نقش عمده‌ای در پیشرفت آنها ایفا کرده است. این کشورها از 3 دهه قبل تحقیقات خود را در عرصه اصلاح ژنتکی گیاهان و تشخیص بیماری‌ها شروع کردند. امروزه بخش اعظم صنایع دارویی دنیای پیشرفته به سمت تولید داروهایی حرکت می‌کند که ایمنی بهتر و درآمدزایی بسیار زیاد دارند و به همین جهت سعی می‌کنند کشورهای جهان سوم را از امکانات و تجهیزات این حوزه از طریق تحریم، محروم کنند. بهانه آنها این است که کشورهای جهان سوم ممکن است از این علوم، سوء‌استفاده کنند.

اما کشور ما که می‌خواهد در این زمینه به صورت مستقل و با اتکا به توان داخلی رشد کند، در عمل محدودیت‌هایی را بر ما اعمال می‌کنند. کشور هند در میان کشورهای در حال توسعه در زمینه بیوتکنولوژی موفقیت‌های زیادی داشته است و مواد اولیه دارویی  بسیاری از کمپانی‌های داروسازی جهان توسط هندی‌ها تولید می‌شود. اگر ما برنامه‌ریزی خوبی داشته باشیم می‌توانیم دو شادوش هند در این حوزه حرکت کنیم.

کوبا هم تا چند دهه قبل اقتصاد تک محصولی مبتنی بر شکر داشت. اما امروزه بزرگترین منبع درآمد کوبا از محل فروش و صادرات تولیدات بیوتکنولوژی است، به تعبیری شاید بشود گفت که سرعت عمل در این زمینه‌ها موجب موفقیت است.

قره یاضی:

من با توجه به نوع تخصص خودم در زمینه بیوتکنولوژی کشاورزی اظهارنظر می‌کنم.

بیوتکنولوژی مدرن به ویژه مهندسی ژنتیک به طور کلی بنیان کشاورزی را تغییر داده است.

از اواسط قرن بیستم و به ویژه در دهه آخر قرن بیستم به سمت کشاورزی درون شیشه و مهندسی ژنتیک و استفاده از فناوری‌های تو رفته‌ایم.

تحولی که در حوزه بیوتکنولوژی مدرن رخ داد، در واقع همان مهندسی ژنتیک یا استفاده از محصولات تراریخته بود. محصولات تراریخته به محصولاتی گفته می‌شود که از لحاظ ژنتیکی دست‌ورزی شده است. محصولات تراریخته برای نخستین بار از سال‌های 1995 و 1996 وارد بازار شد. چین نخستین کشوری بود که یک محصول کشاورزی تراریخته را تولید کرد.

پیش‌بینی شده بود که در سال 2007 حدود 110 میلیون هکتار به کشت محصولات دست ورزی شده اختصاص یابد. هم اکنون آمریکا حدود 55 میلیون هکتار محصولات تراریخته کشت می‌کند و همه سویا، ذرت و پنبه‌اش را از این روش به دست می‌آورد.

در مجموع 22 کشور دنیا از جمله ایران، این نوع محصولات را کشت می‌کنند.

در گذشته این نوع مصحولات برای افزایش محصولات و یا کاهش استفاده از سموم و یا برای حفاظت از محیط زیست به کار می‌رفت ولی امروزه کشت این محصولات برای اهداف متعالی‌تر صورت می‌گیرد.

مثلا امروزه از درون گیاهانی مانند سیب‌زمینی خام، واکسن هپاتیت تولید می‌کنند. همچنین می‌توانیم با استفاده از مهندسی ژنتیک، گندم یا برنجی را  تولید کنیم که غنی از آهن باشد و دیگر نیاز نباشد که مردم ما قرص و کپسول‌های دارویی بخورند.

