تحقیق علم ژنتیک (docx) 12 صفحه
دسته بندی : تحقیق
نوع فایل : Word (.docx) ( قابل ویرایش و آماده پرینت )
تعداد صفحات: 12 صفحه
قسمتی از متن Word (.docx) :
ژنتیک
علم ژنتیک یکی از شاخه‌های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به تشابه یا عدم تشابه دو موجود نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چطور و چرا چنین تشابه و یا عدم تشابه در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری ، بوجود آمده است. علم ژنتیک علم انتقال اطلاعات بیولوژیکی از یک سلول به سلول دیگر ، از والد به نوزاد و بنابراین از یک نسل به نسل بعد است. ژنتیک با چگونگی این انتقالات که مبنای اختلالات و تشابهات موجود در ارگانیسم‌هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت میکند.
تاریخچه ژنتیک
علم زیست شناسی ، هرچند به صورت توصیفی از قدیمی‌ترین علومی بوده که بشر به آن توجه داشته است. اما از حدود یک قرن پیش این علم وارد مرحله جدیدی شد که بعدا آن را ژنتیک نامیده‌اند و این امر انقلابی در علم زیست شناسی بوجود آورد. در قرن هجدهم ، عده‌ای از پژوهشگران بر آن شدند که نحوه انتقال صفات ارثی را از نسلی به نسل دیگر بررسی کنند. ولی به دو دلیل مهم که یکی عدم انتخاب صفات مناسب و دیگری نداشتن اطلاعات کافی در زمینه ریاضیات بود، به نتیجه‌ای نرسیدند.
اولین کسی که توانست قوانین حاکم بر انتقال صفات ارثی را شناسایی کند، کشیشی اتریشی به نام گریگور مندل بود که در سال 1865 این قوانین را که حاصل آزمایشاتش روی گیاه نخود فرنگی بود، ارائه کرد. اما متاسفانه جامعه علمی آن دوران به دیدگاهها و کشفیات او اهمیت چندانی نداد و نتایج کارهای مندل به دست فراموشی سپرده شد. در سال 1900 میلادی کشف مجدد قوانین ارائه شده از سوی مندل ، توسط درویس ، شرماک و کورنز باعث شد که نظریات او مورد توجه و قبول قرار گرفته و مندل به عنوان پدر علم ژنتیک شناخته شود.
در سال 1953 با کشف ساختمان جایگاه ژنها از سوی جیمز واتسون و فرانسیس کریک ، رشته‌ای جدید در علم زیست شناسی بوجود آمد که زیست شناسی ملکولی نام گرفت . با حدود گذشت یک قرن از کشفیات مندل در خلال سالهای 1971 و 1973 در رشته زیست شناسی ملکولی و ژنتیک که اولی به بررسی ساختمان و مکانیسم عمل ژنها و دومی به بررسی بیماریهای ژنتیک و پیدا کردن درمانی برای آنها می‌پرداخت ، ادغام شدند و رشته‌ای به نام مهندسی ژنتیک را بوجود آوردند که طی اندک زمانی توانست رشته‌های مختلفی اعم از پزشکی ، صنعت و کشاورزی را تحت‌الشعاع خود قرار دهد.
تقسیم بندی علم ژنتیک
ژنتیک را میتوان به سه گروه تقسیم بندی کرد.
ژنتیک پایه
ژنتیک پزشکی و انسانی
ژنتیک مولکولی
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه
ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزومها بحث میکند، اما برعکس در ژنتیک غیر مندلی که به ژنتیک غیر کروموزومی نیز معروف است، توارث مواد ژنتیکی موجود در کلروپلاست و میتوکندری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (3:1) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می‌گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر میدهد.
احتمالات
آشنایی با قوانین علم احتمالات ، از نظر درک چگونگی انجام پدپده‌های ژنتیکی ، پیش بینی فنوتیپی ، نتایج حاصله از یک آمیزش و برآورد انطباق نسبت فنوتیپی نسل اول و دوم ، با یکی از مکانیزمهای ژنتیکی دارای اهمیت فوق‌العاده‌ای می‌باشد.
