مراحل مهندسی ژنتیک

1-- عصاره ی سلولی دارای پلازمید جدا از سلولهای دیگر باکتری ، قرار می گیرد

2-سلولهای پلازمید به عنوان وکتور ازعصاره ی سلولی خارج می شوند

علي‌رغم درخشش مطالعات در زمينه‌ي ژنتيک کلاسيک، تا دهه‌ي 1940 هيچ‌گونه اطلاعاتي درباره‌ي ماهيت مولکولي ژن در دست نبود. در سال 1944 اسوالد آوري با همکاري مک‌لود و مک‌کارتي نشان دادند که اسيد نوکلئيک‌ها ماده‌ي ژنتيک سلول هستند در حالي که تا پيش از آن تصور مي‌شد پروتئين ماده‌ي ژنتيکي سلول است زيرا ساختمان اسيدنوکلئيک ساده‌تر از آن به نظر مي‌رسيد که بتواند ماده‌ي ژنتيکي باشد. ده سال بعد از کشفِ آوري، مدل مولکولي DNA به وسيله‌ي واتسون و کريک کشف شد و چگونگي عمليات رونويسي و ترجمه‌ي DNA توضيح داده شد.

از اين زمان به بعد رشد علم ژنتيک تا 1990 دچار وقفه شد چرا که تکنيک‌هاي موجود براي درک مفاهيم اساسي و مهم با جزئيات بيشتر کافي نبودند. در سال 1973 تحقيقات ژنتيک شتاب تازه‌اي گرفت چرا که در اين سال‌ها دانيال ناتانر توانست ايده‌اي جديد براي نقشه‌کشي ژن ارائه کند و آن استفاده از آنزيم‌هاي محدود کننده براي توالي‌يابي DNA بود. آنزيم‌هاي محدود کننده، آنزيم‌هاي اندونوکلئازي مي‌باشند که DNA را در محل‌هايي با توالي خاص مي‌برند. اين کشف اساس شکل‌گيري تکنيک کلون کردن DNA توسط نورسن کوهن آمريکايي بود که در سال 1917 توانست با استفاده از آنزيم‌هاي محدود کننده قطعاتي ازمولکول DNA باکتري استفلوکوکوس را جدا کند و آن را به نوعي پلاسميد پيوند بزند. به اين ترتيب نوعي پلاسميد نوترکيب ايجاد کرد و توانست آن را وارد باکتري ايکولاي کند که در ميزبان جديد تکثير شد و  DNA نوترکيب ازدياد يافت.

بدين ترتيب فصل جديدي در علم ژنتيک آغاز شد و آن تولد مهندسي ژنتيک است که اساس آن توليد DNA نوترکيب با استفاده از کلونينگ ژن مي‌باشد. ژن کلونينگ منجر به ايجاد روش‌هاي سريع و کارآمد توالي‌يابي DNA شد و در نهايت در سال 1990 با انجام پروژه‌ي مهم توالي‌يابي ژنوم (شامل پروژه‌ي ژنوم انسان که در سال 2000 کامل شد) استفاده از اين روش‌ها و تکنيک‌ها به نقطه‌ي اوج خود رسيد. اما کاربرد کلونينگ ژن فراتر از تعيين توالي DNA است. با استفاده از اين تکنيک دانشمندان زيست مولکولي توانستند به مطالعه‌ي چگونگي تنظيم ژن‌ها بپردازند و تأثير اختلال تنظيم ژن را در بيماري‌هايي نظير سرطان دريابند. همچنين اين تکنيک‌ها در توليد انبوه پروتئين‌هاي خاص نظير انسولين که ترکيبات مهم در پزشکي و فرايندهاي صنعتي مي‌باشند کاربرد دارند.

امتزاج پروتوپلاست

پروتوپلاست سلولی است که دیواره آن بطور کامل حذف شده است. امتزاج پروتوپلاست عبارت است از اخطلاط پروتوپلاستهای گیاهی (سلولهای عاری از دیواره سلولی) از سلولهای سماتیکی گونه های متفاوت و تجدید نسل گیاهان هیبرید حاصل از پروتوپلاست های مخلوط شده می باشد.

جداسازی پروتوپلاست تنها مانع بین سیتوپلاسم و محیط خارجی غشا پلاسما می باشد. فقدان دیواره سلولی باعث برقرار شدن تماس نزدیک غشا پلاسمایی دو یا چند پروتوپلاست می شود که این امکان تحت شرایط طبیعی وجود ندارد وقتی غشا پلاسمایی دو پروتوپلاست با هم تماس می یابند، تحت بعضی شرایط آنها همانند دوحباب صابون به همدیگر خواهند چسبید. بعداً اگرمحرک مناسبی برروی آنها اعمال شود بار دیگر مثل دو حباب صابون با یک دیگرامتزاج یافته و به صورت یک گوی احاطه شده با یک غشا در می آیند. امروزه توجه زیادی برای امتزاج پروتوپلاست به عنوان یک وسیله بهنژادی گیاهان صورت می گیرد. اگرچه نتایج مثبت در این زمینه جهت تولید گیاهان زراعی اصلاح شده خیلی نادراست ولی اشخاص زیادی امتزاج پروتوپلاست را یک وسیله مفید برای اصلاح گران می دانند که آنها می توانند با استفاده از این روش گونه های ناسازگار جنسی را با هم تلاقی داده وصفات هسته ای و سیتوپلاسمی را منتقل نمایند. امتزاج پروتوپلاست را می توان برای تلاقی درون گونه ای، درون جنسی و بین جنسی به کار برد.

