معلومة

أسئلة بخصوص عزل المنطقة المحركة لتقنيات الحمض النووي المؤتلف

أسئلة بخصوص عزل المنطقة المحركة لتقنيات الحمض النووي المؤتلف


We are searching data for your request:

Forums and discussions:
Manuals and reference books:
Data from registers:
Wait the end of the search in all databases.
Upon completion, a link will appear to access the found materials.

لفترة من الوقت ، كنت أحاول عزل المنطقة المحركة لهذا البروتين.

باستخدام PCR ذو النهاية اللاصقة ، أحتاج إلى عزل هذه المنطقة المحركة بحيث يكون لها نهايات لزجة صخرية لغرض وضعها في بلازميد. ومع ذلك ، لدي سؤالان حول كيفية القيام بذلك:

ج: لإدخاله في البلازميد ، ما مدى دقة التسلسل؟ يكاد يكون من المستحيل العثور على إنزيم تقييد يصطف تمامًا مع كودون البداية. إلى أي مدى يمكنني الانحراف بعيدًا ، مع السماح بنسخ البروتين بشكل صحيح (على البلازميد)؟

شكرا.


إذا كنت تقوم بإجراء PCR نهاية لزجة فلن تحتاج إلى أي إنزيمات تقييدية على الإطلاق.

صمم مواد أولية للبلازميد المستقبلي الخاص بك من أجل "خطي" في ATG وإضافة 4 نيوكليوتيد فريد على الطول الكامل للأمام وآخر فريد على التمهيدي العكسي الكامل. صمم بادئات تجزئة المروج الخاص بك بحيث يكون لها أطر متدلية متوافقة مع تلك الخاصة بالناقل. وللإجابة على سؤالك: سيكون لديك عوائد سيئة للغاية إذا لم يكن كلاهما مكملًا تمامًا.

سوف تحتاج إلى فسفرة الاشعال كامل الطول للمروج لأن البادئات عادة لا يتم فسفرتها في نهاية 5 '. قم بإجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل ، والصلب ، والربط حسب المعتاد.

ولكن لو كنت مكانك ، كنت سأنتقل إلى استنساخ Golden Gate ، وقد فعل مختبرنا ذلك قبل عام ولم أندم على ذلك لحظة واحدة.

تحرير: لقد قمت بإضافة رسم تخطيطي أدناه. كان هناك شيء واحد أغفلته في إجابتي الأصلية: يمكنك الحصول على تكرار مباشر للنواتج المتدلية عندما يتحد المنتجان الأطول لكل تفاعل تلدين في ربط نهاية حادة ولكن هذا لا ينبغي أن يؤثر على تعبيرك كثيرًا. ومع ذلك ، ما زلت أعتقد أن نهاية لزجة PCR ليست أفضل طريقة للخروج من هذا. ربط طرف غير حاد ، جيبسون أو المفضل لدي: Golden Gate كلها تقنيات أكثر قوة


الحمض النووي المؤتلف وعزل الجينات

على الرغم من أن مجموعة هائلة من الأساليب تندرج تحت مظلة واسعة من علم الوراثة الجزيئية ، فإن التكنولوجيا الأساسية أنيقة وبسيطة من الناحية المفاهيمية (Watson et al. 1983 ، Roberts et al. 1992). لقد مكّن من تطبيق نهج اختزالي على دراسة الجينات وتسلسلها ، بالإضافة إلى النصوص التي تكمن وراء تطور الأعضاء ووظيفتها. استخدمت أبحاث القلب والأوعية الدموية ، في الماضي ، الأساليب المنهجية والتكاملية المتأصلة في دراسة نظام العضو. تقدم الوراثة الجزيئية والحمض النووي المؤتلف تركيزًا تكميليًا لأخصائي القلب ، حيث يمكن تحديد وظائف القلب الطبيعية وغير الطبيعية من حيث التكملة الجينية الأساسية وتنظيمها. يمكن للمرء أن يتعامل مع وظيفة القلب من حيث تحديد المكونات الأساسية التي تشارك في العمليات التنموية والوظيفية للقلب في أوقات النمو المختلفة. سيكون التحدي المستقبلي هو دمج المعلومات المتعلقة بهذه المكونات المختلفة مع وظيفة القلب في نظام بيولوجي سليم.


9.3: الاستنساخ والتعبير المؤتلف

لإنجاز التطبيقات الموضحة أعلاه ، يجب أن يكون علماء الكيمياء الحيوية قادرين على استخراج الأحماض النووية ومعالجتها وتحليلها. لفهم التقنيات الأساسية المستخدمة للعمل مع الأحماض النووية ، تذكر أن الأحماض النووية عبارة عن جزيئات كبيرة مكونة من النيوكليوتيدات (سكر ، فوسفات ، وقاعدة نيتروجينية). تحتوي كل مجموعات الفوسفات في هذه الجزيئات على شحنة سالبة صافية. مجموعة كاملة من جزيئات الحمض النووي في نواة الكائنات حقيقية النواة تسمى الجينوم. يحتوي الحمض النووي على خيطين متكاملين مرتبطين بروابط هيدروجينية بين القواعد المزدوجة.

على عكس الحمض النووي في الخلايا حقيقية النواة ، تترك جزيئات الحمض النووي الريبي النواة. يتم تحليل Messenger RNA (mRNA) بشكل متكرر لأنه يمثل جينات ترميز البروتين التي يتم التعبير عنها في الخلية.

تم وصف تقنيات عزل الحمض النووي في القسم 5.1 وهي الخطوة الأولى لدراسة الأحماض النووية أو معالجتها. يمكن أيضًا استخراج الحمض النووي الريبي ودراسته لفهم أنماط التعبير الجيني في الخلايا. الحمض النووي الريبي غير مستقر بشكل طبيعي لأن الإنزيمات التي تكسر الحمض النووي الريبي توجد عادة في الطبيعة. حتى أن بعضها تفرزها بشرتنا ويصعب للغاية تعطيلها. أثناء استخراج الحمض النووي الريبي ، تُستخدم مثبطات RNase والمعالجة الخاصة للأواني الزجاجية لتقليل خطر إتلاف العينة أثناء العزل

هلام الكهربائي

نظرًا لأن الأحماض النووية عبارة عن أيونات سالبة الشحنة عند درجة حموضة محايدة أو قلوية في بيئة مائية ، فيمكن نقلها بواسطة مجال كهربائي. الرحلان الكهربائي للهلام هو تقنية تستخدم لفصل الجزيئات المشحونة على أساس الحجم والشحنة. يمكن فصل الأحماض النووية ككروموسومات كاملة أو أجزاء. يتم تحميل الأحماض النووية في فتحة في أحد طرفي مصفوفة هلامية ، ويتم تطبيق تيار كهربائي ، ويتم سحب الجزيئات سالبة الشحنة باتجاه الطرف المقابل للجيل (النهاية مع القطب الموجب). تتحرك الجزيئات الأصغر عبر المسام في الهلام أسرع من الجزيئات الأكبر ، وهذا الاختلاف في معدل الهجرة يفصل الأجزاء على أساس الحجم. الأحماض النووية في مصفوفة هلامية غير مرئية حتى يتم تلطيخها بمركب يسمح برؤيتها ، مثل الصبغة. تظهر شظايا مميزة من الأحماض النووية كعصابات على مسافات محددة من الجزء العلوي من الهلام (نهاية القطب السالب) التي تعتمد على حجمها (الشكل 5.15). يظهر خليط من شظايا عديدة بأحجام مختلفة على شكل مسحة طويلة ، في حين أن الحمض النووي الجينومي غير المقطوع عادة ما يكون أكبر من أن يمر عبر الهلام ويشكل نطاقًا كبيرًا واحدًا في الجزء العلوي من الجل.

الشكل 5.15 الرحلان الكهربائي لجيل الحمض النووي. تظهر شظايا الحمض النووي من ست عينات تعمل على مادة هلامية ، ملطخة بصبغة فلورية ويتم عرضها تحت ضوء الأشعة فوق البنفسجية. (الائتمان: تعديل العمل بواسطة جيمس جاكوب ، كلية المجتمع تومبكينز كورتلاند)

تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)

تمت مناقشة تفاصيل PCR في القسم 5.1. تستخدم هذه التقنية في استنساخ الحمض النووي إلى زيادة عدد النسخ بسرعة مناطق معينة من الحمض النووي.

استنساخ

بشكل عام ، يعني الاستنساخ إنشاء نسخة متماثلة مثالية. عادةً ما تُستخدم الكلمة لوصف إنشاء نسخة متطابقة وراثيًا. في علم الأحياء ، يُشار إلى إعادة تكوين كائن كامل باسم & ldquoreprative الاستنساخ. & rdquo قبل وقت طويل من محاولات استنساخ كائن حي بأكمله ، تعلم الباحثون كيفية نسخ امتدادات قصيرة من DNA و mdasha التي يشار إليها باسم الاستنساخ الجزيئي.

يسمح الاستنساخ الجزيئي بإنشاء نسخ متعددة من الجينات ، والتعبير عن الجينات ، ودراسة جينات معينة. للحصول على جزء من الحمض النووي في خلية بكتيرية بالشكل الذي سيتم نسخه أو التعبير عنه ، يتم إدخال الجزء أولاً في ناقل الاستنساخ.

أ ناقلات الاستنساخ عبارة عن قطعة صغيرة من الحمض النووي يمكن الحفاظ عليها بثبات في الكائن الحي ، ويمكن فيها إدخال جزء دنا أجنبي لأغراض الاستنساخ. قد يكون ناقل الاستنساخ عبارة عن دنا مأخوذ من فيروس ، أو خلية كائن حي أعلى ، أو قد يكون بلازميد بكتيريا. وبالتالي ، يحتوي المتجه على ميزات تسمح بإدخال أو إزالة جزء من الحمض النووي بشكل مناسب من الناقل أو منه ، على سبيل المثال عن طريق معالجة المتجه والحمض النووي الغريب بإنزيم التقييد الذي يقطع الحمض النووي. تحتوي أجزاء الحمض النووي المتولدة على نهايات غير حادة أو نتوءات معروفة باسم النهايات اللاصقة ، ويمكن بعد ذلك ضم الحمض النووي المتجه والحمض النووي الغريب ذي النهايات المتوافقة معًا عن طريق الربط الجزيئي. بعد استنساخ جزء من الحمض النووي في ناقل استنساخ ، قد يتم استنساخه بشكل إضافي في ناقل آخر مصمم لاستخدام أكثر تحديدًا.

هناك العديد من أنواع نواقل الاستنساخ ، ولكن أكثرها شيوعًا هي البلازميدات المعدلة وراثيًا. يتم إجراء الاستنساخ لأول مرة باستخدام الإشريكية القولونية، وناقلات الاستنساخ بتنسيق بكتريا قولونية تشمل البلازميدات والعاثيات (مثل العاثية واللامدا) والكونوزومات والكروموسومات الاصطناعية البكتيرية (BACs). ومع ذلك ، لا يمكن الحفاظ على بعض الحمض النووي بشكل ثابت في بكتريا قولونية، على سبيل المثال شظايا كبيرة جدًا من الحمض النووي. لهذه الدراسات ، يمكن استخدام كائنات أخرى مثل الخميرة. تشمل نواقل الاستنساخ في الخميرة صبغيات الخميرة الاصطناعية (YACs).

الشكل 5.16 مثال على متجه مشترك للاستنساخ.

تحتوي جميع نواقل الاستنساخ الشائعة الاستخدام في البيولوجيا الجزيئية على ميزات أساسية ضرورية لوظيفتها ، مثل موقع استنساخ مناسب به إنزيمات تقييدية وعلامة اختيار. قد يكون لدى الآخرين ميزات إضافية خاصة باستخدامهم. لأسباب تتعلق بالسهولة والراحة ، غالبًا ما يتم إجراء الاستنساخ باستخدام بكتريا قولونية. وبالتالي ، غالبًا ما تحتوي نواقل الاستنساخ المستخدمة على عناصر ضرورية لتكاثرها وصيانتها في بكتريا قولونية، مثل وظيفية أصل النسخ المتماثل (ORI). تم العثور على أصل ColE1 للنسخ المتماثل في العديد من البلازميدات. تتضمن بعض النواقل أيضًا عناصر تسمح بالحفاظ عليها في كائن حي آخر بالإضافة إلى بكتريا قولونية، وتسمى هذه النواقل ناقلات المكوك.

موقع الاستنساخ

تحتوي جميع نواقل الاستنساخ على ميزات تسمح بإدخال الجين بسهولة في المتجه أو إزالته منه. قد يكون هذا ملف موقع استنساخ متعدد (MCS) أو متعدد الوصلات، والتي تحتوي على العديد من مواقع التقييد الفريدة. يتم أولاً شق مواقع التقييد في MCS بواسطة إنزيمات التقييد ، ثم يتم أيضًا ربط الجين المستهدف الذي تم تضخيمه بواسطة PCR والذي يتم هضمه بنفس الإنزيمات في النواقل باستخدام DNA ligase. يمكن إدخال تسلسل الحمض النووي المستهدف في المتجه في اتجاه معين إذا رغبت في ذلك. يمكن استخدام مواقع التقييد أيضًا للاستنساخ الفرعي إلى ناقل آخر إذا لزم الأمر.

قد تستخدم نواقل الاستنساخ الأخرى توبويزوميراز بدلاً من ligase ويمكن أن يتم الاستنساخ بسرعة أكبر دون الحاجة إلى هضم مقيد للناقل أو الإدخال. في طريقة استنساخ TOPO هذه ، يتم تنشيط ناقل خطي عن طريق ربط topoisomerase I بنهاياته ، وقد يقبل هذا المتجه & quot المنشط من OPO & quot بعد ذلك منتج PCR عن طريق ربط طرفي 5 'من منتج PCR ، وإطلاق الإيزوميراز العلوي وتشكيل ناقل دائري في العمليه. طريقة أخرى للاستنساخ دون استخدام هضم الحمض النووي والليغاز هي عن طريق إعادة تركيب الحمض النووي ، على سبيل المثال كما هو مستخدم في نظام استنساخ البوابة. يمكن إدخال الجين ، بمجرد استنساخه في ناقل الاستنساخ (يسمى استنساخ الدخول في هذه الطريقة) ، بشكل ملائم في مجموعة متنوعة من نواقل التعبير عن طريق إعادة التركيب.

إنزيمات التقييد

أنزيمات التقييد (وتسمى أيضًا نوكليازات التقييد) تتعرف على تسلسلات DNA محددة وتقطعها بطريقة يمكن التنبؤ بها تنتجها البكتيريا بشكل طبيعي كآلية دفاع ضد الحمض النووي الغريب.

كما يوحي الاسم ، فإن نوكليازات التقييد (أو إنزيمات التقييد) هي & ldquoمحدد& rdquo في قدرتها على قطع أو هضم الحمض النووي. القيد الذي يفيد علماء الكيمياء الحيوية عادة ما يكون أ متناوب تسلسل الحمض النووي. المتواليات المتناظرة هي نفس التسلسل للأمام وللخلف. بعض الأمثلة على المتناظرات: RACE CAR ، CIVIC ، A MAN A PLAN A CANAL PANAMA. فيما يتعلق بالحمض النووي ، هناك خيطانان يعملان بشكل مضاد للتوازي مع بعضهما البعض. لذلك ، فإن المكمل العكسي لأحد الخيطين مطابق للآخر.

