المحاضرات والدروس العلمية > المحاضرات العلمية
دورة البيوانفورماتك :: الدرس الرابع - جـ2
bioComputer:
بسم الله الرحمن الرحيم
دورة البيوانفورماتك :: الدرس الرابع - جـ2
مصادر الدنا Sources of DNA
1- الدنا الكرموسومى
الكرموسوم هو المصدر الاساسى للدنا والمعلومات الوارثية .. فعندما نحتاج الى دارسة جين معين ولدى بعض المعلومات حول تتابع الجين وموضعه يمكنك استخلاص الدنا من خلال الخلية التى تريدها عن طريق انزيمات القطع لتعزل الجين الدى تريده .
ولكن طبعاً هدا بعد التخطيط الجيد لما تريد عمله ومعرفة مثلاً الانزيمات التى ستسخدمها ومكان قطعها وعدد مرات القطع وعدد القطع الناتجة وايضاً حجم الجينوم كله .. الخ
ويمكن استخدام الكرموسوم ككل فقط فى الخلايا الأولية النواة فقط .
ولكن هناك مشكلة بسيطة عند العمل مع الخلايا حقيقة النواة لانها تحتوى على مناطق لا يمكن ترجمتها الى بروتين تسمى دخلون Intron غير معلوم وظيفتها بالضبط ولكن يرجح انها تعمل كمنظم وللتحكم فى
تتابع الدنا .
يتكون تتابع الدنا الكرموسوم فى حقيقات النواة من تتابعين هما :
1- خرجون او الإكسوناتExon :
وهو الجزء من التتابع الدى يتم نسخه الى شريط الرنا الرسول ليتم ترجمته الى بروتين وهو يمثل الجزء الصغير من الكرموسوم وتمثل حوالى 5%
2- دخلون او الإنترونات Intron:
وهو تتابع الدنا الدى يتخلل خرجون او الإكسوناتExon .والدخلون او الإنترونات Intron تكون الجزء الاكبر من الكرموسوم ويمثل حوالى 95% .ولكن برغم دلك لا يتم نسخه الى شريط الرنا الرسول ليتم ترجمته الى بروتين .
لدلك ينبغى التخلص من دلك التتابع الخاص بالدخلون حتى يمكن الحصول على الجين ويتم دلك بطريقتين :
اما استخلاص الرنا الرسول الدى يكون منسوخ من تتابع الخرجون فى الجين (وهدا ما سناقشه فيما بعد ).
او عن طريق ازالة الدخلون من الجين عن طريق انزيم السبيلكيز Splicase ..
وهو الدى يحول شريط الدنا الغير ناضج او بالغ Immature( اى يحتوى على خرجون ودخلون معا ) الى شريط الدنا الناضج Mature ( اى يحتوى على خرجون فقط ) .
وبدلك يمكن اجراء عملية عزل الجين من حقيقات النواة بعدما تم التخلص من الدخلون .
bioComputer:
2- الدنا المكمل Complementary DNA
الطبيعى فى عملية الوارثة كما علمنا مسبقاً ان الدنا يتم نسخه الى شريط الرنا الرسول ثم يتم ترجمته بعد دلك الى البروتين .
ولكن هنا سنعكس الطريقة .. اى اننا سنقوم بالحصول على الدنا من مصدرين :
1- من شريط الرنا الرسول .. فى عملية تسمى النسخ العكسى Reverse Transcription
2 - أو من البروتين .... فى عملية تسمى الترجمة العكسية Reverse Translation
والشريط المتكون من هده العملية يسمى باسم الدنا المكمل Complementary DNA ويكتب اختصاراً هكدا cDNA
اولاً النسخ العكسى من شريط الرنا Generating cDNA from mRNA :
اى يتم نسخ شريط الرنا باستخدام انزيم معين الذى يقوم بعمل نسخة من الشريط مع استبدال قواعد اليوراسيل الموجودة فى الرنا بما يقابلها فى شريط الدنا .
ولكن للاسف وجد العلماء ان انزيم بلمرة الدنا الدى يقوم بنسخ شريط الدنا الى شريط الرنا غير عكسى .
اى انه لا يستطيع ان يسير بالعكس فيقوم بنسخ الرنا الى الدنا .
