کلون سازی DNA 1

اهداف:

• دو رگه سازی اسیدهای نوکلئیک
• کلون سازی DNA

شرح درس:

در پایان طرح آنزیم های نوکلئازی 2 چند سوال مطرح شد که در این طرح به آن ها پاسخ می دهیم. در آزمایشگاه با استفاده از یکی از خصوصیات اساسی DNA می توان به همه این پرسش ها پاسخ داد. یک رشته DNA از طریق تشکیل زوج های بازی واتسون - کریک می تواند به صورت کاملاً انتخابی با رشته DNA دیگری که دارای توالی نوکلئوتیدی مکمل آن است جفت شود. دو رشته ی تشکیل دهنده ی مارپیچ دوتایی DNA توسط پیوندهای نسبتاً ضعیف هیدروژنی در کنار هم نگهداری می شوند. با حرارت دادن DNA تا حدود 90 درجه یا با تغییر PH می توان این پیوندها را گسست.

جهت دانلود فیلم آموزشی کلیک نمایید.

توضیح فیلم:

با سرما و گرما دادن به DNA دو رشته ای می توان سبب باز شدن و چسبیدن مجدد این دو رشته شد. حال اگر قطعه DNA ی دیگری نیز در کنار قطعه اول DNA باشد احتمال ترکیب شدن یک رشته از DNA با رشته دیگر DNA وجود دارد.

با این روش می توان تشخیص قبل از تولد بیماری ژنتیکی را تسهیل کرد. لازمه جستجوی یک توالی نوکلئوتیدی از طریق دورگه سازی، وجود یک قطعه ی اسید نوکلئیک برای جستجو به نام کاوشگر است. یک کاوشگر DNA، DNA ی کوتاه تک رشته ای و الیگونوکلئوتیدی دارای 1000-10 نوکلئوتید است که از آن برای تشخیص مولکول های اسید نوکلئیک حاوی توالی مکمل، استفاده می شود. امروزه به دلیل پیشرفت در شیمی نوکلئوتیدها می توان قطعاتی کوتاه از DNA را با توالی مورد نظر در آزمایشگاه به صورت غیرآنزیمی تولید کرد. با دورگه سازی درجا می توان محل توالی های اسید نوکلئیک را در سلول ها یا کروموزوم ها تشخیص داد. همچنین می توان برای تعیین توزیع RNA خاصی در سلول های بافت ها استفاده می شوند.

کلون سازی DNA

کلون کردن یک ژن خاص مهم ترین مرحله از مهندسی ژنتیک است.

هدف از کلون کردن ژن دستیابی به مقادیرزیادی از آن ژن خاص و به صورت خالص می باشد. هدف اصلی کلون کردن ژن، انتقال ژن مورد نظرازداخل یک ژنوم بزرگ و پیچیده به داخل یک حامل ساده و کوچک تکثیرآن است.

مولکول DNA را می توان با استفاده از نوکلئازهای محدود کننده به قطعات کوچکتر تبدیل کرد و این قطعات را نیز می توان با الکتروفورز در ژل از یکدیگر جدا کرد. اصطلاح کلونینگ DNA در زیست شناسی سلولی دارای دو معناست: یک معنای آن به تهیه نسخه های فراوان یکسان از یک مولکول DNA اشاره دارد.

اما از این اصطلاح برای توصیف جداسازی بخشی خاصی از DNA از بقیه DNA سلولی نیز استفاده می شود زیرا تهیه نسخه های فراوان یکسان از DNA مورد نظر ، فرایند جداسازی را تسهیل می کند. فن آوری جدید DNA هم به توانایی شکستن مولکول های طویل DNA به قطعات کوچکتری که کار با آن ها راحت است، متکی است و هم به توانایی اتصال این قطعات به یکدیگر در ترکیبات جدید وابسته است. آنزیم DNA لیگاز شکستگی های موجود در اسکلت DNA را که طی همانندسازی و ترمیم DNA به وجود می آیند، ترمیم می کند.

این آنزیم به یکی از مهم ترین آنزیم های فن آوری DNA نوترکیب تبدیل شده است، زیرا دانشمندان را قادر ساخته است که بتوانند قطعات مختلف DNA را به یکدیگر وصل نمایند. به این ترتیب می توان قطعات جدا شده ی DNA را در لوله آزمایش با یکدیگر ترکیب کرد تا مولکول های DNA یی تولید شود که در طبیعت یافت نمی شوند. همین که دو مولکول DNA توسط آنزیم لیگاز به یکدیگر متصل شوند، سلول نمی تواند تشخیص دهد که این دو مولکول DNA قبلاً از یکدیگر جدا بوده اند و با مولکول ترکیبی حاصله به عنوان یک مولکول رفتار می کند. بنابراین اگر چنین DNA بیگانه ای به طور مناسب وارد DNA سلول میزبان شود، طوری همانندسازی و رونوشت برداری می شود که گویی بخش طبیعی از DNA سلولی است.

مرکز یادگیری سایت تبیان - تهیه: فاضل صحرانشین سامانی

تنظیم: مریم فروزان کیا