كما هو الحال مع كلمة متناظرة ، هذا يعني أن تسلسل الحمض النووي المتناظر يقرأ نفس الشيء للأمام والخلف. في معظم الحالات ، يقرأ التسلسل نفس الشيء للأمام على خصلة واحدة وللخلف على الشريط التكميلي. غالبًا ما تقطع العناصر المتفاعلة الحمض النووي إلى نمط متعرج. عندما يتم إجراء قطع متداخلة في تسلسل ، تكون الأجزاء المتدلية مكملة (الشكل 5.17).

الشكل 5.17 تسلسل التعرف على إنزيم التقييد. في هذا (أ) موقع التعرف على إنزيم تقييد ستة نيوكليوتيدات ، لاحظ أن تسلسل ستة نيوكليوتيدات يقرأ نفس الشيء في الاتجاه 5 & Prime إلى 3 & على حبلا واحد كما هو الحال في الاتجاه 5 & Prime إلى 3 & على الشريط التكميلي. هذا هو المعروف باسم المتناظرة. (ب) يجعل إنزيم التقييد فواصل في خيوط الحمض النووي ، و (ج) يؤدي القطع في الحمض النووي إلى نهايات & ldquosticky & rdquo. قطعة أخرى من الحمض النووي مقطوعة على كلا الطرفين بواسطة نفس إنزيم التقييد يمكن أن تلتصق بهذه الأطراف اللاصقة ويتم إدخالها في الفجوة التي يصنعها هذا القطع.

يميل علماء الأحياء الجزيئية أيضًا إلى استخدام هذه المقصات الجزيئية الخاصة التي تتعرف على متناظرات من 6 أو 8. باستخدام 6 قواطع أو 8 قاطعات ، تحدث التسلسلات عبر امتدادات كبيرة نادرًا ، ولكن غالبًا ما تكون ذات فائدة.

ايكو ارى يولد نهايات لزجة متماسكة SmaI يولد نهايات حادة

الشكل 5.18 إنزيمات التقييد. تعترف إنزيمات التقييد بالتسلسل المتناوب في الحمض النووي وتحلل روابط الفسفودايستر التساهمية للحمض النووي لتترك إما نهايات & ldquosticky / cohesive & rdquo أو نهايات ldquoblunt & rdquo. هذا التمييز في القطع مهم لأن ايكو ارى يمكن استخدام الطرف اللاصق لمطابقة قطعة من الحمض النووي مقطوعة بنفس الإنزيم من أجل لصقها أو ربطها معًا مرة أخرى. بينما تقطع نوكليازات الحمض النووي ، إنزيمات دمج الجزيئات انضم إليهم مرة أخرى معًا. هضم الحمض النووي مع ايكو ارى يمكن ربطها مرة أخرى مع قطعة أخرى من الحمض النووي المهضوم بها ايكو ارى، ولكن ليس للقطعة المهضومة بها SmaI. قاطع غير حاد آخر هو EcoRV مع تسلسل التعرف على GAT | ATC.

علامة اختيار

يتم وضع علامة قابلة للتحديد بواسطة المتجه للسماح باختيار الخلايا المحولة إيجابياً. غالبًا ما تستخدم مقاومة المضادات الحيوية كواسم ، ومثال على ذلك جين بيتا لاكتاماز ، الذي يمنح مقاومة لمجموعة البنسلين من المضادات الحيوية بيتا لاكتام مثل الأمبيسلين. تحتوي بعض النواقل على علامتين قابلتين للتحديد ، على سبيل المثال ، يحتوي البلازميد pACYC177 على كل من الجين المقاوم للأمبيسيلين والكاناميسين. قد تتطلب أيضًا نواقل المكوك المصممة للاحتفاظ بها في كائنين مختلفين اثنين من العلامات القابلة للتحديد ، على الرغم من أن بعض الواسمات القابلة للتحديد مثل مقاومة الزيوسين والهيغروميسين ب فعالة في أنواع مختلفة من الخلايا. يمكن أيضًا استخدام علامات الانتقاء المساعدة التي تسمح لكائن مساعد التغذية بالنمو في وسط نمو ضئيل. LEU2 و URA3 التي يتم استخدامها مع سلالات الخميرة المغذية المقابلة لها.

نوع آخر من الواسمات القابلة للتحديد تسمح بالاختيار الإيجابي للبلازميد مع الجين المستنسخ. قد يتضمن ذلك استخدام جينة قاتلة للخلايا المضيفة ، مثل البارناز ، Ccda ، وسموم parD / parE. يعمل هذا عادةً عن طريق تعطيل أو إزالة الجين القاتل أثناء عملية الاستنساخ ، والنسخ غير الناجحة حيث يظل الجين القاتل سليمًا من شأنه أن يقتل الخلايا المضيفة ، لذلك يتم اختيار الحيوانات المستنسخة الناجحة فقط.

جينات المراسل

تُستخدم جينات المراسل في بعض نواقل الاستنساخ لتسهيل فحص الحيوانات المستنسخة الناجحة باستخدام ميزات هذه الجينات التي تسمح بتحديد الاستنساخ الناجح بسهولة. قد تكون هذه الميزات الموجودة في نواقل الاستنساخ هي لاكز& جزء ألفا لتكملة ألفا في الانتقاء الأزرق والأبيض ، و / أو الجين المحدد أو الجينات المراسل في الإطار مع MCS والمحاطة به لتسهيل إنتاج بروتينات الاندماج. من أمثلة شركاء الاندماج التي يمكن استخدامها للفحص البروتين الفلوري الأخضر (GFP) ولوسيفيراز.

الشكل 5.19 جينات المراسل. في هذا الرسم البياني ، يتم استخدام بروتين التألق الأخضر كجينات مراسلة لدراسة التسلسلات التنظيمية الأولية.

عناصر للتعبير

إذا كان التعبير عن الجين المستهدف مطلوبًا ، فإن ناقل الاستنساخ يحتاج أيضًا إلى احتواء عناصر مناسبة للتعبير عن الجين المستهدف المستنسخ ، بما في ذلك المروج وموقع الربط الريبوسومي (RBS). يمكن إدخال الحمض النووي المستهدف في موقع يخضع لسيطرة محفز معين ضروري للتعبير عن الجين المستهدف في المضيف المختار. في حالة وجود المحفز ، يفضل التحكم بإحكام في التعبير عن الجين وتحريضه بحيث يتم إنتاج البروتينات فقط عند الحاجة. بعض المروجين الأكثر شيوعًا هي T7 و لاك المروجين. يعد وجود المحفز ضروريًا عند استخدام تقنيات الفرز مثل الاختيار الأزرق والأبيض.

تُستخدم أحيانًا نواقل الاستنساخ بدون محفز و RBS لتسلسل الحمض النووي المستنسخ ، على سبيل المثال عند استنساخ الجينات التي تكون منتجاتها سامة بكتريا قولونية الخلايا. المروج و RBS لتسلسل الحمض النووي المستنسخ غير ضروريين أيضًا عند إنشاء مكتبة الجينوم أو cDNA للمستنسخات لأول مرة لأن الجينات المستنسخة عادةً ما يتم استنساخها في ناقل تعبير أكثر ملاءمة إذا كان تعبيرها مطلوبًا.

أنواع نواقل الاستنساخ

يتوفر عدد كبير من نواقل الاستنساخ ، وقد يعتمد اختيار المتجه الصحيح على عدد من العوامل ، مثل حجم الإدخال ورقم النسخ وطريقة الاستنساخ. قد لا يتم الاحتفاظ بإدخالات الحمض النووي الكبيرة بشكل ثابت في ناقلات الاستنساخ العامة ، خاصة بالنسبة لأولئك الذين لديهم عدد نسخ مرتفع ، وبالتالي قد يتطلب استنساخ أجزاء كبيرة ناقلات استنساخ أكثر تخصصًا.

تقوم البلازميدات بشكل مستقل بتكرار DNA دائري خارج الكروموسومات. هم نواقل الاستنساخ القياسية والأكثر استخدامًا. يمكن استخدام معظم البلازميدات العامة لاستنساخ إدخال DNA يصل حجمه إلى 15 كيلو بايت. العديد من البلازميدات لديها عدد نسخ مرتفع ، على سبيل المثال pUC19 الذي يحتوي على عدد نسخ من 500-700 نسخة لكل خلية ، وعدد النسخ المرتفع مفيد لأنه ينتج عائدًا أكبر من البلازميد المؤتلف من أجل التلاعب اللاحق. ومع ذلك ، يمكن استخدام بلازميدات ذات عدد نسخ منخفض بشكل مفضل في ظروف معينة ، على سبيل المثال ، عندما يكون البروتين من الجين المستنسخ سامًا للخلايا.

الجراثيم

العاثيات الأكثر شيوعًا المستخدمة في الاستنساخ هي ملتهمة لامدا (ولامدا) وفاج M13. يوجد حد أعلى لكمية الحمض النووي التي يمكن تعبئتها في فجوة (بحد أقصى 53 كيلو بايت). يبلغ متوسط ​​جينوم العاثيات لامدا 48.5 كيلو بايت تقريبًا (الشكل 5.20). لذلك ، للسماح بإدخال الحمض النووي الغريب في دنا العاثيات ، قد تحتاج نواقل استنساخ العاثيات إلى حذف بعض جيناتها غير الأساسية لإفساح المجال للحمض النووي الغريب.

يوجد أيضًا حد أقل للحجم للحمض النووي يمكن تعبئته في فجوة ، ولا يمكن تغليف الحمض النووي المتجه الصغير جدًا في العاثية بشكل صحيح. يمكن استخدام هذه الخاصية للاختيار - قد يكون المتجه بدون إدراج صغيرًا جدًا ، وبالتالي يمكن تحديد المتجهات التي تحتوي على إدراج فقط للنشر.

الشكل 5.20 Lambda Phage. (أ) تمثيل تخطيطي للجينوم الدائري للعاثية لامدا (ب) الرسم التخطيطي لجسيم لامدا فاج المعدية و (ج) صورة مجهرية إلكترونية للجراثيم ذات الصلة ، اهتزاز VvAWI. يبلغ طول الشريط 50 نانومتر.

الكوسميدات عبارة عن بلازميدات تتضمن جزءًا من عاثيات البكتيريا و DNA lambda الذي يحتوي على مواقع نهائية متماسكة (كوس) الذي يحتوي على العناصر المطلوبة لتعبئة الحمض النووي في جزيئات & lambda. يتم استخدامه عادة لاستنساخ أجزاء كبيرة من الحمض النووي بين 28 و 45 كيلو بايت.

الكروموسوم الاصطناعي البكتيري

يمكن استنساخ حجم الإدخال الذي يصل إلى 350 كيلو بايت في الكروموسوم الاصطناعي البكتيري (BAC). يتم الحفاظ على BACs في بكتريا قولونية برقم نسخة واحد فقط لكل خلية.غالبًا ما تم استخدام BACs لتسلسل جينوم الكائنات الحية في مشاريع الجينوم ، بما في ذلك مشروع الجينوم البشري. يتم تضخيم قطعة قصيرة من الحمض النووي للكائن الحي كإدخال في BACs ، ثم تسلسلها. أخيرًا ، يتم إعادة ترتيب الأجزاء المتسلسلة في السيليكو، مما أدى إلى التسلسل الجيني للكائن الحي. تم استبدال BACs إلى حد كبير بهذه السعة بأساليب تسلسل أسرع وأقل شاقة مثل تسلسل بندقية الجينوم الكامل والآن تسلسل الجيل التالي مؤخرًا.

كروموسوم الخميرة الاصطناعي

يتم استخدام كروموسوم الخميرة الاصطناعي كناقلات لاستنساخ شظايا الحمض النووي لأكثر من 1 ميغا قاعدة (1 ميغا بايت = 1000 كيلو بايت = 1000000 قاعدة) في الحجم. إنها مفيدة في استنساخ أجزاء أكبر من الحمض النووي كما هو مطلوب في رسم خرائط الجينوم كما هو الحال في مشروع الجينوم البشري. يحتوي على تسلسل تيلومير ، تسلسل متماثل بشكل مستقل (ميزات مطلوبة لتكرار الكروموسومات الخطية في خلايا الخميرة). تحتوي هذه النواقل أيضًا على مواقع تقييد مناسبة لاستنساخ الحمض النووي الأجنبي وكذلك الجينات لاستخدامها كعلامات انتقائية.

كروموسوم الإنسان الاصطناعي

قد تكون الكروموسومات الاصطناعية البشرية مفيدة كنواقل لنقل الجينات لتوصيل الجينات إلى الخلايا البشرية ، وأداة لدراسات التعبير وتحديد وظيفة الكروموسوم البشري. يمكن أن يحمل جزء كبير جدًا من الحمض النووي (لا يوجد حد أعلى للحجم للأغراض العملية) ، وبالتالي لا يعاني من مشكلة قدرة الاستنساخ المحدودة للناقلات الأخرى ، كما أنه يتجنب حدوث الطفرات الإدراجية المحتملة الناتجة عن الاندماج في الكروموسومات المضيفة بواسطة الفيروس. المتجه.

كما تم التلاعب بالنواقل الفيروسية الحيوانية والنباتية التي تصيب الخلايا النباتية والحيوانية لإدخال جينات غريبة في الخلايا النباتية والحيوانية. إن القدرة الطبيعية للفيروسات على الامتصاص في الخلايا وإدخال الحمض النووي والتكاثر جعلتها مركبات مثالية لنقل الحمض النووي الغريب إلى الخلايا حقيقية النواة في المزرعة. تم استخدام ناقل يعتمد على فيروس Simian 40 (SV40) في أول تجربة استنساخ شملت خلايا الثدييات. تم استخدام عدد من النواقل التي تعتمد على نوع آخر من الفيروسات مثل الفيروسات الغدية وفيروس الورم الحليمي لاستنساخ الجينات في الثدييات. في الوقت الحاضر ، نواقل الفيروسات القهقرية شائعة لاستنساخ الجينات في خلايا الثدييات. في حالة تحول النبات ، تم استخدام الفيروسات بما في ذلك فيروس موزاييك القرنبيط وفيروس موزاييك التبغ وفيروسات الجوزاء بنجاح محدود.

ملخص لاستنساخ الحمض النووي

يقدم الشكل 5.21 ملخصًا لأساليب الاستنساخ الأساسية الأكثر استخدامًا في مختبرات الكيمياء الحيوية. يتم عزل الحمض النووي الأجنبي أو تضخيمه باستخدام PCR للحصول على مادة كافية لإجراء الاستنساخ. يتم تنقية الحمض النووي وتقطيعه باستخدام إنزيمات تقييدية ، ثم يتم مزجه مع ناقل تم قطعه بنفس إنزيمات التقييد. يمكن بعد ذلك خياطة الحمض النووي مرة أخرى مع DNA ligase. يمكن بعد ذلك تحويل الحمض النووي إلى نظام مضيف ، غالبًا البكتيريا ، لتنمية كميات كبيرة من البلازميد الذي يحتوي على الحمض النووي المستنسخ.