منبع: امتزاج پروتوپلاست و کاربرد آن در اصلاح نباتات ویسی مال امیری ، ایمان و نوشین ارشادی

انواع کشت بافت

• کشت گیاه کامل: یک بذر ممکن است در شرایط آزمایشگاهی کشت شود و یک گیاهچه و در نهایت یک گیاه کامل تولید کند.
  
  
• کشت جنین: در این نوع کشت ، جنین جدا شده و پس از حذف پوسته بذر ، کشت می‌شود.
  
  
• کشت اندام گیاهی: در این کشت ، انواع مختلفی مثل کشت مریستم ، کشت ریشه ، کشت نوک ساقه قابل تشخیص هستند.
  
  
• کشت کالوس: اگر یک بافت تمایز یافته جدا شود و در شرایط آزمایشگاهی تولید یک توده سلولی تمایز نیافته به نام کالوس نماید، این پدیده را کشت کالوس می‌نامند.
  
  
• کشت سلول: کشت سلولهای منفرد که به کمک آنزیمها یا به روشهای مکانیکی از یک بافت گیاهی یا سوسپانسیون سلولی بدست می‌آیند.
  
  
• کشت پروتوپلاست: کشت پروتوپلاستهایی که در اثر هضم آنزیمی دیواره سلولی بوجود آمده‌اند، کشت پروتوپلاست نام دارد.
• 

كشت سلول‌‌ها و بافت‌هاي گياهي

كشف پديده توتي پوتنسي (Totipotency) يا توانايي يك سلول در ايجاد يك موجود كامل باعث شد تا در اواخر دهه 1960 ميلادي روش‌هاي كشت سلول، بافت‌‌ها و اندام‌‌هاي گياهي توسعه يابند. اين روش‌ها به نام كشت بافت موسوم مي‌‌باشند. فنون كشت سلول و بافت در اواخر دهه 70 توسعه يافتند و تكثير گياهان با روش مذكور از اوايل دهه 80 ميلادي رايج شد. همچنين توسعه روش‌هاي انتقال ژن و مهندسي ژنتيك و ايجاد گياهان و جانوران تراريخته بدون فنون كشت سلول و بافت امكان‌پذير نبود. شناخت سريع كاربردهاي وسيع فنون كشت بافت توسط متخصصين موجب گرديد تا اين فنون به‌سرعت گسترش يابند. به طوري كه شايد امروزه از فعاليت‌‌هاي ساده و معمول بيوتكنولوژي به‌خصوص براي به‌نژادي گياهان به‌شمار مي‌‌آيند.استفاده از فن آورى کشت بافت براى تکثير رويشى گياهان يا ريزازديادى مهمترين کاربرد تجارى اين فناورى است. با اين فن آورى مى توان از يک گياه ميليونها گياه جديد، با کيفيت خوب و در زمان کوتاه توليد کرد.

برخي از كشورها از كشت بافت و روش Cryopreservation (نگهداري بافت‌‌هاي زنده گياهي در شرايط سرماي زياد) براي استفاده در بانك ژن نگهداري طولاني مدت جهت حفظ ذخاير ژنتيكي گياهاني كه از طريق غيرجنسي تكثير مي‌‌شوند و يا نگهداري بذور آن‌ها به روش‌‌هاي معمول در بانك ژن مشكل و پرهزينه مي‌‌باشد، استفاده نموده‌اند

فناوري نانو هيچ زمينه علمي را به حال خود رها نکرده است . علوم کشاورزي نيز از اين قاعده جدا نيستند .تا به حال کاربردهاي متعددي از فناوري نانو در کشاورزي ، صنايع غذايي و علوم دامي مطرح شده است.

رابطه ميان فناوري نانو وعلوم کشاورزي در زمينه هاي زير قابل بررسي است:
1- نياز به امنيت در کشاورزي و سيستم هاي تغذيه اي
2- ايجاد سيستم هاي هوشمند براي پيشگيري و درمان بيماريهاي گياهي
3-خلق وسايل جديد براي پيشرفت در تحقيقات بيولوژي و سلولي
4-بازيافت ضايعات حاصل از محصولات کشاورزي

کاربردهای نانو در گیاه پزشکی :

