علم الوراثة الجزيئي
علم الوراثة هو جزء رئيسي من مجال دراسة العلوم يعمل علم الوراثة على تحديد هوية الإنسان ، ومن هو وما هي مكونات جسده وكيفية طبيعته وتصرفاته وسلوكياته .
أساسيات علم الوراثة
عندما تقوم بدراسة علم الوراثة الجزيئية أو الحديث عنه فإنك لابد أن تبدأ بأساسيات ذلك الجزء وهي المادة الوراثية وما هي [1] .
- المادة الأساسية في علم الوراثة هي الحمض النووي وهو يكون أحد النوعين حمض RNA أو حمض DNA.
- شكل الحمض النووي: يتكون عادة من شريطين من الأحماض النووية، يلتف الشريطان على بعضهما البعض بشكل حلزوني، يتكون كل شريط من الاثنين من عدد من النيوكليوتيدات ( وهي وحدة بناء ال DNA )، تتكون كل نيوكليوتيدا من ٥ ذرات كربون، سكر ريبوز، قواعد نيتروجينية وجزئي فوسفات.
- النيوكليوتيدات المكونة للحمض النووي من أربعة قواعد نيتروجينية وهم: ادينين، ثيامين، سيتوزين وجوانين وتكون هذه القواعد الأربعة بمثابة الشفرة الجينية في شريط الحمض النووي DNA.
- تكاثر الخلية وانقسامها فإن الDNA ايضا يخضع لتلك العملية مع انقسام الخلية بحيث يعمل على ثبات المادة الوراثية وعدد الجينات في كل خلية من خلايا جسم الكائن الحي.
ترتيب الحمض النووي والشفره الوراثية
في الكائنات حقيقة النواة يتواجد الDNA محفوظ في الكروموسومات الجنسية، وفي الإنسان تحتوي كل خلية في جسد الإنسان على ٢٣ زوج من الكروموسومات أي ٤٦ كروموسوم ، يتواجد اثنان من تلك الكروموسومات يسميان ب X و Y أو ما يسمى يالكروموسومات الجنسية أو الكروموسومات المحددة للنسل أو النوع وهو نوع الجنين إذا كان ولد أو بنت .
ينقسم الجين إلى قسمين أساسيين إحدى هذين القسمين يستخدم في الاستنساخ وتخليق وتكوين البروتينات اللازمة لبناء الخلايا وجسد الإنسان .
الحمض النووي RNA
يسمى بالحمض النووي الريبي يعرف أيضا باسم حمض الريبونوكليك وله أهمية كبيرة في الوراثة والبيولوجيا الجزيئية مثل الDNA.
يتكون الحمض النووي الريبي من الاحماض مثل الDNA تماما فهو يتكون من نفس القواعد التي يتكون منها الDNA ولكن مع اختلاف قاعدة الثيامين والتي تبدل باليوراسيل.
يتكون الRNA من شريط واحد مفرد من النيوكليوتيدات وليس من شريطين مزدوجين مثل الDNA وشكله ليس مثل اللولب المزدوج الذي يكون في الDNA.
هناك أكثر من نوع للحمض النووي الريبي في كل خلية في جسد الإنسان: كل نوع من تلك الأنواع له مهام ووظائف محددة تختلف عن النوع الأخر، mRNA أو ( RNA messenger أي الرسول) وهو له دور رئيسي في عملية إنتاج البروتين، rRNA أو (RNA الريبسوم ) وله دور مهم في عملية تخليق البروتين، وهناك نوع آخر وهو tRNA، وهناك أنواع أخرى منه تؤثر على الجينات مثل miRNA.
- التعبير الجيني: عملية التعبير الجيني تتم عندما يتم نسخ الجينات وتحويلها إلى بروتينات.
- عملية تخليق البروتين
- عملية النسخ: تستخدم الخلايا الحمض النووي الموجود بها تستخدمه كخطة أو كطريق لإنشاء سلسلة متكاملة، يأتي حمض mRNA لكي يقوم ببعض التعديلات الكيميائية في السلسلة التي تم تكوينها؛ وذلك لكي تكون تلك السلسة جاهزة لتخليق البروتين وتكوينه.
- عملية الترجمة: تقوم الخلايا بقراءة السلسلة التي تم نسخها وتعديلها بواسطة mRNA لكي تقوم بتخليق البروتينات من تلك السلسلة، تستخدم الخلايا تلك السلسلة وتقرأها لكي تكون منها بولي ببتيد ( وهو شريط مرتبط من الأحماض الأمينية التي سوف تصبح في النهاية بروتين ). تعتمد عملية الترجمة في الخلايا على الرمز الثلاثي حيث تتجمع ثلاث احماض امينية معا في شريط واحد يسمى ذلك الشريط بالكودون، تقوم الخلايا بقراءة تلك الكودونات وتبدأ في عملية تكوين البروتين مع استبدال القواعد الموجودة على شريط الRNA إلى شريط DNA.