يمكن استخدام نقش جزء التقييد وتسلسل الحمض النووي للتحقق من صحة المادة المستنسخة.

الشكل 5.21 رسم بياني يوضح الخطوات الرئيسية في الاستنساخ.

للحصول على فيديو تعليمي عن استنساخ الحمض النووي ، قم بزيارة: HHMI - BioInteractive

تسمى البلازميدات التي تحتوي على دنا أجنبي داخلها بجزيئات الحمض النووي المؤتلف لأنها تحتوي على توليفات جديدة من المواد الجينية. تسمى البروتينات التي يتم إنتاجها من جزيئات الحمض النووي المؤتلف بالبروتينات المؤتلفة. ليست كل البلازميدات المؤتلفة قادرة على التعبير عن الجينات. يمكن أيضًا تصميم البلازميدات للتعبير عن البروتينات فقط عندما يتم تحفيزها بواسطة عوامل بيئية معينة ، بحيث يمكن للعلماء التحكم في التعبير عن البروتينات المؤتلفة.

الاستنساخ التناسلي

الاستنساخ التناسلي هو طريقة تستخدم في استنساخ أو ملف نسخة متطابقة من كائن متعدد الخلايا كامل. تخضع معظم الكائنات متعددة الخلايا للتكاثر بالوسائل الجنسية ، والتي تتضمن مساهمة الحمض النووي من فردين (الوالدين) ، مما يجعل من المستحيل إنتاج نسخة متطابقة أو استنساخ لأي من الوالدين. جعلت التطورات الحديثة في التكنولوجيا الحيوية من الممكن استنساخ الثدييات التناسلية في المختبر.

يتضمن التكاثر الجنسي الطبيعي اتحاد الحيوانات المنوية والبويضة أثناء الإخصاب. كل من هذه الأمشاج أحادي العدد بمعنى أنها تحتوي على مجموعة واحدة من الكروموسومات في نواتها. ثم تكون الخلية الناتجة ، أو الزيجوت ثنائي الصيغة الصبغية ويحتوي على مجموعتين من الكروموسومات. تنقسم هذه الخلية بشكل انقسامي لإنتاج كائن متعدد الخلايا. ومع ذلك ، فإن اتحاد أي خليتين فقط لا يمكن أن ينتج زيجوتًا قابلاً للحياة ، فهناك مكونات في سيتوبلازم خلية البويضة ضرورية للتطور المبكر للجنين خلال الانقسامات الخلوية القليلة الأولى. بدون هذه الأحكام ، لن يكون هناك تطور لاحق. لذلك ، لإنتاج فرد جديد ، يلزم وجود مكمل جيني ثنائي الصبغة وسيتوبلازم بيض. تتمثل طريقة إنتاج فرد مستنسخ صناعيًا في أخذ خلية بويضة فرد واحد وإزالة النواة أحادية العدد. ثم يتم وضع نواة ثنائية الصبغيات من خلية جسم الفرد الثاني ، المتبرع ، في خلية البويضة. ثم يتم تحفيز البويضة على الانقسام حتى يستمر التطور. يبدو هذا بسيطًا ، ولكنه في الواقع يتطلب عدة محاولات قبل إكمال كل خطوة بنجاح.

كان أول حيوان زراعي مستنسخ هو دوللي ، وهي شاة ولدت في عام 1996. وكان معدل نجاح الاستنساخ لأغراض التكاثر في ذلك الوقت منخفضًا للغاية. عاشت دوللي لمدة ست سنوات وتوفيت بسبب ورم في الرئة (الشكل 5.22). كانت هناك تكهنات بأنه نظرًا لأن الحمض النووي للخلية الذي أدى إلى ظهور دوللي جاء من فرد أكبر سنًا ، فقد يكون عمر الحمض النووي قد أثر على متوسط ​​عمرها المتوقع. منذ دوللي ، تم استنساخ العديد من أنواع الحيوانات (مثل الخيول والثيران والماعز) بنجاح.

كانت هناك محاولات لإنتاج أجنة بشرية مستنسخة كمصادر للخلايا الجذعية الجنينية. في هذا الإجراء ، يتم إدخال الحمض النووي من إنسان بالغ في خلية بويضة بشرية ، والتي يتم تحفيزها بعد ذلك على الانقسام. تشبه هذه التقنية التقنية التي تم استخدامها لإنتاج Dolly ، ولكن لا يتم زرع الجنين أبدًا في أم بديلة. تسمى الخلايا المنتجة بالخلايا الجذعية الجنينية لأنها تتمتع بالقدرة على التطور إلى أنواع مختلفة من الخلايا ، مثل العضلات أو الخلايا العصبية. يمكن استخدام الخلايا الجذعية للبحث وتقديم تطبيقات علاجية في نهاية المطاف ، مثل استبدال الأنسجة التالفة. وتتمثل فائدة الاستنساخ في هذه الحالة في أن الخلايا المستخدمة لتجديد أنسجة جديدة ستكون مطابقة تمامًا للمتبرع بالحمض النووي الأصلي. على سبيل المثال ، لا يحتاج مريض اللوكيميا إلى شقيق لديه نسيج مطابق لعملية زرع نخاع العظم.

الشكل 5.22 كانت النعجة دوللي أول حيوان زراعي يتم استنساخه. لإنشاء دوللي ، تمت إزالة النواة من خلية بويضة مانحة. تم وضع البويضة المنزوعة النوى بجانب الخلية الأخرى ، ثم صُدموا للانصهار. لقد صُدموا مرة أخرى لبدء الانقسام. تم السماح للخلايا بالانقسام لعدة أيام حتى الوصول إلى مرحلة جنينية مبكرة ، قبل زرعها في أم بديلة.

لماذا كانت دوللي فنلندي دورست وليست من الأغنام الاسكتلندية ذات الوجه الأسود؟

لأنه على الرغم من أن الخلية الأصلية جاءت من خروف اسكتلندي ذو وجه أسود وكانت الأم البديلة ذات وجه أسود اسكتلندي ، فإن الحمض النووي جاء من فين دورست.

الهندسة الوراثية

إن استخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف لتعديل الحمض النووي للكائن الحي و rsquos لتحقيق الصفات المرغوبة يسمى الهندسة الوراثية. تعد إضافة الحمض النووي الأجنبي في شكل نواقل الحمض النووي المؤتلف التي يتم إنشاؤها بواسطة الاستنساخ الجزيئي أكثر الطرق شيوعًا في الهندسة الوراثية. يسمى الكائن الحي الذي يتلقى الحمض النووي المؤتلف أ كائن معدل وراثيا (GMO). إذا كان الحمض النووي الغريب الذي تم إدخاله يأتي من نوع مختلف ، يتم استدعاء الكائن الحي المضيف المعدلة وراثيا. تم تعديل البكتيريا والنباتات والحيوانات وراثيًا منذ أوائل السبعينيات للأغراض الأكاديمية والطبية والزراعية والصناعية.

شاهد هذا الفيديو القصير الذي يشرح كيف يصنع العلماء حيوانًا معدّلًا وراثيًا.

على الرغم من أن الطرق الكلاسيكية لدراسة وظيفة الجينات بدأت بنمط ظاهري معين وحددت الأساس الجيني لهذا النمط الظاهري ، فإن التقنيات الحديثة تسمح للباحثين بالبدء على مستوى تسلسل الحمض النووي ويسألون: & ldquo ماذا يفعل هذا الجين أو عنصر الحمض النووي؟ & rdquo هذه التقنية ، مسمى علم الوراثة العكسي، أدى إلى عكس المنهجية الجينية الكلاسيكية. أحد الأمثلة على هذه الطريقة يماثل إتلاف جزء من الجسم لتحديد وظيفته. الحشرة التي تفقد جناحها لا تستطيع الطيران ، مما يعني أن وظيفة الجناح و rsquos هي الطيران. تقارن الطريقة الجينية الكلاسيكية الحشرات التي لا تستطيع الطيران مع الحشرات القادرة على الطيران ، وتلاحظ أن الحشرات غير الطائرة فقدت أجنحة. وبالمثل في نهج علم الوراثة العكسي ، فإن تحور الجينات أو حذفها يوفر للباحثين أدلة حول وظيفة الجينات. بالتناوب ، يمكن استخدام الوراثة العكسية لجعل الجين يفرط في التعبير عن نفسه لتحديد التأثيرات المظهرية التي قد تحدث.

تقنية كريسبر

كريسبر تمثل متكررة متكررة متناظرة قصيرة متباعدة بانتظامويمثل عائلة من سلاسل الحمض النووي الموجودة داخل جينومات الكائنات بدائية النواة مثل البكتيريا والعتائق. يتم اشتقاق هذه التسلسلات من شظايا الحمض النووي للعاثيات التي سبق أن أصابت بدائيات النوى وتستخدم لاكتشاف وتدمير الحمض النووي من العاثيات المماثلة أثناء العدوى اللاحقة. ومن ثم تلعب هذه التسلسلات دورًا رئيسيًا في نظام الدفاع المضاد للفيروسات بدائيات النوى.

5.23 هيكل بلوري لمجمع المراقبة CRISPR RNA الموجه ، Cascade ، المرتبط بهدف ssDNA. وحدات البروتين الفرعية لنظام CRISPR Cascade CasA و CasB و CasC و CasD و CasE (السماوي) المرتبطة بـ CRISPR RNA (الأخضر) والحمض النووي الفيروسي (الأحمر) استنادًا إلى PDB 4QYZ وتم تقديمها باستخدام PyMOL.

Cas9 (أو البروتين المرتبط بـ & quotCRISPR 9 & quot) هو إنزيم يستخدم تسلسلات كريسبر كدليل للتعرف على سلاسل معينة من الحمض النووي وشقها مكملة لتسلسل كريسبر. تشكل إنزيمات Cas9 جنبًا إلى جنب مع تسلسل CRISPR أساس تقنية تُعرف باسم CRISPR-Cas9 والتي يمكن استخدامها لتحرير الجينات داخل الكائنات الحية. عملية التحرير هذه لها مجموعة متنوعة من التطبيقات بما في ذلك البحوث البيولوجية الأساسية ، وتطوير منتجات التكنولوجيا الحيوية ، وعلاج الأمراض.

الشكل 5.24 رسم تخطيطي لآلية دفاع كريسبر بدائية النواة المضادة للفيروسات.

نظام CRISPR-Cas هو نظام مناعي بدائية النواة يمنح مقاومة للعناصر الجينية الأجنبية مثل تلك الموجودة داخل البلازميدات والعاثيات التي توفر شكلاً من أشكال المناعة المكتسبة. يساعد RNA الذي يحتوي على تسلسل المباعد بروتينات Cas (المرتبطة بـ CRISPR) على التعرف على الحمض النووي المسبّب للأمراض وقطعه. تقوم بروتينات Cas الأخرى الموجهة من RNA بقطع الحمض النووي الريبي الأجنبي. تم العثور على كريسبر في حوالي 50٪ من الجينومات البكتيرية المتسلسلة وما يقرب من 90٪ من العتائق المتسلسلة.


وصف الأشكال

تين. يوضح الشكل 1 جزء قليل النوكليوتيد الذي يحتوي على تسلسل التعرف على العامل Xa (FXRS) وجزءًا مشابهًا يحتوي على تسلسل التعرف على الثرومبين ، مما يشير إلى وجود مواقع تقييد. من الأهمية بمكان موقع StuI 3 ′ لكودون Arg ، والذي يسمح بالانضمام إلى الطرف 5 من تسلسل تشفير hPTH.

تين. يوضح الشكل 2 بشكل تخطيطي استراتيجية إنتاج hPTH المؤتلف. يحتوي بلازميد البداية ، pGH-L9 ، على بكتريا قولونية محفز التربتوفان وترميز تسلسل النوكليوتيدات لـ GH البشري الذي يحتوي على مواقع تقييد BglII و SalI. تم استنساخ أوليغومير نيوكليوتيد 35 يحمل FXRS (انظر الشكل 1) في pGH-L9 في موقع BglII-SalI. احتوى البلازميد الوسيط الناتج (pTGI ، غير معروض) على ترميز نيوكليوتيدات للأحماض الأمينية 1-138 من GH البشري المرتبط بتسلسل FXRS. تمت معالجة هذا البلازميد الوسيط باستخدام StuI لإنشاء نهاية حادة 3 ′ من كودون Arg. تم قطع ترميز التسلسل الجيني لـ hPTH من بلازميد pPTHm124 مع XbaI ، وانتهى غير حاد ، وتم ملء موقع XbaI باستخدام كاشف Klenow ، وتم استنساخ التسلسل الناتج في البلازميد الوسيط pTGI. سمح هذا الإجراء لكودون N-terminal الخاص بـ hPTH بالتاخم لكودون Arg لجزء FXRS. كان يطلق على هذا البلازميد المشيد حديثًا pGFP-1. تم التعبير عن البلازميد لاحقًا في بكتريا قولونية ، والتي أنتجت بروتين الاندماج المحتوي على هرمون النمو (1-138) ، و FXRS ، و hPTH (1-84). أدى الانقسام مع العامل Xa إلى إطلاق هرمون hPTH (1-84) السليم حيث لم يتم تعديل بقايا سيرين N-terminal. ثم تمت تنقية hPTH بواسطة HPLC.

تين. يوضح الشكل 3 ارتباط hPTH المؤتلف (1-84) و PTH الاصطناعية (1-34) بخلايا الكلى الأبوسوم.

تين. يوضح الشكل 4 ارتباط hPTH المؤتلف (1-84) و PTH الاصطناعية (1-34) بخلايا الورم UMR.

تين. يوضح الشكل 5 استجابة AMP الدورية لخلايا الكلى الأبوسوم للتحفيز باستخدام hPTH المؤتلف (1-84) و PTH الاصطناعية (1-34).

تين. يوضح الشكل 6 استجابة AMP الدورية للخلايا السرطانية UMR للتحفيز باستخدام hPTH المؤتلف (1-84) و PTH الاصطناعية (1-34).


AQA A مستوى بيولوجي - تقانة الحمض النووي المتزامن مخطط كامل للعمل

الموارد عبر الرياضيات وعلم الأحياء والكيمياء والفيزياء: من المستوى الثانوي إلى المستوى A. الخبرة: نائب الرئيس ، مساعد رئيس HOD ، SLE ، AST ، دكتوراه في الفيزياء الحيوية. التدريس والتعلم قائد مدرسة كاملة ، تعليم ثانوي ومستوى A ، خبرة في إلقاء المحاضرات الجامعية / FE.

شارك هذا

تسعة دروس كاملة في موضوع تكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف لعلم الأحياء AQA A المستوى. هذا الموضوع هو واحد من أكثر المواضيع صعوبة بسبب طبيعة التطبيق والسياق. ومع ذلك ، يتضمن كل درس ملاحظات مفصلة وموجزة لبعض الموضوعات التي يصعب فهمها ، جنبًا إلى جنب مع أسئلة الامتحان ذات الصلة للمساعدة في اختبار المهارات ، وإعداد مقال ، وأنشطة عملية وممتعة وجذابة للمساعدة في تعزيز التعلم.

احصل على هذا المورد كجزء من حزمة ووفر ما يصل إلى 21٪

الحزمة عبارة عن حزمة من الموارد مجمعة معًا لتدريس موضوع معين ، أو سلسلة من الدروس ، في مكان واحد.


