گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم [آموزش و تدریس ویدیویی]

گفتار 2 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 بایوبنام، رایگان ببینید.

در گفتار قبلی یاد گرفتیم که می‌توان ژن‌ها و توالی آنها را عوض کرد. با استفاده از این ویژگی، می‌توان بعضی از بافت‌ها را هم از طریق سلول‌های بنیادی از نو به‌وجود آورد. چنین قابلیتی به‌خصوص برای افرادی که دارای نقص عضو هستند، نویدبخش شروعی دوباره است. حال نوبت آن است که به آموزش دومین گفتار از هفتمین فصل زیست 12 بپردازیم.

در ابتدا، ویدیوی آموزشی این بخش را مشاهده می‌کنیم.

فیلم تدریس گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم

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

در ابتدا با تعریف مهندسی پروتئین آشنا می‌شویم. پس از آن یاد می‌گیریم که چگونه می‌توان پایداری پروتئین‌ها را افزایش داد. مرحله بعد ارتباط میان یاخته‌های بنیادی و مهندسی بافت را بررسی می‌کنیم. انتهای گفتار نیز به بیوانفورماتیک اختصاص دارد.

بیشتر بدانید: آموزش فصل هفتم زیست دوازدهم

فناوری مهندسی پروتئین و بافت؛ گفتار دوم فصل هفتم زیست دوازدهم

روش‌های جدید امکان ایجاد تغییرات دلخواه در توالی آمینواسیدهای یک پروتئین را فراهم کرده است. از این روش‌ها می‌توان برای تغییر در ویژگی‌های یک پروتئین و بهبود عملکرد آن بهره‌مند شد. به انجام چنین تغییراتی، مهندسی پروتئین می‌گویند. مهندسی پروتئین، نیازمند شناخت کامل ساختار و عملکرد آن پروتئین است. این تغییرات می‌تواند جزئی یا کلی باشد.

تغییر جزئی شامل تغییر در رمز یک یا چند آمینواسید در مقایسه با پروتئین طبیعی است. تغییرات عمده، گسترده‌تر است. می‌تواند شامل برداشتن قسمتی از ژن یک پروتئین تا ترکیب بخش‌هایی از ژن‌های مربوط به پروتئین‌های متفاوت باشد.

تغییر در توالی آمینواسیدها ممکن است باعث تغییر در شکل فضایی مولکول پروتئین و در نتیجه تغییر در عمل آن شود. چنین پروتئین‌های تغییریافته‌ای، با اهداف مختلف، مثلا درمانی و تحقیقاتی ساخته می‌شوند.

از تغییرات و اصلاحات مفید در فرایند مهندسی پروتئین‌ها می‌توان به موارد زیر اشاره کرد:

• افزایش پایداری پروتئین در مقابل گرما و تغییر pH
• افزایش حداکثری سرعت واکنش
• تمایل آنزیم برای اتصال به پیش‌ماده

افزایش پایداری پروتئین ها

با روش‌های مهندسی پروتئین می‌توان پایداری آنها را در مقابل گرما افزایش داد. این موضوع اهمیت زیادی دارد. در دمای بالاتر سرعت واکنش بیشتر و خطر آلودگی میکروبی در محیط واکنش کمتر می‌شود. همچنین، نیازی به خنک کردن محیط واکنش به‌خصوص در مورد واکنش‌های گرمازا نیست. در ادامه گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم، مثال‌هایی از افزایش پایداری پروتئین‌ها ارائه می‌دهیم.

بیشتر بدانید: تدریس گفتار یک فصل هفت زیست دوازدهم

آمیلازها

این آنزیم‌ها که از آنزیم‌های پرکاربرد در صنعت هستند مولکول‌های نشاسته را به قطعات کوچک‌تری تجزیه می‌کنند. آمیلازها در بخش‌های مختلف صنعتی مانند صنایع غذایی، نساجی و تولید شوینده‌ها کاربرد دارند. بسیاری از مراحل تولید صنعتی در دماهای بالا انجام می‌شود. بنابراین، استفاده از آمیلاز پایدار در برابر گرما صرورت دارد.

به کمک روش‌های زیست فناوری، طراحی و تولید آمیلازهای مقاوم به گرما ممکن است. استفاده از این مولکول‌ها باعث کاهش زمان واکنش، صرفه‌جویی اقتصادی و در نتیجه افزایش بهره‌وری صنعتی می‌شود.