سوال: بیوتکنولوژی یک فناوری نوین و سطح بالا است و از طرفی در ابتدای توسعه و پیشرفت این فناوری هستیم، آیا با سرمایه‌گذاری در این حوزه تکنولوژیکی می‌توانیم ضعف اقتصادی و صادراتی کشور را رفع  کنیم. آقای دکتر شجاع‌الساداتی شما به عنوان متخصص بیوتکنولوژی صنعتی در این خصوص چگونه اظهارنظر می‌کنید؟

شجاع‌الساداتی:

ما امروزه می‌بینیم که کشوری مانند کوبا در این زمینه موفق بوده، به دلیل این است که توسعه بیوتکنولوژی در کوبا، توسعه‌ای سطحی نبوده است.

اما اگر می‌خواهیم در توسعه بیوتکنولوژی نقش داشته باشیم باید بتوانیم خطوط تولید این نوع محصولات را راه‌‌‌اندازی کنیم. موفقیت ما بستگی به این دارد که دانشمندان ایرانی در تولید دانش فنی آن جایگاه مناسبی کسب کنند. و گرنه ما می‌توانیم در کشور دیگر آموزش بیینیم و مواد اولیه و تجهیزات را وارد کشور کنیم و مشغول تولید باشیم.

یعنی در واقع دو مسیر متفاوت را می‌توانیم طی کنیم. اگر چه من می‌پذیرم که هیچ کشوری در توسعه بیوتکنولوژی نمی‌تواند به صورت کاملا مستقل عمل کند.

به نظر من بایستی بنیادی هم وجود داشته باشد که پشتیبانی‌های پژوهشی و تخصصی را به عمل بیاورد تا این دانش را به خوبی به پیش ببریم.

در حال حاضر، کلیدی‌ترین نقش تولید در بیوتکنولوژی به زیست فرایند (Bio Proccess) تعلق دارد.

ما باید دانش فنی خودمان را تا حدی ارتقا دهیم که بتوانیم به تولید انبوه این نوع محصولات برسیم، بخش دیگری از مشکل ما، در زمان تایید محصول بیوتکنولوژیک وجود دارد. ما می‌توانیم با همکاری کشورهای دیگر، خط تولید یک محصول را راه‌اندازی کنیم و دانش فنی آن را بومی هم نکنیم ولی برای صادرات این نوع تولیدات، احتیاج داریم که سازمان بهداشت جهانی یا سایر مراکز استاندارد بین‌المللی، محصول ما را تایید کنند. ما اگر بتوانیم همکاری خوبی با این سازمان‌ها و مراکز بین‌المللی داشته باشیم همکاری خوبی با این سازمان‌ها و مراکز بین‌المللی داشته باشیم در مرحله بعدی هم  می‌توانیم در زمینه صادرات موفق باشیم.

در حال حاضر، عمده صادرات ما، در زمینه بیوتکنولوژی در حوزه بیوتکنولوژی سنتی است. ما اکنون مثلا صادرات مخمر نان به کشورهای حوزه خلیج فارس را داریم و تا حدی صادرات فرآورده‌های بیولوژیک هم هست.

البته کمتر از یک سال است که نخستین کارخانه تولید اسیدسیتریک با همکاری و دانش‌فنی اتریشی‌ها در کرمانشاه به بهره‌برداری رسید.

تولایی:

ما هنوز زیر ساخت‌های مورد نیاز برای حمایت از تولید داخل و استانداردسازی تولیدات داخلی را ایجاد نکرده‌ایم.

شجاع‌الساداتی:

در ضمن در رشته بیوتکنولوژی صنعتی، افق‌های جدیدی در دنیا باز شده که بسیار جالب است. امروزه مهندسی سوخت و ساز در دنیا دارد رواج پیدا می‌کند. با این نوع مهندسی می‌توانیم میزان تولید داروها را بیش از 5 برابر افزایش دهیم. این مقوله فراتر از مهندسی ژنتیک است، هم اکنون نگاه بیولوژیست‌ها به سمت نگاه سیستمی پیش رفته است و توسعه پایدار نیز مستلزم این است که در تحقیقات، عمیق شویم و پژوهش ما بتواند صنعت و تولید را حمایت کند.

علاوه بر این موارد، من معتقدم که تنظیم سند زیست فناوری، یک اقدام بسیار بزرگ بود ولی بعد از آن، اهداف سند مذکور پی‌گیری نشد.

