مفهوم البلازميدات:
البلازميد عبارة عن جزيء DNA صغير دائري مزدوج الشريطة يختلف عن الحمض النووي الصبغي للخلية، إذ توجد البلازميدات بشكل طبيعي في الخلايا البكتيرية وتوجد أيضًا في بعض حقيقيات النوى، وفي كثير من الأحيان تزود الجينات المحمولة في البلازميدات البكتيريا بمزايا وراثية مثل مقاومة المضادات الحيوية.
تتمتع البلازميدات بمدى واسع من الأطوال من حوالي ألف زوج من قواعد الحمض النووي إلى مئات الآلاف من أزواج القواعد، وعندما تنقسم البكتيريا يتم نسخ جميع البلازميدات الموجودة داخل الخلية بحيث تتلقى كل خلية ابنة نسخة من كل بلازميد، كما يمكن للبكتيريا أيضًا نقل البلازميدات إلى بعضها البعض من خلال عملية تسمى الاقتران.
وقد استفاد العلماء من البلازميدات لاستخدامها كأدوات لاستنساخ الجينات ونقلها ومعالجتها، إذ تسمى البلازميدات التي تستخدم تجريبيا لهذه الأغراض نواقل، ويمكن للباحثين إدخال أجزاء من الحمض النووي أو الجينات في ناقل البلازميد مما ينتج عنه ما يسمى بالبلازميد المؤتلف، حيث يمكن إدخال هذا البلازميد في البكتيريا عن طريق عملية تسمى التحول، بعد ذلك نظرًا لانقسام البكتيريا بسرعة يمكن استخدامها كمصانع لنسخ أجزاء الحمض النووي بكميات كبيرة.
حمض ديوكسي ريبونوكلييك:
حمض ديوكسي ريبونوكلييك (DNA) هو جزيء يشفر المخطط الجيني للكائن الحي، وبمعنى آخر يحتوي الحمض النووي على جميع المعلومات المطلوبة لبناء كائن حي والحفاظ عليه، حيث تم اكتشاف الحمض النووي في عام 1868 عندما عزل الطبيب السويسري فريدريش ميشر البالغ من العمر أربعة وعشرين عامًا مركبًا من نوى خلايا الدم البيضاء، إذ لم يكن هذا المركب بروتينًا ولا دهونًا ولا كربوهيدرات لذلك كان نوعًا جديدًا من الجزيئات البيولوجية، أطلق (Miescher) على اكتشافه اسم (nuclein) لأنه عزله من نوى الخلايا، واليوم يسمى هذا الجزيء (DNA)، حيث تحتوي جميع الخلايا تقريبًا داخل كائن حي واحد على نفس الحمض النووي تمامًا.
الحمض النووي عبارة عن جزيء خطي يتكون من أربعة أنواع من الجزيئات الكيميائية الأصغر تسمى قواعد النوكليوتيدات: الأدينين (A) والسيتوزين (C) والجوانين (G) والثيمين (T)، بحيث ترتيب هذه القواعد يسمى تسلسل الحمض النووي، وتسمى أجزاء الحمض النووي التي تحمل معلومات وراثية بالجينات وهي موروثة عن طريق الأبناء من والديهم أثناء التكاثر.
في عام 1953 وصف فرانسيس كريك وجيمس واتسون الشكل الجزيئي للحمض النووي بأنه “حلزون مزدوج”، ويتكون الحمض النووي مزدوج الشريطة من خيطين خطيين يتعارضان مع بعضهما البعض يُعرفان بالخيوط المضادة المتوازية إذ تلتف هذه الخيوط معًا لتشكل حلزونًا مزدوجًا، كما يمكن أيضًا وصف بنية الحمض النووي بأنها سلم ويتكون العمود الفقري الكيميائي للسلم من جزيئات السكر والفوسفات التي ترتبط بواسطة روابط كيميائية.
درجات السلم عبارة عن أزواج من الوحدات بين A و T أو بين C و G وتسمى هذه الأزواج أزواج قاعدية وتربط العمود الفقري للسكر والفوسفات من خلال تفاعلات تسمى روابط الهيدروجين، إذ في الخلايا غالبًا ما يتم التفاف حلزون الحمض النووي، مما يسبب ظاهرة تعرف باسم الالتفاف الفائق.