تقنية الحمض النووي

هل من الممكن حقا استنساخ الناس؟ سؤال آخر هو ، هل يجب استنساخ الناس؟ هي التخيلات العلمية ، مثل التي تظهر في البرامج التلفزيونية مثل ستار تريك أو في الفيلم جاتاكا، في الواقع احتمال؟ من يستطيع أن يقول حقا؟ كيف سيؤثر العلم حقًا على مستقبلنا؟ تكمن الإجابات جزئيًا في مجال التكنولوجيا الحيوية.

التكنولوجيا الحيوية هي تقنية تعتمد على التطبيقات البيولوجية. تستخدم هذه التطبيقات بشكل متزايد في الطب والزراعة وعلوم الغذاء. تجمع التكنولوجيا الحيوية بين العديد من ميزات علم الأحياء ، بما في ذلك علم الوراثة والبيولوجيا الجزيئية والكيمياء الحيوية وعلم الأجنة وبيولوجيا الخلية. تتمحور العديد من جوانب التكنولوجيا الحيوية حول الحمض النووي وتطبيقاته ، والمعروفة باسم تقنية الحمض النووي. هناك العديد من التطبيقات الحالية للتكنولوجيا الحيوية ، ومع ذلك ، سنركز على التطبيقات المتعلقة بالطب والتوسع في علوم الطب الشرعي. أولاً ، مع ذلك ، نحتاج إلى فهم تقنية الحمض النووي.

تقنية الحمض النووي

ما هي تقنية الحمض النووي؟ هل تستخدم الحمض النووي وتتلاعب به لمساعدة الناس؟ هل يتم استخدام الحمض النووي لصنع أدوية أفضل وعلاجات فردية؟ هل يتم تحليل الحمض النووي لتحديد الاستعدادات للأمراض الوراثية؟ الإجابة على هذه الأسئلة ، وأكثر من ذلك بكثير ، هي نعم. وتبدأ الإجابات على العديد من هذه القضايا بمشروع الجينوم البشري.

مشروع الجينوم البشري

إذا كنا جميعًا متطابقين وراثيًا بنسبة 99.9٪ ، فما الذي يجعلنا مختلفين؟ كيف تجعلنا هذه النسبة 0.1٪ طويلة أم قصيرة ، فاتحة أم داكنة ، تصاب بالسرطان أم لا؟ لفهم أن 0.1٪ ، نحتاج أيضًا إلى فهم 99.9٪ الأخرى. إن فهم الجينوم البشري هو الهدف مشروع الجينوم البشري (HGP). قد يكون هذا المشروع ، الممول من وزارة الطاقة الأمريكية (DOE) (الشكل 1) والمعهد القومي لأبحاث الجينوم البشري (NHGRI) ، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة (NIH) ، أحد الأحداث العلمية البارزة في حياتنا.

الشكل 1: شعار مشروع الجينوم البشري لوزارة الطاقة.

الهدف من HGP هو فهم التركيب الجيني للأنواع البشرية من خلال تحديد تسلسل الحمض النووي للجينوم البشري (الشكل 2) وجينوم عدد قليل من الكائنات الحية النموذجية. ومع ذلك ، فإن الأمر لا يقتصر على تحديد الـ 3 مليارات قاعدة فحسب ، بل يتعلق بفهم ما تعنيه. اليوم ، تم تسلسل جميع أزواج القواعد الثلاثة مليارات ، والجينات في هذا التسلسل في طور التحديد والتوصيف. تقدير أولي لعدد الجينات في الجينوم البشري يتراوح بين 22000 و 23000.

الشكل 2: تصوير تحليل تسلسل الحمض النووي. لاحظ الألوان الأربعة المستخدمة ، كل منها يمثل قاعدة منفصلة.

يتم تخزين تسلسل الحمض النووي البشري في قواعد بيانات متاحة لأي شخص على الإنترنت. يحافظ المركز الوطني الأمريكي لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI) ، وهو جزء من المعاهد الوطنية للصحة ، وكذلك المنظمات المماثلة في أوروبا واليابان ، على التسلسل الجيني في قاعدة بيانات تُعرف باسم جينبانك. يتم الاحتفاظ بتسلسل البروتين أيضًا في قاعدة البيانات هذه. التسلسلات في قواعد البيانات هذه هي التسلسلات المجمعة للمتبرعين المجهولين ، وعلى هذا النحو لا تعالج الفروق الفردية التي تجعلنا مميزين. ومع ذلك ، فإن التسلسل المعروف يضع الأساس لتحديد الاختلافات الفريدة بيننا جميعًا. ستكون معظم الاختلافات المحددة حاليًا بين الأفراد النوكليوتيدات المفردةأو SNPs. أ SNP (وضوحا "القصاصة") هو تباين في تسلسل الحمض النووي يحدث في نوكليوتيد واحد في الجينوم. على سبيل المثال ، تحتوي شظيتان من الحمض النووي المتسلسلتان من أفراد مختلفين ، GGATCTA إلى GGATTTA ، على اختلاف في نوكليوتيد واحد. إذا حدث هذا التغيير الأساسي في الجين ، فإن التغيير الأساسي ينتج عنه أليلين: أليل C والأليل T. تذكر أن الأليل هو شكل بديل للجين. تحتوي جميع أشكال النيوكلوتايد المشتركة تقريبًا على أليلين اثنين فقط. يعد تأثير هذه الأشكال المتعددة الأشكال على بنية البروتين ووظيفته ، وأي تأثير على النمط الظاهري الناتج ، مجالًا واسعًا للدراسة.

استنساخ الجينات

ربما سمعت عن الاستنساخ. في حين أن استنساخ البشر له العديد من القضايا الأخلاقية المرتبطة به ، إلا أن استنساخ الجينات مستمر منذ أكثر من 30 عامًا ، مع حدوث استنساخ الحيوانات مؤخرًا. استنساخ الجينات، المعروف أيضًا باسم الاستنساخ الجزيئي ، يشير إلى عملية عزل تسلسل الحمض النووي ذي الأهمية لغرض صنع نسخ متعددة منه. النسخ المتطابقة مستنسخة. في عام 1973 ، طور ستانلي كوهين وهربرت بوير تقنيات لصنع الحمض النووي المؤتلف ، وهو شكل من أشكال الحمض النووي الاصطناعي.

الحمض النووي معاد التركيب تم تصميمه من خلال مزيج من اثنين أو أكثر من خيوط الحمض النووي ، والجمع بين تسلسلات الحمض النووي التي لا تحدث عادةً معًا. بعبارة أخرى ، يتم إدخال الحمض النووي المحدد (أو الحمض النووي "ذي الأهمية") في جينوم كائن حي موجود ، مثل DNA البلازميد البكتيري أو أي نوع آخر من الناقلات. يمكن بعد ذلك إدخال الحمض النووي المؤتلف في خلية أخرى ، مثل خلية بكتيرية ، للتضخيم وربما إنتاج البروتين الناتج. هذه العملية تسمى تحويل، التغيير الجيني للخلية الناتج عن امتصاص ودمج والتعبير عن مادة وراثية أجنبية.أصبحت تقنية الحمض النووي المؤتلف ممكنة من خلال اكتشاف نوكليازات تقييدية.

إنزيم تقييد الهضم والربط

في الكلاسيكية انزيم التقييد بروتوكولات الاستنساخ الهضم والربط ، يتضمن استنساخ أي جزء من الحمض النووي بشكل أساسي أربع خطوات: 1. عزل الحمض النووي محل الاهتمام (أو الحمض النووي المستهدف)
2. ربط
3. تعداء (أو التحول)
4. إجراء الفرز / الاختيار.

عزل الحمض النووي

في البداية ، يجب عزل جزء الحمض النووي المراد استنساخه. قد يكون هذا الحمض النووي محل الاهتمام عبارة عن جين ، أو جزء من جين ، أو محفز ، أو جزء آخر من الحمض النووي ، وغالبًا ما يتم عزله عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) أو هضم إنزيم التقييد. أ انزيم التقييد (أو نوكلياز تقييد) هو إنزيم يقطع الحمض النووي المزدوج الشريطة في تسلسل محدد (الجدول 1). يقوم الإنزيم بعمل شقين ، أحدهما من خلال كل خيط من اللولب المزدوج ، دون الإضرار بالقواعد النيتروجينية. ينتج عن هذا إما نهايات متداخلة (تُعرف أيضًا باسم النهايات اللاصقة) أو نهايات حادة.

أ. سابقة بمعنى البيئةينتج عن عملية الهضم RI نهايات "لزجة" متداخلة: ينشق الإنزيم بين G و A على كلا الخيطين. ب. SMAينتج انشقاق إنزيم التقييد الثاني نهايات "غير حادة". ينشق الإنزيم بين G و C على كلا الخيوط.

مُنحت جائزة نوبل في الطب لعام 1978 إلى دانييل ناثانز وهاملتون سميث لاكتشافهما نوكليازات مقيدة. كان أول استخدام عملي لعملهم هو التلاعب بـ بكتريا قولونية البكتيريا لإنتاج الأنسولين البشري لمرضى السكر.

بمجرد عزل الحمض النووي محل الاهتمام ، يكون إجراء الربط ضروريًا لإدخال الجزء المتضخم في ناقل لإنتاج جزيء الحمض النووي المؤتلف. يمكن تقطيع شظايا التقييد (أو جزء وبلازميد / ناقل) معًا ، بشرط أن تكون نهاياتها مكملة. من الممكن أيضًا ربط طرف غير حاد.

ال بلازميد أو الناقل (الذي يكون دائريًا عادة) يتم هضمه بواسطة إنزيمات مقيدة ، مما يفتح الناقل للسماح بإدخال الحمض النووي المستهدف. ثم يتم تحضين الحمض النووي مع ligase DNA، وهو إنزيم يمكنه ربط خيوط الحمض النووي معًا بفواصل حبلا مزدوجة. ينتج عن هذا جزيء الحمض النووي المؤتلف. الشكل 3 يصور بلازميد مع جزأين إضافيين من الحمض النووي المرتبطين بالبلازميد ، منتجين جزيء الحمض النووي المؤتلف. الشكل 4 يصور الحمض النووي قبل وبعد الربط.

الشكل 3: تُظهر هذه الصورة رسمًا خطيًا للبلازميد. يتم رسم البلازميد على هيئة دائرتين متحدة المركز متقاربتين للغاية ، مع جزأين كبيرين وقطعة صغيرة مصورة. يشير المقطعان الكبيران (1 و 2) إلى مقاومة المضادات الحيوية المستخدمة عادةً في إجراء الفرز ، ويشير الجزء الصغير (3) إلى أصل التكرار. الحمض النووي الناتج هو جزيء الحمض النووي المؤتلف.

الشكل 4: يمكن ربط النهايات اللاصقة الناتجة عن هضم إنزيم التقييد مع إنزيم DNA ligase.

تعداء والاختيار

بعد الربط ، يتم وضع الحمض النووي المؤتلف في خلية مضيفة ، عادة ما تكون بكتيرية ، في عملية تسمى تعداء أو تحويل. أخيرًا ، يتم استزراع الخلايا المصابة بالعدوى المنقولة. قد لا تحتوي العديد من هذه الثقافات على بلازميد مع الحمض النووي المستهدف لأن عملية تعداء العدوى لا تكون عادةً ناجحة بنسبة 100٪ ، لذلك يجب اختيار الثقافات المناسبة مع الحمض النووي محل الاهتمام. تشتمل العديد من البلازميدات / النواقل على علامات مختارة - عادةً نوع من مقاومة المضادات الحيوية (الشكل 3). عندما تزرع الثقافات في وجود مضاد حيوي ، يجب أن تنمو فقط البكتيريا المنقولة بالناقل الذي يحتوي على مقاومة لذلك المضاد الحيوي. ومع ذلك ، فإن إجراءات الاختيار هذه لا تضمن وجود الحمض النووي للإدخال في الخلايا. مطلوب مزيد من التحليل للمستعمرات الناتجة للتأكد من أن الاستنساخ كان ناجحًا. يمكن تحقيق ذلك عن طريق عملية تعرف باسم PCR (انظر أدناه) أو تحليل جزء التقييد ، وكلاهما يحتاج إلى أن يتبعه رحلان كهربي و / أو تسلسل الحمض النووي (تحليل تسلسل الحمض النووي).

سيحدد تحليل تسلسل الحمض النووي (تحليل ترتيب القواعد النيتروجينية التي تشكل الحمض النووي) ، أو تحليل تفاعل البوليميراز المتسلسل ، أو تحليل جزء التقييد ما إذا كان البلازميد / الناقل يحتوي على المادة المضافة. تحليل شظايا التقييد هو هضم DNA البلازميد / الناقل المعزول مع إنزيمات تقييدية. إذا كان الحمض النووي المعزول يحتوي على الحمض النووي المستهدف ، فسيتم استئصال هذا الجزء عن طريق هضم إنزيم التقييد. سيفصل الرحلان الكهربائي للهلام جزيئات الحمض النووي على أساس الحجم والشحنة. يتم عرض الأمثلة في الشكل 5.

الشكل 5: هلام الاغاروز بعد الرحلان الكهربائي لجيل الاغاروز على صندوق ضوء الأشعة فوق البنفسجية: في الجل مع إضاءة الأشعة فوق البنفسجية (يسار) ، يتوهج الحمض النووي المصبوغ ببروميد الإيثيديوم باللون الوردي الأيمن ، صورة هلام. أقصى اليسار: سلم DNA لشظايا معروفة الطول. المسار 1: منتج PCR لأكثر من 500 قاعدة بقليل. المسار 2: ملخص التقييد يُظهر الجزء 500 الأساسي المقطوع من متجه بلازميد 4.5 كيلو بايت.

هلام الكهربائي

هلام الكهربائي هي تقنية تحليلية تستخدم لفصل أجزاء الحمض النووي حسب الحجم والشحنة. لاحظ في الشكل 5 أن "المواد الهلامية" مستطيلة الشكل. المواد الهلامية مصنوعة من مادة تشبه الجيلاتين إما من الاغاروز أو بولي أكريلاميد. يجبر مجال كهربائي ، بشحنة موجبة مطبقة في أحد طرفي الهلام ، وشحنة سالبة في الطرف الآخر ، الشظايا على الانتقال عبر الهلام. تهاجر جزيئات الحمض النووي من الشحنات السالبة إلى الشحنات الموجبة بسبب صافي الشحنة السالبة لمجموعات الفوسفات في العمود الفقري للحمض النووي. الجزيئات الأطول تهاجر ببطء أكثر عبر مصفوفة الهلام. بعد اكتمال الفصل ، يمكن تصور شظايا الحمض النووي ذات الأطوال المختلفة باستخدام صبغة الفلورسنت الخاصة بالحمض النووي ، مثل بروميد الإيثيديوم. يظهر الهلام الملون الناتج نطاقات تتوافق مع جزيئات الحمض النووي ذات الأطوال المختلفة ، والتي تتوافق أيضًا مع الأوزان الجزيئية المختلفة. عادة ما يتم تحديد حجم النطاق من خلال المقارنة مع سلالم الحمض النووي التي تحتوي على أجزاء من الحمض النووي معروفة الطول. يمكن أيضًا استخدام الرحلان الكهربائي للهلام لفصل جزيئات الحمض النووي الريبي والبروتينات.

