علم الوراثة الجزيئي
علم الوراثة يعد جزءًا رئيسيًا من مجال الدراسات العلمية، ويهتم بتحديد هوية الإنسان ومكونات جسده وطبيعته وسلوكياته وتصرفاته .
أساسيات علم الوراثة
عندما تدرس علم الوراثة الجزيئية أو تتحدث عنه، يجب أن تبدأ بأساسيات هذا الجانب وهي المادة الوراثية وما يتعلق بها .
- الحمض النووي هو المادة الأساسية في علم الوراثة، ويكون إما حمض الريبوز النووي (RNA) أو حمض الديوكسي ريبوز النووي (DNA).
- شكل الحمض النووي: يتألف ال DNA عادة من شريطين من الأحماض النووية، حيث يتداخل الشريطان حول بعضهما البعض بشكل حلزوني. ويتكون كل شريط من الاثنين من عدد من النيوكليوتيدات (الوحدات الأساسية لل DNA)، حيث تتكون كل نيوكليوتيدة من خمس ذرات كربون، بالإضافة إلى سكر الريبوز وقواعد نيتروجينية وجزء فوسفات.
- النيوكليوتيدات المكونة للحمض النووي من أربعة قواعد نيتروجينية وهم: تتكون القواعد الأربعة للأدينين والثايمين والسيتوزين والجوانين من الشفرة الجينية الموجودة في شريط الحمض النووي DNA.
- يخضع الـ DNA في الخلية لعملية التكاثر والانقسام مع الخلية، مما يساعد على المحافظة على استقرار 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 .
يتم تقسيم الجين إلى قسمين أساسيين، ويتم استخدام أحدهما في الاستنساخ وتخليق البروتينات اللازمة لبناء الخلايا وجسد الإنسان .
الحمض النووي RNA
يُعرف الحمض النووي الريبي باسم حمض الريبونوكليك، وله أهمية كبيرة في الوراثة والبيولوجيا الجزيئية، مثل الحمض النووي الريبوزي (RNA).
يتكون الحمض النووي الريبي من نفس أنواع الأحماض التي تتكون منها الحمض النووي الدقيق (DNA)، باستثناء قاعدة الثايمين التي تحل محلها اليوراسيل.
يتألف الRNA من شريط واحد من النيوكليوتيدات وليس من شريطين مزدوجين مثل الDNA، وشكله ليس مثل اللولب المزدوج الذي يوجد في الDNA.
هناك أكثر من نوع واحد من الحمض النووي الريبوزي في كل خلية في جسم الإنسان. يتمتع كل نوع بمهام ووظائف محددة تختلف عن الأنواع الأخرى. على سبيل المثال، يلعب الحمض النووي الريبوزي المرسول (mRNA) دورا رئيسيا في عملية تصنيع البروتين. بينما يؤدي الحمض النووي الريبوزي الريبوسومي (rRNA) دورا هاما في عملية تخليق البروتين. هناك أيضا نوع آخر يعرف بالحمض النووي الريبوزي النقلي (tRNA)، بالإضافة إلى أنواع أخرى تؤثر على الجينات مثل الحمض النووي الريبوزي الميكروني (miRNA).
- التعبير الجيني: تتم عملية التعبير الجيني عند نسخ الجينات وتحويلها إلى بروتينات.
- عملية تخليق البروتين
- عملية النسخ: تستخدم الخلايا الحمض النووي الموجود فيها كخطة أو طريقة لإنشاء سلسلة متكاملة، حيث يأتي حمض mRNA ليقوم ببعض التعديلات الكيميائية في السلسلة التي تم تكوينها، وذلك لتكون تلك السلسلة 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 تكوُّن الجنين في رحم الأم، يحصل الجنين في بداية تكوينه على الأحماض النووية من الأبوين، وتنتقل الأحماض النووية من الأباء إلى الأبناء ويتم توارثها وتناقلها بين العائلات
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.
عادة، لا يكون من السهولة أن تظهر النمط الظاهري بسرعة عند استخدام الأليلات المتنحية عموما. ستحتاج إلى نسختين من الأليل المتنحي لترى النمط الظاهري المرتبط به. تساعدك هذه النسختان على توقع النمط الظاهري الذي سيظهر والصفات المميزة التي ستكون موجودة في الجيل القادم. بالإضافة إلى ذلك، يمكنك استخدام الاحتمالات للحصول على معلومات حول الوراثة والنمط الظاهري للأجيال القادمة من النسل والأبناء، وذلك باستخدام أداة بسيطة تسمى ساحة إنا.
اكتشف العالم جريجور مندل أساسيات الجينات المنتشرة والمتنحية عن طريق إجراء تجارب في منتصف القرن التاسع عشر، حيث قام بملاحظة كيفية نقل الصفات من جيل البازلاء عبر الأجيال وأطلق نظرية السماتالسائدة والمتنحية وخلق علم الوراثة بشكل أساسي .
طفرات الجينات
تكتسب محتوى الجينات من والديك، ولكن يمكنك أيضا أن تطور طفرات جينية على مدار حياتك، وتلك الطفرات الجينية قد تؤثر على صحتك العامة إذا وصلت إلى مرحلة تأثيرها على عملية الترجمة وتغيير تسلسل الأحماض الأمينية للبروتين الناتج عنها. تسمى بعض الطفرات الجينية الطفرات النقطية وتؤثر فقط على حمض أميني واحد، ولكن يمكن أن تؤثر البعض الآخر على مناطق واسعة من حمضك النووي .
تؤثر بعض التشوهات الوراثية على مناطق كبيرة جدًا من الحمض النووي، أو على أي جزء من الكروموسوم، أو حتى على الكروموسوم بأكمله، وتؤدي عمليات حذف الكروموسومات إلى فقدان النسل لكروموسوم كامل، في حين يمكن أن تعني التشوهات الأخرى وراثة نسخ كثيرة جدًا من الكروموسومات .
التكنولوجيا الحيوية والهندسة الوراثية
في الوقت الحاضر، يمتلك العلماء أدوات أفضل من أي وقت مضى لدراسة ومعالجة الحمض النووي. إذا كنت تخطط لدراسة العلوم الجينية في الجامعة، فسوف تكون قادرا على تجربة بعض التجارب الجينية بنفسك. يعود الفضل لمشروع الجينوم البشري الذي يسمح لنا الآن بتسلسل الحمض النووي البشري. وبفضل الدراسات المستمرة، حصل العلماء على فرصة لدراسة الاختلاف الجيني ونمط التتبع الوراثي لفهم تاريخ البشرية .
بالطبع تعلم أن الهندسة الوراثية والتعديل الجيني لهما أهمية في الصناعة والزراعة، ولعلك قد سمعت بالجدل الذي يحيط بالكائنات المعدلة وراثيا. وكما تعلم، التقدم في علم الأحياء الجزيئي والهندسة الوراثية يثير قضايا أخلاقية، هل يمكن للشركات اختراع براءة اختراع لجين بشري؟ وهل هناك قضايا أخلاقية في إنشاء واستخدام المحاصيل المعدلة وراثيا، خاصة بدون وضع علامات مميزة عليها في الأسواق؟ وهل يعرض الاختبار الجيني الطوعي، مثل اختبارات النسب، خصوصيتك للخطر؟ جميع هذه التساؤلات وغيرها لا تزال قيد الدراسة والنقاش .