اساسيات الوراثة
عند تكوين الجنين في رحم الأم فإن في بداية تكوينه يكتسب الجنين من الأحماض النووية الموجودة في الأبوين أي تنتقل الأحماض النووية من الأباء إلى الأبناء ويتم توارثها وتناقلها بين العائلات [2]
تسمى الاختلافات في نفس الجينات الأليلات وترمز الأليلات المختلفة للبروتينات المختلفة قليلاً والتي تؤدي إلى ظهور سمات مختلفة يمكن ملاحظتها ، والتي تسمى الأنماط الظاهرية يعود جزء منها إلى ما إذا كان الأليل سائدًا أو متنحيًا. الأليلات السائدة تحتل مركز الصدارة إذا كان لديك أليل واحد منتشر فسوف تطور النمط الظاهري المرتبط به.
الأليلات المتنحية لا تؤدي إلى ظهور النمط الظاهري بسهولة بشكل عام، ستحتاج إلى نسختين من الأليل المتنحي لرؤية النمط الظاهري المرتبط . أنها تساعدك على توقع النمط الذي سوف يظهر والصفات الملحوظة وستكون موجودة في الجيل القادم ما هو أكثر من ذلك، يمكنك استخدام الاحتمالات لمعرفة كل من المعلومات الوراثية و النمط الظاهري للجيل القادم من نثل وأبناء ، وذلك باستخدام أداة بسيطة تسمى ساحة إناء.
أما الذي اكتشف أساسيات الجينات المنتشرة والمتنحية هو العالم جريجور مندل عالم الوراثة الذي أجرى التجارب في منتصف القرن التاسع عشر بملاحظة كيف تنتقل الصفات من جيل البازلاء عبر جيل وقام بضع نظرية السمات السائدة والمتنحية وخلق علم الوراثة بشكل أساسي .
طفرات الجينات
يتم اكتساب محتوى جيناتك من والديك ولكن يمكنك أيضًا تطوير طفرات جينية على مدار حياتك يمكنها أن تؤثر الطفرات الجينية على صحتك العامة إذا انتهى بها الأمر إلى التأثير على الترجمة وتغيير تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين الذي سوف ينتج ، بعض الطفرات الجينية تسمى الطفرات النقطية وهي تستطيع أن تؤثر فقط على حمض أميني واحد ولكن يمكن أن يؤثر البعض الآخر على مناطق كبيرة من حمضك النووي .
يؤثر بعض التشوهات الوراثية على مناطق كبيرة جدًا من الحمض النووي أو على أي جزء من الكروموسوم أو حتى الكروموسوم بأكمله تؤدي عمليات حذف الكروموسومات إلى فقد النسل لكروموسوم كامل في حين أن التشوهات الأخرى يمكن أن يعني وراثة نسخ كثيرة جدًا من الكروموسومات .
التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية
يمتلك العلماء اليوم أدوات أكثر من أي وقت مضى لدراسة ومعالجة الحمض النووي وإذا كنت تخطط لدراسة العلوم الجينية في الجامعة فإنك سوف تتمكن من تجربة بعض التجارب الجينية بنفسك ، يرجع الفضل لشروع الجينوم البشري الذي نعرف من خلاله الآن تسلسل الحمض النووي البشري وقد أتاحت دراسات المتابعة للعلماء الفرصة لدراسة الاختلاف الجيني وأنماط التتبع للوراثة لفهم التاريخ البشري .
بالطبع أنت تعرف أن الهندسة الوراثية والتعديل الجيني مهمة أيضًا للصناعة والزراعية وما لم تكن ومن المؤكد أنك سمعت على الأقل بعض الجدل المحيط بالكائنات المعدلة وراثيًا أو الكائنات المعدلة وراثيًا. كما أنك تعلم فإن التقدم في علم الأحياء الجزيئي والهندسة الوراثية يأتي مع مخاوف أخلاقية هل تستطيع الشركات اكتشاف أو إختراع براءة اختراع لجين بشري وهل هناك قضايا أخلاقية لإنشاء واستخدام المحاصيل المعدلة وراثيًا وبشكل خاص من دون وضع علامات عليها في محلات بيعها وهل يمكن الاختبار الجيني الطوعي مثل اختبارات النسب أن يعرض خصوصيتك للخطر. كل تلك التساؤلات وأكثر مازالت تحت قيد الدراسة والتجارب .