Pharmaceutical Biotechnology Lecture Notes PDF

‫د‪.‬ف اتن كفى‬  ‫ماهي التقانة الحيوية؟‬ ‫التقانة الحيوية ‪:Biotechnology‬‬ ‫هي مجموعة التقانات المستعملة فيي تعيل ا التيب ي الج نيي‬ ‫للخال ا‪ ،‬والتي تتض ّمن نقا الج نات بي ن اففييال ضيمن النيو‬ ‫الواحييل‪ ،‬و ب ي ن افنييوا ‪ ،‬ب ييل تصيي...

‫د‪.‬ف اتن كفى‬  ‫ماهي التقانة الحيوية؟‬ ‫التقانة الحيوية ‪:Biotechnology‬‬ ‫هي مجموعة التقانات المستعملة فيي تعيل ا التيب ي الج نيي‬ ‫للخال ا‪ ،‬والتي تتض ّمن نقا الج نات بي ن اففييال ضيمن النيو‬ ‫الواحييل‪ ،‬و ب ي ن افنييوا ‪ ،‬ب ييل تصيين أ و تعييل ا منييت مييا‪،‬‬ ‫سنة و جل لة‪.‬‬ ‫إنتاج متعض ات مح ّ‬  ‫ماهي التقانة الحيوية؟‬ ‫التقانة الحيوية التقليدية أو الكالسيكية‬ ‫‪Classical or Traditional biotechnology‬‬ ‫التقانة الح و ة استخلم مصطلح قبا القين العشي ن لوص افنشطة التقل ل ة‬ ‫التي تم ف ا استخدام كائنات حية في العمليات الصناعية وخاصة في مجاا‬ ‫الزياعة‪ ،‬صناعة االغذ ة (عمل ة التخم ي ‪ )Fermentation‬وفي المجاالت‬ ‫الطب ة‬  ‫ماهي التقانة الحيوية؟‬ ‫التقانة الحيوية الحديثة ‪Modern biotechnology‬‬ ‫تتشااا ا التقانااة الحيويااة الحديثااة مااا التقانااة الحيويااة التقليديااة ماان حياا‬ ‫اسااتخدام كائنااات حيااة‪ ،‬إال ن ييا تعتمييل حال ييا ع علييي عييلل بب ييي ميين التقن ييات‬ ‫المتنوعة والحل ثة بما وائم متطلبات العصي‪.‬‬ ‫❖ من أمثلة منتجات التقانة الحيوية الحديثة‪:‬‬ ‫‪.1‬تطااويع عقاااجيع جديااد ‪ ،‬تشااخيب عاام اضمااعام‪ ،‬باإلضييافة إلييي إنتااا‬ ‫لقاحاااات ومنتجيييات غذائ ييية ومستحضاااعات تجميلياااة وميييوال ب م ائ ييية م يييلة‬ ‫صناع ا ع‪.‬‬ ‫‪.2‬تطااااويع محاصاااايو معدلااااة وعاثيااااا مبن ييييا مقاوميييية امفييييات وافميييييا‬ ‫والظيو الب ئ ة القاس ة‪.‬‬  ‫ماهي التقانة الحيوية؟‬ ‫‪.3‬اشتياك تبنولوج ا المعلومات واإلنتينت في التقانة الح و ة‪ ،‬وال س ما بعيل‬ ‫‪ Genomics‬والبيوت نييييات‬ ‫التطييييويات الحاصييييلة فييييي علييييوم الج نييييات‬ ‫‪ ،Proteomics‬إلييي ظ ييوي فااعج جديااد فااي التقانااة الحيويااة ياادع علاام‬ ‫‪ Bioinformatics‬وال يولوجيااااا الحاسااااو ية‬ ‫المعلوماتيااااة الحيويااااة‬ ‫‪Computational biology‬‬  ‫دور الوراثة في التقانة الحيوية‬ ‫فااي عااام ‪ ، 1906‬شي ل علييم التقانيية الح و يية ق ييزة بب ييية بعييل ت سي ي عميياا جعيجااوع‬ ‫جاون منادو ( ‪Gregor John Mendel ( 1823 - 1884‬اليذ تنبيب بوجيول‬ ‫"وحلات وياث ة" تحما المعلومات الوياث ة‪ ،‬سم ت ف ما بعل بالج نات ‪.Genes‬‬ ‫في العشعينات ‪1920‬ساعل علم الج نات المزايع ن علي تحس ن محاص ل م‪.