قنابل الكتلة الحرجة

قنابل الكتلة الحرجة عبارة عن نوع من الأسلحة النووية وبالتحديد يعتبر من انواع الأسلحة النووية الأنشطارية ويعود فكرة اختراعها إلى عالم في الفيزياء من إيطاليا اسمه أنريكو فيرمي Enrico Fermi والذي حاز على جائزة نوبل في الفيزياء عام 1938 وقد غادر فيرمي إيطاليا بعد صعود الفاشية على سدة الحكم في إيطاليا و استقر في نيويورك في الولايات المتحدة إلى ان توفى فيها عام 1954.

لتوضيح مفهوم الكتلة الحرجة تصور ان هناك كرة بحجم قبضة اليد مصنوع من مادة يورانيوم-235 ، بعد تحفيز اولي لعملية الأنشطار النووي بواسطة تسليط حزمة من النيوترون على الكرة سيتولد 2.5 نيترون جراء هذا الأنشطار الأول لنواة ذرة يورانيوم-235 وهذا يكون كافيا لبدأ انشطار ثاني في كل الأجزاء المتكونة من الأنشطار الأول واثناء هذه السلسلة المتعاقبة من الأنشطارات في نواة الذرات يفقد الكثير من النيوترونات المتكونة إلى سطح الشكل الكروي ولكن كمية النيوترونات المتكونة في الداخل كافية لادامة عمليات الأنشطار وهنا يأتي دور الكتلة الحرجة التي يمكن تعريفها بالحد الأدنى من كتلة مادة معينة كافية لتحمل سلسلات متعاقبة من الأنشطارات .

اذا كان العنصر المستخدم في عملية الأنشطار النووي ذو كتلة يتطلب تسليطا مستمرا بالنيوترونات لتحفيز الأنشطار الأولي للنواة فان هذه الكتلة تسمى الكتلة دون الحرجة.

اذا كان العنصر المستخدم في عملية الأنشطار النووي ذو كتلة قادرة على تحمل سلسلات متعاقبة من الأنشطار النووي حتى بدون اي تحفيز خارجي بواسطة تسليط نيوترونات خارجية فيطلق على هذه الحالة الكتلة الفوق حرجة . وهذه الكتلة الفوق حرجة اذا تم استعمالها كقنبلة نووية فيجب ان يتم تجميعها بسرعة لان سلسلة الأنشطارات المتعاقبة سوف تستغرق مجرد ثواني وستكون الطاقة الحركية الناتجة من الضخامة مما يؤدي إلى انفجار القنبلة بسرعة فائقة.

يعتبر 15 غم من اليورانيوم-235 او 10 غم من البلوتونيوم-239 في حالة كونهما بشكل كروي ومحاطين بمصدر يسلط عليهما النيوترونات كتلة كافية للوصول إلى مرحلة الكتلة الحرجة. للكتلة الحرجة تناسب عكسي مع كثافة العنصر و تعتمد على شكل العنصر المستخدم و نقاءه وطول فترة تسليط النيوترونات عليه.

اقرء المزيد

… ظــــاهــــــرة النشـــــــــــاط الإشعــــــــاعي ….

حينما تكسر عظمة من عظام الإنسان فإن أول ما يشير به الطبيب هو أن تؤخذ لموضع الكسر صورة بأشعة X حتى يتمكن من رد العظمة لأصلها … وإذا ابتلع طفل زراً أو دبوس مشبك فإنه تؤخذ له كذلك صورة بأشعة X لتعيين مكان الشيء الذي ابتلعه ويجري بعد ذلك عمل اللازم لإستخراجه …
فللأشعة إذن أهمية قصوى في الطب والجراحة … إذ تفتح نافذة للطبيب يطل منها داخل الجسم قبل أن يبدأ بمداوة العلة ، وذلك لما لهذه الأشعة من مقدرة عجيبة على التغلغل خلال الجسم …
ولا يقتصر استعمال أشعة على ميدان الجراحة ، بل تؤدي هذه الأشعة العجيبة أغراضاً كثيرة في أغلب فروع الصناعة إذ تستعمل في الكشف عن عيوب الأجزاء المهمة في الطائرات قبل استعمالها ، وبذلك يؤمن الطيران وتمنع الحوادث التي يمكن أن تقع لولا تدارك مثل هذه العيوب .. كما تظهر لطبيب الأسنان أي الأسنان يحتاج للعناية والعلاج وأيها سليم … كما تظهر للعيان العيوب الخفية في أواني الفخار الثمينة ، وكذلك في الكشف عن اللآلي وهي في محاراتها ، كما يمكن بواستطتها تمييز أوراق النقد المزيفة من الأوراق الحقيقية …
ومع أن هذه الأشعة لم يسمع عنها قبل نحو خمس وثمانون عاماً تقريباً ، إلا أن الأغراض التي تستخدم فيها الآن لا تقع تحت حصر …
كان " ولهلم فون رونتجن " أستاذاً للفيزياء في " ووارسبورج " بألمانيا ، وكان في الوقت ذاته نسَّاياً كبيراً ، ينسي موعد غذائه وينسي كثيراً مما يريد أن يقوم به …
وفي يوم خرج لالتقاط بعض الصور الفوتوغرافية وعندما رجع إلى معمله وانهمك في تحميضها دعته زوجته لتناول غذاءه الذي نسى موعده .. وبعد تناول الطعام أكمل رونتجن تحميض الصور فظهرت كلها جيدة إلا واحدة …
لقد كان وسطها خيال مفتاح كبير مصور معها …
هذا غريب إنني لم أصور قط مفتاحاً ، ما أعجب هذا من أين أتت صورة هذا المفتاح ..؟؟
هكذا تمتم رونتجن ولكنه قال ربما يكون مفتاح مكتبي ومن ثم جدَّ في البحث عنه حتى التقط المجلد الضخم الذي كان موضوعاً على مكتبه وأخذ يهزه فسقط منه المفتاح ، ومن ثم جلس والمفتاح في يد والصورة في اليد الأخرى وراح يفكر ….
وهداه تفكيره إلى إعادة كل شيء على ماكان عليه عندما غادر المعمل ليتناول الطعام : اللوح الفوتوغرافي بإطاره والكتاب والمفتاح .. ثم وضع الأنبوبة الوضاءة فوق الكتاب وتركها مدة تعادل الوقت الذي استغرقه في تناول طعامه …
وعندما حمض اللوح الفوتوغرافي حدث ما لم يكن في الحسبان .. ما الذي حدث ؟؟؟ لقد ظهرت صورة ظل المفتاح ثانية … !! إنه كان في تخمينه على حق …
هناك إذن أشعة خفية غير مرئية … ما هي يا ترى ..؟؟

لعلها ضوء من نوع ما له تأثير الضوء العادي يخرج من تلك الأنبوبة كأشعة تتميز بقدرتها على اختراق الأجسام ، ولكنها لا يمكن أن تكون أشعة المهبط لأن هذه الأشعة لا تخرج من الأنبوبة ولا تخترق جدرانها … ما عسى أن تكون إذن ؟؟
أخذ رونتجن يقوم بتجارب على الأشعة الجديدة باهتمام متزايد ، وأخذ يقدر الإمكانيات التي يمكن أن تخرج منها وسرعان ما صوَّر بها عظام يده ، وهكذا كشف للناس عن ميدان من أوسع ميادين استعمالها …
ونظراً لجهل رونتجن بكنة هذه الأشعة التي اكتشفها وما هيتها أطلق عليها اسم أشعة " X " " لأن حرف هو رمز المجهول في اللغة الإنجليزية " وأسميناها نحن الأشعة السينية لأن حرف السين هو رزم المجهول في اللغة العربية …

اقرء المزيد

تتمة……الاندماج الننوي

تفاعل الإندماج النووي (يعرف أيضا بالـ تيرمونووي) هو،بالإضافة إلى الانشطار، أحد أهم أنواع التفاعلات النووية التطبيقية. لا يجب خلط الاندماج النووي باندماج القلب في مفاعل نووي و هو حادث نووي خطير جدا.