اما برای اجرای سند ملی زیست فناوری نیازمند عزم ملی و نگاه ویژه‌ای هستیم. ما اگر اهداف برنامه را اجرا کنیم ممکن است بتوانیم  در این عرصه به مقام چهارم و پنجم در جهان برسیم و گرنه نمی‌توانیم توسعه پایدار داشته باشیم.

در حال حاضر کشور ما یکی از آزاداترین کشورها در توسعه سلول‌های بنیادی است.

تولید کنیم که غنی از آهن باشد و دیگر نیاز نباشد که مردم ما قرص و کپسول‌های دارویی بخورند.

]]>
زیست فناوری و کشاورزی 2008-06-04T01:36:00+01:00 2008-06-04T01:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/6 شب تاب زیست فناوری و کشاورزیرشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به هم

زیست فناوری و کشاورزی

رشد فزآینده جمعیت جهان و افزایش تقاضا برای مواد غذایی در دهه‌های اخیر موجب شد تا در زمینة علوم کشاورزی و مواد غذایی شاهد یک گذر جدی و اجتناب‌ناپذیر از کشاورزی سنتی به کشاورزی پیشرفته و بکارگیری روش‌های نوین زیست فناوری در تولید محصولات زراعی و دامی باشیم. همانگونه که می‌دانیم، گیاهان، اصلی‌ترین و مهمترین منابع تجدید شونده جهان هستند که علاوه بر تأمین غذای آدمی و حیوانات، نیازهای غیرتغذیه‌ای، شیمیایی و صنعتی هم توسط آنها مرتفع می‌گردد. به همین دلیل، کاربرد روش‌های مهندسی ژنتیک و زیست فناوری برای افزایش کمی و کیفی محصولات از یک سو و کاهش هزینه‌ها و زمان تولید از سوی دیگر، استفاده از این روش‌ها در شاخه‌های گوناگون کشاورزی را بسیار ارزشمند کرده است.

زیست فناوری و کشاورزی

عمده ترین كاربردهای‌ زیست فناوری ‌دركشاورزی‌ را می‌توان‌ به‌ دسته‌های‌ زیر تقسیم‌ كرد:

1. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ حشرات‌ و آفتها

2. ایجاد گیاهان‌ تحمل‌ كننده‌ علف‌كشها

3. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ بیماریهای‌ ویروسی‌ و قارچی‌

4. ایجاد گیاهان‌ مقاوم‌ به‌ شرایط‌ سخت‌ مانند سرما، گرما و شوری‌

5. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ ارزش‌های‌ غذائی‌ ویژه‌ و با طعم و عطر بهتر

6. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خاصیت‌ درمانی‌ ـ پیشگیری‌

7. ایجاد گیاهان‌ دارای‌ خصوصیت‌ متابولیكی‌ تغییر یافته‌ مانند رشد سریع‌ و راندمان‌ كشت‌ بالاتر

8. ایجاد دامهای‌ تراریخته كه‌ دارای‌ خصوصیات‌ ویژه‌ای‌ مانند تولید شیر زیاد یا گوشت‌ كم‌چربی‌

9. ایجاد جانورانی‌ كه‌ بعنوان‌ كارخانه‌ تولید آنتی‌بادی‌ و واكسن‌ و دارو عمل‌ كنند

10. ایجاد ماهیها و سایر دامهائی‌ كه‌ با سرعت‌ زیاد رشد می‌كنند


تولید گیاهان تراریخته

به‌کارگیری روش‌ها و فنون مهندسی ژنتیک و زیست فناوری مولکولی به طور جدی از سال 1983 آغاز و روندی به شدت رو به رشد را به ویژه در قلمرو اصلاح گیاهان زراعی استراتژیک، طی کرد. پیشرفت در این حوزه، فوق‌العاده چشمگیر است. به‌طوریکه در مدتی کمتر از هشت سال، سطح زیر کشت گیاهان دست‌ورزی شده ژنتیکی (Transgenic)، وسعتی بالغ بر 60 میلیون هکتار از اراضی کشاورزی جهان را به خود اختصاص داد. به این ترتیب، مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به منظور تأمین امنیت غذایی جمعیت رو به رشد جهان وارد عمل شده و مواد غذایی دستکاری شده ژنتیک (GMOs) به تدریج وارد بازار شد.