پیوستگی ژنها
پدیده پیوستگی ژنها (Linkage) بوسیله سوتون ، در سال 1903 ، عنوان گردید. سوتون با بیان اینکه کروموزومها حامل عوامل ارثی (ژنها) هستند، روشن نمود که تعداد ژنها به مراتب بیشتر از تعداد کروموزومها بوده و بنابراین هر کروموزوم ، میتواند حامل ژنهای متعددی باشد.
جهش ژنی
موتاسیون ژنی را در اصل ، بدن توجه به تغییرات ماده ژنتیکی ، برای بیان تغییرات فنوتیپی در جانوران یا گیاهان نیز بکار برده‌اند و بدان مناسبت ، موجودی که فنوتیپ آن در نتیجه موتاسیون تغییر میکند را موتان می‌گویند.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک مولکولی
کشف ساختمان DNA
شناخت امروزی ما در مورد مسیرهای اطلاعاتی از همگرایی یافته‌های ژنتیکی ، فیزیکی و شیمیایی در بیوشیمی امروزی حاصل شده است. این شناخت در کشف ساختمان دو رشته مارپیچی DNA ، توسط جیمز واتسون و فرانسیس کریک در سال 1953 خلاصه گردید. .
ژنها و کروموزومها
ژنها قطعاتی از یک کروموزوم هستند که اطلاعات مورد نیاز برای یک مولکول DNA یا یک پلی پپتید را دارند. علاوه بر ژنها ، انواع مختلفی از توالیهای مختلف تنظیمی در روی کروموزومها وجود دارد که در همانند سازی ، رونویسی و ... شرکت دارند.
متابولیزم DNA
سلامت DNA بیشترین اهمیت را برای سلول دارد که آن را میتوان از پیچیدگی و کثرت سیستمهای آنزیمی شرکت کننده در همانند سازی ، ترمیم و نوترکیبی DNA ، دریافت. همانند سازی DNA با صحت بسیار بالا و در یک دوره زمانی مشخص در طی چرخه سلولی به انجام می رسد.
متابولیزم RNA
رونویسی توسط آنزیم RNA پلیمراز وابسته به DNA کاتالیز میشود. رونویسی در چندین فاز ، شامل اتصال RNA پلیمراز به یک جایگاه DNA به نام پروموتور ، شروع سنتز رونویسی ، طویل سازی و خاتمه ، روی میدهد. سه نوع RNA ساخته میشود.
متابولیزم پروتئین
پروتئینها در یک کمپلکس RNA پروتئینی به نام ریبوزوم ، با یک توالی اسید آمینه‌های خاص در طی ترجمه اطلاعات کد شده در RNA پیک ، سنتز می‌گردند.
تنظیم بیان ژن
بیان ژنها توسط فرآیندهایی تنظیم میشود که بر روی سرعت تولید و تخریب محصولات ژنی اثر می‌گذارند. بیشتر این تنظیم در سطح شروع رونویسی و بواسطه پروتئینهای تنظیمی رخ میدهد که رونویسی را از پروموتورهای اختصاصی مهار یا تحریک می‌کنند.
فناوری DNA نوترکیبی
با استفاده از فناوری DNA نو ترکیبی مطالعه ساختمان و عملکرد ژن بسیار آسان شده است. جداسازی یک ژن از یک کروموزوم بزرگ نیاز دارد به، روشهایی برای برش و دوختن قطعات DNA ، وجود ناقلین کوچک که قادر به تکثیر خود بوده و ژنها در داخل آنها قرار داده می‌شوند، روشهایی برای ارائه ناقل حاوی DNA خارجی به سلولی که در آن بتواند تکثیر یافته و کلنیهایی را ایجاد کند و روشهایی برای شناسایی سلولهای حاوی DNA مورد نظر. پیشرفتهای حاصل در این فناوری ، در حال متحول نمودن بسیاری از دیدگاههای پزشکی ، کشاورزی و سایر صنایع می‌باشد.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پزشکی و انسانی
مطالعه کروموزومها یا ژنتیک سلولی (Cytogenetics).
بررسی ساختمان و عملکرد هر ژن یا ژنتیک بیوشیمیایی و مولکولی.
مطالعه ژنوم، سازمان‌یابی و اعمال آن یا ژنومیک (genomics).