در طبیعت نیز، آمیلاز مقاوم به گرما وجود دارد. مثلا باکتری‌های گرمادوست در چشمه‌های آب گرم دارای آمیلازهایی هستند که پایداری بیشتری در مقابل گرما دارند.

اینترفرون

اینترفرون از پروتئین‌های دستگاه ایمنی است. وقتی این پروتئین با روش مهندسی ژنتیک ساخته می‌شود، فعالیتی بسیار کمتر از اینترفرون طبیعی دارد. علت این کاهشِ فعالیت، تشکیل پیوندهای نادرست در هنگام ساخته شدن آن در باکتری است. پیوندهای نادرست باعث تغییر در شکل مولکول و در نتیجه کاهش فعالیت آن می‌شوند.

به کمک فرایند مهندسی پروتئین و تغییر جزئی در رمز آمینواسید، می‌توان کاری کرد. توالی آمینواسیدهای اینترفرون را طوری تغییر داد که به جای یکی از آمینواسیدهای آن آمینواسید دیگری قرار گیرد. این تغییر، فعالیت ضد ویروسی اینترفرون ساخته شده را به اندازه پروتئین طبیعی افزایش می‌دهد. همچنین آن را پایدارتر می‌کند. افزایش پایداری در نگهداری طولانی‌مدت پروتئین‌هایی که به عنوان دارو استفاده می‌شوند، اهمیت زیادی دارد.

پلاسمین گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم

تشکیل لخته، یک فرایند زیستی مهم است که از ادامه خونریزی جلوگیری می‌کند. با این حال تشکیل لخته در سرخرگ‌های شش، مغز و ماهیچه قلب به‌ترتیب منجر به بسته‌شدن رگ‌های شش، سکته مغزی و قلبی می‌شود. چنین مواردی بسیار خطرناک بوده و می‌تواند باعث مرگ شود.

لخته‌ها به‌طور طبیعی در بدن توسط آنزیم پلاسمین تجزیه می‌شوند. پلاسمین کاربرد درمانی دارد، اما مدت اثر آن در پلاسما خیلی کوتاه است. جانشینی یک آمینواسید پلاسمین با آمینواسید دیگری در توالی، باعث می‌شود که مدت زمان فعالیت پلاسمایی و اثرات درمانی آن بیشتر شود.

مهندسی بافت

از دست رفتن بافت به دلیل آسیب یا بیماری، زندگی را دشوار و هزینه بالای اقتصادی و اجتماعی را بر فرد و خانواده تحمیل می‌کند. تصور کنید که به علت سوختگی وسیع، نیاز به پیوند پوست وجود داشته باشد. فرض می‌کنیم که اهداکننده پوست مناسب وجود ندارد. شاید هم به علت وسعت سوختگی، برداشت پوست از بدن بیمار ممکن نباشد. در این صورتريال بهترین راه، کشت بافت و پیوند پوست است.

در پوست یاخته‌هایی وجود دارد که توانایی تکثیر زیاد و تمایز به انواع یاخته‌های پوست را دارند. امروزه در مهندسی بافت از این یاخته‌ها، به‌طور موفقیت‌آمیزی استفاده می‌شود.

متخصصان مهندسی بافت، در زمینه تولید و پیوند اعضا نیز فعالیت می‌کنند. جراحان بازسازی کننده چهره با روش‌های مهندسی از بافت غضروف برای بازسازی لاله گوش و بینی استفاده می‌کنند. در این روش، یاخته‌های غضروفی را در محیط کشت روی داربست مناسب تکثیر می‌کنند. سپس غضروف جدید را برای بازسازی اندام آسیب دیده تولید می‌کنند.

یاخته‌های بنیادی و مهندسی بافت

یاخته‌های تمایزیافته‌ای مانند یاخته‌های ماهیچه‌ای در محیط کشت به مقدار کم تکثیر می‌شوند و یا اصلا تکثیر نمی‌شوند. در چنین مواردی از منابع یاخته‌ای که سریع تکثیر می‌شوند مثل یاخته‌های بنیادی جنینی یا یاخته‌های بنیادی بالغ استفاده می‌کنند. یاخته‌های بنیادی جنینی، همان توده یاخته‌ای درونی هستند. یاخته‌های بنیادی بالغ در بافت‌ها یافت می‌شوند. یاخته‌های بنیادی می‌توانند تکثیر و به انواع متفاوت یاخته تبدیل شوند.