در سال 1986 نخستین آزمایش‌های مزرعه‌ای، با تنباکوی تراریخته، در امریکا و فرانسه صورت گرفت. چین نخستین کشوری بود که در سال 1990، تولیدگیاهان تراریخته (تنباکو) را به شکل تجاری آغاز کرد. امریکا، دومین کشوری بود که در سال 1994، گیاه تراریخته گوجه‌فرنگی را به شکل تجارتی تولید نمود. پس از آن، در فاصله سال‌های 1995 تا 1996، 35 گیاه تراریخته تولید شد که حدود 80 درصد آن‌ها مربوط به دو کشور امریکا و کانادا بودند. تا سال 1999، بین 25 تا 45 درصد تولید برخی از محصولات اصلی زراعی (ذرت، سویا و غیره) در امریکا، با استفاده از گیاهان تراریخته صورت می‌گرفت. درحال حاضر، حداقل 25 درصد از سطح زیر کشت ذرت تراریخته و 40 درصد از سطح زیرکشت سویای تراریختة جهان در آمریکاست.

وارد کردن ژن‌های فراوان (مربوط به صفات مختلف) به ده‌ها گونه گیاهی مانند گندم، جو، گوجه‌فرنگی، ذرت، سیب زمینی، سویا، پنبه، مارچوبه، تنباکو و چغندرقند جهت اصلاح یا بهبود فرآورده‌های کشاورزی، امکان تغییر ژنتیکی در راه‌های بیوسنتزی گیاهان برای تولید انبوه موادی مانند روغن‌های خوراکی، موم‌ها، چربی‌ها و نشاسته‌ها که در شرایط عادی به میزان بسیار جزیی تولید می‌شوند و کنترل آفات زیستی، تنها نمونه‌های کوچکی از کاربردهای گسترده گیاهان ترانس‌ژنی (تراریخته) را شامل می‌شوند.

احیای مراتع و جنگل‌ها و حفظ تنوع گونه‌های گیاهی و جانوری در مناطق کویری و بیابانی از دیگر عرصه‌های کشاورزی است که با کمک زیست فناوری روند سریع‌تری یافته است. برای مثال، بیوتکنولوژیست‌ها با شناسایی، تکثیر و پرورش گونه‌های واجد ژن‌های مقاومت به نمک، گیاهان مقاومی مانند کاکتوس‌ها، کاج و سرو اصلاح شده‌ای را تولید کرده‌اند که قابلیت رشد و تکثیر در مناطق سخت بیابانی را پیدا کرده‌اند. همچنین به کمک روش‌های بیوتکنولوژی، از جلبک‌ها و گل‌ولای موجود در دریاها، ترکیبات و کودهای زیستی سودمندی را برای حاصلخیزی زمین‌های کشاورزی تولید می‌کنند.

گیاهان تراریخته

تولید جانوران ترانس‌ژنیک

تولید جانوران دست‌ورزی شده (ترانس‌ژنیک) نیز از دیگر دستاوردهای بسیار مهم زیست فناوری و ژنتیک جدید در عرصه علوم زیستی است که اهداف‌ ارزشمندی را دنبال می‌کند.

جانور ترانس‌ژن علاوه بر ما‌دة ژنتیکی خود، واجد مقداری مادة ژنتیکی اضافی با منشا خارجی می‌گردد. این جانور باید قادر باشد که ژن بیگانه را به نسل‌های بعدی انتقال دهد. امروزه روش‌های متعددی برای ایجاد جانوران ترانس‌ژنیک ابداع شده است.