الاندماج النووي عملية تتجمع فيها نواتان ذريتان لتكوين نواة واحدة أثقل. اندماج الأنوية الخفيفة يطلق كميات هائلة من الطاقة المتأتية من التجاذب بين مكونات النواة بسبب التآثر القوي.

هذا التفاعل موجود في الشمس و في بعض النجوم الأخرى في الكون.

فائدة الاندماج النووي تكمن في إطلاقه كميات طاقة أكبر بكثير مما يطلقه الانشطار و بكتل مواد متساو. و بالاضافة إلى ذلك، فإن المحيطات تحتوي بشكل طبيعي على كميات كافية من الدويتريوم لتغذية الكوكب بالطاقة لمدة آلاف السنين، كما أن المواد المنبعثة عن الاندماج (خصوصا الهيليوم 4)، ليست موادا مشعّة.

و على الرغم من العدد الكبير من التجارب التي تم القيام بها في كل أنحاء العالم منذ خمسين سنة، فإنه لم يتم التوصل إلى أية نتيجة تطبيقية فعّالة للاندماج على صناعة الطاقة، خارج الميدان العسكري بابتكار القنبلة الهيدروجينية. لكن يوجد، في المقابل، استعمالات أخرى أقل صيتا، كمولدات النيوترونات المستعملة بالأساس في الكشف عن المتفجرات.

آلية الاندماج

يحدث تفاعل الاندماج النووي عندما تتداخل نواتان ذريتان. لكن، ليتم هذا التداخل، لا بد من أن تتخطى النواتان التنافر الحاصل جراء شحنتيهما الموجبتين (و تعرف الظاهرة بالـحاجز الكولومبي). إذا ما طبقنا قواعد الميكانيكا الكلاسيكية وحدها، سيكون احتمال الحصول على اندماج الأنوية منخفضا للغاية، بسبب الطاقة الحركية (الوافقة للهيجان الحراري) العالية جدا اللازمة لتخطي الحاجز المذكور. و في المقابل، تقترح ميكانيكا الكم، و هو ما تؤكده التجربة، أن الحاجز الكولومبي يمكن تخطيه أيضا بظاهرة النفق، بطاقات أكثر انخفاضا. و بالرغم من ذلك، فإن الطاقة اللازمة للاندماج تبقى مرتفعة جدا، و هو ما يقابله حرارة أكثر من عشرات أو ربما مئات الملايين من الدرجات المئوية حسب طبيعة الأنوية. داخل الشمس، على سبيل المثال، يجري تفاعل اندماج الهيدروجين المؤدي، عبر مراحل، إلى إطلاق الهليوم، في ظل جرارة تقدر ب 15 مليون درجة مئوية، و لكن ضمن تفاعلات مختلفة عن تلك التي تدرس على الأرض لإنتاج الطاقة عبر الاندماج. و في بعض النجوم الأكثر كتلة، تتم عمليات اندماج لأنوية أضخم، تحت درجات حرارة أكبر.

عندما تندمج أنوية صغيرة، تنتج نواة غير مستقرة، و لكي تعود إلى حالة أكثر استقرارا ذات طاقة أقل، يتم إطلاق جسيم أو أكثر (فوتون، نوترون، بروتون، أو نواة هيليوم، حسب التفاعل)، و تتفرّق الطاقة الزائدة بين النواة و الجسيمات المطلقة، في شكل طاقة حركيّة. و لكي يكون الاندماج ذا مردود جيد من الطاقة، ومن الضروري أن تكون الطاقة الناتجة أكير من الطاقة المستهلكة لتواصل التفاعلات و في الحرارة الخارجة إلى المحيط الخارجي. كما يجب منع أي اتصال بين محيط التفاعل و مواد المحيط في المفاعلات الاندماجية.

عندما لا يوجد أي وضع مستقر، تقريبا، قد يكون من المستحيل أن نقوم بإدماج نواتين (على سبيل المثال : ⁴He + ⁴He).

اندماج نووي.

إن التفاعلات الاندماجية التي تطلق أكبر قدر من الطاقة هي تلك التي تستخدم أكثر الأنوية خفّة. و بالتالي فإن أنوية الدويتيريوم (بروتون واحد ونوترون واحد) والتريتيوم (بروتون واحد و نوترونان)، مستخدمة في التفاعلات التالية :

دويتيريوم + دويتيريوم -> هيليوم 3 + نوترون

دويتيريوم + دويتيريوم -> تريتيوم + بروتون

دويتيريوم + تريتيوم -> هيليوم 4 + نوترون

دويتيريوم + هيليوم 3 -> هيليوم 4 + بروتون

و هذه التفاعلات هي أكثر التفاعلات دراسة في المخابر عند تجارب الاندماج المراقبة.

الاندماج المتحكم فيه

يمكن التفكير في عدة طرق تمكّننا من احتجاز محيط التفاعل للقيام بتفاعلات اندماج نووية، من ذلك الاندماج عبر الاحتجاز المغناطيسي و غيره. و لكن لا يوجد إلى حد الآن مادة يمكنها احتجاز الطاقة الهائلة للاندماج النووي، لاستعمالها في أغراض صناعة الطاقة الكهربائية.

و من التطبيقات الأخرى للاندماج، إنتاج النوترونات، و ذلك بالأساس لاكتشاف المتفجّرات، و هو ما تم استخدماه منذ زمن بعيد في النطاق الصناعي.

الاندماج بالاحتجاز المغناطيسي

التوكاماك، حيث يحتجز خليط من مماثلات الهيدروجين بواسطة حقل مغناطيسي.

الستيلاتور، حيث تؤمن الحواث (inductors) الاحتجاز بالكامل.

 

بلازما الإندماج

عندما تصل الحرارة الدرجة التي يحصل فيها الإندماج، تكون المادة في حالة بلازما. إنها حالة خاصة للمادة الأولية، تكوّن فيها الذرات أو الجزيئات غازا أيونيا.

لقد تم إقتلاع إلكترون أو أكثر من السحابة الإلكترونية المحيطة بكل نواة، مما ينتج عنه أيونات موجبة و إلكترونة طليقة، و يكون الكل محايدا كهربيا.