تفاعل البلمرة المتسلسل

ال تفاعل البلمرة المتسلسل يستخدم (PCR) لتضخيم مناطق معينة من خيط DNA بملايين المرات. قد تكون المنطقة عبارة عن عدد من المواقع أو جين واحد أو جزء من جين أو تسلسل غير مشفر. تنتج هذه التقنية كمية مفيدة من الحمض النووي للتحليل ، سواء كان ذلك طبيًا أو شرعيًا أو أي شكل آخر من أشكال التحليل. يمكن تضخيم الحمض النووي من أقل من خلية واحدة. تضخيم الجينوم الكامل ممكن أيضًا.

يستخدم PCR بوليميريز DNA مستقر الحرارة ، طاق بوليميراز، سميت على اسم البكتيريا المحبة للحرارة Thermus aquaticusالتي كانت في الأصل معزولة عنها. T. aquaticus هي بكتيريا تعيش في الينابيع الساخنة وفتحات التهوية الحرارية المائية ، وبوليميراز Taq قادر على تحمل درجات الحرارة المرتفعة المطلوبة لإفساد الحمض النووي أثناء تفاعل البوليميراز المتسلسل. تتراوح درجة الحرارة المثلى لـ Taq polymerase للنشاط بين 75 درجة مئوية و 80 درجة مئوية. في الآونة الأخيرة ، تم استخدام بوليمرات الحمض النووي الأخرى أيضًا في تفاعل البوليميراز المتسلسل.

يتضمن PCR الأساسي سلسلة من الدورات المتكررة تتضمن ثلاث خطوات رئيسية (انظر الشكل 6):

  1. تمسخ من الحمض النووي المزدوج الذين تقطعت بهم السبل
  2. التلدين من بادئات قليلة النوكليوتيد محددة
  3. تمديد الاشعال لتضخيم منطقة الدنا ذات الأهمية

ستتم مناقشة هذه الخطوات بالتفصيل أدناه.

البادئات قليلة النوكليوتيد عبارة عن قطع مفردة من الحمض النووي التي تقطعت بهم السبل تتوافق مع نهايتي 5 و 3 من منطقة الحمض النووي المراد تضخيمها. ستصلب هذه البادئات إلى الجزء المقابل من الحمض النووي المشوه. يعمل Taq Polymerase ، في ظل وجود ثلاثي فوسفات الديوكسينوكليوتيد الحر (dNTPs) ، على تمديد البادئات لإنشاء DNA مزدوج تقطعت به السبل. بعد عدة دورات من التمسخ والصلب والتمديد ، سيتم تضخيم المنطقة بين اثنين من الاشعال.

يتم تنفيذ PCR بشكل شائع في جهاز تدوير حراري ، وهو آلة تسمح تلقائيًا بتسخين وتبريد التفاعلات للتحكم في درجة الحرارة المطلوبة في كل خطوة من خطوات التفاعل (انظر أدناه). يتكون PCR عادة من سلسلة من حوالي 30 إلى 35 دورة. الأكثر شيوعًا ، يتم تنفيذ تفاعل البوليميراز المتسلسل في ثلاث خطوات متكررة ، مع بعض التعديلات للخطوة الأولى والأخيرة.

عادة ما يتم إجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل في أنابيب صغيرة أو آبار في صينية ، كل منها يبدأ غالبًا بالجينوم الكامل للأنواع قيد الدراسة. نظرًا لأن تسلسلًا محددًا فقط من هذا الجينوم هو موضع اهتمام ، فإن البادئات المحددة للتسلسل تستهدف هذا التسلسل. يتم إجراء تفاعل البوليميراز المتسلسل باستخدام جميع اللبنات الأساسية اللازمة لإنشاء الحمض النووي: DNA النموذجي ، والبادئات الأولية ، و dNTPs ، والبوليميراز.

الشكل 6: PCR: دورة متكررة من تمسخ (1) ، صلب (2) ، وتمديد (3). لاحظ أن هناك في البداية خيطًا مزدوجًا من الحمض النووي ، وبعد التمسخ ، يكون الحمض النووي منفردًا. في خطوة التلدين (2) ، يتم ربط البادئات المفردة المجدولة. يتم تمديد هذه البادئات بواسطة Taq Polymerase ، ممثلة بالكرة الخضراء (3).

الخطوات الأساسية الثلاث لـ PCR (الشكل 6) هي:

• خطوة التمسخ: هذه الخطوة هي أول حدث دوري منتظم وتتكون من تسخين التفاعل إلى 94-98 درجة مئوية لمدة 30 إلى 60 ثانية. إنه يعطل الروابط الهيدروجينية بين القواعد التكميلية لخيوط الحمض النووي ، مما ينتج عنه خيوط مفردة من الحمض النووي.

• خطوة التلدين: تنخفض درجة حرارة التفاعل إلى 50-65 درجة مئوية لمدة 30 إلى 60 ثانية ، مما يسمح بتليين البادئات إلى قالب DNA أحادي الجديلة. تتشكل روابط الهيدروجين المستقرة بين حبلا DNA (القالب) والبادئات عندما يتطابق تسلسل التمهيدي بشكل وثيق مع تسلسل القالب التكميلي. تتكون المواد الأولية عادة من 17 إلى 22 نيوكليوتيد ، وهي مصممة بعناية لترتبط بموقع واحد فقط في الجينوم. يرتبط البوليميراز بالتهجين من قالب التمهيدي ويبدأ في تكوين الحمض النووي.

• خطوة التمديد: يتم استخدام درجة حرارة حوالي 72 درجة مئوية لهذه الخطوة ، وهي قريبة من درجة الحرارة المثلى لـ Taq polymerase. في هذه الخطوة ، يقوم بوليميراز Taq بتمديد التمهيدي عن طريق إضافة dNTPs ، باستخدام خيط DNA واحد كقالب لإنشاء خيط DNA آخر (جديد). يعتمد وقت التمديد على طول جزء الحمض النووي المراد تضخيمه. كمعيار ، عند درجة الحرارة المثلى ، فإن بوليميراز الحمض النووي سوف يبلمر ألف قاعدة في دقيقة واحدة.

باستخدام PCR ، يمكن تضخيم الحمض النووي ملايين المرات لتوليد كميات من الحمض النووي التي يمكن استخدامها لعدد من الأغراض. وتشمل هذه استخدام الحمض النووي للاختبارات قبل الولادة أو الاختبارات الجينية ، مثل اختبار طفرة معينة. لقد أحدث PCR ثورة في مجالات التكنولوجيا الحيوية وعلم الوراثة البشرية وعدد من العلوم الأخرى. تم تطوير PCR في 1983 بواسطة Kary Mullis. نظرًا لأهمية هذه العملية وأهميتها في البحث العلمي ، حصل الدكتور موليس على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1993 ، بعد 10 سنوات فقط من اكتشافه.

إن القول بأن تفاعل البوليميراز المتسلسل ، والاستنساخ الجزيئي ، ومشروع الجينوم البشري قد أحدث ثورة في علم الأحياء والطب سيكون أمرًا بخسًا. أدت هذه الجهود إلى العديد من الجوائز ، بما في ذلك جوائز نوبل ، وربما يتبعها المزيد.


RBSE Class 12 Biology الفصل 15 أسئلة مهمة

RBSE Biology الفصل 15: أسئلة نوع MCQ

س 1. تم العثور على نوكلياز.إنزيم التقييد بشكل طبيعي في ______.

Sol: (أ) البكتيريا.

س 2. أي من الإنزيمات التالية يستخدم في قطع الحمض النووي في موقع معين؟

(ج) تقييد نوكلياز.

Sol: (ج) نوكلياز تقييد.

Q.3: ناقل الحمض النووي هو ______.

سول: (أ) بلازميد.

س 4. م13 مثال على ______.

Sol: (ب) البكتيريا.

س 5. أي مما يلي مصدر لـ EcoRI؟

سول: (د) كل ما سبق.

س 6: أي من تقنيات النشاف التالية تُستخدم في تحديد مقاطع الحمض النووي؟

Sol: (ج) الجنوب.

س 7. ما هي الإنزيمات التي تنضم إلى نهايات الحمض النووي الحر؟

(أ) نوكليازات تقييدية.

سول: (ب) Ligases.

س 8: تسمى جينات القفز ______.

سول: (د) الينقولات.

س 9: أي من التقنيات التالية اكتشفها موليس في عام 1989؟

(ب) تفاعل البلمرة المتسلسل- PCR.

(ج) تقنية النشاف الجنوبي.

(د) تقنية النشاف الغربي.

Sol: (ب) تفاعل البلمرة المتسلسل- PCR.

س 10. يستخدم C-DNA في تكوين ______.

RBSE Biology الفصل 15: أسئلة نوع الإجابة المختصرة.

س 1. ما هي تقنية الحمض النووي المؤتلف؟ من الذي يُنسب إليه الفضل في تطوير تقنية الحمض النووي المؤتلف؟

سول: تسمى التدابير الفعالة المختلفة المطلوبة لإدخال التغييرات في تركيبة الحمض النووي لأي كائن حي بتقنية الحمض النووي المؤتلف. ستانلي كوهين وهربرت بوير وآخرون ، كان لعلماء الوراثة الأمريكيون الفضل في تطوير تقنية الحمض النووي المؤتلف في العام 1973.

س 2: ما هي نواقل الاستنساخ؟

سول: في تقنية الحمض النووي المؤتلف ، من أجل إدخال الجين المطلوب في النبات أو الحيوان المستهدف ، يلزم وجود ناقل يمكنه حمل الجين المطلوب ويمكنه دخول النبات أو الحيوان المستهدف وتكرار الحمض النووي الخاص به. هذا الناقل يسمى المتجه. تُستخدم البلازميد والعاثيات والكونيات كناقل في تقنية الحمض النووي المؤتلف.

س 3. ما هي جينات الواسمات؟ أعط أمثلة على جينات الواسمات.

سول: عندما يتم دمج الجينات المرغوبة مع الناقل ، يتم أيضًا الحصول على العديد من المنتجات غير المرغوب فيها. من أجل القضاء على هذه المنتجات غير المرغوب فيها وتحديد الحمض النووي المؤتلف في الخلية المضيفة ، يتم استخدام نوع خاص من الجينات. ينتج عن هذا ميزات خاصة في الخلايا المعدلة أو المحولة. يسمى هذا الجين ، الذي تم دمجه في DNA الناقل ، جينات الواسمات. الجينات المقاومة للكاناميسين هي أفضل مثال على الجينات الواسمة.

س 4. ما المقصود بالمجسات الجزيئية؟

سول: يسمى الجزء من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الذي يمكن من خلاله التعرف على أجزاء C-DNA أو RNA لبعض الكائنات الحية باسم المسابير الجزيئية. المجسات الجزيئية من الأنواع التالية. تحقيقات الحمض النووي ومسبار الحمض النووي الريبي.

س 5. ما هي جينات الواسمات؟ أعط أمثلة على جينات الواسمات.

سول: عندما يتم دمج الجين المطلوب مع الناقل ، يتم أيضًا الحصول على العديد من المنتجات غير المرغوب فيها. من أجل القضاء على هذه المنتجات غير المرغوب فيها وتحديد الحمض النووي المؤتلف في الخلية المضيفة ، يتم استخدام نوع خاص من الجينات. ينتج عن هذا ميزات خاصة في الخلايا المعدلة أو المحولة. يسمى هذا الجين ، الذي تم دمجه في DNA الناقل ، جينات الواسمات. الجينات المقاومة للكاناميسين هي أفضل مثال على الجينات الواسمة.

س 6. ما هي مكتبة الجينوم؟

سول: تسمى مجموعة الأجزاء المستنسخة من الجينوم الكامل لأي كائن حي مكتبة الجينوم. يتم تكوين مكتبة الجينوم عن طريق إخراج محتوى الحمض النووي الكامل لمجموعة الصبغيات الفردية للكائن الحي.

س 7. ما هي الكوسميدات؟

سول: الكوسميدات عبارة عن مزيج من البلازميدات و 2 (ƛ) لاقمات لامدا. تُعرف مثل هذه البلازميدات التي يتم فيها إدخال تسلسل الحمض النووي لموقع Cos لعاثيات لامدا (ƛ) باسم cosmids.

س 8. تحديد إنزيمات نوكلياز تقييد.

سول: تسمى الإنزيمات التي تقطع جزيئات الحمض النووي في موقع معين باسم نوكلياز مقيد. تعمل هذه الإنزيمات تمامًا مثل المقص الجزيئي ، الذي يقطع جزيئات الحمض النووي إلى أجزاء في موقع معين.

س 9. قم بتسمية المواد الهلامية المستخدمة في تقنية الرحلان الكهربائي للهلام.

سول: هناك نوعان مختلفان من الهلام يستخدمان في عملية تقنية الفصل الكهربائي للهلام. هم & # 8211 Agarose gel و Polyacrylamide gel.

س 10. ما هو الجين المراسل؟ أعط أمثلة على الجين المراسل.

سول: هناك جينات معينة تنتج أو تقدم بعض السمات المحددة في الخلية المضيفة. هذه الجينات تسمى الجين المراسل. ينتج الجين المراسل تأثيرًا خاصًا على حساب الخلايا التي تحتوي على هذه الجينات تبدو مختلفة عن الخلايا الأخرى.

يعتبر جين LUC الموجود في ذبابة النار أو Jugnoo وينتج تلألؤًا بيولوجيًا أفضل مثال على جينات المراسل.

س 11: تحديد RFLP.

سول: RFLP لتقف على تقييد طول جزء تعدد الأشكال. إنها تقنية جزيئية تستغل الاختلافات في تسلسل الحمض النووي المتماثل ، من أجل التمييز بين الأفراد أو المجموعات أو الأنواع أو لتحديد مواقع الجينات داخل تسلسل.

س 122. اذكر الإنجازات المهمة لتقنية الحمض النووي المؤتلف.

سول: أهم إنجازات تقنية الحمض النووي المؤتلف هي:

  1. مشروع الشفرة الوراثية البشرية.
  2. استنساخ جين الناعور.
  3. استنساخ فيروس التهاب الكبد B.
  4. استنساخ جين تثبيت النيتروجين.
  5. استنساخ هرمون النمو البشري وجين الأنسولين.
  6. استنساخ جين البنسلين جي أسيليز لإنتاج البنسلين

س 13. ما هي بصمة الحمض النووي؟

سول: تم اكتشاف طريقة بصمة الحمض النووي لأول مرة من قبل أليك جيفريز وزملائه في عام 1985. بصمة الحمض النووي هي تقنية تظهر التركيب الجيني للكائنات الحية. إنها طريقة لإيجاد الفرق بين مناطق DNA الساتلية في الجينوم.

س 14: حدد تفاعل البوليميراز المتسلسل و # 8211 تفاعل البوليميراز المتسلسل.

سول: تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) هو تقنية تستخدم لإنشاء عدة نسخ من جزء معين من الحمض النووي. تم تطوير هذه التقنية في عام 1983 بواسطة عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري موليس. أتاح تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) إنتاج ملايين النسخ من جزء صغير من الحمض النووي. تستخدم هذه الأداة بشكل شائع في مختبرات البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية.