جانور ترانس ژنیک

آینده

کمتر شکی در مورد مدرن بودن زیست فناوری وجود دارد . بدون شک این فن آوری یک مد زود گذر نیست. انتظارات ایجاد شده برای توسعه تجاری مقاومت به علف کش ها و حشرات، آینده درخشانی را برای زیست فناوری کشاورزی خاطرنشان می نماید. با توجه به شواهد اولیه ای که در مورد استفاده از انتقال ژن های جدید به منظور ایجاد لاین های گیاهی سودمند برای تولید مواد شیمیایی ، از مواد دارویی گرفته تا پلاستیک های قابل تجزیه زیستی وجود دارد، چشم انداز آینده این زیست فناوری نیز امیدوار کننده است. زیست فناوری کشاورزی در مسیر خود از شروع به کار زیست فناوری تا تولید مزرعه ای محصولات تجاری  با موانع متعددی از محدودیت های علمی و تکنولوژیکی  تا مشکلات قانونی و مدیریتی ، عوامل اقتصادی و نگرانی های اجتماعی روبرو می باشد. فرضیه محافظه کارانه قوانین در اکثر کشور ها این است که تمام گیاهان تراریخت بطور بالقوه خطرناک هستند. خطرات احتمالی  مرتبط با ژن منتقل شده ویا فتوتیپ ایجاد شده است نه روش های مورد استفاده برای انتقال ژن. تا کنون گزارشی در مورد اثرات مضر محیطی و یا دیگر خطرات پیش بینی نشده گیاهان تراریخت در هزاران آزمایش مزرعه ای صورت گرفته در عرصه بین المللی ارائه نگردیده است ، با این حال نگرانی های متعددی در رابطه  با سیستم های کشاورزی ایجاد شده است. اکنون عکس العمل مصرف کننده به محصولات گیاهی تراریخته با آزادسازی تجاری واریته های پیشرفته در سطح تجاری سنجیده شده است. این آزاد سازی با افزایش انتشار اطلاعات در مورد گیاهان تراریخته به شکل قابل دسترس برای عموم، همزمان گردیده است. با این حال همچنان که محدودیت های تکنیکی برداشته می شوند، این احتمال وجود دارد که محدودیتهای تجاری به اصلی ترین موانع تبدیل گردند. زیست فناوری های جدید که در این عرصه خلق می گردند کاملا اختراعی بوده و واجد شرایط احراز حق حفاظت انحصاری و ملاحظه حقوق مالکیت معنوی می باشند.

]]>
آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی د 2008-06-04T01:36:00+01:00 2008-06-04T01:36:00+01:00 tag:http://zist1.mihanblog.com/post/5 شب تاب آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی دارند؟مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است. اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از م

آیا زیست فناوری و مهندسی ژنتیک دستاورد و کاربردی دارند؟

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است.

کاربرد زیست فناوری

اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. در ادامه به گوشه‌هایی از این کاربردها اشاره می‌شود:


1-بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می‌گیرد.

امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد.

در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می‌شود:

1-1- ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب‌نظران از سده حاضر به‌عنوان سده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می‌کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته و معیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد.

کشف بسیاری از ژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقه غربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانی است.

پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینه ژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن (به عنوان دارو) پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است.

علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتی زیست‌شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علوم پزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد.

1-3- شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می‌شود دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، به روش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخش است.

در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده از روش‌های ژن‌‌درمانی (مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طور فزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند.

 بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانسته است حدود 60 درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد.

شماری از شرکت‌های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند.

بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

1-4- همانند سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود.

شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد.

به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش‌های آنها در این زمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آن‌ها منجر شود.

البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود.

شبیه‌سازی

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال‌های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است.

تولید پلاستیک‌های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند.

مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در عرصه‌های بسیار متنوع مانند کشاورزی، تغذیه و مواد غذایی، دامپروری، شاخه‌های مختلف علوم پزشکی و صنایع دارویی، صنایع تخمیری، صنایع نظامی، انرژی، محیط ‌زیست و بهداشت بشر، استفاده‌های بسیار ارزشمندی پیدا کرده است.

