سلام به کنکوریهای عزیز🖐🖐
💢 در این درسنامه قراره متن و شکلهای کتابو بررسی کنیم و در کنارش یه نگاهی هم به سوالات کنکور و نهاییش بندازیمو کلی نکتۀ خفن یاد بگیریم.
نمونه سوالات امتحان نهایی
مهندسی پروتئین
روشهای جدید زیستفناوری این امکان را فراهم کردهاند که دانشمندان بتوانند در توالی آمینواسیدهای یک پروتئین تغییر ایجاد کنند. با ایجاد این تغییرات، ویژگیهای پروتئین نیز تغییر میکند و در نتیجه میتوان عملکرد آن را بهبود داد یا ویژگی جدیدی به آن اضافه کرد.
هدف از مهندسی پروتئین این است که با ایجاد تغییر در ساختار پروتئین، پروتئینهایی با ویژگیهای مطلوب برای کاربردهای مختلف تولید شوند.
تغییراتی که در پروتئین ایجاد میشود میتواند:
بسیار جزئی باشد، مانند جایگزینی یک آمینواسید با آمینواسید دیگر
یا تغییرات گستردهتری باشد که ساختار و ویژگیهای پروتئین را به طور قابل توجهی تغییر دهد.
از آنجا که نوع و ترتیب آمینواسیدها ساختار سهبعدی پروتئین را تعیین میکند، تغییر در توالی آمینواسیدها میتواند باعث تغییر در شکل فضایی مولکول پروتئین شود. این تغییر شکل ممکن است عملکرد پروتئین را تغییر دهد یا آن را برای هدف خاصی مناسبتر کند.
با استفاده از مهندسی پروتئین میتوان پروتئینهایی با کاربردهای دارویی، صنعتی و تحقیقاتی تولید کرد.
افزایش پایداری پروتئینها
یکی از اهداف مهم مهندسی پروتئین، افزایش پایداری پروتئینها است. پایداری پروتئین به این معناست که پروتئین بتواند در شرایط مختلف مانند دماهای بالا یا شرایط محیطی متفاوت بدون از دست دادن عملکرد خود باقی بماند.
در بسیاری از واکنشهای صنعتی، شرایطی مانند دمای بالا وجود دارد که ممکن است باعث کاهش فعالیت یا تخریب پروتئینها شود. به همین دلیل، افزایش پایداری پروتئینها اهمیت زیادی دارد.
مثال: آمیلاز
آمیلاز آنزیمی است که مولکولهای نشاسته را به قطعات کوچکتر تجزیه میکند. این آنزیم در بخشهای مختلف صنایع غذایی، نساجی و تولید شویندهها کاربرد دارد.
در بسیاری از فرایندهای صنعتی دما بالا است؛ بنابراین لازم است آمیلازهایی تولید شوند که در برابر گرما مقاوم باشند. مهندسی پروتئین این امکان را فراهم کرده است که با ایجاد تغییراتی در ساختار آنزیم، پایداری آن در دماهای بالا افزایش یابد.
پلاسمین
پلاسمین یکی از پروتئینهای مهم در بدن است که نقش اصلی آن تجزیه لختههای خونی است. این پروتئین باعث میشود لختههایی که وظیفه جلوگیری از خونریزی را دارند، پس از پایان کارشان بهطور کنترلشده حل شوند تا از بسته شدن رگها جلوگیری شود.
در کاربردهای پزشکی، گاهی لازم است پلاسمینی ساخته شود که پایداری بیشتری داشته باشد تا بتواند مدت طولانیتری فعال بماند یا در شرایط خاص عملکرد بهتری نشان دهد. به همین دلیل، با کمک مهندسی پروتئین تغییراتی در ساختار پلاسمین ایجاد میشود تا پایداری و عملکرد آن افزایش پیدا کند.
اینترفرون
اینترفرونها پروتئینهایی هستند که در دستگاه ایمنی بدن نقش دارند. این پروتئینها در پاسخ به عفونتهای ویروسی تولید میشوند و میتوانند فعالیت ویروسها را مهار کنند.
در برخی موارد، پروتئینهای طبیعی ممکن است در شرایط خاص پایداری یا فعالیت کافی نداشته باشند. با استفاده از مهندسی پروتئین میتوان تغییراتی در ساختار آنها ایجاد کرد تا فعالیت زیستی آنها افزایش یابد یا پایداری بیشتری پیدا کنند. جابجایی یک آمینو اسید فعالیت ضدویروسی را به اندازه اینترفرون طبیعی رسانده اما آن را پایدارتر میکند.
مهندسی بافت
از دست رفتن بافتها در اثر بیماری، حادثه یا سوختگی میتواند مشکلات زیادی برای فرد ایجاد کند و حتی زندگی او را تحت تأثیر قرار دهد. در بسیاری از موارد برای جبران این آسیبها نیاز به پیوند بافت وجود دارد.
در برخی شرایط ممکن است بافت مناسب برای پیوند در دسترس نباشد یا پیوند با مشکلاتی همراه باشد. برای حل این مشکل از روشهای زیستفناوری استفاده میشود.