ينتج عن التحرك الكبير للأيونات و الإلكترونات داخل بلازما حرارية، عدة اصطدامات بين الجسيمات. و لكي تكون هذه الإصطدامات قوية بما فيه الكفاية لإنشاء تفاعل اندماجي، تتدخل ثلاث عوامل :

الحرارة T ;

الكثافة N ;

زمن الإحتجاز τ.

حسب لوسون فإن العامل Nτ يجب أن يصل حدا فاصلا للحصول على الـ breakeven حيث تكون الطاقة الناتجة عن الاندماج مساوية للطاقة المستخدمة. يحدث الإيقاد، إثر ذلك، في مرحلة أكثر إنتاجا للطاقة (من غير الممكن إيجادها اليوم في المفاعلات الحالية). إنه الحد الذي يكون التفاعل إثره قادرا على المواصلة من تلقاء ذاته. لتفاعل ديتوريوم + تريسيوم، يقدّر هذا الحد بـ 10¹⁴ ث/سم³.

 

اقرء المزيد

الكيمياء النووية

تعتبر الكيمياء النووية من أحد أهم فروع الكيمياء وأيضا من العلوم الحديثة
فاتجاه العالم الآن الى الطاقة النووية يعطي للكيمياء النووية مزيدا من الأهمية
ومن المعروف أن التفاعل النووي يحدث بطريقتين إما أن تكون بانقسام النواة أو باندماج نواتين مع بعضهما وكلا الطريقتين تنتج طاقة هااااائلة جدا
ولكن طريقة انقسام النواة تنتج طاقة أكبر من الطريقة الثانية
إن معنى التفاعل النووي ببساطة هو تحوّل جزء صغير من المادة الى طاقة هائله جدا فلو حوّلنا 7جرامات من اليورانيوم الى طاقة لاستطاعت هذه الطاقة أن تسيّر أكبر ناقلة نفط في العالم حول الأرض سبع مرات
كما أن تحوّل جرام واحد من أي عنصر الى طاقة لعادلت هذه الطاقة ما ينتجه حرق 1000 كيلو جرام من الفحم من طاقة . ولذلك لا عجب أن تستخدم الصواريخ المنطلقة الى الفضاء الوقود النووي .

اقرء المزيد

التين والزيتون اعجاز علمي في غاية الاهمية

شيء من الاعجاز العلمي 

من أ روع ما سمعت عن الاعجاز العلمي لكتاب الله الكريم
الأستاذ الدكتور/ طه ابراهيم خليفة
أستاذ النباتات الطبية والعقاقير بجامعة الأزهر و عميدها السابق يروي ما يلي عن مادة ......
الميثالويثونيدز
هي مادة يفرزها مخ الإنسان و الحيوان بكميات قليلة. وهي مادة بروتينية بها كبريت لذا يمكنها الاتحاد بسهولة مع الزنك والحديد والفسفور. وتعتبر هذه المادة هامة جدا لحيوية جسم الإنسان ( خفض الكوليسترول – التمثيل الغذائي – تقوية القلب – وضبط التنفس.
ويزداد إفراز هذه المادة من مخ ا لإنسان تدريجيا بداية من سن 15 حتى سن 35 سنة . ثم يقل إفرازها بعد ذلك حتى سن الستين. لذلك لم يكن من السهل الحصول عليها من الإنسان. أما بالنسبة للحيوان فقد وجدت بنسبة قليلة.
لذا اتجهت الأنظار للبحث عنها في النباتات. وقام فريق من العلماء اليابانيين بالبحث عن هذه المادة السحرية و التي لها أكبر الأثر في إزالة أعراض الشيخوخة، فلم يعثروا على هذه المادة الا في نوعين من النباتات .....
التين والزيتون . وصدق الله العظيم اذ يقول في كتابه الكريم :
{ و التين والزيتون (1) وطور سنين (2) وَهَذَا الْبَلَدِ الْأَمِين (3) لَقَدْ خَلَقْنَا الْإِنسَانَ فِي أَحْسَنِ تَقْوِيمٍ (4) ثُمَّ رَدَدْنَاهُ أَسْفَلَ سَافِلِينَ }
تفكر في قسم الله سبحانه وتعالى بالتين والزيتون وارتباط هذا القسم بخلق الانسان في أحسن تقويم ثم ردوده الى أسفل سافلين ..
وبعد أن تم استخلاصها من التين والزيتون، وجد أن استخدامها من التين وحده أو من الزيتون وحده لم يعط الفائدة المنتظرة لصحة الانسان الا بعد خلط المادة المستخلصة من التين مع مثيلتها من الزيتون. قام بعد ذلك فريق العلماء الياباني بالوقوف عند أفضل نسبة من النباتين لاعطاء أفضل تأثير.
كانت أفضل نسبة هي 1 تين : 7 زيتون
قام الأستاذ الدكتور/ طه ابراهيم خليفة بالبحث في القران الكريم فوجد أنه ورد ذكر التين مرة واحدة أما الزيتون فقد ورد ذكره صريحا ستة مرات ومرة واحدة بالاشارة ضمنيا في سورة المؤمنون
{ و شجرة تخرج من طور سيناء تنبت بالدهن وصبغ للاكلين}
قام الأستاذ الدكتور/ طه ابراهيم خليفة بارسال كل المعلومات التي جمعها من القران الكريم الى فريق البحث الياباني. وبعد أن تأكدوا من اشارة ذكر كل ما توصلوا اليه في القران الكريم منذ أكثر من 1427 عام، أعلن رئيس فريق البحث الياباني اسلامه وقام فريق البحث بتسليم براءة الاختراع الى الأستاذ الدكتور/ طه ابراهيم خليفة
بسم الله الرحمن الرحيم
{ و التين والزيتون (1) وطور سنين (2) وَهَذَا الْبَلَدِ الْأَمِين (3) لَقَدْ خَلَقْنَا الْإِنسَانَ فِي أَحْسَنِ تَقْوِيمٍ (4) ثُمَّ رَدَدْنَاهُ أَسْفَلَ سَافِلِينَ (5) إِلَّا الَّذِينَ آمَنُوا وَعَمِلُوا الصَّالِحَاتِ فَلَهُمْ أَجْرٌ غَيْرُ مَمْنُونٍ (6) فَمَا يُكَذِّبُكَ بَعْدُ بالدين(7) ألَيْسَ اللَهُ بِأَحْكَمِ الحَاكِمِينَ(8)

اقرء المزيد

الهندسة النووية

بسم الله الرحمن الرحيم

بعد الصلاة على اشرف المرسلين سيدنا محمد صلى الله عليه وسم


ان شاء الله سأقوم بوضع عدة مواضيع وطبعا بمساعدتكم لنتعرف على الهندسة النووية والاساسيات وان شاء الله نحاول تغطية الموضوع ككل ونحاول توفير عدة كتب ومواضيع غير موجودة في عالم الانترنت نهائيا ونحتاج لدعمك ونبدأ على بركة الله

الدرس الاول :التعريف بالهندسة النووية

لكي نستطيع التعرف على الهندسة النووية لا بد من معرفة ما هي المادة حتى نستطيع تعريف الهندسة النووية