ولكن وجد بعض العلماء ان الفيروسات انها بمجرد دخولها الخلية تقوم بتحويل محتواها الوارثى المكون من شريط الرنا فقط الى الدنا ودلك باستخدام انزيم يسمى النسخ العكسى Reverse Transcriptase. ولذلك تم استخلاص هدا الانزيم من الفيروسات .
ثانياً : الترجمة العكسية للبروتين Reverse Translation
يمكن عن طريق استخلاص البروتين التعرف على الدنا . ودلك عن طريق تحليل سلاسل الاحماض الامنية المكونة للبروتين ومعرفة تتابع شريط الرنا الرسول الدى عن طريقه تم ترتيب الاحماض الامنية .
وبعد دلك يمكن تحوبل الرنا الى دنا بعد دلك .ويسمى دلك الشريط المتكون باسم الدنا المكمل Complementary DNA
bioComputer:
3- المكتبة الجينية او المكتبات الوراثية - genomic libraries
بداية الجينوم هو مجموع المحتوى الوارثى كله للخلية الدى يتكون العديد من الجينات .
فالمكتبة الجينية عبارة عن توليفة او تجميعة من مستعمرات بكترتية تحتوى كل مستعمرة منها على جين معين من الجينوم الكلى للكائن نظريا ً .
بمعنى اخر انه يتم تقطيع الجينوم كله للكائن بواسطة الانزيمات . ثم يتم احد القطعة الناتجة وتهجينها فى البلازميد ليتم نقلها بعد دلك البكترتيا لتنمو وتكون نسخ عديدة من الجينات .
ويوجد نوعين من المكتبات الوارثية
1- المكتبة الجينية الناتجة من شريط الدنا الوارثى DNA
2- المكتبة الجينية لمكمل الدنا cDNA الناتجة من الترجمة العكسية للبروتين Reverse Translation
فى المكتبة الجينية نظرياً كل مستعمرة تحصل على جين معين من الجينوم كله تمثل كتاب فى مكتبة تحمل العديد من الكتب مثله التى تكون فى النهاية الجينوم كله
bioComputer:
4- البى سى ار PCR
وهو اختصار الاحرف الاولى لـــ: Polymerase Chain Reaction
وهى تقنية حديثة فى مجال الهندسة الوارثية وتقوم فكرة عملها تكوين الدنا بطريقة صناعية ..
حيث يتم تصميم قطعة معينة من الدنا تسمى بالبادئ وهى عبارة عن تسلسل معين من القواعد يقابل المنطقة التى يبدأ عندها تتابع الجين فى شريط الدنا .
ويتم وضع دلك البادئPrimer مع العديد من القواعد الكيمائية الحرة التى تكون شريط الدنا فى محلول معين مع وجود انزيم التاج Taq polymerase الدى يتحمل الحرارة العالية والدى تم عزله من بكتريا تنمو فى اليانبيع الحارة بكاليفورنيا .
bioComputer:
ويتم تكبير الجين وعمل نسخ منه كثيرة بواسطة البى سى ار PCR عن طريق اربع خطوات :
1- فصل شريطى الدنا المزدوج الى شريطين منفصلين عن بعض عند درجة حرارة 95 درجة لمدة خمس دقائق .
2- التحام البادئ primer annealing بشريط الدنا عند خفض درجة الحرارة الى 60 درجة
3- استطالة البادئ primer extension عند درجة الحرارة الى 60 حتى نسمح لتمدد البادئ واستطالته عن طريق وضع القواعد المناسبة على شريط الدنا ليتكون شريط الدنا المزدوج مرة اخرى .
ولكن قد يتسأل البعض ولمادا لا يعد الاتحاد مرة اخرى بين الشريطين ؟؟
ولكن نادرا ما يحدث هذا لان البادئ يمنعهم بشكل جزئيى من الاتحاد .
4- نقوم بفصل شريط الدنا المزدوج مرة اخرى عند درجة الحرارة 95 درجة مرة اخرى .
وبتكرار تلك العملية سريعاً حتى نحصل على نسخ عديدة من الجينات التى نريدها وتتكرر هده العملية 36 مرة خلال 70 دقيقة .
ويكون الناتج كله من نهايات تامة او حادة او بشكل رأسي مستقيمblunt .
الشكل التالى عملية تكبير الجين من خلال جهاز البى سى ار وهو يوضح اربع دورات من التجربة :
تم اليوم الرابع بحمد الله ..
تصفح
[0] فهرس الرسائل
[#] الصفحة التالية
الذهاب الى النسخة الكاملة