کنترل فعاليت های اجزای سلولی گياهان بدون آسيب رسانی به آنها
شيوه های کنونی برای بررسی سلول ها بسيار ابتدايی است و دانشمندان برای شناخت آنچه که در سلول اتفاق می افتد ناگريزند سلول ها را از هم بشکافند و در اين حال بسياری از اطلاعات مهم مربوط به سيالهای درون سلول یا ارگانهای موجود در آن از بين می رود. پيشرفت های نانوفناوری بطور خاص مطالعات بنيادی زيست شناسی را تقويت خواهد کرد.
- حسگرهاي هوشمند و سيستم‌هاي حمل هوشمند به منظور رديابي و مبارزه ی سريع و مفيد با ويروس‌ها و ساير عوامل بيماریزا گياهي به کار می روند.
- تيمار مولكولي بيماريها، رديابي سريع بيماريها، افزايش توانمندي گياهان براي جذب مواد مورد نياز
امروزه صدها نوع ماده شیمیایی برای محافظت گیاهان در مقابل عوامل بیماریزا توسط کارخانجات تولید کننده در دنیا به بازار عرضه می گردد که متاسفانه عوارض وخسارت مختلفی را به محیط زیست وارد نموده است.

سموم گیاهی که به روش نانو تهیه میگردد  قابليت حرکت در گياه را دارند در بسته هايي که حاوي نشاني خاصي هستند قرار ميگيرند. برچسب نشاني يک کد مولکولي است که بر روي بسته نصب شده و به بسته اجازه ميدهد که به بخشي از گياه که مورد حمله عامل بيماري يا آفت قرار گرفته تحويل داده شود.اين ناقلين در ابعاد نانو همچنين داراي خود تنظيمي نيز مي باشند به اين معني که دارو فقط به ميزان لازم به بافت گياهي تحويل داده مي شود.  دقت در رديابي بافت هدف و ميزان اندک اما موثر دارو باعث مي شود استفاده از سموم در کشاورزي به حداقل برسد.

فناوري نانو هنر و علم دستكاري و بازچيني اتمها براي ساخت مواد،ابزارها و سيستمهاي مفيد در مقياس يك ميليارديم متر است به طور كلي اين فناوري عبارت از كاربرد ذرات در ابعاد نانو است. يك نانومتر، يك ميلياردم متر است.

نانوسیلور یک دستاورد شگرف علمی از نانوتکنولوژی است. که در عرصه های مختلف پزشکی، صنایع مختلف مثل کشاورزی، دامپروری، بسته بندی، لوازم خانگی، آرایشی و بهداشتی و نظامی کاربرد دارد. این فناوری از طریق کنترل فعالیت عوامل بیماری زا در خدمت بشر می باشد. از این رو به لحاظ بازدهی بالا علمی بودن، افزایش ظرفیت ها و مقرون به صرفه بودن از لحاظ اقتصادی و سازگاری با محیط زیست و ماندگاری بسیار زیاد در مقابله با دیگر روشهای بهبود فراوری و تولید، ارجحیت دارد.
با توجه به آسیب ها، تلفات و خسارات و .. که میکروارگانیسم ها و ویروس ها به صنایع مختلف و محیط زیست وارد می سازند و همچنین هزینه های هنگفتی که جهت پیشگیری و بهبود شرایط ایجاد شده صرف میگردد. از نانوسیلور به عنوان یک پیشگیرانه خسارت، تلفات و یک جایگزین مناسب برای بسیاری از مواد ضدعفونی کننده، مکمل صنعتی موثر و همچنین یک منبع درآمد بزرگ از طریق صرفه جویی استفاده نمود.
نقره در ابعاد بزرگتر فلزی با خاصیت واکنش دهی کم میباشد ولی زمانیکه به ابعاد کوچکتر در حد نانومتر تبدیل می شود خاصیت میکروب کشی آن بیش از 99% افزایش می یابد زیرا به دلیل اینکه اندازه کمی دارند سطح تماس بیشتری با فضای بیرون داشته و تاثیر بیشتری بر محیط می گذارند. تا حدی که می توان از آن جهت بهبود جراحات و عفونتها استفاده کرد. نقره در ابعاد نانو بر متابولیسم، تنفس و تولید مثل میکروارگانیسم ها اثر میگذارد. تاکنون بیش از 650 نوع باکتری شناخته شده را از بین برده است.

در فناوری نانوسیلور(Nano Silver )، یونهای نقره به صورت کلوییدی در محلولی به‌ حالت سوسپانسیون قرار دارند که خاصیت آنتی باکتریال ( ضد باکتری)، آنتی فونگاس ( ضد قارچ) و آنتی ویروس دارند.

هر چند این فناوری به تازگی مورد توجه زیادی قرار گرفته و رونق بسیاری پیدا کرده ، اما از آن در طب قدیم استفاده می شده بدون آنکه دلیل تاثیر آن شناخته شود وحتی در جنگ برای کنترل عفونت زخم سربازان از سکه های نقره استفاده می شده است .

محلول های نانو سیلور از یونهای نقره در اندازه های 100-10 نانومتر (9- 10) تشکیل شده اند و در مقایسه با محلولهای دیگر پایداری بیشتری دارند.
یونهای نقره به دلیل اندازه کمی که دارند، سطح تماس بیشتری با فضای بیرون دارند و تأثیر بیشتری برمحیط می گذارند.

اطلاعات بیشتر در ادامه مطلب