اي مادة تتكون من اتحاد مجموعة من الجزيئات (particals) وهذه الجزيئات تتكون من اتحاد مجموعة من الذرات(atoms) والذرة تتكون من نواة(nucleus) تحتوي على بروتونات ونيترونات(protons and neutrons) وتدور حولها في عدة مدارات (orbits)مجموعة من الالكترونات(electrons) حيث تكون البروتونان تحمل شحنات موجبة والنيترونات متعادله الشحنة والالكترونات تحمل الشحنة السالبة وتدور حول النواة كما هو موضح بالشكل

هذه الالكترونات تدور حول النواة وتولد قوة طاردة مركزية تعادل قوة التجاذب بين النواة والتي تحمل شحنة موجبة نتيجة وجود البروتونات داخلها وفي كل المواد عدد البروتونات يساوي عدد الالكترونات وتكون الذرة مستقره(stable) وهذا هو الوضع الطبيعي لاي ذرة مستقرة

وتم ترتيب هذه العناصر حسب نشاطها الكيميائي داخل جدول يسمى الجدول الدوري (periodic table) كما هو موضح بالشكل

كما ترون هذا ما يسمى الجدول الدوري لكن هنلاقي مجموعة من العناصر في اخر الصورة وهما مجموعه مع بعضهم في جدول هذه العناصر هيا ما يسمى بالعناصر المشعه او العناصر النشطة اشعاعيا(radiation element)

وهذه العناصر هيا عناصر تم اكتشافها حديثا وتم وضعها في اخر الجدول وهيا عناصر مشعه


سؤال:هل معنى ذلك ان دراسة الهندسة النووية تعتمد على هذه العناصر فقط؟

الاجابة:لا لكن هذه العناصر تعتبر لها دور كبير في هذا المجال فهي التي كانت لاكتشافها الاثر الاكبر في معرفتنا بهذا المجال ولكن اكتشفو ان بعض العناصر الاخر يمكن استخدمها وجعلها نشاطه اشعاعيا وسنتناول هذا الموضوع في الدروس القادمة بتوسع

قبل ان نعرف الهندسة النووية سنعرف اولا الهندسة الكيميائية: تختص بدراسة التفاعل الكيميائي وتحديدا بدراسة التفاعلات بين الذرات وتحديد في تكوين روابط بينهم عن طريق الالكترونات سواء بأنتقالها او بتكوين روابط وتكون مركبات تحتوي على هذه العناصر وتختلف في الخواص الكيميائية والفيزيائية

الهندسة النووية:تختص بدراسة التفاعل النووي والذي يتم في النواة وينتج عنه عنصر اخر غير العناصر الداخله في التفاعل في معظم التفاعلات

مصدر الموضوع ماهي الهندسة النووية؟ - منتديات الهندسة نت

اقرء المزيد

الهندسة الوراثية

حتى تاريخ 1970 ميلادية كان إجراء الأبحاث على الحمض النووي ( الدي إن أي)من أصعب الأمور التي كانت تواجه علماء الوراثة و الكيمياء.و كانت معظم الأبحاث تجرى بشكل غير مباشر على الحمض النووي الريبوزي (الأر إن أي)أو البروتين.و لكن الحال تحول بشكل كامل فأصبح علم الوراثة المتعلق بفحص الدي إن أي(و المعروف بعلم الوراثة الجزيئية)من أسهل العلوم و أكثرها تطورا.لقد أصبح من السهل صنع نسخ عديدة من أي جين (مورث) أو مقطع محدد من الدي إن أي.كما أمكن معرفة تسلسل الأحماض النووية بسرعة تتعدى المئات في اليوم الواحد.كما استطاع العلماء استكشاف الجينات الموجودة في على الكروموسومات كما استطاعوا تغيير و تعديلها بشكل الذي يريدون و ليس هذا فحسب بل استطاعوا أن يعيدوا هذه الجينات المعدلة إلى الخلية و غرزها في الكروموسوم الذي يريدون.كما أمكن إنتاج كميات كبيرة من البروتينات كالهرمونات و اللقاحات المختلفة و التي كانت تنتج في السابق من الجثث الميتة أو تستخلص من الحيوانات و التي كانت تحوفها المخاطر من انتقال العدوى إلى الإنسان.كما أن هذه الثورة العلمية فتحة المجال أمام الكثيرين من محبي هذا العلم في اختراع و اكتشاف طرق جديدة و حديثة في التعامل و حفظ و تغيير هذه المادة الحيوية في الإنسان و الحيوان و النبات.لقد غير هذه العلم المنطلق كالصاروخ الكثير من المفاهيم الطبية و التي دفعة كثير من كليات الطب إلى تعديل مقرراتها لتزويد طلابها بالمزيد من هذا العلم.

 لقد أُطلق على عملية نسخ و تعديل و زرع الجينات اسم الهندسة الوراثية و هو اسم عام لا يحدد فكرة معينة أو تقنيه محدده، ولكنه يعني بكل ما يقام به في تغيير أو تعديل المادة الوراثية.و يتفرع من هذا العلم الكثير من التقنيات و هي متناثرة و موزعة على الكثير من فروع الطب و العلوم.و ليس للحصر إليك أهم 6 تقنيات تختص بالهندسة الوراثية:

 1-قص و قطع الحمض النووي(Cleavage of DNA ) بمقصاة خاصة تسمى (Restriction Nucleases )و اكتشاف هذه المقصاة ساعد كثيرا في مهمة التحكم في الدي إن أي.

 2- فصل قطع الدي إن أي على لوح من الجل بالكهرباء (Gel Electrophoresis ).

 3-معرفة التسلسل النووي(DNA sequencing ) لكل قطع الدي إن أي التي يتم عزلها بشكل سريع و دقيق.و التي تسمح للعلماء معرفة التركيب الإنشائي للجينات و معرفة و استنتاج نوع البروتين الذي ينتج منه.

 4- تقنية تهجين الحمض النووي(Nucleic acid hybridization )، و التي مكنتنا في معرفة أحجام القطع من الحمض النووي و الكشف عن القطع المحددة من الحمض النووي في خليط معقد من القطع المتشابهة.

 5-استنساخ الدي إن أي(DNA cloning )، و التي تسمح بإنشاء نسخ عديدة و متطابقة من القطع الدي إن أي.

 6-تقنية هندسة أو تعديل الدي إن أي (DNA engineering )، و التي تسمح بإنتاج نسخة معدلة من جين ما ثم أعادته مرة أخرى إلى الخلية.  

