Cart is empty زیستفناوری
فصل هفتم زیستشناسی دوازدهم (مهندسی ژنتیک و پروتئین)
نمای کلی فصل
-
زیستفناوری
-
مهندسی ژنتیک
- آنزیم برشدهنده
- ناقل (دیسک)
- کلون شدن
-
پروتئین
- آمیلاز (صنعت)
- اینترفرون (دارو)
-
کاربردها
- انسولین
- واکسن
- ژندرمانی
-
مهندسی ژنتیک
فرایند دستکاری در ژنهای یک جاندار با هدف تولید ژن یا پروتئین خاص به مقدار انبوه.
ابزارها و مواد اصلی
۱. آنزیم برشدهنده (EcoR1)
این آنزیم DNA را در توالی خاصی (جایگاه تشخیص) برش میدهد.
- جایگاه تشخیص: ۶ جفت نوکلئوتید دارد.
- عملکرد: شکستن پیوند فسفودیاستر و هیدروژنی.
- نتیجه: ایجاد انتهای چسبنده برای اتصال.
۲. ناقل (Vector/دیسک)
وسیلهای برای انتقال ژن مورد نظر به باکتری.
- معمولاً از پلازمید (دیسک) استفاده میشود.
- مستقل از کروموزوم اصلی باکتری تکثیر میشود.
- باید یک جایگاه برش برای آنزیم داشته باشد.
۳. آنزیم لیگاز
دو قطعه DNA (ژن خارجی و ناقل) را به هم متصل میکند (تشکیل پیوند فسفودیاستر).
مراحل کلیدی مهندسی ژنتیک:
- برش: برش دادن ژن خارجی و پلازمید با یک نوع آنزیم (EcoR1) برای ایجاد انتهای مکمل.
- اتصال: اتصال ژن به پلازمید با آنزیم لیگاز ⬅ تشکیل دنای نوترکیب.
- انتقال: ورود دنای نوترکیب به باکتری (با شوک الکتریکی یا حرارتی).
- غربالگری: جدا کردن باکتریهای تراژنی (دارای ژن) با استفاده از پادزیست (آنتیبیوتیک).
مقایسه عملکرد آنزیمها
| نام آنزیم | پیوند فسفودیاستر | پیوند هیدروژنی |
|---|---|---|
| هلیکاز | نمیشکند | میشکند |
| EcoR1 | میشکند | میشکند |
| لیگاز | میسازد | نمیسازد (مستقیم) |
| دنابسپاراز | میسازد | میسازد |
مهندسی پروتئین
تغییر در توالی آمینواسیدها برای بهبود عملکرد و پایداری پروتئینها.
۱. آمیلاز (صنعت)
کاربرد: تجزیه نشاسته در صنایع غذایی و نساجی.
- مشکل: آنزیم طبیعی در دمای بالای صنعت تخریب میشود.
- اصلاح: تولید آمیلاز مقاوم به گرما.
- فایده: کاهش زمان واکنش و کاهش هزینه (عدم نیاز به خنکسازی).
۲. اینترفرون (دارو)
کاربرد: درمان بیماریهای ویروسی و سرطان.
- مشکل: اینترفرون ساخته شده در باکتری فعالیت کمی دارد.
- اصلاح: تغییر یک آمینواسید برای افزایش پایداری.
- نتیجه: افزایش عمر قفسهای (ماندگاری) دارو.
۳. پلاسمین (درمان)
کاربرد: حل کردن لخته خون.
- مشکل: مدت اثر کوتاه در پلاسما.
- اصلاح: جانشینی آمینواسید برای افزایش مدت اثر دارو.
کاربرد در پزشکی (ساخت انسولین)
در گذشته از انسولین گاو استفاده میشد که مشکلاتی داشت، اما اکنون با مهندسی ژنتیک تولید میشود.
ساختار انسولین:
- انسولین فعال: شامل دو زنجیره کوتاه (A و B) است که با پیوند دیسولفیدی به هم متصلاند.
- پیشانسولین (در بدن): یک زنجیره بلند است که شامل A، B و یک زنجیره رابط (C) است. با حذف زنجیره C فعال میشود.
روش ساخت در باکتری:
چون باکتری نمیتواند پیشهورمون را پردازش کند (نمیتواند زنجیره C را حذف کند)، دانشمندان روش زیر را ابداع کردند:
- ژن زنجیره A و ژن زنجیره B را به صورت جداگانه وارد دو باکتری میکنند.
- باکتریها زنجیرههای A و B را میسازند.
- زنجیرهها استخراج شده و در آزمایشگاه با ایجاد پیوند به هم متصل میشوند تا انسولین فعال ساخته شود.
واکسنهای نوترکیب
ژن مربوط به آنتیژن سطحی عامل بیماری (نه خود میکروب) به یک باکتری یا ویروس بیخطر منتقل میشود. مثال بارز: واکسن هپاتیت B.
ژندرمانی
قرار دادن نسخه سالم یک ژن در سلولهای فردی که نسخه ناقص دارد.
اولین ژندرمانی موفق (۱۹۹۰)
برای دختربچهای با نقص ایمنی شدید (SCID) که توانایی ساخت یک آنزیم مهم را نداشت.
- مرحله ۱: استخراج گلبولهای سفید (لنفوسیتها) از بدن بیمار.
- مرحله ۲: کشت سلولها و انتقال ژن سالم به آنها در محیط خارج از بدن.
- مرحله ۳: بازگرداندن سلولهای مهندسی شده به بدن بیمار.
نکته: چون لنفوسیتها عمر محدودی دارند و میمیرند، این درمان دائمی نیست و باید متناوب تکرار شود.
تاریخچه زیستفناوری
| دوره | ویژگیها | محصولات |
|---|---|---|
| سنتی | استفاده از تخمیر بدون شناخت دقیق موجودات زنده. | نان، سرکه، محصولات لبنی، شراب. |
| کلاسیک | استفاده از میکروارگانیسمها و آنزیمهای آنها در صنعت. | آنتیبیوتیکها، آنزیمهای صنعتی. |
| نوین | انتقال ژن و دستکاری ژنتیکی (مهندسی ژنتیک). | انسولین نوترکیب، حیوانات تراژنی، ژندرمانی. |
راههای ارتباطی
- iranwebline.info@gmail.com
- 09966222887