مهندسی بافت شاخهای از زیستفناوری است که هدف آن ساخت یا ترمیم بافتهای آسیبدیده بدن است. در این روش از سلولها برای تولید بافتهای جدید استفاده میشود.
یکی از منابع مهم سلولی در مهندسی بافت یاختههای بنیادی هستند، زیرا این سلولها توانایی تکثیر و تبدیل شدن به انواع سلولها را دارند.
مثال کاربردی
برای مثال در بازسازی بخشهایی از بدن مانند غضروف گوش میتوان از سلولها استفاده کرد. در این روش سلولهای غضروفی در محیطهای کشت مناسب رشد داده میشوند و سپس برای ترمیم یا بازسازی بافت آسیبدیده مورد استفاده قرار میگیرند.
یاختههای بنیادی بالغ
در بسیاری از بافتهای بدن، یاختههای بنیادی وجود دارند که میتوانند در شرایط مناسب تکثیر شوند و به سلولهای تخصصی تبدیل شوند.
برای مثال، یاختههای بنیادی مغز استخوان میتوانند به انواع مختلفی از سلولهای خونی تبدیل شوند. این سلولها قادرند سلولهایی مانند:
گلبولهای قرمز
گلبولهای سفید
پلاکتها
را تولید کنند.
( در شکل به نقاط قرمزتر بدن دقت شود)
یاختههای بنیادی جنینی
نوع دیگری از یاختههای بنیادی، یاختههای بنیادی جنینی هستند. این سلولها در مراحل اولیه رشد جنین وجود دارند.
در مراحل ابتدایی رشد جنین، سلولهایی وجود دارند که هنوز تخصصی نشدهاند و میتوانند به انواع مختلف سلولهای بدن تبدیل شوند.
این سلولها از توده سلولی داخلی بلاستوسیست به دست میآیند. بلاستوسیست مرحلهای از رشد اولیه جنین است که در آن مجموعهای از سلولها تشکیل شده است.
یاختههای بنیادی جنینی توانایی بالایی در تولید انواع سلولها و بافتهای بدن دارند و به همین دلیل در پژوهشهای مربوط به درمان بیماریها اهمیت زیادی دارند.
بیوانفورماتیک
بیوانفورماتیک شاخهای از علم است که در مهندسی پروتئین و بافت کاربرد دارد و با استفاده از مفاهیم زیستشناسی، ریاضیات، آمار و علوم رایانه به بررسی و تحلیل دادههای زیستی میپردازد. این علم ابزارهایی فراهم میکند تا پژوهشگران بتوانند حجم زیادی از دادههای زیستی را جمعآوری، طبقهبندی، مدلسازی و تحلیل کنند.
بیوانفورماتیک در مطالعه پروتئینها نقش مهمی دارد. با کمک این علم میتوان مواردی مانند موارد زیر را بررسی یا پیشبینی کرد:
تعیین توالی پروتئینها، پیشبینی ساختار سهبعدی پروتئین ، بررسی پایداری پروتئینها و تحلیل عملکرد پروتئینها و عوامل مؤثر بر آنها
در بسیاری از پژوهشهای زیستی، دانشمندان با حجم بسیار زیادی از دادهها روبهرو هستند. بیوانفورماتیک کمک میکند این دادهها به شکل منظم بررسی شوند و از میان آنها اطلاعات مهم استخراج شود.
یکی از نمونههای کاربرد بیوانفورماتیک در پژوهشهای زیستی، ساخت واکسن بیماری کرونا است. عامل این بیماری ویروسی از خانواده ویروسهای تاجی است. پس از گسترش این بیماری در جهان، پژوهشگران در نقاط مختلف دنیا به مطالعه این ویروس پرداختند و در مدت کوتاهی دادههای فراوانی درباره آن تولید و منتشر شد.
بیوانفورماتیک به پژوهشگران کمک کرد تا از میان این حجم زیاد دادهها، اطلاعات مهم مربوط به ساختار و عملکرد ویروس را بررسی کنند. با تحلیل این دادهها، دانشمندان توانستند فرضیههایی درباره نحوه عملکرد ویروس مطرح کنند و سپس مناسبترین فرضیهها را برای آزمایش انتخاب کنند.
در نتیجه، بیوانفورماتیک باعث شد مسیر تحلیل دادهها کوتاهتر شود و پژوهشگران بتوانند در زمان کمتری به نتایج مورد نیاز برسند. همچنین استفاده از این روشها هزینه انجام آزمایشها را نیز کاهش میدهد.
به طور کلی، بیوانفورماتیک نقش مهمی در پیشرفت زیستفناوری دارد. این علم به شناسایی ژنوم جانداران، درک شباهتها و تفاوتهای ژنی و بررسی ارتباط میان DNA و پروتئینها کمک میکند؛ کارهایی که بدون استفاده از این ابزارها انجام آنها بسیار دشوار و زمانبر بود.
تستهای گفتار این فصل به صورت یکجا در درسنامه گفتار آخر فصل 7 قرار دارد
🔮عضویت در کانال تلگرام کانون برترها🔮
🎇با آرزوی موفقیت🎇