س 15. كيف تتكون مكتبة الجينوم؟

سول: تتكون مكتبة الجينوم من عزل الحمض النووي الكامل للخلية. الخطوات المختلفة التي ينطوي عليها تكوين مكتبة الجينوم هي:

الجينوم الكامل للخلية المانحة تقييد إنزيم نوكلياز. شظايا الحمض النووي ناقل الحمض النووي ↓ DNA ligase الحمض النووي المؤتلف الدائريالإدراج في الخلية البكتيرية.البلمرة (كمستعمرة).تحديد بواسطة مسبار الحمض النووي.تشكيل مكتبة الجينوم.

RBSE Biology Class 12: أسئلة نوع الإجابة الطويلة

س 1. ما هي نواقل الاستنساخ؟ اشرح كيف يتم اختيار نواقل الاستنساخ أثناء عملية الهندسة الوراثية.

سول: بعد عزل الجينات المرغوبة ، يلزم وجود ناقل ، يمكنه دمج هذا الجين ومعه ، يدخل في الخلية المضيفة ويكرر الحمض النووي الخاص بها. يسمى هذا المتجه متجه الاستنساخ. البلازميد ، العاثيات ، الكوسميدات هي نواقل الاستنساخ الرئيسية المستخدمة في عملية التكنولوجيا المؤتلفة.

إجراءات اختيار نواقل الاستنساخ هي كما يلي:

  1. يجب أن تتمتع النواقل بالقدرة على التكرار بشكل مستقل داخل الخلية المضيفة.
  2. يجب إدخال النواقل بسهولة في الخلية المضيفة ويجب عزلها مرة أخرى.
  3. يجب أن تحتوي النواقل على مواقع تقييد محددة ، والتي يمكن كسرها بسهولة عن طريق إنزيم نوكلياز التقييد. يمكن إدخال الحمض النووي الغريب بسهولة في موقع التقييد.
  4. يجب أن يكون للناقل موقع محدد يسمح بالكشف السهل عن الخلايا المحولة.
  5. يجب أن يكون التحول سهلًا ومثاليًا.
  6. للتعبير عن الحمض النووي الأجنبي المطلوب ، يجب أن يكون للناقل بعض العناصر التنظيمية مثل المروج ، المشغل ، إلخ.

س 2. علق على PBR 322 plasmid.

سول: البلازميد PBR 322 هو ناقل البلازميد الأكثر استخدامًا. في هذا البلازميد ، تم العثور على موقعين للعلامة & # 8211 TetR (مقاومة التتراسيكلين) و AmpR (مقاومة الأمبيسلين). يحتوي على مواقع التعرف على 12 إنزيمًا مقيدًا مختلفًا. يتم إدخال الحمض النووي المطلوب بين جين TetR و AmpR بمساعدة إنزيمات التقييد.

يوضح الرسم البياني أدناه بنية PBR 322 بلازميد.

س 3.اكتب وصفًا موجزًا ​​لنواقل الاستنساخ المختلفة المستخدمة في عملية تقنية rDNA المؤتلف.

سول: نواقل الاستنساخ المختلفة المستخدمة في عملية تقنية rDNA المؤتلف هي:

  • هذه مكونات خارج الصبغية في الخلية البكتيرية.
  • الحمض النووي جزيء دائري ومزدوج الشريطة.
  • تحتوي على أصل موقع النسخ ويمكن أن تتكاثر بشكل مستقل عن الكروموسوم البكتيري.
  • لديهم مواقع تقييد محددة حيث يمكن دمج الجين المطلوب.
  • لديهم موقع علامة.
  • قد يحتوي البلازميد على ثلاثة إلى آلاف من الجينات فيه.

الجراثيم

  • تسمى الفيروسات التي تصيب البكتيريا وتسبب تحلل الخلايا البكتيرية بالعاثية.
  • مثال: ((ƛ)) Lambda فج و M13 فج.
  • العاثية هي ناقل أفضل مقارنة بالبلازميدات.
  • يمكن استنساخ أجزاء كبيرة من الحمض النووي (24 كيلو بايت) في العاثية.
  • كل عاثية تنتج لوحة في المزرعة. ومن ثم ، فإن التعرف عليهم أمر سهل.
  • هذا هو مزيج من البلازميد و ((ƛ)) لامدا فج.
  • يمكن لهذه الكوسميدات أن تتكاثر داخل الخلايا المضيفة تمامًا مثل البلازميد.
  • نظرًا لوجود موقع Cos ، فإن هذه الكواكب معبأة مثل جسيمات فج.
  • يمكن استخدام Cosmids لاستنساخ مقاطع DNA تصل إلى 45 كيلو بايت في الثانية.

س 4. اكتب ملاحظات قصيرة عن تقنية النشاف الجنوبية وبصمة الحمض النووي.

تقنية النشاف الجنوبي

تستخدم هذه التقنية لتحليل مقاطع الحمض النووي. تم تطوير هذا بواسطة E.M South في عام 1975. ومن ثم أطلق عليه اسم النشاف الجنوبي. في هذه التقنية ، يتم نقل قطع الحمض النووي على مرشح النيتروسليلوز. ثم يتم تحديدها عن طريق التهجين مع تحقيقات الحمض النووي.

بصمة الحمض النووي.

بصمة الحمض النووي هي تقنية تُظهر التركيب الجيني للكائنات الحية. إنها طريقة لإيجاد الفرق بين مناطق DNA الساتلية في الجينوم. اكتشف أليك جيفريز وزملاؤه هذه التقنية خلال الثمانينيات. في هذه الطريقة ، يتم تقطيع الحمض النووي لشخص معين إلى أجزاء أصغر ويتم فصله في شكل نطاقات بواسطة عملية الفصل الكهربائي. يمكن تحديد هوية الشخص من خلال تسلسل محدد موجود في الحمض النووي للشخص. تستخدم هذه التقنية في حل مشكلة الأبوة لأي طفل وفي الكشف عن الأمراض الوراثية قبل ولادة الطفل. كما أنها تستخدم في تحديد المجرمين.

س 5. اكتب ملاحظات قصيرة عن تفاعل البوليميراز المتسلسل وإنزيم التقييد

تفاعل البلمرة المتسلسل

تفاعل البوليميراز المتسلسل أو تفاعل البوليميراز المتسلسل هو تقنية مستخدمة في البيولوجيا الجزيئية لإنشاء عدة نسخ من جزء معين من الحمض النووي. يقوم بتحليل التسلسلات القصيرة من DNA أو RNA حتى في العينات التي تحتوي على كميات دقيقة من DNA أو RNA. تم تطوير هذه التقنية في عام 1983 بواسطة عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري موليس. أتاح تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) إنتاج ملايين النسخ من جزء صغير من الحمض النووي. تستخدم هذه الأداة بشكل شائع في مختبرات البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية.

انزيم التقييد

إنزيم التقييد هو بروتين تنتجه البكتيريا التي تشق الحمض النووي في مواقع محددة. يُعرف هذا الموقع باسم موقع التقييد. تحمي هذه الإنزيمات البكتيريا الحية من العاثيات. يتعرفون على مواقع تقييد العاثية وينشطرون فيها ويدمرون حمضها النووي. إنزيمات التقييد هي أدوات مهمة للهندسة الوراثية. يمكن عزلها عن البكتيريا واستخدامها في المختبرات.

س 6. ما هي تقنية الحمض النووي المؤتلف؟ تلخيص عملية تقنية الحمض النووي المؤتلف.

سول: يشار إلى التكنولوجيا المستخدمة لإنتاج الحمض النووي الاصطناعي من خلال مزيج من المواد الجينية المختلفة (DNA) من مصادر مختلفة باسم تقنية الحمض النووي المؤتلف. تُعرف تقنية الحمض النووي المؤتلف شعبياً باسم الهندسة الوراثية.

ظهرت تقنية الحمض النووي المؤتلف مع اكتشاف الإنزيمات المقيدة في عام 1968 بواسطة عالم الأحياء الدقيقة السويسري فيرنر آربر ،

إن إدخال الجين المطلوب في جينوم العائل ليس سهلاً كما يبدو. إنه ينطوي على اختيار الجين المطلوب للإعطاء في المضيف متبوعًا باختيار الناقل المثالي الذي يجب أن يتكامل معه الجين ويتشكل الحمض النووي المؤتلف.

وبالتالي ، يجب إدخال الحمض النووي المؤتلف في المضيف. وأخيرًا ، يجب الحفاظ عليها في المضيف وترحيلها إلى النسل.

عملية تقنية الحمض النووي المؤتلف

تتضمن العملية الكاملة لتقنية الحمض النووي المؤتلف خطوات متعددة ، يتم الحفاظ عليها في تسلسل محدد لتوليد المنتج المطلوب.

الخطوة 1. عزل المواد الوراثية.

تتمثل الخطوة الأولى والأولية في تقنية الحمض النووي المؤتلف في عزل الحمض النووي المرغوب في شكله النقي ، أي الخالي من الجزيئات الكبيرة الأخرى.

الخطوة الثانية: قطع الجين في مواقع التعرف.

تلعب إنزيمات التقييد دورًا رئيسيًا في تحديد الموقع الذي يتم فيه إدخال الجين المطلوب في جينوم الناقل. تسمى هذه التفاعلات بهضم إنزيم التقييد.

الخطوه 3. تضخيم نسخ الجين من خلال تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR).

إنها عملية تضخيم نسخة واحدة من الحمض النووي إلى آلاف إلى ملايين النسخ بمجرد قطع الجين المناسب المعني باستخدام إنزيمات التقييد.

الخطوة 4. ربط جزيئات الحمض النووي.

في هذه الخطوة من الربط ، يتم ضم القطعتين - جزء مقطوع من الحمض النووي والناقل معًا بمساعدة إنزيم DNA ligase.

الخطوة 5. إدخال الحمض النووي المؤتلف في المضيف.

في هذه الخطوة ، يتم إدخال الحمض النووي المؤتلف في خلية مضيفة متلقية. هذه العملية تسمى التحول. بمجرد إدخال الحمض النووي المؤتلف في الخلية المضيفة ، يتضاعف ويتم التعبير عنه في شكل البروتين المُصنَّع في ظل الظروف المثلى

س 7. ما هي أهمية الهندسة الوراثية؟

سول: نجح العلماء العاملون في مجال التكنولوجيا الحيوية في تحقيق نتائج أثبتت فائدتها في مجال العلوم الطبية والزراعة والصناعات. باستخدام هذه التقنيات ، أصبح من الممكن تحسين تنوع المحاصيل الزراعية والحيوانات الأليفة وكذلك جودة المنتجات الصناعية الأخرى. بعض الإنجازات الهامة للهندسة الوراثية هي كما يلي:

  • استنساخ جين تثبيت النيتروجين (Nif) في محاصيل الحبوب.
  • استنساخ الجين الناعور.
  • استنساخ جين فيروس التهاب الكبد الوبائي ب.
  • استنساخ هرمون النمو البشري وجين الأنسولين.
  • استنساخ جين البنسلين جي أسيليز لإنتاج البنسلين

س 8: ما هي المجسات الجزيئية؟ ضع قائمة بأهمية المجسات الجزيئية.

سول: يسمى الجزء من الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي الذي يمكن من خلاله التعرف على أجزاء C-DNA أو RNA لبعض الكائنات الحية باسم المسابير الجزيئية.

المجسات الجزيئية من الأنواع التالية. تحقيقات الحمض النووي ومسبار الحمض النووي الريبي.

أهمية المجسات الجزيئية.

  1. تستخدم المجسات لتحديد أجزاء الحمض النووي المحددة المستخدمة في أبحاث الهندسة الوراثية.
  2. يمكن الكشف عن الملوثات في الطعام بمساعدة المجسات الجزيئية.
  3. تُستخدم المسابر الجزيئية في مجال علم الطب الشرعي ، في حل قضايا الأبوة المتنازع عليها وإقامة العلاقات الأسرية.
  4. يمكن أيضًا استخدام هذه المجسات الجزيئية لتحديد التنوع المحسن للمحاصيل والبذور المهجنة للمحاصيل.

س 9. ما هي الإنزيمات المختلفة المستخدمة في عملية الهندسة الوراثية؟

سول: الأنزيمات المختلفة المستخدمة في عملية الهندسة الوراثية هي

بوليميراز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي الريبي.

تعمل هذه الإنزيمات عن طريق بلمرة نيوكليوتيدات خيوط الحمض النووي في قالب الحمض النووي الريبي.

بوليميريز الحمض النووي المعتمد على الحمض النووي.

يعمل هذا الإنزيم عن طريق بلمرة النيوكليوتيدات لخيوط الحمض النووي التكميلية على قالب الحمض النووي.

Ligases & # 8211 يعمل هذا الإنزيم عن طريق ربط أطراف جزء الحمض النووي بالقالب.

الليزوزيمات & # 8211 يعمل هذا الإنزيم عن طريق إذابة جدار الخلية للبكتيريا بحيث يمكن عزل الحمض النووي للبكتيريا.

الفوسفات القلوي & # 8211 يعمل هذا الإنزيم عن طريق قطع الفوسفات عند 5 أو 5 نهايات أساسية من الحمض النووي الدائري ويساعد في الحفاظ على خطي الحمض النووي ، بحيث يمكن إدخال الحمض النووي الغريب عليه. يمنع هذا الإنزيم أيضًا الطبيعة الدائرية للحمض النووي من التكوين مرة أخرى.

س 10. ما هو تفاعل البوليميراز المتسلسل PCR & # 8211؟ قائمة بتطبيقات PCR.

Sol: Sol: تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) هو تقنية تستخدم لإنشاء عدة نسخ من جزء معين من الحمض النووي. تم تطوير هذه التقنية في عام 1983 بواسطة عالم الكيمياء الحيوية الأمريكي كاري موليس. أتاح تفاعل البوليميراز المتسلسل (PCR) إنتاج ملايين النسخ من جزء صغير من الحمض النووي. تستخدم هذه الأداة بشكل شائع في مختبرات البيولوجيا الجزيئية والتكنولوجيا الحيوية.

فيما يلي تطبيقات PCR:

في الطب

  • اختبار طفرات الأمراض الجينية.
  • مراقبة الجين في العلاج الجيني.
  • الكشف عن الجينات المسببة للأمراض لدى الوالدين.

في علم الطب الشرعي

  • اختبارات الأبوة.
  • تستخدم كأداة في البصمات الوراثية.
  • التعرف على المجرم من ملايين الأشخاص.

في البحث وعلم الوراثة

  • رسم الخرائط الجينية.
  • تحليل التعبير الجيني.
  • قارن جينوم اثنين من الكائنات الحية في الدراسات الجينومية.
  • في التحليل الوراثي للحمض النووي من أي مصدر مثل الحفريات.

س 11. اشرح عملية تسمية إنزيمات التقييد.

سول: تشبه إنزيمات التقييد المقص الجزيئي الذي يعمل عن طريق قطع جزيئات الحمض النووي في موقع معين. توجد هذه الإنزيمات بشكل طبيعي في الإشريكية القولونية ، العصوية ، العقدية ، إلخ.