بررسی تنوع ژنتیکی در جمعیتهای انسانی و عوامل تعیین کننده فراوانی آللها یا ژنتیک جمعیت.
بررسی کنترل ژنتیکی تکامل یا ژنتیک تکامل.
استفاده از ژنتیک برای تشخیص و مراقبت از بیمار یا ژنتیک بالینی.
مشاوره ژنتیکی که اطلاعاتی پیرامون خطر ابتلا به بیماری را ارائه میدهد و در عین حال ، حمایت روانی و آموزشی فراهم میکند، به حرفه بهداشتی جدیدی تکامل پیدا کرده است که در آن تمام کادر مشاغل پزشکی ، خود را وقف مراقبت از بیماران و خانواده‌های آنها می‌کنند.
علاوه بر تماس مستقیم با بیمار ، ژنتیک پزشکی ، از طریق فراهم سازی تشخیص آزمایشگاهی ، افراد و از طریق برنامه‌های غربالگری (Screening) طراحی شده برای شناسایی اشخاص در معرض خطر ابتلا یا انتقال یک اختلال ژنتیکی ، جمعیت را مراقبت میکند.
ارتباط ژنتیک با سایر علوم
ژنتیک علمی است جدید و تقریبا از اوایل سالهای 1900 میلادی با ظهور علوم سیتولوژی و سیتوژنتیک جنبه علمی‌تر به خود گرفته است. علم سیتولوژی با ژنتیک قرابت نزدیکی دارد و به کمک این علم میتوان مورفولوژی ، فیزیولوژی و وظایف ضمائم مختلف یک یاخته را مورد بررسی قرار داد. سیتوژنتیک نیز بخشی از علوم زیستی است که روی کروموزوم ، ضمائم یاخته و ارتباط آن با پدیده‌های ژنتیکی بحث میکند و در واقع علم دورگه‌ای از سیتولوژی و ژنتیک به شمار می‌رود.
کاربرد ژنتیک در تشخیص نژادها و گونه های مختلف:
آژانسهای فدرال به کار بر روی پروژه ای جاه طلبانه پرداخته اند و آن گردآوری "بارکد" (barcode) های DNA تمام 1.8 میلیون گونه موجودات زنده زمین است، پروژه ای که میتواند به خریداران در تهیه محصولات غیر تقلبی کمک کند و به خلبانان نشان دهد که چگونه به سلامت از کنار پرندگان عبور کنند.
گروهی از دانشمندان از حدود 50 کشور برای نظارت بر ایجاد یک بانک اطلاعاتی جهانی برای تکه های ریز اطلاعات ژنتیکی، گردهم آمده اند. این کار که DNA barcoding نام دارد، به دانشمندان امکان میدهد که برای تشخیص یک گونه یا نژاد از روی نمونه بافت یا قطعه ای از اطلاعات ژنتیکی، تنها یکی دو ساعت زمان در آزمایشگاه و هزینه ای معادل 2 دلار مصرف کنند.
دیوید شیندل (David Schindel)، دیرین شناسی از موسسه اسمیتسونیان و دبیر کل کنسرسیوم بارکد حیات (Consortium for the Barcode of Life)، میگوید که هدف از این برنامه به وجود آوردن یک کتابخانه مرجع جهانی است.
او افزود :" این بانک مثل یک نوع کتاب راهنمای تلفن برای تمام گونه ها است، مثلا اگر کسی اطلاعات یک زنجیره ژنی را داشته باشد، میتواند آن را در بانک اطلاعات جستجو کرده و شماره تلفن مورد نظر را که در واقع نام و مشخصات کلی گونه است، بیابد. "
طیف وسیع کاربردها
دولتها به خاطر تنوع و تعدد موارد استفاده از این پروژه بسیار استقبال کرده اند. سازمان نظارت بر مواد غذایی و دارویی FDA ، این پروژه را به عنوان روشی عالی برای بازرسی و ردیابی موارد مشکوک و خطرناک، درنظر گرفته است. برای مثال با کمک این بانک اطلاعاتی میتوان گونه های ماهی خوراکی از انواع سمی و غیر خوراکی را تشخیص داد. به خصوص که مواردی از این قبیل در مورد غذاهای دریای بسیار اتفاق می افتد، در ماه مه سال جاری، یک محموله ماهی که با برچسب monkfish (نوعی ماهی خوراکی) از چین وارد شده بود، در اصل نوعی pufferfish بود که در صورت عدم رعایت نکاتی مهم در پخت و پز، به طور مرگ آوری سمی است.