  

تقنيات الهندسة الوراثية Recombinant DNA Techniques قص و قطع الحمض النووي:  كما هو معروف فان البروتينات موجودة داخل الخلية على شكل قطع منفصلة عن بعضها البعض و هذا بالطبع سهل عملية فصلها عن بعضها البعض بطرق فنية مناسبة.ولكن الجينات موجودة على الكروموسومات على شكل حبات متصلة ببعضها البعض و ليست على شكل قطع منفصلة.وهذا التسلسل و الترابط في الجينات جعل عملية فصله و عزل  و استخلاص جين محدد من بقيه الجينات مهمة صعبة ان لم تكن مستحيلة قبل عام 1970. ولكن اكتشاف الإنزيمات القاطعة(Restriction Nucleases ) ساعد في عملية استخلاص الجينات و قطع الدي ان أي و نسخها .  الإنزيمات القاطعة (Restriction Nucleases )  لا شك أن كل كائن حي لديه طرق دفاع مختلفة تحميه من غارات الأعداء و هجوم المعتدين! و البكتيريا هي إحدى هذه الكائنات و لها أعداء كثر و من أهم أعدائها الفيروسات المختلفة.و لقد قامة بعض من البكتيريا بإنتاج خمائر(إنزيمات) مهمتها تدمير الفيروسات.و من هذه الإنزيمات الإنزيمات القاطعة أو (Restriction Nucleases).و تقوم هذه المقصاة أو القواطع بقص الحمض النووي(الدي إن أي)للفيروس و بذلك يشل عمله و يبطل مفعولة. و بما أن الدي إن أي مادة موجودة بشكل طبيعي في البكتيريا كما هو الحال في الفيروسات و الكثير من الكائنات الحية فان هذه المقصاة قد تشكل خطرا على البكتيريا نفسها في قصها لدي إن أي الخاص بها.ولكن هذا لا يحدث و السر في ذلك هو  قيام البكتيريا بتحوير أجزاء من الدي إن أي الخاص بها عن طريق إضافة مجموعة الميثيل( Methyl) إلى بعض الأحماض النووي من نوع الادنين او السيتوسن(Methylation at an A or a C residue ) فلا يستطيع المقص أو القاطع من قص الحمض النووي الخاص بالبكتيريا.و عند اكتشاف هذه القواطع في السبعينيات الميلادية بدأ العلماء في استخدامها كمقصاة لقص الدي إن أي .و ساعدتهم هذه المقصاة في عملية التحكم في الدي أن أي.و يوجد حاليا أكثر من مائه نوع من هذه المقصاة.و تقسم هذه المقصاة إلى نوعين رئيسيين، النوع الأول يقص شريط الدي إن أي المزدوج بشكل رأسي مستقيم(Blunt ends) و النوع الثاني يقص بشكل متعرج(Staggered cuts, )  و بتالي يجعل طرفي الدي إن أي المقطوع مادة قابلة "للزق"قطعة غريبة من الدي أن أي فيها.و عن لزق قطعة من الدي إن أي في داخل الفراغ الناتج من القطع ينتج لنا قطعة مركبة من قطعتين مختلفتين من الدي إن أي و هذه القطعة تسمى دي إن أي مهجّن أو (Recombinant DNA).  كيف يتعرف الإنزيم القاطع على المكان المفترض أن يحدث القطع فيه؟  كل إنزيم قاطع يعتبر عن مقص خاص لقطع الدي إن أي في نقطة محددة.و يتعرف الإنزيم القاطع على مكان  القطع حسب تسلسل الدي إن أي للقطعة.فكل إنزيم قاطع يقطع في تسلسل محدد.فمثلا الإنزيم القاطع المعروف بالهيبا و احد(Hpa I )يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل ( GTTAAC) بينما الإنزيم القاطع إيكو أر واحد (Eco RI ) يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل( GAATTC).و للمعلومية فان هيبا واحد سمي بهذا الاسم لأنه يوجد في بكتيريا الهيموفلس بارا انفلونزا (Hemophilus parainfluenzae ) و هذا الإنزيم يعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل رأسي مستقيم.بنما انزيم الايكو ار واحد فهو مأخوذ من بكتيريا الايكو كولي (Escherichia coli )، ويعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل متعرج.   تسلسل مواقع القطع  Recognition Sites لبعض الإنزيمات القاطعة الإنزيم القاطع المصدر المقطع الذي تُميزة BamHI Bacillus amyloliquefaciens H GGATCC EcoRI Escherichia coli RY13 GAATTC HaeIII Haemophilus aegyptius GGCC HindIII Haemophilus influenzae Rd AAGCTT HpaI Haemophilus parainfluenzae GTTAAC HpaII Haemophilus parainfluenzae CCGG MboI Moraxella bovis GATC NotI Nocardia otitidis-caviarum GCGGCCGC SfiI Streptomyces fimbriatus GGCCNNNNNGGCC TaqI Thermus aquaticus TCGA قص و قطع الحمض النووي:  كما هو معروف فان البروتينات موجودة داخل الخلية على شكل قطع منفصلة عن بعضها البعض و هذا بالطبع سهل عملية فصلها عن بعضها البعض بطرق فنية مناسبة.ولكن الجينات موجودة على الكروموسومات على شكل حبات متصلة ببعضها البعض و ليست على شكل قطع منفصلة.وهذا التسلسل و الترابط في الجينات جعل عملية فصله و عزل  و استخلاص جين محدد من بقيه الجينات مهمة صعبة ان لم تكن مستحيلة قبل عام 1970. ولكن اكتشاف الإنزيمات القاطعة(Restriction Nucleases ) ساعد في عملية استخلاص الجينات و قطع الدي ان أي و نسخها .  الإنزيمات القاطعة (Restriction Nucleases )  لا شك أن كل كائن حي لديه طرق دفاع مختلفة تحميه من غارات الأعداء و هجوم المعتدين! و البكتيريا هي إحدى هذه الكائنات و لها أعداء كثر و من أهم أعدائها الفيروسات المختلفة.و لقد قامة بعض من البكتيريا بإنتاج خمائر(إنزيمات) مهمتها تدمير الفيروسات.و من هذه الإنزيمات الإنزيمات القاطعة أو (Restriction Nucleases).و تقوم هذه المقصاة أو القواطع بقص الحمض النووي(الدي إن أي)للفيروس و بذلك يشل عمله و يبطل مفعولة. و بما أن الدي إن أي مادة موجودة بشكل طبيعي في البكتيريا كما هو الحال في الفيروسات و الكثير من الكائنات الحية فان هذه المقصاة قد تشكل خطرا على البكتيريا نفسها في قصها لدي إن أي الخاص بها.ولكن هذا لا يحدث و السر في ذلك هو  قيام البكتيريا بتحوير أجزاء من الدي إن أي الخاص بها عن طريق إضافة مجموعة الميثيل( Methyl) إلى بعض الأحماض النووي من نوع الادنين او السيتوسن(Methylation at an A or a C residue ) فلا يستطيع المقص أو القاطع من قص الحمض النووي الخاص بالبكتيريا.و عند اكتشاف هذه القواطع في السبعينيات الميلادية بدأ العلماء في استخدامها كمقصاة لقص الدي إن أي .