کاربرد زیست فناوری

اینکه بیوتکنولوژی جدید برای بشر راه‌حل‌های بی‌شماری ارائه می‌کند، مطلبی کاملاً درست است. در تاریخ علوم تجربی، پژوهش‌های بیوتکنولوژی را می‌توان از معدود مواردی دانست که در آن تحقیقات بنیادی به سرعت به سطح کاربردی می‌رسند. در چنین بستری، موفقیت نهایی در بیوتکنولوژی و حصول دستاوردهای بی‌شمار اقتصادی آن، به پیشرفت واقعی در مبانی علوم تجربی و رشته‌های علوم پایه بستگی تام دارد. از این‌رو سرمایه‌گذاری شایسته در علوم مذکور، اساس پیشرفت و توسعه تمام علوم و فنون روز از جمله بیوتکنولوژی خواهد بود. بیوتکنولوژی گذشته از پتانسیل‌های قابل توجه نوع سنتی آن که عمری معادل تمدن بشری دارد، توانسته است با تکیه بر اصول جدید مهندسی ژنتیک و علوم وابسته، در طی حداکثر سه دهه اخیر، توانایی‌ها و قابلیت‌های بسیار متنوع و ارزشمندی را در عرصه‌های مختلف به نمایش گذارد. این تأثیرگذاری‌ها گاه تا حدی بوده است که به جرأت می‌توان ادعا کرد پیشرفت‌های بزرگ بشر در دست‌یابی به بسیاری از موفقیت‌های علوم زیستی، مرهون اصول مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی است. در ادامه به گوشه‌هایی از این کاربردها اشاره می‌شود:


1-بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

کاربرد بیوتکنولوژی در زمینة علوم پزشکی و دارویی، موضوعات بسیار گسترده‌ای مانند ابداع روش‌های کاملاً جدید برای "تشخیص مولکولی مکانیسم‌های بیماری‌زایی و گشایش سرفصل جدیدی به نام پزشکی مولکولی"، "امکان تشخیص پیش از تولد بیماری‌ها و پس از آن"، "ژن‌‌درمانی و کنار گذاشتن (نسبی) برخورد معلولی با بیمار و بیماری"، "تولید داروها و واکسن‌های نوترکیب و جدید"، "ساخت کیت‌های تشخیصی"، "ایجاد میکروارگانیسم‌های دست‌کاری شده برای کاربردهای خاص"، "تولید پادتن‌های تک‌دودمانی (منوکلونال)" و غیره را در بر می‌گیرد.

امروزه برای تشخیص‌های دقیق، پیشگیری، درمان اساسی بیماری‌ها و در واقع سلامت و بهداشت جوامع ظاهراً راه دیگری جز پزشکی مولکولی به‌نظر نمی‌رسد.

در ادامه، به چند نمونه از دستاوردهای مهم مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی در علوم پزشکی، که تحولات بسیار بزرگی را در عرصه‌های مختلف زندگی بشر بوجود آورده یا خواهد آورد، اشاره می‌شود:

1-1- ژن درمانی (Gene Therapy)

بسیاری از صاحب‌نظران از سده حاضر به‌عنوان سده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی یاد می‌کنند. به اعتقاد بسیاری از دانشمندان، تولد ژن‌‌درمانی در اوایل دهه 1990، یک رخداد بزرگ و انقلابی بود که چشم‌انداز جدیدی را در عرصه پزشکی مولکولی ایجاد کرد؛ زیرا برای نخستین بار در تاریخ علوم زیستی، کاربرد روش‌ها و فنون بسیار حساس و جدید جهت انتقال ژن‌های سالم به درون سلول‌های بدن و تصحیح و درمان ژن‌های جهش‌یافته و معیوب، پنجره‌ای نو به سوی مبارزه جدی، اساسی و علّی (نه معلولی و در سطح فرآورده‌های ژنی) با بسیاری از بیماری‌ها گشوده است. ژن‌درمانی، در واقع انتقال مواد ژنتیکی به درون سلول‌های یک موجود برای مقاصد درمانی می‌باشد که به روش‌های متفاوت و متنوع (فیزیکی، شیمیایی و زیستی) صورت می‌گیرد.

کشف بسیاری از ژن‌های بیماری‌زای مهم در آینده‌ نزدیک، کاربرد روش‌های متنوع و بی‌سابقه غربال‌سازی ژنتیکی و پیشگویی‌های بسیار دقیق پیرامون تعیین سرنوشت جنین از نظر بیماری‌های ژنتیک پیش و پس از تولد، از دیگر قابلیت‌های مهندسی ژنتیک و ژن‌درمانی است.