تسميات إنزيمات التقييد هي كما يلي:

  • يمثل الحرف الأول من الإنزيم الجنس الذي تم عزله منه. هذا مكتوب بأحرف كبيرة.
  • الحرفان اللذان بعد ذلك يمثلان نوع الجنس. هذه مكتوبة في رسالة صغيرة. هذه الأحرف الثلاثة مكتوبة بخط مائل.

على سبيل المثال- Eco & # 8211 E، Coli & # 8211 من Escherichia coli

  • يمثل الحرف الرابع سلالة الجنس وهو مكتوب تم عزله منه.

على سبيل المثال- Eco R & # 8211 من سلالة R من بكتريا قولونية

  • إذا تم الحصول على أكثر من إنزيم تقييد واحد من كائن حي واحد ، فسيتم تمثيلها برقم روماني.

على سبيل المثال- Eco-R I Eco-RII ، إلخ.

س 12: اشرح بالتفصيل عن البلازميد باعتباره ناقل استنساخ.

سول: البلازميدات هي قطعة دائرية صغيرة من الحمض النووي تختلف عن الحمض النووي الصبغي. قدرتها على التكاثر مستقلة عن الحمض النووي الصبغي. توجد عادة في البكتيريا ، ولكنها موجودة أيضًا في الكائنات متعددة الخلايا. صاغ جوشوا ليدربيرج كلمة بلازميد لأول مرة في عام 195.

وظائف البلازميدات.

للبلازميدات وظائف مختلفة ، فهي:

  • تسهيل عملية النسخ المتماثل.
  • زيادة بقاء الكائن الحي.
  • حمل الجينات المفيدة للكائنات الحية المضيفة.
  • كثيرا ما تستخدم البلازميدات كناقل استنساخ في تقنية إعادة الارتباط بالحمض النووي.

ملامح البلازميدات.

فيما يلي السمات الهامة للبلازميدات

  • هذه البلازميدات لها مكونات خارج الصبغية.
  • لديهم جينات علامة أو مواقع علامة داخل البلازميدات.
  • قد يحتوي البلازميد على ثلاثة إلى آلاف من الجينات فيه.
  • هذه البلازميدات ليست ضرورية لنمو البكتيريا وبقائها على قيد الحياة.
  • تحتوي على مواقع تقييد محددة حيث يمكن إدخال الجين المطلوب.
  • هذه البلازميدات دائرية الشكل وتتكون من جزيئات DNA مزدوجة تقطعت بهم السبل.
  • أنها تحتوي على أصل النسخ المتماثل. لذلك ، فهي قادرة على التكرار بشكل مستقل داخل الخلية.

س 13. هل تحتوي جميع البكتيريا على بلازميدات؟ ارسم هيكل البلازميدات في الخلايا البكتيرية.

سول: نعم ، توجد البلازميدات بشكل طبيعي في جميع الخلايا البكتيرية. يعمل من خلال:

  1. يساعد في بقائهم على قيد الحياة عن طريق إنتاج السموم ،
  2. تسهيل عملية التكاثر في البكتيريا.
  3. تحتوي قلة من البلازميدات على الجينات التي تساعد في هضم الطعام.
  4. تساعد بلازميدات R الخلية البكتيرية عن طريق الدفاع ضد العوامل البيئية مثل المضادات الحيوية والسموم وما إلى ذلك.

تركيب البلازميدات في الخلايا البكتيرية.

نحن ، في CoolGyan’S ، نهدف إلى تزويد الطلاب بكل الدعم اللازم ومساعدتهم على إثبات كفاءتهم من خلال الأداء الأفضل في امتحاناتهم. أسئلة مهمة لـ RBSE Class 12 Biology Chapter 15 & # 8211 Genetic Engineering ، معدة بتوجيه من منهج RBSE للفئة 12 بهيكل مناسب وبعد إجراء بحث شامل حول موضوعات معينة.

ابق على اتصال مع CoolGyan’S للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً بخصوص RBSE Class 12 Biology أسئلة مهمة وموضوعات أخرى ذات صلة.


انقسام الجينات والإنترونات

سلائف mRNA أطول من mRNA

جاءت المؤشرات الأولية للبنية المعقدة للجينات حقيقية النواة من تحليل الحمض النووي الريبي خلال عام 1970 و rsquos. تم العثور على سلائف الحمض النووي الريبي المرسال ، أو ما قبل الرنا المرسال ، بشكل مثير للدهشة طويل، أكبر بكثير من متوسط ​​حجم mRNA (الشكل ( فهرس الصفحة <1> )).

الشكل ( PageIndex <1> )

تغيير طبيعة تدرجات السكروز (مع تركيز عالٍ من الفورماميد ، على سبيل المثال & gt50٪) تفصل الحمض النووي الريبي على أساس الحجم. أظهر تحليل الحمض النووي الريبي أن متوسط ​​الحجم كان أكبر بكثير من متوسط ​​حجم الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي. يمكن اقتباس الحمض النووي الريبي المسمى & الاقتباس من النواة إلى السيتوبلازم & # 8209 ، أي أن الحمض النووي الريبي النووي كان مقدمة لـ mRNA وغيرها من الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي. هل كان الحمض النووي الريبي الإضافي في النهايات؟ أو في منتصف ما قبل & # 8209mRNA؟ بتعبير أدق ، يمكن للمرء فحص RNAs معينة عن طريق تهجين الكسور من تغيير طبيعة تدرجات السكروز إلى نسخ معنونة من ، على سبيل المثال غلوبين مرنا. كان الحمض النووي الريبي المهجن من النواة حوالي 11S (بالإضافة إلى رسالة 8S ناضجة) ، في حين تم تهجين الحمض النووي الريبي السيتوبلازمي لحوالي 8S. وبالتالي فإن غلوبين ترميز الحمض النووي الريبي النووي أكبر من مرنا السيتوبلازمي.

كشف تصور مضاعفات الحمض النووي الريبي المتغاير عن تسلسل إضافي داخلي لمقاطع ترميز الرنا المرسال

حلقات R هي هجينة بين الحمض النووي الريبي والحمض النووي التي يمكن تصورها في EM ، في ظل ظروف يفضل فيها DNA & # 8209 RNA مزدوجا على ازدواج DNA & # 8209DNA (الشكل ( فهرس الصفحة <2> )). للحصول على بنية جينية بسيطة ، يرى المرء RNA & # 8209DNA مزدوج الاتجاه (سلس ، منحني ببطء) وحبل مفردة من الحمض النووي (أرق ، العديد من المنعطفات والمنحنيات & ndash الحمض النووي المفرد الذي تقطعت به السبل ليس جامدًا مثل حمض نووي مزدوج تقطعت بهم السبل ، إما DNA مزدوج أو RNA-DNA).

الشكل ( PageIndex <2> )

أظهرت صور EM للازدواج بين mRNAs الفيروسية المنقاة والحمض النووي الجيني امتدادات في طرفي 3 '(poly A) و 5' ، والتي تم ترميزها في مكان آخر على الجينوم. جميع الرنا المرسال المتأخرة لها نفس التسلسل في نهاية 5 'وهذا متعرج من القائد الثلاثي. R & # 8209 حلقات بين جزيئات الحمض النووي الرايبوزي الرايبوزي المتأخرة وشظايا الحمض النووي للفيروس الغدي ، بما في ذلك المروج المتأخر الرئيسي ، أظهرت عمليات مزدوجة مع قطاعات القائد ، مفصولة بحلقات من الحمض النووي المزدوج (الشكل 3.23 ، اللوحة السفلية). تحدد الهجينة RNA-DNA مناطق الحمض النووي التي تشفر الحمض النووي الريبي. والنتيجة المدهشة هي أن أجزاء ترميز RNA من الجين مفصولة بحلقات من DNA مزدوج في تحليل R-loop. أمثلة على حلقات R في الجينات ذات الإنترونات موضحة في الشكل ( PageIndex <3> ).

أظهرت هذه البيانات أن الفيروس الغدي يتم ترميز الحمض النووي الريبي في أجزاء مختلفة من الجينوم الفيروسي ، أي أن الجينات مقسمة. تم تسمية جزء الجين الذي يشفر الرنا المرسال بـ إكسون. الجزء من الجين لا يرمز للتسلسلات في الرنا المرسال الناضج يسمى إنترون. أدت هذه الملاحظات إلى جائزة نوبل لفيل شارب وريتش روبرتس. كانت لويز تشاو وسو بيرجيت أيضًا لاعبين رئيسيين في اكتشاف الإنترونات.

الشكل ( PageIndex <3> ): حلقات R بين مستنسخات جينات غلوبين تشبه بيتا للأرانب (تسمى الآن HBE و HBG) و mRNA من خلايا كرات الدم الحمراء الجنينية في الأرانب. تظهر صورة من المجهر الإلكتروني في الجزء العلوي من كل لوحة ، ويتم تضمين رسم تفسيري تحتها. تشكل خصلة الحمض النووي غير النازحة أزواجًا مزدوجة جزئية أو كاملة مع حبلا القالب في الإنترون الكبير. يظهر intron صغير أيضًا في اللوحة C. تُظهر اللوحة G الجينين معًا في نسخة واحدة كبيرة.

الانقطاعات في الخلوية الجينات تم اكتشافه لاحقًا ، في أواخر السبعينيات ، في جينات الغلوبين ، وجينات الغلوبولين المناعي وغيرها. نحن ندرك الآن أن معظم الجينات في حقيقيات النوى المعقدة مقسمة إلى عدة إنترونات.

يتم حفظ الإكسونات أكثر من الإنترونات (في معظم الحالات) ، حيث يتم اختيار التغييرات في مناطق ترميز البروتين التي تغير أو تنقص الوظيفة ، في حين أن العديد من التسلسلات في الإنترونات يمكن تغييرها دون التأثير على وظيفة منتج الجين. متواليات مهمة في الإنترونات (مثل وصلات الوصلة ، ونقطة الفرع ، والمعززات في بعض الأحيان) مغطاة ببعض التفاصيل في الجزء الثالث.

الاختلافات في خرائط الاستعادة بين cDNA والمستنسخات الجينومية تكشف عن الإنترونات

كانت خرائط التقييد المستندة إلى نسخ من mRNA (cDNA) مختلفة عن تلك الموجودة في الحمض النووي الجيني & # 8209 ، تم شق الجينات بواسطة بعض نوكليازات التقييد التي لم تكن cDNAs ، وكانت بعض مواقع التقييد متباعدة في الحمض النووي الجيني. تم تفسير هذه الملاحظات من خلال وجود متواليات متداخلة أو إنترونات (الشكل ( فهرس الصفحة <4> )).

الشكل ( PageIndex <4> )

الإجراءات التجريبية للقيام بذلك تتضمن صنع ملف تقييد خريطة من استنساخ الحمض النووي الجيني ، ثم تحديد المناطق التي ترميز mRNA عن طريق تهجين cDNA المسمى المجسات إلى ملخصات التقييد. يتم هضم الحمض النووي الجيني المستنسخ باستخدام نوكليازات داخلية مقيدة مناسبة ، مفصولة بالحجم على هلام الاغاروز ، ثم يتم نقلها إلى دعامة صلبة من النايلون أو النيتروسليلوز. هذه لطخة جنوبية ثم يتم تهجينه باستخدام مسبار مُسمى خاص بـ cDNA (يتكون فقط من exons). يُظهر نمط الأجزاء المسمى على الرسم الشعاعي الذاتي الناتج الأجزاء التي تحتوي على exons. محاذاة هذه مع خريطة تقييد الجين يعطي تقريبًا لموضع exons.

يمكن دمج نهج تهجين البقعة مع تحليل PCR (تفاعل البلمرة المتسلسل) للحصول على دقة أعلى. يتم تصنيع مواد التمهيدي التي ستصلب إلى exons المجاورة. الفرق في حجم منتج تضخيم PCR بين DNA الجينومي و cDNA هو حجم intron. يمكن استنساخ منتج PCR وتسلسله للحصول على معلومات أكثر تفصيلاً ، على سبيل المثال لتعريف تقاطعات exon / intron بدقة.

بعد ذلك ، يتم تحديد تسلسل النوكليوتيدات للمناطق الخارجية ويفضل أن يتم تحديد الجين بأكمله. تم تأكيد وجود الإنترونات وتحديد مواقعها بدقة في تسلسل الحمض النووي للحيوانات المستنسخة المعزولة من الجينات.

أنواع Exons

جينات حقيقية النواة هي مزيج من الإنترونات والإكسونات. ومع ذلك ، لا تفعل كل exons نفس الشيء (Figure ( PageIndex <5> )). على وجه الخصوص ، تعتبر مناطق أو جينات ترميز البروتين مجموعة فرعية من التسلسلات في الإكسونات. تشمل Exons كلاً من المناطق غير المترجمة ومناطق ترميز البروتين والمترجمة. الإنترونات هي أجزاء من الجينات الموجودة في النسخة الأولية (أو السلائف RNA) ولكن تتم إزالتها عن طريق التضفير في إنتاج الحمض النووي الريبي الناضج. لن تجد الطرق المستخدمة لاكتشاف مناطق التشفير جميع exons.


تم حل ورقة أسئلة ISC الخاصة بالتكنولوجيا الحيوية لعام 2013 للفئة 12

الحد الأقصى للعلامات: 80
الوقت المسموح به: ثلاث ساعات

  • يُسمح للمرشحين بـ 15 دقيقة إضافية لقراءة الورقة فقط. يجب ألا يبدأوا الكتابة خلال هذا الوقت.
  • أجب عن السؤال الأول (إلزامي) من الجزء الأول وخمسة أسئلة من الجزء الثاني ، باختيار سؤالين من القسم أ ، وسؤالين من القسم ب وسؤال واحد من القسم أ أو القسم ب.
  • العلامات المقصودة للأسئلة أو أجزاء من الأسئلة موضحة بين قوسين [].
  • يجب تسجيل المعاملات في كتاب الإجابات.
  • يجب أن تظهر جميع الحسابات بوضوح.
  • يجب أن تتم جميع الأعمال ، بما في ذلك العمل التقريبي ، في نفس الصفحة كما يجب أن يتم إجراؤها بجوار باقي الإجابة.

الجزء الأول
(أجب على جميع الأسئلة)

السؤال رقم 1.
(أ) اذكر أي اختلاف مهم بين كل مما يلي: [5]
(ط) الجين والجينوم
(2) خلية متعددة الفعالية وخلية أحادية قوية
(3) الجالاكتوز والجليسين
(4) ثقافة الدفعة والثقافة المستمرة
(5) منطقة الترميز والمنطقة غير المشفرة

(ب) أجب عن الأسئلة التالية: [5]
(ط) قم بتسمية الإنزيم المستخدم في تفاعل البوليميراز المتسلسل. ما هو مصدر هذا الانزيم؟
(2) لماذا يعتبر قطن Bt مقاومًا لدودة اللوز؟
(3) اذكر أي طريقتين لحفظ الأصول الوراثية خارج الموقع الطبيعي.
(4) ما هي البروتيوميات؟
(5) الجلوكوز والفركتوز لهما نفس الصيغة الكيميائية (C6ح1206) ، ومع ذلك فهي تختلف في الخصائص الكيميائية. لماذا ا ؟

(ج) اكتب الصيغة Ml مما يلي: [5]
(ط) GDB
(2) PIR
(ثالثا) YAC
(رابعا) NCBI
(ت) ddNTP

(د) اشرح بإيجاز: [5]
(ط) الكروموسوم الاصطناعي البكتيري
(2) تمايز الأوعية الدموية
(3) بيلة فينيل كيتون
(4) بروتين رباعي
(5) زيوت المصمم
إجابة:
(أ) (1) الجين: الجين هو وحدة الجينوم ، التي تتكون من تسلسل الحمض النووي الذي يشغل موقعًا معينًا (موضع) على الكروموسوم ويحدد خاصية معينة في الكائن الحي.

