مراحل مهندسی ژنتیک

 اهمیت بعضی از اصول علمی ، در زمان کشف آنها مشخص نمی شود، بلکه پس از مدت زمانی که می گذرد ارزش آنها معلوم می شود. یکی از مثالهای روشن این مساله کشف ساختمان سه بعدی DNA بوسیله واتسون و کریک در سال ۱۹۵۳ بود. این ساختمان نسبتا ساده باعث شد تا دانشمندان سیستمهای مختلف ژنتیکی را بررسی کنند. اما مطلب به همین جا ، ختم نشده و دانشمندان مختلف سعی کردند که از این اطلاعات استفاده نمایند. هدف آنها نیز بیان ساده ای داشت. آنها خواستند تا یک DNA را از یک موجود بگیرند و در موجود دیگر وارد نمایند تا اثرات آن ژن در موجود ثانویه بروز کند.

این علم نوین که به تدریج جای خود را در بین علوم دیگر پیدا کرد، با عناوین چون زیست مولکولی ، مهندسی ژنتیک و نهایتا DNA نوتریکب (Recombinant DNA) نامیده می شود. مثالی معروف از کارهای مهندسی ژنتیک تولید یک نوع باکتری اشرشیاکلی (E.Coli) است که قادر است انسولین انسانی بسازد. یا تولید گیاهان مقاوم به شوری و خشکی و ... .

دید کلی

کاربردهای مهندسی ژنتیک تقریبا نامحدود به نظر می رسد. این علم کاربردهای زیادی در علوم پایه و همچنین تولیدات صنعتی ، کشاورزی و انسانی دارد. در زمینه علوم پایه ، بررسیهایی مانند مکانیزمهای همانند سازی DNA و بیان ژنها در پروکاریوتها ، یوکاریوتها و ویروسها و همچنین چگونگی ساخته شدن و تغییرات پروتئینهای داخلی سلول و همچنین مکانیزم ایجاد سرطان از جمله کاربردهای مهندسی ژنتیک است. در زمینه کشاورزی که زمینه بسیاری از کاربردهای مهندسی ژنتیک بوده است، تولید گیاهان مقاوم به آفات گیاهی ، خشکی ، تولید گیاهان پرمحصول و تولید گاوهای دارای شیر و گوشت بیشتر ، را می توان نام برد. در زمینه کاربردهای انسانی ، تشخیص بیماریهای ارثی ، تولید انسولین انسانی ، تولید هورمون رشد انسان و ... را می توان نام برد.

انجام هر کاری در مهندسی ژنتیک شامل مراحل زیر است.

انتخاب ژن مورد نظر

جداسازی ژن مورد نظر

وارد کردن ژن مورد نظر در حامل

تکثیر ژن در میزبان مناسب

انتقال حامل ژن به سلول هدف

تکثیر سلول هدف

تولید انبوه محصول یا ایجاد صفت مورد نظر

تولید DNA نوترکیب با استفاده از آنزیمهایی با آثار محدود (Restriction)

گروهی از آنزیم های محدود الاثر هنگام برش ، توالیهای مورد شناسایی شان را بطور نامتقارن می شکنند، در نتیجه در انتهای قطعات DNA حاصله رشته های تکی با حدود ۴ نوکلئوتید بوجود می آید که به این انتهای تک رشته ای ، انتهای چسبنده (Sticky end) می گویند. یکی از آنزیمها ECORI نام دارد که باعث ایجاد قطعاتی می شود که در انتهای خود ، چسبنده می باشند.

حال فرض کنید که دو قطعه متفاوت DNA به وسیله یک آنزیم محدودالاثر یکسانی برش داده شده اند، اگر قطعات حاصل از این برش با هم مخلوط شوند. و شرایط مناسب فراهم شود. انتهاهای چسبناک که مکمل هم می باشند به هم متصل می شوند. سپس بوسیله آنزیم "DNA لیگاز" این رشته ها به صورت کووالانسی به هم متصل می شوند.