پژوهشگران با انجام تحقیقات گسترده بر بسیاری از محدودیت‌های موجود در زمینه ژن‌درمانی فائق آمده‌اند. همچنین در زمینه هدف‌گیری بسیار اختصاصی سلول و انتقال ژن یا DNAی برهنه به درون آن (به عنوان دارو) پیشرفت‌های چشمگیری حاصل شده است.

علیرغم اینکه در حال حاضر ژن‌درمانی، روشی پرهزینه بوده و به فنون پیشرفته و تخصصی نیاز دارد، اما به‌زودی از این روش در مورد طیف بسیار وسیعی از بیماری‌ها استفاده خواهد شد. همچنین شواهد فزآینده‌ و امیدبخشی وجود دارد که استفاده از روش‌های پزشکی مولکولی، در آینده‌ای نه چندان دور و در مقایسه با وضع کنونی، صدها بار هزینه‌های درمانی را نیز کاهش خواهد داد.

1-2- طرح بین‌المللی ژنوم انسان (IHGP)

پروژه بین‌المللی ژنوم انسان، یکی از مهم‌ترین و عظیم‌ترین طرح‌های تحقیقاتی زیست‌شناسی عصر حاضر است که با رمزگشایی از ژنوم انسان، گره‌های بی‌شماری را گشوده و قله‌های متعددی را فتح کرده است. این طرح که انجام آن، مولود پیشرفت‌ها و اطلاعات جدید محققان در عرصه مهندسی ژنتیک است، در آینده‌ای نزدیک، تحولات عمیق و غیره‌منتظره‌ای را در علوم پزشکی به‌وجود خواهد آورد. طرح بین‌المللی ژنوم انسان را می‌توان نقطه عطفی در تاریخ علوم زیستی به‌ویژه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی به حساب آورد.

1-3- شناسایی مکانیسم‌های مولکولی پیدایش سرطان

امروزه از رهگذر به‌کارگیری مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، این پرسش که سرطان چگونه ایجاد می‌شود دیگر جزء اسرار ناشناخته علمی به حساب نمی‌آید. در خلال دو دهة اخیر، پژوهشگران با استفاده از روش‌های مولکولی و نتایج حاصل از مطالعاتی مانند طرح رمزگشایی از ژنوم انسان، به پیشرفت‌های خیره‌کننده‌ای در شناسایی علل و مراحل مولکولی پیدایش سرطان دست یافته‌اند که در آینده نزدیک، به روش‌های انقلابی در مسیر درمان آن منجر خواهد شد. با آنکه هنوز هیچ‌کس قادر نیست زمان دقیق غلبه کامل بر سرطان را پیش‌گویی کند، اما چشم‌انداز آن بسیار نویدبخش است.

در این راستا، تلاش‌های گسترده‌ای برای درمان سرطان با استفاده از روش‌های ژن‌‌درمانی (مانند انتقال ژن‌های بازدارندة سرطان به درون سلول‌ها) به طور فزاینده‌ای در حال افزایش است. مهار ژن‌هایی که بیشتر از اندازه طبیعی تکثیر یا بیان شده‌اند (مانند آنکوژنهای فعال‌شده) و جایگزینی یک ژن ناقص یا حذف‌شده از جمله راهبردهای این روش درمانی به حساب می‌آیند.

 بیوتکنولوژی و علوم پزشکی

اخیراً پژوهشگران امریکایی نوعی ویروس "هوشمند" را طراحی کرده‌اند که بتواند در درون سلول‌های سرطانی، تکثیر شده و تمام سلول‌های بدخیم را در بدن از بین ببرد، اما به سلول‌های سالم آسیبی نرساند. نتایج به دست آمده از این شیوة جدید، روی موش‌های الگو موفقیت‌آمیز بوده و توانسته است حدود 60 درصد از سلول‌های سرطانی را نابود سازد.

شماری از شرکت‌های دارویی جهان نیز با تکیه بر فرآیندها و قابلیت‌های بیوتکنولوژی مولکولی، بر روی طراحی داروها و عوامل درمانی مناسب جهت توقف ماشین تکثیر بی‌رویه سلولی (سرطان) فعالیت می‌کنند.