في النواة يشكل الحمض النووي معقدًا بالبروتينات، ويُطلق على هذا المركب اسم الكروماتين، ويتشكل عندما يلتف الحمض النووي حول البروتينات النووية ثم يلتف حول نفسه عدة مرات لتكثيف الحمض النووي إلى حجم أصغر، وبالإضافة إلى ذلك غالبًا ما يتم التعرف على كروموسومات الحمض النووي وتصويرها على أنها هياكل على شكل X، حيث يأخذ الحمض النووي هذا الشكل بعد تكرار الحمض النووي أثناء عملية انقسام الخلية وعندما يتم تكثيف الكروموسومات المضاعفة بدرجة عالية وتظهر في شكل X.
الحمض النووي معاد التركيب:
نوع من تسلسل الحمض النووي يتكون من متواليات من مصدرين أو كائنات مختلفة أو أكثر مثل مصادر الإنسان والخنازير أو المتواليات الاصطناعية (المخبرية) والكائنات الحية الدقيقة، حيث يتم عادةً إدخال هذا الحمض النووي المخصص في جينوم خلية مختلفة لغرض معين.
كائنات بدائية النوى:
بدائيات النوى هي كائنات حية تفتقر خلاياها إلى نواة وعضيات أخرى، حيث تنقسم بدائيات النوى إلى مجموعتين متميزتين: البكتيريا والعتائق، والتي يعتقد العلماء أن لها سلالات تطورية فريدة، إذ أن معظم بدائيات النوى عبارة عن كائنات صغيرة وحيدة الخلية لها بنية بسيطة نسبيًا، والخلايا بدائية النواة محاطة بغشاء بلازمي لكن ليس لها عضيات داخلية مرتبطة بالغشاء داخل السيتوبلازم، حيث إن غياب النواة والعضيات الأخرى المرتبطة بالغشاء يميز بدائيات النوى عن فئة أخرى من الكائنات الحية تسمى حقيقيات النوى.
تحمل معظم بدائيات النوى كمية صغيرة من المادة الوراثية على شكل جزيء واحد أو كروموسوم من دنا دائري، حيث يوجد الحمض النووي في بدائيات النوى في منطقة مركزية للخلية تسمى النواة وهي غير محاطة بغشاء نووي، إذ أن العديد من بدائيات النوى تحمل أيضًا جزيئات DNA دائرية صغيرة تسمى البلازميدات، والتي تختلف عن الحمض النووي الكروموسومي ويمكن أن توفر مزايا وراثية في بيئات معينة.
عملية الاقتران:
الاقتران هو العملية التي تنقل بها بكتيريا مادة وراثية إلى أخرى من خلال الاتصال المباشر، في أثناء الاقتران تعمل إحدى البكتيريا كمتبرع للمادة الوراثية وتعمل الأخرى كمتلقي، حيث تحمل بكتيريا المتبرع تسلسل DNA يسمى عامل الخصوبة أو عامل F، إذ يسمح عامل F للمانح بإنتاج بنية رفيعة تشبه الأنبوب تسمى بيلوس، والتي يستخدمها المتبرع للاتصال بالمتلقي.
ثم تجمع البكتريا البكتيرية معًا وفي ذلك الوقت تنقل البكتيريا المانحة المادة الوراثية إلى البكتيريا المتلقية، وعادة تكون المادة الجينية في شكل بلازميد أو قطعة دائرية صغيرة من الحمض النووي، حيث غالبًا ما تزود المادة الجينية المنقولة أثناء الاقتران البكتيريا المتلقية بنوع من الميزة الجينية، على سبيل المثال في كثير من الحالات يعمل الاقتران على نقل البلازميدات التي تحمل جينات مقاومة المضادات الحيوية.
عملية التنبيغ:
التنبيغ هو العملية التي ينقل بها الفيروس المادة الجينية من بكتيريا إلى أخرى، حيث أن الفيروسات التي تسمى العاثيات قادرة على إصابة الخلايا البكتيرية واستخدامها كمضيفين لإنتاج المزيد من الفيروسات، وبعد التكاثر تجمع هذه الفيروسات وتزيل أحيانًا جزءًا من الحمض النووي للخلية المضيفة، إذ في وقت لاحق عندما تصيب إحدى هذه العاثيات خلية مضيفة جديدة، حيث يمكن دمج هذه القطعة من الحمض النووي البكتيري في جينوم المضيف الجديد.
كما أن هناك نوعان من التنبيغ: معمم ومتخصص، ففي النقل المعمم يمكن للعاثيات التقاط أي جزء من جينوم المضيف، وفي المقابل مع التنبيغ المتخصص تلتقط العاثيات أجزاء محددة فقط من الحمض النووي للمضيف، وقد استفاد العلماء من عملية التنبيغ لإدخال جينات مهمة بشكل ثابت إلى خلايا مضيفة مختلفة باستخدام الفيروسات.
