گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم [آموزش و تدریس ویدیویی]

گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم را با آموزش و تدریس ویدیویی و توضیح به بهترین شکل یاد بگیرید. تدریس به‌روز این گفتار همراه با آموزش ویدیویی «دکتر الهه بنام» را در سایت آموزش زیست، رایگان ببینید.

در گفتارهای قبلی، با دنا، رنا، همانندسازی، رونویسی و موارد دیگر آشنا شدیم. دانشمندان با پیشرفت‌های علمی، قادر هستند تا تغییرات دلخواهی را در ژن‌ها پدید بیاورند. حال نوبت آن است که به آموزش اولین گفتار از هفتمین فصل زیست 12 بپردازیم.

در ابتدا، ویدیوی آموزشی این بخش را مشاهده می‌کنیم.

فیلم تدریس گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم

آموزش ویدیویی بخشی از «گفتار اول فصل هفتم زیست دوازدهم» را در پایین قرار داده‌ایم. مدرس این قسمت، خانم دکتر الهه بنام، رتبه 37 کنکور تجربی هستند.

در ابتدا یاد می‌گیریم که زیست فناوری چیست و سپس تاریخچه آن را بررسی می‌کنیم. پس از آن با مهندسی ژنتیک و چهار مرحله آن آشنا می‌شویم.

بیشتر بدانید: آموزش فصل هفتم زیست دوازدهم

زیست فناوری و مهندسی ژنتیک؛ گفتار اول فصل هفتم زیست دوازدهم

جهش در یک ژن و در نتیجه، تغییر در محصول آن می‌تواند به بروز بیماری منجر شود. اختلال در عملکرد و مقدار عومل موثر در انعقاد خون از این دسته هستند. با توجه به افزایش افراد نیازمند به این ترکیبات، تامین نیاز دارویی آنها با مشکل مواجه می‌شود.

امروزه استفاده از روش‌های زیست فناوری و مهندسی ژنتیک، تحولات مهمی در زمینه تولید چنین فراورده‌هایی فراهم آورده است. تا چندی پیش، انتقال ژن‌های انسان به داخل یاخته‌های سایر موجودات زنده و یا استفاده از باکتری‌ها برای ساختن پروتئین‌های انسانی غیرقابل تصور بود. اکنون روش‌های لازم برای تحقق آن توسعه یافته و کاربرد فراوانی پیدا کرده است.

آیا می‌دانید چگونه می‌توان از باکتری برای ساختن یک پروتئین انسانی استفاده کرد؟ فرض کنید می‌خواهیم باکتری را برای ساختن هورمون رشد انسانی تغییر دهیم. پس ضرورت دارد تمام احتیاجات این فرایند را در یاخته باکتری فراهم کنیم.

زیست فناوری چیست؟

به‌طور کلی به هرگونه فعالیت هوشمندانه آدمی در تولید و بهبود محصولات گوناگون با استفاده از موجود زنده، زیست فناوری می‌گویند.

زیست فناوری قلمروی بسیار گسترده دارد و روش‌هایی مانند مهندسی ژنتیک، مهندسی پروتئین و بافت را دربرمی‌گیرد. این دانش از گرایش‌های علمی متعددی مانند علوم زیستی، فیزیک، ریاضیات و علوم مهندسی بهره می‌برد. کاربردها ی فراوان زیست فناوری، آن را به یکی از ابزارهای مهم برای تامین نیازهای متنوع تبدیل کرده است.

بیشتر بدانید: تدریس گفتار دو فصل هفت زیست دوازدهم

با ادامه گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم همراه بایوبنام باشید.

تاریخچه زیست فناوری

برای زیست فناوری که از سال‌های بسیار دور آغاز شده است، سه دوره درنظر می‌گیرند:

• زیست فناوری سنتی: تولید محصولات تخمیری مانند سرکه، نان و فراورده‌های لبنی با استفاده از فرایندهای زیستی مربوط به این دوره است.
• زیست فناوری کلاسیک: با استفاده از روش‌های تخمیر و کشت ریزجانداران (میکروارگانیسم‌ها) تولید موادی مانند پادزیست‌ها، آنزیم‌ها و مواد غذایی در این دوره ممکن شد.
• زیست فناوری نوین: این دوره با انتقال ژن از یک ریزجاندار به ریزجاندار دیگر آغاز شد. دانشمندان توانستند با تغییر و اصلاح خصوصیات ریزجانداران، ترکیبات جدید را با مقادیر بیشتر و کارایی بالاتر تولید کنند.

مهندسی ژنتیک

یکی از روش‌های موثر در زیست فناوری نوین، مهندسی ژنتیک است. در مهندسی ژنتیک قطعه‌ای از دنای یک یاخته توسط ناقل به یاخته‌ای دیگر انتقال می‌یابد. در این حالت، یاخته دریافت‌کننده قطعه دنا دچار دست‌ورزی ژنتیکی و دارای صفات جدید می‌شود. به جانداری که از طریق مهندسی ژنتیک دارای ترکیب جدیدی از مواد ژنتیکی شده است، جاندار تغییریافته ژنتیکی یا تراژنی می‌گویند.