با ادامه گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم همراه بایوبنام باشید.

یاخته‌های بنیادی بالغ

در بافت‌های مختلف بدن یاخته‌های بنیادی وجود دارند که در محیط کشت تکثیر می‌شوند. به عنوان مثال یاخته‌های بنیادی کبد می‌توانند تکثیر شوند و به یاخته کبدی یا یاخته مجرای صفراوی تمایز پیدا کنند.

با دو نوع از یاخته‌های بنیادی مغز استخوان قبلا آشنا شدیم. انواع دیگری از یاخته‌های بنیادی در مغز استخوان وجود دارند که می‌توانند به رگ‌های خونی، ماهیچه اسکلتی و قلبی تمایز پیدا کنند. این یاخته‌ها از فرد بالغ برداشته و کشت داده می‌شوند.

یاخته های بنیادی جنینی

چنین یاخته‌هایی نه تنها قادر به تشکیل همه بافت‌های بدن جنین هستند، بلکه اگر در مراحل اولیه جنینی جداسازی شوند، می‌توانند یک جنین کامل را تشکیل دهند. این یاخته‌ها بعد از جداسازی کشت داده و برای تشکیل بسیازی از انواع یاخته‌ها تحریک می‌شوند.

یک نکته را در نظر داشته باشید. تمایز چنین یاخته‌هایی هنوز نمی‌تواند به گونه‌ای تنظیم شود که بتوانند همه انواع یاخته‌هایی را که در بدن تولید می‌کنند در شرایط آزمایشگاهی نیز به وجود بیاورند.

بیشتر بدانید: تدریس گفتار سه فصل هفت زیست دوازدهم

بیوانفورماتیک

مهندسی پروتئین و بافت از علمی به نام بیوانفورماتیک بهره می‌برند که در گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم آن را یاد می‌گیریم. این علم با استفاده از مفاهیم زیست‌شناختی، ریاضی، آمار و علوم رایانه‌ای، مبنایی برای درک، طبقه‌بندی، مدل‌سازی و تجزیه و تحلیل داده‌های زیستی فراهم می‌کند. بیوانفورماتیک نقش مهمی در بررسی پروتئین‌ها و نیز عوامل موثر بر آنها دارد.

این علم در بسیاری از پژوهش‌های زیستی که با حجم عظیمی از داده و عوامل متفاوت سروکار دارند، استفاده می‌شود. یک مثال، ساختن واکسن علیه بیماری کرونا است.عامل این بیماری، ویروسی از خانواده ویروس‌های تاجی است.

محققان در سراسر جهان با دنیاگیری کرونا به مطالعه و بررسی آن پرداختند. مطالعه در حدی بود که در زمانی کوتاه حجم عظیمی از داده‌ها تولید و به اشتراک گذاشته شد. فکر می‌کنید این داده‌ها چگونه به ساختن واکسن کرونا کمک کرد؟

پژوهشگران با بهره‌مندی از بیوانفورماتیک توانستند داده‌ها را به فرضیه‌هایی قابل آزمون در ارتباط با نحوه عملکرد ویروس برسانند. آنها با این کار به جای بررسی همه فرضیه‌ها، سعی کردند تشخیص دهند که کدام‌یک از آنها را باید مورد آزمایش قرار دهند.

بیوانفورماتیک علاوه بر کوتاه کردن مسیر تحلیل داده‌ها، به صرفه‌جویی در زمان و کاهش هزینه‌های اقتصادی برای انجام آزمایش‌ها کمک می‌کند. بدون استفاده از این علم، ساختن واکسن کرونا در مدتی به اندازه چند ماه امکان نداشت.

با استفاده از بیوانفورماتیک، کارهای دیگری را هم می‌شود انجام داد. بعضی از آنها عبارت‌اند از:

• شناسایی ژنوم جانداران
• درک شباهت‌ها و تفاوت‌های ژنی
• تشخیص ارتباط بین دنا و پروتئین

جمع بندی گفتار 2 فصل 7 زیست دوازدهم

در ابتدای این مقاله از سایت بایوبنام، آموزش ویدیویی گفتار دو 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 دوم را پوشش دهیم.

در ابتدا با تعریف مهندسی پروتئین و راه‌های افزایش پایداری پروتئین‌ها آشنا شدیم. از مباحث دیگری که به آنها پرداختیم، بیوانفورماتیک، یاخته‌های بنیادی و مهندسی بافت بود. 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.