‬‬ ‫فااي اضع عينيااات ‪ 1940‬غ ّييي علييم الوياثيية قطييا الزياعيية‪ ،‬ممييا ل إلييي حييلو‬ ‫الثوية الخضياء ‪ The Green revolution‬في الست ن ات‪.‬‬ ‫توصاي الحمام الناوو ‪ DNA‬نيوياا (حلاوون مضااع الطاا ) ‪1953‬‬ ‫من ج و واتسون وكعيك ‪Francis Crick and James Watso‬‬  ‫دور الوراثة في التقانة الحيوية‬ ‫وفق واتسون وبي ك‪ :‬نياة ووييةاة وتعكيال الادنا متطا قاة تقعي اا فاي جمياا‬ ‫الكائنات الحية‪.‬ما ختل و جعا با بائن مت يلا ع هيو التيت ي اليلق ق لألسي‬ ‫امزوت ة (النبل وت لات) في جز ء اللنا ‪( DNA‬إمبان ة تعل ا الميالة الوياث ية‬ ‫للحصوا علي خصائص مختل ة لل البائنات الح ة)‪.‬‬ ‫‪ ‬عااام ‪ ، 1961‬فااك عمااوو الشاايةع الوعاثيااة وكيةيااة التع يااع عاان الحمااوم‬ ‫اضمينياااة مااان خاااالو تتاااالي اضسااا اآلووتياااة عليييي يييل ن ينبيييي و بويانيييا‬ ‫‪Marshall Nirenberg and H. Gobind Khorana‬‬ ‫‪ ‬جييي والتييي ج لبيييت ‪ Walter Gilbert‬أوو تجاااعل الحماام النااوو‬ ‫المؤشّل ‪ Recombinant DNA‬في عام ‪. 1973‬‬ ‫‪ ‬إنشاء أوو وعم هجين ‪ Hybridoma‬في عام ‪. 1975‬‬  ‫دور الوراثة في التقانة الحيوية‬ ‫‪ ‬إنتا اضجسام المضاد وحيد النسيلة لغايات تشخيصية في عام ‪.1982‬‬ ‫‪ ‬إنتا أوو عوتين عالجي شع مؤشّل ‪،Recombinant protein‬‬ ‫وهو اضنسولين في عام ‪ ، 1982‬والذ تم إنتاجه في ببت ي ا ‪E.Coli‬‬  ‫دور الوراثة في التقانة الحيوية‬ ‫عااام اخساااتخدامات التجاعياااة للتقاناااة الحيوياااة المعاااوو اااالحمم الناااوو‬ ‫المؤشّل‪:‬‬ ‫‪.1‬إنتا اإلنتعفيعون واضنسولين‬ ‫‪.2‬إنتااا عاادد ماان ن اتااات المحاصاايو المعدلااة وعاثيااا (مثااو الطماااطم عاليااة‬ ‫المواد الصل ة التي تحتو عل ‪ ٪ 20‬ماء أجو)‬ ‫‪.3‬إنشاااء حيوانااات معدلااة وعاثيااا مثااو‪ :‬الة ا ع الااوعمي ‪onco-Mouse‬‬ ‫المصمم لتطويع السعطان عد عشع أشهع من الوخد لغايات دعاسة اضوعام‬  ‫أساسيات في علم الوراثة‬ ‫‪BASIC GENETICS‬‬ ‫علم الوعاثة‪ :‬هو دعاسة كيةية تواع الخواب ال يولوجية‬ ‫‪Genetics is the study of biological inheritance‬‬ ‫اشتقت تسمية علم الوعاثة ‪ Genetics‬التكوين (من مصاطل ‪)Genesis‬‬ ‫أ أصو ونش شيء ما‬ ‫❑ عييل جعيجااوع جااون مناادو ‪ Gregor John Mendel‬مؤسي علييم‬ ‫الوياثيية الحييل ح يي شيييا ب يية انتقيياا الصيي ات الوياث يية المم ييزة بسييب‬ ‫وحييلات وياث يية فيل يية محييللة (سييم ت الحقيا ع بالج نييات و المويثييات)‪ ،‬ووضيأ‬ ‫القوان ن افساس ة للوياثة‪.