بی‌شک انجام این پژوهش‌ها، که در آینده‌ای نزدیک به نتایج مفیدی برای درمان شماری از سرطان‌های انسانی منجر خواهد شد، بدون بکارگیری اصول و فنون مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی میسر نمی‌بود.

1-4- همانند سازی (Cloning)

از دیگر موضوعات بسیار مهم روز در زمینه مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی مولکولی، که ارتباط تنگاتنگی با علوم پزشکی داشته و احتمالاً در آینده منشأ تحولات بزرگی در این زمینه خواهد بود، بحث کلون‌سازی (همانندسازی یا شبیه‌سازی) یا تکثیر غیرجنسی سلول‌ها است؛ که طی آن با همانندسازی از روی سلول بالغ یک موجود زنده، نسخه‌ای مشابه موجود اولیه ساخته می‌شود.

شایان ذکر است که نخستین موفقیت انسان در کلون‌سازی یک پستاندار بالغ (گوسفند دالی) در سال 1996 توسط یان ‌ویلموت‌ انگلیسی و همکاران وی در مؤسسه راسلین (ادینبر، اسکاتلند) با انتقال هستة یک سلول سوماتیک (غیرجنسی) به‌درون سیتوپلاسم یک اووسیت (سلول جنسی ماده) که هسته‌اش خارج شده بود، به دست آمد.

به طور کلی، محققان علم ژنتیک و بیوتکنولوژیست‌های مولکولی اعتقاد دارند که تلاش‌های آنها در این زمینه‌، می‌تواند به کاربردهای بسیار ارزشمندی در زمینه‌های پزشکی، کشاورزی و مانند آن‌ها منجر شود.

البته علیرغم بحث‌های بسیار جدی که در مورد سوء استفاده‌های احتمالی از مقوله شبیه‌سازی و عواقب زیستی و اخلاقی آن در دنیا وجود دارد، خوشبختانه اعتقاد اکثریت قابل توجهی از صاحب‌نظران امر که با درک مسئولیت خطیر انسانی خود، به پژوهش‌های متنوع و گسترده مهندسی ژنتیک و بیوتکنولوژی در عرصه پزشکی مولکولی مشغولند، این است که تحقیقات مذکور باید تنها برای مقاصد پیشگیری، تشخیص و درمان اساسی بیماری‌ها به کار رفته شود.

شبیه‌سازی

2- بیوتکنولوژی مولکولی و صنعت

در سال‌های اخیر، بیوتکنولوژی مولکولی در صنایع گوناگون جایگاه منحصر به فردی پیدا کرده است. امروزه در برخی از معادن دنیا، استخراج و بازیافت کانی‌های پرارزشی مانند طلا، نقره، مس و اورانیوم به کمک میکروارگانیسم‌ها و با روش‌های زیستی (Bioleaching) صورت می‌گیرد. تولید صنعتی بسیاری از اسیدهای آلی مانند اسید سیتریک، اسید استیک و اسید لاکتیک و همچنین تولید روغن‌هایی با ترکیبات اسیدهای چرب ویژه که دارای ارزش بالایی در صنایع غذایی و مواد پاک‌کننده هستند، از دیگر زمینه‌های حضور فعال بیوتکنولوژی در صنعت است.

تولید پلاستیک‌های قابل تجزیه (Green Plastics)، تولید انرژی‌های تجدید‌پذیر با استفاده از بیومس (Biomass)، طراحی و تولید ساختارهای نانومتری (Nanostructures) جدید مثل بیوترانزیستورها، بیوچیپ‌ها و پلیمرهای پروتئینی با استفاده از روش‌های مهندسی پروتئین، بکارگیری روش‌های بیوتکنولوژی در افزایش بازیافت و سولفورزدایی نفت خام و پاکسازی آلودگی‌های زیست‌محیطی به کمک فرآیندهای زیستی، از دیگر عرصه‌های نوین و با ارزش بیوتکنولوژی در صنعت و محیط زیست به شمار می‌روند.

]]>