مهندسی ژنتیک ابتدا با باکتری‌ها شروع شد. در پیشرفت‌های بعدی، امکان دست‌ورزی ژنتیکی برای سایر موجودات زنده مثل گیاهان و جانوران نیز فراهم شد.

مراحل ایجاد گیاهان زراعی تراژنی

مراحل ایجاد گیاهان زراعی تراژنی از طریق مهندسی ژنتیک را می‌توان به‌صورت زیر خلاصه کرد:

1. تعیین صفت یا صفات مطلوب
2. استخراج ژن یا ژن‌های صفت مورد نظر
3. آماده‌سازی و انتقال ژن به گیاه
4. تولید گیاه تراژنی
5. بررسی دقیق ایمنی زیستی و اثبات بی‌خطر بودن برای سلامت انسان و محیط‌زیست
6. تکثیر و کشت گیاه تراژنی با رعایت اصول ایمنی زیستی

شکل 1 از گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم، بعضی از این مراحل را نشان می‌دهد.

مراحل مهندسی ژنتیک

یکی از اهداف مهندسی ژنتیک تولید انبوه ژن و فراورده‌های آن است. تولید انبوه ژن با همسانه‌سازی دنا انجام می‌شود. به جداسازی یک یا چند ژن و تکثیر آنها، همسانه‌سازی دنا می‌گویند. در همسانه‌سازی دنا ماده وراثتی با ابزارهای مختلفی در خارج از یاخته تهیه و به وسیله یک ناقل همسانه‌سازی به درون ژنوم میزبان منتقل می‌شود.

هدف از این کار، تولید مقادیر زیادی از دنای خالص است. چنین دنایی می‌تواند برای دست‌ورزی، تولید یک ماده بخصوص و یا مطالعه مورد استفاده قرار گیرد.

جداسازی قطعه‌ای از دنا

این کار به وسیله آنزیم‌های برش‌دهنده انجام می‌شود. این آنزیم‌ها در باکتری‌ها وجود دارند و قسمتی از سامانه دفاعی آنها محسوب می‌شوند. اولین مرحله از همسانه‌سازی که جداسازی ژن‌ها است، به وسیله این آنزیم‌ها انجام می‌شود. این آنزیم‌ها توالی‌های نوکلئوتیدی خاصی را در دنا تشخیص و برش می‌دهند. مثلا آنزیم EcoR1 توالی شش جفت نوکلئوتیدی (GAATTC-CTTAAG) را شناسایی و برش می‌دهد. به این توالی، جایگاه تشخیص آنزیم می‌گویند.

در جایگاه تشخیص آنزیم EcoR1، توالی نوکلئوتیدهای هر دو رشته دنا از دو سمت مخالف یکسان خوانده می‌شود. این آنزیم پیوند فسفودی‌استر بین نوکلئوتید گوانین دار و آدنین دار هر دو رشته را برش می‌زند. در نتیجه، انتهایی از مولکول دنا ایجاد می‌شود که یک رشته آن بلندتر از رشته مقابل است و به آن انتهای چسبنده می‌گویند. برای تشکیل چنین انتهایی از مولکول دنا علاوه بر پیوندهای فسفودی‌استر، پیوندهای هیدروژنی بین دو رشته دنا در منطقه تشخیص نیز شکسته می‌شوند.

استفاده از آنزیم‌های برش‌دهنده، دنا را به قطعات کوتاه‌تری تبدیل می‌کند. این قطعات را با روش‌های خاصی جدا می‌کنند و تشخیص می‌دهند.

اتصال قطعه دنا به ناقل و تشکیل دنای نوترکیب؛ گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم

مرحله بعدی، اتصال قطعه دنای جداسازی‌شده به ناقل همسانه‌سازی است. این ناقلین، توالی‌های دنایی هستند که در خارج از فام‌تن اصلی قرار دارند و می‌توانند مستقل از آن تکثیر شوند. یکی از این مولکول‌ها دیسَک حلقوی باکتری است. این نوع دیسَک یک مولکول دنای دورشته‌ای و خارج فام‌تنی است که معمولا درون باکتری‌ها و بعضی قارچ‌ها مثل مخمرها وجود دارد. این قطعه می‌تواند مستقل از ژنوم میزبان همانندسازی کند.

دیسک‌ها را فام‌تن‌های کمکی نیز می‌نامند زیرا حاوی ژن‌هایی هستند که در فام‌تن اصلی باکتری وجود ندارند. مثلا ژن مقاومت به پادزیست در دیسک قرار دارد.

در صورت انتقال قطعه دنای موردنظر به دیسک و ورود آن به یاخته میزبان، با هربار همانندسازی دیسک، دنای موردنظر نیز همانندسازی می‌شود. بهتر است از دیسکی استفاده شود که فقط یک جایگاه تشخیص برای آنزیم برش‌دهنده داشته باشد.

شکل پایین طرح ساده‌ای از دیسک دارای یک جایگاه تشخیص آنزیم EcoR1 را نشان می‌دهد.