‬‬  ‫أساسيات في علم الوراثة‬ ‫‪BASIC GENETICS‬‬ ‫في عام ‪ 1911‬يهع مصطل الموعثة ‪Gene‬‬ ‫❑ حتو الج نوم علي ج نات مسؤولة عن إعطاء ص ات مع نة لل البائنات‪،‬‬ ‫وعليي موعثاات تنييميااة ‪ regulatory genes‬مسيؤولة عيين تنظي م عمييا‬ ‫المويثات افخي ‪.‬‬ ‫❑ إن أ جاوء مان الحمام الناوو ساواء أكاان مشاةّع ‪ Coding‬أو غياع‬ ‫مشةع ‪ Non-coding‬يشاع لا كلمة موجا )‪ Locus‬جمعها مواجا ‪)Loci‬‬ ‫الموجا ‪ Locus‬هو مكان محدد عل الص غي‬ ‫‪Locus is a location on a chromosome‬‬  ‫أساسيات في علم الوراثة‬ ‫‪BASIC GENETICS‬‬ ‫❑ وجل لل حق ق ات النوى نسختين من كو موعثاة تادع ألايالت ‪،Allele‬‬ ‫تيمز با من ما لنسخة مختل ة من ص ة مويوثة محللة‪.‬‬ ‫❑ تتشا ا أليالت موعثة معينة ال نية النكليوتيدية ميأ اختالفيات صيي ية نيت‬ ‫عن ييا خصييائص ظاهي يية مختل يية (مثييا لييون ع ييون بنييي و زيز‪ ،‬لييون زهيياي‬ ‫و زهي ‪.)...‬‬ ‫ب‬  ‫دور الجينات في علم الحياة‬ ‫تشاااااااةع الجيناااااااات ل عوتيناااااااات متنوعاااااااة تاااااااؤد أدواعا نيوياااااااة‬ ‫‪ Structural‬أو وييةية ‪ Functional‬في الخلية‬  ‫الصبغيات كحوامل للجينات‬ ‫‪ ‬في ال كتيعيا‪ ،‬تتوضأ عالة ع الج نات علي ص غي واحد دائع ‪.‬‬ ‫‪ ‬لدى حقيقيات النوى‪ ،‬وجل عد ص غيات خ ّ‬ ‫طية لبي تتسأ للعلل البب ي من‬ ‫المويثات‪.‬‬ ‫‪ ‬يمز للج نات بخطوط موضعة علي طوا الصبيي‪ ،‬بما هو موضح في‬ ‫الشبا‪:‬‬ ‫يتااا ل الصااا غي الواحاااد مااان جاااو ء مااان الحمااام العي اااي الناااوو منقاااوب‬ ‫اضوكسااجين )‪ deoxyribonucleic acid (DNA‬الييذ حتييو علييي‬ ‫مويثات ‪ genes‬وعلي مناطق ماب ن ج ن ة‪ ،‬باإلضافة إلي عوتيناات معت طاة‬ ‫جو ء ‪( DNA‬الهيستونات)‬ ‫فيييي الببت ي يييا‪ ،‬تتوضيييأ الج نيييات‬ ‫بشبا قي من بعض ا لبي تتسأ‬ ‫ضييمن صييبيي واحييل‪ ،‬ب نمييا تشيبا‬ ‫المناطق ماب ن ج ن ة لل البائنات‬ ‫افيقييييي (النباتييييات والح وانييييات)‬ ‫حوالي ‪ % 96‬من الص غي مقا و‬ ‫‪ % 5 - 4‬فقااااااااااااط للموعثااااااااااااات‬ ‫الوييةية‪.‬‬ ‫اضلياااو الساااائد ‪ Dominant allele‬هيييو افل يييا اليييذ يييتم التعب يييي عييين‬ ‫خصائصه في النمط الظاهي سواء بان موجولعا بنسخة م يلة و مزلوجة‪.