و ساعدتهم هذه المقصاة في عملية التحكم في الدي أن أي.و يوجد حاليا أكثر من مائه نوع من هذه المقصاة.و تقسم هذه المقصاة إلى نوعين رئيسيين، النوع الأول يقص شريط الدي إن أي المزدوج بشكل رأسي مستقيم(Blunt ends) و النوع الثاني يقص بشكل متعرج(Staggered cuts, )  و بتالي يجعل طرفي الدي إن أي المقطوع مادة قابلة "للزق"قطعة غريبة من الدي أن أي فيها.و عن لزق قطعة من الدي إن أي في داخل الفراغ الناتج من القطع ينتج لنا قطعة مركبة من قطعتين مختلفتين من الدي إن أي و هذه القطعة تسمى دي إن أي مهجّن أو (Recombinant DNA).  كيف يتعرف الإنزيم القاطع على المكان المفترض أن يحدث القطع فيه؟  كل إنزيم قاطع يعتبر عن مقص خاص لقطع الدي إن أي في نقطة محددة.و يتعرف الإنزيم القاطع على مكان  القطع حسب تسلسل الدي إن أي للقطعة.فكل إنزيم قاطع يقطع في تسلسل محدد.فمثلا الإنزيم القاطع المعروف بالهيبا و احد(Hpa I )يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل ( GTTAAC) بينما الإنزيم القاطع إيكو أر واحد (Eco RI ) يقطع عندما يجد 6 من الأحماض النووية في هذا التسلسل( GAATTC).و للمعلومية فان هيبا واحد سمي بهذا الاسم لأنه يوجد في بكتيريا الهيموفلس بارا انفلونزا (Hemophilus parainfluenzae ) و هذا الإنزيم يعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل رأسي مستقيم.بنما انزيم الايكو ار واحد فهو مأخوذ من بكتيريا الايكو كولي (Escherichia coli )، ويعتبر من الإنزيمات التي تقطع بشكل متعرج.   تسلسل مواقع القطع  Recognition Sites لبعض الإنزيمات القاطعة الإنزيم القاطع المصدر المقطع الذي تُميزة BamHI Bacillus amyloliquefaciens H GGATCC EcoRI Escherichia coli RY13 GAATTC HaeIII Haemophilus aegyptius GGCC HindIII Haemophilus influenzae Rd AAGCTT HpaI Haemophilus parainfluenzae GTTAAC HpaII Haemophilus parainfluenzae CCGG MboI Moraxella bovis GATC NotI Nocardia otitidis-caviarum GCGGCCGC SfiI Streptomyces fimbriatus GGCCNNNNNGGCC TaqI القطع المحددة (Restriction fragments ):  عندما يضاف الإنزيم القاطع إلى محلول به شريط من الدي إن أي فانه يقطّعه إلى عدة قطع و ليس إلى قطعتين فقط.و كل قطعة مقطوعة بالإنزيم تسمى قطعة محددة.و يختلف طول هذه القطع على حسب المسافة التي بين كل مقطع و أخر.و لكن يجب أن تكون كل قطعة محددة لها نفس الحجم في كل نوع من الكائنات الحية.و ذلك يعني أن جميع الناس(الإنسان)لديه قطعة محددة معينه يقطعها الإنزيم القاطع هيبا واحد في الكروموسوم رقم 2.و يمكن التأكد من ذلك بتحليل قياس لهذه القطعة بتقنيه حركة الدي إن أي الكهربائية على الجيل(انظر موضوع حركة الدي إن أي الكهربائية في الجل( Gel Electrophoresis).و إذا لم حدث أن وجد إنسان ليس لديه نفس الحجم المفترض للقطعة ففي هذه الحالة نستنتج أن هذا الشخص لدية طفرة(تغير في تسلسل الدي إن أي)في احد الأماكن التي كان من المفترض أن يقصها الإنزيم فلم يتم القطع فيها.و بذلك فان حجم القطعة قد اختلف تعرف هذه الظاهرة عند علماء الوراثة بتفاوت القطع المحددة المصحوب بطفرة(Restriction Fragment Length polymorphism. RFLP ) خريطة القطع المحددة RFLP's  Map  لقد أنشاء العلماء خريطة تسمى خريطة القطع المحددة لكثير من الكائنات الحية.و هذه الخريطة تبين مكان القطع و محلها مقارنة بالقطع الأخرى .و عملت هذه الخريطة عن طريق تقطيع جميع الكروموسومات بإضافة أنواع مختلفة من الإنزيمات القاطعة ثم رتبت هذه القطع بشكل منتظم.و كان الهدف من هذه الخريطة هو لتحديد نقاط و علامات على طول الشريط الطويل من الدي إن أي التي تتركب منه الكروموسومات و لكي يستطيعوا أن يقارنوا بين هذه القطع في الكائنات المختلفة. خريطة للقطع المحدودة لـليمبدا فيج  و فيروس الادينوفيرس.توضح مواقع القص لثلاث أنواع من الإنزيمات القاطعة  BamHI, EcoRI, and HindIII )) قطعة بطول 48ز5 كيلوبيس من البكاتريوفيج  ليمبدا()قطع بالإنزيم القاطع ايكو واحد في خمس أماكن و نتج عنه ست قطع متفاوتة الطول و الحجم.و لقد وضعت هذه القطع على لوح من الاقروز و فصلة و اخرج حجمها كما هو موضح في الشريط الأسود في أسفل الصورة.   فصل قطع الدي إن أي على لوح من الجل بالكهرباء(Gel Electrophoresis)  استعمل العلماء تقنية فصل البروتينات عن بعضها البعض بطريق انتقالها(رحلان) و انفصالها عن بعضها البعض، و ذلك  عن طريق تعريضها إلى تيار كهربائي و هي على لوح من المادة الهلامية المعروفة بالجل.ولقد استعمل العلماء نفس الفكرة  في فصل قطع الدي إن أي عن بعضها البعض.ومن المعروف أن الحمض النووي عبارة عن شحنة سالبة و لذلك فعند و ضع بعض من الدي إن أي في طرف من أطراف لوح الجيل ثم وتعريضها لتيار كهربائي بحيث يكون القطب السالب عند الطرف الذي وضعنا فيه الدي إن أي و القطب الموجب عن الطرف الأخير من ألواح فان الدي إن إي ينتقل تلقائيا بتجاه الطرف الذي فيه القطب الموجب و تتوقف حركة قطع الدي إن أي على حسب إحجامها على طول اللوح.فالقطع الصغيرة تتحرك بشكل اكبر من القطع الكبيرة. و بذلك يمكن فصل هذه القطع عن بعضها البعض.و يمكن تحديد ا لحجم الفعلي لكل قطعة عن طريق إضافة قطع معروفة الحجم من الدي إن أي و التي تكون مقياس يرجع إليه لاستنتاج أحجام القطع.  وهناك نوعان أساسيان من ألواح الجيل.الأول يسمى بجيل الاقروز (Agarose gel ) و الثاني بجيل البولي اكريليميد(Polyacrylamide gel  ).و نظرا لصغر الفراغات التي بين البولي اكريليميد فانه يستخدم لفص القطع الصغيرة الحجم من الدي ان أي و في العادة التي تكون اصغر من    500جزيء من الحمض النووي و التي تتفاوت بين بعضها البعض بجزيء أو جزيئين (انظر الرسم A)..