هدف اصلی برش DNA در مهندسی ژنتیک ، اتصال دو قطعه DNA به یکدیگر می باشد. ولی هنگام اتصال قطعات DNA ممکن است به جای اینکه قطعات DNA به هم متصل شوند، دو سر یک مولکول DNA بار دیگر به هم بچسبند و در نتیجه نوترکیب صورت نگیرد. برای جلوگیری از این کار از آنزیم فسفاتاز قلیایی استفاده می کنند. به این صورت که پس از برش دادن حامل بوسیله آنزیم محدودالاثر. فسفاتاز را به محیط واکنش می افزایند و در نتیجه فسفات انتهای ۵ مولکول DNA در هر دو طرف جدا می شود و امکان اتصال دو سر مولکول حامل ، بدون DNA تازه ، به یکدیگر از بین می رود.

سیستمهای کلون کردن ژن

کلون کردن یک ژن خاص مهمترین مرحله مهندسی ژنتیک است. هدف از کلون کردن ژن به دست آوردن مقادیر زیادی از ژنهای خاص به صورت خالص می باشد. هدف اصلی کلون کردن ژن ، انتقال ژن مورد نظر از داخل یک ژنوم بزرگ و پیچیده به داخل یک حامل ساده و کوچک تکثیر آن است. کلون کردن ژن را می توان به مراحل زیر تقسیم کرد:

جداسازی و قطعه قطعه کردن منبع DNA: منبع DNA می تواند، ژنوم کامل یک موجود باشد که در این صورت، باید آن را بوسیله آنزیم محدودالاثر برش داد و قطعات حاصله را برای کلون کردن بکار برد.

اتصال به یک حامل کلون (Cloning Vector): حاملهای کلون ، قطعات ژنتیکی کوچکی هستند که به طور مستقل توانایی تکثیر دارند و دارای محل برش بوسیله آنزیمهای محدودالاثر می باشند، ولی این برش نباید در محل همانند سازی این حاملها باشد.

ورود به داخل میزبان: DNA نوترکیب حاصل به روشهای مختلف وارد باکتری یا میزبان مورد نظر می شود.

شناسایی و جداسازی کلون حاوی ژن مورد نظر: این مرحله شامل جداسازی میزبانهایی است که ژن مورد نظر بوسیله حامل وارد آنها شده و به نحو موثر بیان می شود.

تولید تعداد زیاد سلولها و یا باکتریهای حاوی ژن: این کار به منظور جداسازی و بررسی ژن مورد نظر ، انجام می گیرد.

حاملهای کلون (Cloning Vector)

معمولترین حاملها در مهندسی ژنتیک ، پلاسمیدها ، ویروسها و یا قطعات حاصل از پلاسمیدها و ویروسها هستند.

پلاسمیدها

قطعات DNA حلقوی هستند. که در داخل سیتوپلاسم باکتریها و جدا از کروموزوم آنها قرار دارند و بطور مستقل تکثیر می شوند. پلاسمیدها ، خصوصیات مفیدی برای استفاده به عنوان حامل دارند مانند: اندازه کوچک ، DNA حلقوی ، همانند سازی مستقل ، تکثیر زیاد و شاخصهای مفید دیگر مانند دارا بودن ژنهای مقاومت به آنتی بیوتیک که جداسازی کلنی های حاوی پلاسمید را راحت تر می کند

/ 3 نظر / 216 بازدید
سام

سلام خوبی یه سر هم به سایت ما بزن مطلب زیر رو هم خواستی بخون جالبه http://jbums.ir/2014/05/satan/ راستی نقدی بر سرزمین آهن هم توی سایتمون هست نظر هم بده لطفا

پاپ نیک

http://Popnic.ir کسب درآمد قانونی برای وبمستر ها همراه با هدیه ثبت نام دارای درگاه مستقیم بانکی محاسبه درآمد هر پاپ آپ در هر روز 2 بار برای هر آی پی در صورت عدم استفاده از سیستم پاپ آپ میتوانید برای افزایش بهره وری سایت , پس از ثبت نام, پاپ نیک را به دوستان خود معرفی نمایید و 10 % پورسانت کارکرد آنان را دریافت نمایید. با تشکر پاپ نیک

yasin

سلام استاد لطفا کمک کنید بنده یک ماه دیگه امتحان نهایی زمین شناسی تجربی سوم دارم شبانه درس میخونم این جزوه کی شما تو سایت درج کردی هیچ جوابی نداره توخدا چیکار کنم جوابهاشو؟؟؟التماس میکنم جوابمو برام ایمیل کنید.