سازمان فدرال اداره امور هواپیمایی FAA و نیروی هوایی امیدوارند که این اطلاعات بتواند در تشخیص و شناسایی پرندگانی که مستعد تصادف با هواپیما هستند کمک فراوانی کند. سازمان ملی اداره امور اقیانوسی و جوی نیز این برنامه را به عنوان روشی برای ردیابی ماهیهای تجاری و کاستن از کشته شدن ماهیهای ناخواسته ای که به دام میافتند مناسب دانسته است.
به گفه اسکات میلر (Scott Miller)، دانشمند دیگری در موسسه اسمیتسونیان و رئیس هیات رئیسه این کمیته، مجموعه بزرگی از پر و بقایای پرندگانی که با هواپیما تصادف کرده اند، مجموعه اطلاعات قابل استفاده ای برای FAA فراهم کرده است. "درواقع این سازمان مجموعه کاملی از اطلاعات مرجع برای شناسایی پرندگان آمریکای شمالی را جمع آوری کرده است."
در مناطق دیگر، آژانس حفاظت محیط زیست از روش بارکد گذاری گونه ها برای تشخیص حشرات و بی مهرگان دیگر استفاده میکند تا میزان سلامت رودخانه ها، رودها و راههای آبی دیگر را بسنجد. بخش کشاورزی نیز برای کمک به کنترل آفتهای کشاورزی، اطلاعات ژنتیکی موجود در این حشرات را گردآوری میکند. به این ترتیب، با گسترده شده هرچه بیشتر این بانک اطلاعاتی، مفید بودن و کارایی آن در حوزه های مختلف بیش از پیش مشخص میشود. نگاهی به بلوکهای سازنده ژنتیک
دانشمندان این اطلاعات ژنتیکی را بارکد نامیده اند زیرا شباهت بسیاری به بارکد کالاهایی دارند که در فروشگاهها اسکن شده و توسط دستگاه مخصوص خوانده میشود. اما در گیاهان و جانوران، اسکنر برای تشخیص گونه جاندار، به ترتیب خاص قرارگیری چهار بلوک اصلی سازنده DNA توجه میکند. کاربران میتوانند به طور رایگان و آزادانه به مخزن مواد ژنتیکی بایگانی شده که به طور مشترک توسط سازمانهای آمریکایی، اروپایی و ژاپنی اداره میشود، دسترسی داشته باشند.
تا کنون بیش از 30.000 گونه در این بانک اطلاعاتی به ثبت رسیده است، اما دانشمندان امیدوارند که در طی پنج سال آینده این تعداد به 500.000 برسد. یکی از اهداف دوساله این پروژه، مرتب کردن 2800 یا به عبارتی 80% از 3500 گونه مختلف پشه است
به گفته ایون-ماری لینتون (Yvonne-Marie Linton) از موزه تاریخ طبیعی لندن، کوششهای متعدد برای کاهش جمعیت پشه ای که مسئول ابتلای 500 میلیون انسان به مالاریا و 1 میلیون مرگ در سال هستند، به خاطر تشخیص نادرست گونه پشه های ناقل این بیماریها، تا کنون با موفقیت روبرو نشده است.
لینتون، که رئیس پروژه بارکد گذاری انواع پشه است، میگوید که تشخیص صحیح نوع پشه ناقل مالاریا و انواع بیناریهایی که توسط پشه منتقل میشود، کلید اصلی کنترل موفق این بیماریهاست.
این گردهمایی برای انجام پروژه بارکد گذاری، توسط مزه تاریخ طبیعی موسسه اسمیتسونیان حمایت میشود. آغاز این حرکت به سال 2003 و پس از تحقیق ارایه شده توسط پل هربرت (Paul Hebert)، متخصص ژنتیک برمیگردد. وی در این تحقیق که در دانشگاه گوئلف (Guelph) کانادا انجام داده بود، پیشنهاد تهیه بانک اطلاعاتی ژنتیکی از بارکدهای DNA را عنوان کرده بود.