محاضرة عامة التقنيات الحيوية (هندسة الجينات .. مبادئ وتطبيقات) يقدمها الدكتور أمجد خليل ، أستاذ التقنيات الحيوية المشارك بقسم الفيزياء يوم الأحد 26/11/1427 الموافق 17/12/2006 الساعة السابعة مساءا مبنى 14 قاعة 108 الدعوة عامة

التكنولوجيا الحيوية (هندسة الجينات) مبادئ وتطبيقات د. أمجــد خلـيـل أستاذ مشـارك قسـم الفيزياء كليـة العلـوم/ جامعة الملك فهد للبترول والمعادن

مقدمة تعود أصول التقنيات الحيوية المعروفة حاليا إلى عدة آلاف من السنين، وقبل معرفة الإنسان بالميكروبات المسئولة عن هذه الأنشطة بمدة طويلة. فقد عرف المصريون القدماء وكذلك الصينيون والهنود وغيرهم عمليات تخمر الأغذية واستخدموها في تحضير الخبز والجبن وغيرها. كما قاموا بإنتخاب نباتات وحيوانات زراعية عالية الإنتاجية. وهجنوا السلالات لتحقيق طفرات في الإنتاج بإستخدام أساليب الوراثة التقليدية.

وقد شهد العقد الماضي ظهور تقنيات متقدمة حسنت بصورة كبيرة من كفاءة التقنيات الحيوية التقليدية في مجالات الزراعة التقليدية، التخمرات، معالجة المخلفات، صناعة الدواء، والرعاية الصحية وتسمى التقنيات الحديثة تلك ب "الهندسة الوراثية" وتقنية التحكم في الحمض النووي التركيبي .

مصطلحات عدة

التقنيات الحيوية (بروتوكول قرطاجنة) التقنيات التي تستخدم الكائنات الحية أو مستخرجاتها في تطوير أو تحسين إنتاج الأدوية والأغذية والمحاصيل الزراعية ومستلزمات الرعاية الصحية ومعالجة كثير من المشاكل البيئية والزراعية. وللتقنية الحيوية تعريفات عدة من أهمها "تطبيق المبادئ العلمية والهندسية عند توظيف الكائنات الحية لتحويل المواد إلى منتجات أو خدمات".

وهناك تعريف آخر للتقنية الحيوية، أكثر تفصيلا كأحد العلوم الجديدة المتنامية بأنها: " توظيف الكائنات الحية أو النظم الحية أو العمليات الحيوية في مجالات التصنيع أو تقديم الخدمات والتي تؤدي إلى تحسين ملموس في مجالات الدواء،الطاقة، الكيماويات الأساسية وغيرها".

الكائن الحي أي كائن بيولوجي (حي) قادر على نقل أو مضاعفة المادة الوراثية (الجينية).

المادة الوراثية (DNA) يمكن تعريفها على أنها التركيبة الكاملة للتعليمات الخاصة بتكوين الكائن الحي، وتحتوي على البصمات التي تحدد كل مكونات وأنشطة الخلية طوال حياة الكائن الحي، وهذه العوامل الوراثية موجودة على أشرطة من الحمض (DNA) حلزونية الشكل بالإضافة إلى جزئيات البروتين، وهما معا يكونان وحدات تسمى الكروموسومات، وعلى هذه الكروموسومات توجد المورثات أو الجينات (Genes) وهي التي تحدد كل صفات الكائن الحي. الاحماض النووية((DNA----- الجينات-----الكروموسومات. كل كروموسوم يحتوي على عدد كبير جدا من الجينات.

الجينات وتحديد الصفات الوراثية الجينات---البروتينات----الصفة الوراثية DNA-------RNA--------PROTEIN

متى وكيف بدأت ثورة التقنيات الحيوية؟ بدأت ثورة التقنيات الحيوية وهندسة الجينات عام 1953 وهو العام الذي إكتشف فيه تركيب المادة الوراثية (DNA)

تركيب جزيء ال DNA

تضاعف جزيء ال (DNA)

كروموسومات الانسان- عددها 46

الكائن الحي المحور وراثيا أي كائن حي محور يمتلك تركيبة جديدة من مواد وراثية (جينية) تم الحصول عليها عن طريق استخدام التكنولوجيا الإحيائية الحديثة.

الية تطبيق هندسة الجينات

الية تطبيق هندسة الجينات Allow the cell to grow and then extract the desired product

مثال على انماط مختلفة من الDNA

بعض الامثلة على البكتيريا المعدلة وراثيا

تطبيقات التقنيات الحيوية وهندسة الجينات التطبيقات في مجالات الحياة المختلفة: الصناعات الدوائية: انتاج الادوية الطب: تشخيص وعلاج الامراض الزراعة: انتاج نباتات مقاومة للملوحة والجفاف والامراض البيئة : اسخدام الكائنات المحورة وراثيا للتقليل من التلوث الصناعات الغذائية

مشروع الجينوم البشري بلغت التقنيات الحيوية ذروتها في نهاية القرن الماضي عندما تم التوصل إلى معرفة تركيب الخارطة الجينية للإنسان حيث دخل العالم ما يسمى بـ العصر الجينومي

مشروع الجينوم البشري أعلن العلماء يوم الإثنين 26 مايو 2000 عن تفاصيل الخريطة الجينية للإنسان أو ما يعرف بـ "مشروع الجينوم البشري" وهو حدث علمي فريد؛ دفع كلا من الرئيس الأمريكي بيل كلينتون ورئيس الوزراء البريطاني توني بلير للاشتراك في الإعلان عنه. وهو المشروع الذي بدأ في أكتوبر 1990وانتهى العمل به في 2000، وكانت نتيجته اكتشاف كل جينات الإنسان (80 ألفًا إلى 100 ألف) وتحديد التتابع الكامل لكل الـ 3 بلايين زوج من القواعد النيتروجينية، ولقد سمى العلماء القرن الحادي والعشرين بالقرن البيولوجي لما لهذا الاكتشاف من أهمية.

ومن المنتظر أن يساهم فك الشفرة الوراثية ومعرفة التتابع الجيني في علاج العديد من الأمراض مثل السرطان والسكر وبعض أمراض القلب، وكذلك بعض الأمراض التي تصيب المخ مثل مرض الزهايمر، والدليل على هذا أن الكشف عن 20% من حروف الشريط الوراثي أدى في حينه إلى تصنيع ما يقرب من 100 دواء مختلف كعلاج للعديد من الأمراض الناشئة عن خلل في الجينات خلال العشرين سنة الماضية.

الأهمية الإقتصادية للتقنيات الحيوية تطوير القطاع الزراعي تطوير قطاع الصناعات الدوائية تطوير قطاع البيئة تطوير القطاع الصحي و الطبى

الأمان الحيوي يعزى إلى السياسات و الطرق المجهزة لكي تضمن التطبيق الأمني البيئي على التكنولوجيا الحيوية.

بروتوكول قرطاجنة للسلامة الحيوية وضع في صيغته النهائية و تم إقراره في مونتريال في 29 كانون الثاني عام 2000م.

إن الثورة التي شهدتها التكنولوجيا الحيوية في السنوات الأخيرة تبشّر بنقل الظروف المعيشية للإنسان إلى آفاق غاية في الإتساع وحافلة بالتطبيقات التي تعود بالفائدة على دول المنطقة، والمملكة بصفتها أحدى تلك الدول, مدعوة لللإهتمام الشديد في هذه التطبيقات وإعطائها أولوية متقدمة في سياساتها التنموية وتوفير الموارد المالية والبشرية للإستثمار فيها بصورة جدية