بينما يستخدم الاقروز للأحجام الأكبر من الدي إن أي. و التي يتراوح حجمها بين 300 إلى 10000 جزيء من الدي إن أي (انظر الرسم B)..ومادة الاقروز هي مادة سكرية مستخرجة من الطحالب و عند تحضيرها فإنها تشبه في قوامها الجيلاتين الذي نأكله و لكنها أقوى في قوامها بعض الشيء و لكنها قابلة للتهتك أو الانقطاع عند نقلها بغير حرص. و لقد واجهه العلماء صعوبات في فصل القطع الكبيرة من الدي إن أي و ذلك لان هذه القطع و عند وضعها  على جيل الاقروز و بعد تسليط التيار الكهربائي عليها تتوقف لأنها تتمدد بشكل متعرج على شكل ثعبان ملتوي طرف باتجاه القطب السالب و الأخر بتجاه القطب الموجب.و لقد حلت هذه المشكلة عن طريق تعريض جل الاقروز إلى مستويات متفاوتة من القوة الكهربائية على طول اللوح و بذلك فان قطعة الدي إن أي الطويلة عندما تتعرض إلى تيار كهربائي مختلف يجعلها تعدل من تمددها المتعرج  قبل أن تدخل في التيار الكهربائي الجديد و يستمر هذا التفاوت في التيار و التعديل في قوام القطعة حتى تصل إلى المكان الذي يجب أن تقف فيه حسب حجمها. و يسمى هذا النوع من الفصل بالفصل عن طريق المجال الكهربائي المتردد (Pulsed-field gel electrophoresis ).و أمكنت هذه التقنية من فصل قطع كبيرة من الدي إن أي و حتى فصل قطع من الكروموسومات على الجل و تتراوح القطع التي يمكن فصلها بهذه الطريقة بين 220000 إلى 2.5 مليون جزيء من الدي إن أي (انظر الرسم C).  لا تكون القطع المفصولة بالبولي اكريليميد و الاقروز واضحة للعيان و لذلك فان لوح الجيل يعرض إلى مادة لصباغة الدي ان أي و اشهر هذه المواد هو مادة برميدات الاثيديوم (  Ethidium Bromide )و التي تلمع عند تعريضها للأشعة فوق البنفسجية.و هناك طريقه أكثر دقه لمشاهدة القطع على لوح الجيل و هذه الطريقة تعتمد على إضافة مادة مشعة نووية إلى الدي إن أي قبل أن يوضع على لوح الجيل و لكن هذه الطريقة تحتاج إلى احتياطيات معينه لكي لا تضر بمن يستخدمها.   معرفة التسلسل النووي(DNA sequencing )  لا شك أن العلماء يحتاجون إلى معرفة التركيبة التسلسلية لكل جين و هذا يمكنهم من معرفة المزيد عن البروتين الذي يصنعه ذلك الجين وعن التركيبة التنظيمية لعمل الجين و قد يصلون على ضوءه إلى معرفة الأمور التي تتحكم في عمله.كما انه بمعرفة التسلسل النووي للجين يمكن مقارنته بالجينات التي سبق اكتشافها و هذا قد يعطي معلومات غزيرة عن وضيفة هذا الجين و يختصر الكثير من الابحاث و يتجنب اعادة اجرائها.وهناك طريقتان أساسيتان لمعرفة التسلسل النووي لأي قطعة من الدي إن أي.الأولى تسمى بالطريقة الإنزيمية (Enzymatic method ) و الأخرى بالطريقة الكيميائية(Chemical ).و لقد طغت الطريقة الأولى حتى أصبحت هي الطريقة الأكثر استعمالا. الطريقة الإنزيمية (Enzymatic method ):  يطلق على هذه الطريقة أيضا طريقة سنجر (Sanger procedure )نسبة إلى د.فريدريك سنجر و الذي أسس هذه الطريقة.كما أنها أيضا تعرف التسلسل عن طريق دي ديوكسي (dideoxy sequencing).و تترتكز هذه الطريقة على مفهوم أن شريط الدي إن أي في الأساس مبنى من جزيئات من الديوكس يختلف الديوكسي نيوكلويتيد عن  دي ديوكسي بيوكلوتيد بعدم و جود مجموعة (هيدروكسي)في النقطة الثالثة من حلقة السكر الخماسية الشكل. نيوكلويتيد (deoxynucleotides (dNTPs )و يوجد على النقطة الثالثة من حلقة السكر الريبوزي مجموعة مؤكسدة أي مجموعة هيدروكسيه( OH)و هذه النقطة هي التي ترتبط في النقطة الخامسة من الجزيء الذي يليها  و هكذا يتم الترابط لتكوّن شريط طويل من الدي إن أي.و لقد قام د.ستنجر بالاستفادة من هذه الخاصية فبدّل الجزيء من (OH)إلى (H ) عن طريق إضافة دي ديوكسيو بيوكلوتيد(ddNTPs) بدل من ديوكسي نيوكلوتيد(dNTPs ) و ذلك عن طريق نسخ الشريط مرة أخرى و هذا يؤدي الى توقف ترابط الجزيئات و يكون في طرف كل جزيء نوع واحد من الأحماض النووية. و إليك الخطوات الأساسية للقيام بهذا الاختبار بالترتيب: 1- القيام بنسخ الدي ان أي و ذلك على الشكل التالي: أ- أضف إلى عينة الدي إن أي قطع من البريمر(specific primer)يعرف انه سوف يلتصق بالدي إن أي المراد نسخة و معرّف(ملتصق بطرفة) بعنصر مشع. ب- قسم العينة إلى أربع أنابيب اختبار و كل أنبوبة اكتب عليها السماء التالية (dGTP, dATP, dCTP, and dTTP).. ج- أضف إنزيم البولمريز ( DNA polymerase) د-أضف إلى كل أنبوبة نوع واحد من الدي ديوكسي نيوكليتيد حسب اسم الأنبوب.و أضيف معه كمية من ديوكسي نيولكليتيد.سوف يحدث التفاعل و يبداء البريمر ببنان و تركيب و رص هذه الأحماض النووية.وعند إضافته لدي ديوكسي نيوكليتيد فان الشريط يتوقف على هذه النقطة.ثم يحدث تفاعل أخر لنسخ شريط أخر و عند إضافة دي ديوكسي نيوكليتيد يتوقف التفاعل و هكذا تستمر العملية و ينتج عندي في النهاية قطع منسوخة و متفاوتة الطول في كل أنبوب اختبار.  2- أضيف كمية من كل الأربعة أنابيب في حقل خاص على لوح الاقروز ثم امرر تيار كهربائي و من ثم تظهر على طول اللوح القطع المنسوخة و المتفاوتة الأطوال كل حقل يعطيني ترتيب القطع. 3-تعريضها للأشعة(Autoradiography) لكي يتسنى رؤية الدي إن أي و الذي عليه مادة مشعة. 4- ابدأ بقراءة لوح الاقروز من أسفل إلى أعلى.وكل ما مر على نسخة من الدي إن أي اعرف ترتيب و نوع الديديوكسي نيوكليتيد الذي في طرفة و استمر في القراءة إلى أن ينتهي لوح الاقروز. و لتسهيل عملية القراءة استخدم الكمبيوتر لكي يقرأها بشكل إلي و ذلك بتعريض لوح الاقروز إلى أشعة ليزر و عن طريق وحدة استشعار و مضخم للنبضات (photomultiplier ) يستطيع الكمبيوتر أن يحدد نوع الدي ديوكسي نيوكليتيد و ثم يرتبها و يطبعها و يعطيك رسماً بيانياً لاماكن كل حمض نووي و بالألوان.