‬‬ ‫اضليو المتنحي ‪ Recessive allele‬هو افل ا الذ لم تُالحظ خواصه فنه‬ ‫محجو بواسطة افل ا السائل‪.‬‬ ‫الااانمط متماثاااو اللاااواج ‪ Homozygote‬وجيييول ل لييي ن متطيييابق ن مييين ن ييي‬ ‫المويثة‪.‬‬ ‫الاانمط متغااايع اللااواج ‪ Heterozygote‬وجييول ل ل ي ن مختل ي ن ميين ن ي‬ ‫المويثة‪.‬‬  ‫النيكليوتيدات‬ ‫وحيلة البنياء افساسي ّة فيي بيا مين الحمييو‬ ‫النوو ّة ‪ DNA‬و ‪ ،RNA‬وتتبل من ‪:‬‬ ‫آووتي‬ ‫‪.1‬أسا‬ ‫‪.2‬سااااكع العي ااااوو (المنقااااوب اضكسااااجين‬ ‫‪ deoxyribose‬في الدنا)‬ ‫‪.3‬مجموعة فوسةات‬  ‫اآلزوتية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬ ‫علي مجموعت ن‪:‬‬ ‫تبون هذه افس‬ ‫ وعينيّة ‪Purines‬‬ ‫ يعيميدينيّة ‪Pyrimidines‬‬ ‫وهاااي معك اااات غياااع متجانساااة الحلقاااة ‪Heterocyclic compounds‬‬ ‫تحتو عل ذعات النيتعوجين‬  ‫البورينية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬ ‫البيريميدينية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬  ‫اآلزوتية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬ ‫فيييي طييياقي اليييلنا وحسييي قاعيييلة‬ ‫تييزاوج افس ي (أسااا ااوعيني‬ ‫مقا و أسا يعيميديني)‬ ‫تقابييييييييا السيييييييي توز ن ‪ C‬مييييييييأ‬ ‫اليييييييوان ن‪ ،G‬ح يييييي يتبطييييييان‬ ‫بثال يوابط ه ليوج ن ة‪،‬‬ ‫ب نميييييا ييييييتبط افلنييييي ن ‪ A‬ميييييأ‬ ‫التا م ن ‪ T‬بيابطت ن فقط‪.‬‬  ‫اآلزوتية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬ ‫بين‬ ‫ق‬‫الفرو‬ ‫التا م ن عن ال وياس ا بمجموعة الم ت ا‬ ‫ختل‬ ‫‪Thymine = 5-methyl uracil‬‬ ‫بثيي‬ ‫مجموعة الم ت ا بعمل ة المت لة ‪ Methylation‬وتجعا الميب‬ ‫تضا‬ ‫ثباتا ع‪.‬‬ ‫التييا م ن بثييي مقاوميية فنز مييات النوبل يياز ‪ Nucleases‬التييي تقييوم بحلم يية‬ ‫الن بل وت لات‪.‬‬  ‫اآلزوتية‬ ‫ّ‬ ‫األسس‬ ‫بين‬ ‫ق‬‫الفرو‬ ‫الس توز ن عن ال وياس ا بمجموعة م ن ّة‬ ‫ختل‬ ‫الن بل وت ل ة ؤل إلي نشوء ط يات في خ ط‬ ‫التي ي في تسلسا افس‬ ‫حلو‬ ‫اللنا‬ ‫لذلك وجول التايمين قلا من حصوا افخطاء و عطي اللنا ثباتا ع بثي‪.‬‬ ‫بثي‪ ،‬لماذا؟‬ ‫ب نما وجول ال وياس ا في ‪ mRNA‬مناس‬ ‫✓ ‪ mRNA‬جز ء وس ط تم اصطناعه عنل الحاجة لبيوت ن مع ّن‬ ‫✓ ذو عمي نص ي قص ي‪،‬فالتبون التبيلالت ذات هم ّية فنيه تحيوا مباشيية‬ ‫تخي ‪ ،‬فال تحل الط يات‬ ‫بعل انتساخه إلي بيوت ن‪ ،‬و ّ‬