بسیاری از دیسک‌ها دارای ژن‌های مقاومت به پادزیست‌ها هستند. چنین ژن‌هایی به باکتری این توانایی را می‌دهند که پادزیست‌ها را به موادی غیرکشنده و قابل استفاده برای خود تبدیل کنند. این ویژگی در مهندسی ژنتیک اهمیت زیادی دارد.

ساخت دنای نوترکیب

در ساخت یک دنای نوترکیب، قطعه دنای حاوی توالی موردنظر در دنای ناقل جاسازی می‌شود. می‌دانیم که برای جداسازی قطعه دنای موردنظر از نوعی آنزیم برش‌دهنده استفاده می‌شود. آنزیم مورد استفاده برای برش دادن دیسک، باید همان آنزیمی باشد که در جداسازی دنای موردنظر استفاده شده است.

برش دیسک با آنزیم، آن را به یک قطعه دنای خطی تبدیل می‌کند که دارای دو انتهای چسبنده است. همچنین قطعه دنای خارجی نیز دو انتهای چسبنده دارد. برای اتصال دنای موردنظر به دیسک از آنزیم لیگاز (اتصال‌دهنده) استفاده می‌شود. این آنزیم پیوند فسفودی‌استر بین دو انتهای مکمل را ایجاد می‌کند. به مجموعه دنای ناقل و ژن جاگذاری‌شده در آن، دنای نوترکیب می‌گویند.

وارد کردن دنای نوترکیب به یاخته میزبان

در این مرحله، دنای نوترکیب را به درون یاخته میزبان مثلا باکتری منتثل می‌کنند. با ادامه گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم همراه بایوبنام باشید.

به این منظور باید در دیواره باکتری منافذی ایجاد شود. این منافذ را می‌توان با کمک شوک الکتریکی و یا شوک حرارتی همراه با مواد شیمیایی ایجاد کرد.

بر طبق اطلاعات به‌دست آمده، مشخص شده همه باکتری‌ها دنای نوترکیب را دریافت نمی‌کنند. بنابراین لازم است باکتری دریافت‌کننده دیسک از باکتری فاقد آن تفکیک شود.

بیشتر بدانید: تدریس گفتار سه فصل هفت زیست دوازدهم

جداسازی یاخته‌های تراژنی

برای انجام این مرحله، از روش‌های متفاوتی می‌توان استفاده کرد. یکی از این روش‌ها استفاده از دیسکی است که دارای ژن مقاومت به پادزیستی مثل آمپی‌سیلین است.

اگر باکتری، دنای نوترکیب را دریافت کرده باشد، در محیط حاوی پادزیست رشد می‌کند. باکتری‌های فاقد دنای نوترکیب به‌دلیل حساسیت به پادزیست در چنین محیطی از بین می‌روند.

در شرایط منساب، باکتری‌های تراژنی با سرعت بالایی تکثیر می‌شوند. همچنین از دناهای نوترکیب نیز به‌صورت مستقل از فام‌تن اصلی یاخته، نسخه‌های متعددی ساخته می‌شود. در نتیجه آن دنای خارجی به سرعت تکثیر می‌شود. بنابراین، تعداد زیادی باکتری دارای دنای خارجی آماده خواهد شد که می‌توان از آنها برای تولید فراورده یا استخراج ژن استفاده کرد.

با پیشرفت روش‌های مهندسی ژنتیک می‌توان یاخته‌های دیگری مثل مخمرها، یاخته‌های گیاهی و حتی جانوری را با این فرایند تغییر داد. دناها و سایر مولکول‌های حاصل از دناهای تولیدشده برای اهداف گوناگون علمی و کاربردی استفاده می‌شوند. در گفتارهای بعدی فصل 7 زیست دوازدهم در سایت بایوبنام، به این موارد اشاره می‌کنیم.

جمع بندی گفتار 1 فصل 7 زیست دوازدهم

در ابتدای این مقاله از سایت بایوبنام، آموزش ویدیویی گفتار یک فصل هفت زیست 12 را ارائه دادیم. مدرس این ویدیوی آموزشی، سرکار خانم دکتر الهه بنام، رتبه 37 کنکور تجربی هستند. پس از آن سعی کردیم با دسته‌بندی درست و بیانی شیوا، تمام مطالب و نکات زیست دوازدهم فصل هفتم گفتار اول را پوشش دهیم.

در ابتدا با زیست فناوری و تاریخچه آن آشنا شدیم. پس از آن نیز به بررسی مهندسی ژنتیک و تعریف آن پرداختیم. مهندسی ژنتیک شامل چهار مرحله کلیدی است که در این مقاله آنها را تدریس کردیم. خوشحال می‌شویم نظرات خود را با بایوبنام در میان بگذارید.

سعید نوراللهی

من سعید نوراللهی هستم، متخصص تولید محتوا و سئو با بیش از یک دهه تجربه در حوزه آموزش و کنکور. سال‌ها در زمینه بهینه‌سازی و مدیریت محتوای سایت‌های آموزشی فعالیت کرده‌ام و تمرکزم روی ارائه محتوای علمی و کاربردی برای دانش‌آموزان و داوطلبان کنکور است.