و لا تستخدم المواد المشعة في القراءة الآلية بالكمبيوتر بل يستعاض عنها بمادة مضيئة(fluorescent )  توضع على البريمر على أن يكون لكل دي ديوكسي نيوكليتيد لون مختلف عن الآخر(أي أربعة ألوان من المادة المضيئة) و بذلك يمكن أن تمر جميع القطع في ممر واحد كما هو واضح في الرسم الجانبي. و نظرا إلى أن جهاز الكمبيوتر قابل للخطاء فانه يلزم التدقيق و المراجعة لتفادي حدوث الأخطاء.و لقد قامة أجهزة كمبيوتر عملاقة تعمل على مدار الساعة و تحت مظلة مشروع الجينوم البشري بالكشف الكامل(99% تقريباً)من التسلسل النووي لجميع الدي إن أي الموجود في الإنسان و قد سبق ذلك الكشف عن التسلسل النووي لكثير من الكائنات الحية و العمل جاري لمعرفة المزيد. الناقلات (   Vectors)  الناقل و التي تسمى باللغة الإنجليزية "فيكتور" هي في الغالب فيروسات أو قطع من الحمض النووي موجودة في البكتيريا.كما أن هناك أنواع صناعية تم صنعها في المختبرات الطبية و هي في العادة مواد شبه صناعية لأنها في الأصل مصنعة من مواد موجودة في الطبيعة.و من لديهم اهتمام بالبروتكولات و الطرق التعامل مع هذه الناقلات اقترح عليك مراجعة هذه الصفحة ولاتي تحتوي على العديد من الروابط المتعلقة بالعناية بالناقلات البلازميد (  Plasmid )  و هي من اشهر الناقلات ،و هو عبارة عن قطعة صغيرة من الحمض النووي قابلة للتكاثر بمعزل عن بقية الحمض النووي الموجود في الكروموسومات .و هي شبيهة بالفيروس الصغير و لكنها لا تحتوي على طبقة خارجية من البروتين. . و البلازميد عبارة عن قطعة من الحمض النووي موجود في البكتيريا خاصة في  الاي كولي(E.Coli) و بعض أنوع الخميرة ( Yeast) .و لدية القدرة على التكاثر الذاتي و بمعزل من بقية الكروموسومات الموجودة في الخلية.كما أن هناك بلازميدات تستطيع التكاثر داخل البكتيريا و الخميرة في آن واحد. و يوجد نوعان من البلازميد على حسب نوع الحمض النووي فيها فهناك البلازميد المصنوع من الدي إن أي (DNA ) و نوع أخر مصنوع من الأر إن أي (RNA ). و هناك أنواع عديدة من البلازميد فمنها الصغير و منها الكبير كما أن منها ما لا يحتوي على أي جين بينما هناك أنواع كبيرة تحتوي على عدة جينات.و بالإضافة إلى وحدة التكاثر الذاتي الموجد على البلازميد هناك الكثير من الجينات التي قد تكون على البلازميد و هي مفيدة للعلماء في عملية نسخ الجينات و القطع النووية فمثلا فد يوجد على البلازميد جين خاص يكافح المضادات الحيوية كالمبيسيلين و التترسيكلين .و هذه الجينات الحامية من المضادات الحيوية تساعد في التعرف و عزل البكتيريا التي تحتوي على البلازميد الذي عليه الجين الذي كنا ننوي استنساخه (للمزيد راجع عملية نسخ الجينات و القطع النووية)و يعتقد نظريا أن الفيروسات المنتشرة في الأصل كانت بلازميدات حيث أنها اكتسبت غلاف بروتيني خارجي و أصبحت فيروساً.  أنواع البلازميد التي تنمو في خميرة الخبز   YIP, yeast integrating plasmid = selectable marker +cloning sites YRP, yeast replicating plasmid = YIP + ARS origin of replication YEP, yeast expression plasmid = YIP + 2 micron origin of replication YCP, yeast centromere plasmid = YRP + centromere sequence    الناقلات الفيروسية ( Viral Vectors) :  إن اشهر هذه الأنواع هي الفيروسات البكتيرية المعروفة بالفيج (  Phage). و هي عبارة عن قطعة من الدي ان أي مغطاة بغلاف بروتيني. ومن اشهر أنواع الفيج ما يسمى بفيج لمدا (lambda phage) و هو فيروس موجود في الاي كولي E. coli. وهذا النوع من الناقلات تستطيع أن تحمل قطعة من الدي إن أي حتى غاية   كيلوبيز.و لقد حوّرت هذه الفيروسات لكي تستطيع حمل كمية اكبر من الدي إن أي.فعلا سبيل المثال الكوزميد ( Cosmids ) عبارة عن تهجين جزء(قطعة من الدي ان تسمى اللاصقة cohesive sequence و تعرف مختصرة بالكوز Cos sequence) من فيج ليمبدا(Phage ) مع بلازميد (Plasmid ) و الذي يستطيع نقل حتى 40 كيلوبيز (40kb ) و الباك الفيروسي المسمى بكروموسوم بي 1 الصناعي (PAC P1-derived Artificial Chromosomes / ) عبارة عن تحوير للفيج بي 1 (P1 Bacteriophage ) و إضافته إلى البلازميد..  Cos sequence from Lambda phage + Plasmid Cosmid P1 Phage + Plasmid PAC Modified E.coli fertility plasmid-factor BAC الناقلات الكروموسومية الصناعية (Artificial Chromosomes ):  نظرا للحاجة إلى نقل إحجام كبيرة من الدي إن أي فقد قام بعض العلماء بتحوير بعض الناقلات الطبيعية  لكي تقوم بهذه المهمة.و يوجد حاليا ناقلات على شكل كروموسوم و فيها القطع الأساسية لكي تعمل على شكل كروموسوم.و من هذه الأنواع ما يعرف بــ الياك او كروموسوم الخميرة الصناعي(Yeast Artificial Chromosomes / YAC  ) و الذي يستطيع نقل أكثر من 500 كيلوبيز (500 kb ).و الياك عبارة عن قطعة من الدي ان أي مترابطة و تحتوي على طرفين للكروموسوم(2 Telomeres) و مركز للكروموسوم(Centromere) و مركز للتكاثر(Autonomous replicating sequence ARS).بينما الباك البكتيري(Bacterial Artificial Chromosomes / BAC  )و الذي يستطيع حمل حتى 150 كيلوبيز (150 kb ) هو تحوير للبلازميد المعروف ببلازميد تناسل بكتيريا الايكولي(E.coli fertility plasmid-factor)).  نوع الناقل Vector حجم الدي ان أي الذي يستطيع حملة البلازميد Standard plasmid 0- 10        KB لمبدا بكتيريوفيج محور Lambda Bacteriophage 0-23 Kb         كوزميد Cosmid 30-44       Kb بكتريوفيج بي 1 Bacteriophage P1 70-100     Kb كروموسوم بي 1 الصناعي P1 P1Artificial chromosome           PAC 130- Kb 150 كروموسوم البكتيريا الصناعي Bacterial Artificial Chromosome BAC بحد أقصى 300 Kb كروموسوم الخميرة الصناعي Yeast Artificial Chromosome     YAC 0.2-2       Mb المرجع:1996Human Molecular Genetics by T.Strachan and A.Read     Thermus aquaticus   TCGA

اقرء المزيد