الجينوم: الجينوم هو إجمالي المعلومات الجينية أو جميع الجينات الموجودة في مجموعة الصبغيات أحادية الصيغة الصبغية في حقيقيات النوى ، أو في كروموسوم واحد في البكتيريا ، أو في الحمض النووي أو الحمض النووي الريبي للفيروسات.

(2) متعدد القدرات: تتمتع هذه الخلايا بالقدرة على التمايز في العديد من الأنواع المختلفة من أنواع الخلايا المتخصصة ويمكن أن تتطور إلى أي خلية من مجموعة أو نوع معين. على سبيل المثال ، الخلايا الجذعية للحبل السري.

أحادية الفعالية: يمكن أن تخضع هذه الخلايا لانقسامات تكاثرية غير محدودة ، ولكن يمكنها فقط أن تتمايز إلى نوع واحد من الخلايا أو الأنسجة ، على سبيل المثال ، خلايا الجلد.

(3) الجالاكتوز: إنه جزء من ثنائي السكاريد يتكون من سكرين. يوجد في الحليب مع الجلوكوز. لا يوجد الجالاكتوز بحرية في الطبيعة. يتم إنتاجه في الجسم أثناء هضم اللاكتوز ثنائي السكاريد.

الجلايسين: الجلايسين هو حمض أميني محايد وواحد من اللبنات العشرين للبروتين. وهو حمض أميني غير أساسي ، يستخدم في تخليق البيورين ، وهو ناقل عصبي.

(4) ثقافة الدُفعات: هي نوع من الثقافة التي يتم فيها تغذية المغذيات باستمرار اعتمادًا على الكمية المستهلكة دون إزالة منتجات النمو.

الاستزراع المستمر: هو نوع مفتوح من الثقافة يتم فيه توفير العناصر الغذائية من وقت لآخر مع إزالة المنتج بنفس الحجم.

(v) منطقة التشفير: منطقة الترميز (exon) هي جزء من الحمض النووي الذي يرمز بالفعل للبروتين.

المنطقة غير المشفرة: المنطقة غير المشفرة (الإنترونات) هي ذلك الجزء من الحمض النووي الذي لا يرمز مباشرة للبروتين.

(ب) (1) الإنزيم المستخدم في PCR هو TAQ & # 8211 DNA polymerase I ومصدر هذا الإنزيم هو Thermus aquaticus.

(2) Bt-co.tton عبارة عن مجموعة متنوعة من بذور القطن معدلة وراثيًا مقاومة للحشرات ، والتي تحتوي على جين صرخة من Bacillus thuringiensis لقتل دودة اللوز.

(3) يشير حفظ الأصول الوراثية خارج الموقع الطبيعي إلى الحفاظ على المادة الوراثية للكائن الحي أو الحفاظ عليها خارج موائل البذور الطبيعية. هناك طريقتان للحفاظ على الأصول الوراثية خارج الموقع الطبيعي هما بنوك البذور والحدائق النباتية ومتنزهات الحيوان وما إلى ذلك.

(4) علم البروتينات هو دراسة مجموعة كاملة من البروتينات ، لا سيما هياكلها ووظائفها على نطاق واسع. تمت صياغة المصطلح & # 8220proteomics & # 8221 لأول مرة في عام 1997 واستخدم لإنشاء نظير> & # 8217 مع علم الجينوم ، وهو دراسة الجينات. كلمة & # 8220proteome "مشتقة من & # 8220protein" و & # 8220 genome & # 8221 ، وقد صاغها مارك ويلكينز في عام 1994. وهي تتغير باستمرار بسبب العوامل داخل الخلايا وخارجها.

(5) كل من الجلوكوز والفركتوز لهما نفس الصيغة الكيميائية ، لكنهما مختلفان بسبب الترتيب المختلف للذرات داخل الجزيئات. الجلوكوز عبارة عن ألدوز مع مجموعة -CHO في الموضع 1 بينما الفركتوز عبارة عن كيتوز مع a -C = O في الموضع 2.

(2) مصدر معلومات البروتين

(3) الخميرة الكروموسوم الاصطناعي.

(4) المركز الوطني للتكنولوجيا الحيوية> المعلومات

(ت) ديديوكسينوكليوسيد ثلاثي الفوسفات.

(د) (1) الكروموسوم الاصطناعي البكتيري (B AC) هو عبارة عن بنية استنساخ تعتمد على بلازميد الخصوبة (أو البلازميد F). الذي يستخدم لتحويل واستنساخ البكتيريا ، وعادة بكتريا قولونية. جين أوري للمحافظة على عامل F ، وعلامة انتقائية والعديد من مواقع التقييد لإدخال الحمض النووي الغريب. الحجم المعتاد للكروموسوم الاصطناعي البكتيري هو 300 إلى 350 كيلو بايت في البوصة.

(2) أنسجة الأوعية الدموية هي أنسجة معقدة ، يتكون كل منها من عدد من أنواع مختلفة من الخلايا. يشير تمايز الأوعية الدموية إلى العملية التي تنشأ من خلالها أنواع مختلفة من الخلايا من الخلايا السليفة وتصبح مختلفة في التركيب والوظيفة عن بعضها البعض.

(3) بيلة الفينيل كيتون هي اضطراب وراثي متنحي ناتج عن عدم وجود إنزيم هيدروكسيلاز فينيل ألانين الذي يحفز تحويل حمض فينيل بيروفيك إلى حمض هيدروكسي فينيل بيروفيك. وهو ناتج عن طفرة في الجين.

(4) البروتينات الرباعية هي البروتينات المتعددة ، أي البروتينات التي تحتوي على أكثر من سلسلتين أو أكثر من سلاسل البولي ببتيد المرتبطة بتكوين الهيكل الرباعي ، مثل الهيموجلوبين.

(v) زيت المصمم: & # 8220Designer oil & # 8221 الذي يقلل من مستويات الكوليسترول الضار LDL (& # 8216bad “) في الدم لدى البشر ويزيد من إنفاق الطاقة مما قد يمنع الناس من اكتساب الوزن. يشتمل الزيت على مكون غذائي وظيفي قائم على فيتوستيرول Phytrol (TM) من Forbes في الزيت باستخدام تقنية خاصة.

الجزء الثاني
(أجب عن أي خمسة أسئلة)

السؤال 2.
(أ) إعطاء حساب مقارن للحمض النووي الريبي والحمض النووي الريبي على أساس خصائصهما التالية: [4]
(ط) التركيب والهيكل الكيميائي
(2) الموقع والوظيفة
(ب) اذكر استخدامات ما يلي في تقنيات الهندسة الوراثية: [4]
(ط) ناقلات المكوك وناقلات التعبير
(2) تقييد نوكلياز
(ج) ما هو التثقيب الكهربائي؟ [2]
إجابة:
(أ) (1) DNA:

  • يحتوي الحمض النووي على 2-ديوكسيريبوز سكر.
  • يحتوي على السيتوزين والثايمين مثل بيريميدين.
  • لديها هيكل حلزوني مزدوج تقطعت به السبل.
  • يحتوي الحمض النووي الريبي على سكر الريبوز.
  • يحتوي على السيتوزين واليوراسيل مثل بيريميدين.
  • لديها حلزون واحد تقطعت به السبل.
  • يحدث الحمض النووي في نواة البلاستيدات الخضراء والميتوكوندريا في الخلية.
  • يتحكم في انتقال الشخصيات الوراثية.

(ب) (1) توجد نواقل المكوك وتعمل وتسمح بنقل الحمض النووي بين بدائيات النوى وحقيقيات النوى. يحتوي ناقل المكوك على أصلين من النسخ المتماثل ، أي على E و ori Euk مما يسمح بحدوث النسخ المتماثل في أي نظام / مضيف. إنها & # 8220 مكوكات & # 8221 بين نوعين مختلفين. يمكن استخدامه لأداء علم الوراثة العكسي ، على سبيل المثال .. خميرة بلازميد episomal plasmid (YEP). تسمح نواقل التعبير بالتعبير عن جينات معينة مباشرة من دناها المؤتلف.

(2) نوكليازات التقييد هي إنزيمات تشق الحمض النووي في تسلسلات نيوكليوتيد محددة. غالبًا ما يكون التسلسل الذي تم التعرف عليه من أربعة إلى ستة نيوكليوتيدات. على سبيل المثال ، يتعرف نوكلياز القيد الداخلي Eco RI على التسلسل. GAATTC.

(ج) Electroporation هي طريقة ميكانيكية تستخدم لإدخال الجزيئات القطبية في خلية مضيفة من خلال غشاء الخلية. في هذا الإجراء ، يؤدي التعرض القصير لنبض الجهد الكهربائي العالي إلى اضطراب مؤقت في طبقة ثنائية الفوسفوليبيد ، مما يسمح بإدخال جزيئات مثل الحمض النووي إلى الخلية.

السؤال 3.
(أ) ما هو الاستنساخ الجيني؟ اذكر الخطوات المتبعة في هذه العملية
(ب) اشرح ما يلي:
(ط) الأحماض الأمينية الحمضية والأساسية
(2) الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات
(ج) اذكر أي أربعة أهداف لحفظ الأصول الوراثية.
إجابة:
(أ) تسمى عملية تكوين نسخ مماثلة من الجين المرغوب استنساخ الجينات. استنساخ الجينات هو تقنية لتكنولوجيا الحمض النووي المؤتلف & # 8217 حيث يتم استنساخ الجين المرغوب فيه الذي له خاصية مميزة. يتضمن استنساخ الجينات تكرار شظايا الحمض النووي عن طريق استخدام المادة الجينية للناقل ذاتي التكاثر لتكاثرها أو التعبير عنها أو اندماجها في كروموسوم المضيف.

خطوات الاستنساخ الجيني:

  • في استنساخ الجين ، تكون الخطوة الأولى هي عزل جزء الحمض النووي من الكائن الحي الذي يحتوي على الجين المعني.
  • إزالة الجين محل الاهتمام من الحمض النووي ، باستخدام إنزيمات التقييد أو عن طريق تفاعل البوليميراز المتسلسل.
  • يتم أيضًا علاج المتجهات بنفس إنزيم التقييد ، لتقسيمه. يأتي المتجه لامتلاك خصلة واحدة في النهايات تسمى العصا> & # 8217 النهايات.
  • ثم يتم استخدام ligase enzy me DNA لإدخال الجين المراد استنساخه في البلازميد. ناقلات لها نهايات مريضة لتشكيل الحمض النووي المؤتلف.
  • يعمل البلازميد أو الناقل كمركبة تنقل الجين المطلوب إلى خلية مضيفة ، وتعرف العملية باسم التحول.
  • الآن ، يتم إدخال هذه البلازميدات المؤتلفة في الخلايا البكتيرية المضيفة ، حيث تتكاثر لتضخيم الجين المطلوب ، وتسمى العملية استنساخ الجينات.
  • الآن يمكن طلاء الخلية على وسط أجار. يمكن تحديد وعزل مستعمرة الخلايا التي تحتوي على الجين المستنسخ المطلوب.

(ب) (1) الأحماض الأمينية هي الوحدة الهيكلية الأساسية لجميع البروتينات. يحتوي الحمض الأميني المحايد المجاني & # 8217 (حمض أميني واحد) دائمًا على مجموعة أمينية -NH2. مجموعة الكربوكسيل - COOH ، الهيدروجين - H ومجموعة كيميائية أو سلسلة جانبية - ”R & # 8221.

حمض أميني حمضي:
يحتوي اثنان من الأحماض الأمينية على سلاسل جانبية حمضية عند درجة الحموضة المحايدة. هذه هي حمض الأسبارتيك أو الأسبارتات (Asp) وحمض الجلوتاميك أو الجلوتامات (Glu). تحتوي سلاسلها الجانبية على مجموعات حمض الكربوكسيل التي يكون pKa & # 8217s فيها منخفضًا بدرجة كافية لتفقد البروتونات ، وتصبح سالبة الشحنة في هذه العملية. هذه الأحماض الأمينية قطبية للغاية.

الأحماض الأمينية الأساسية:
ثلاثة أحماض أمينية لها ثلاث سلاسل جانبية أساسية عند درجة حموضة محايدة. هذه هي أرجينين (Arg) ، ليسين (Lys). والهيستدين (صاحب). تحتوي سلاسلها الجانبية على النيتروجين وتشبه الأمونيا ، وهي قاعدة. إن pKa & # 8217s الخاص بهم مرتفع بما يكفي لدرجة أنهم يميلون إلى ربط البروتونات ، ويكتسبون شحنة موجبة في هذه العملية.

(2) الفسفوليبيدات هي الدهون الثلاثية الفسفورية التي يتم فيها استبدال أحد الأحماض الدهنية بمجموعة الفوسفات المضافة عن طريق الفسفرة. Glvcolipids هي دهون جليكوزيلاتي يضاف فيها بقايا السكر الجالاكتوز أو جزيء الكربوهيدرات عن طريق الارتباط بالجليكوزيل. الفسفوليبيدات والجليكوليبيدات كلاهما مشتقات للدهون. إنها تشكل مكونًا أساسيًا من غشاء الخلية الذي يلعب دورًا في التركيب والصيانة ويساعد أيضًا في إثارة تفاعلات مناعية معينة.

(ج) أهداف حفظ الأصول الوراثية:

  • الحفاظ على الأصول الوراثية النادرة الناشئة عن التهجين الجسدي.
  • تخزين حبوب اللقاح لتعزيز طول العمر.
  • صيانة البذور المتمردة.
  • لتطوير جينات للتكيف / التحمل لمختلف الضغوط / البيئات الحيوية / اللاأحيائية غير المواتية.
  • لتطوير أصناف عالية الغلة.

السؤال 4.
(أ) لماذا تعتبر الإنزيمات حساسة لدرجة الحرارة؟ اشرح بإيجاز طريقة عمل الإنزيمات على ركائزها. [4]
(ب) كيف يتم تصنيع هرمون الأنسولين باستخدام تقنية الهندسة الوراثية؟ اذكر طريقتين تكون فيهما هذه التقنية أفضل من التقنيات المستخدمة سابقًا. [4]
(ج) ما هو التجمع فوق الجزيئي؟ [2]
إجابة:
(أ) الإنزيمات حساسة لدرجة الحرارة لأن جميع الإنزيمات تقريبًا عبارة عن بروتينات لها بنية من الدرجة الثالثة وتعمل فقط في نطاق معين من درجات الحرارة. يؤدي تعريض الإنزيمات إلى درجة حرارة عالية إلى تكسير الروابط ويمكن أن يتسبب في تفسد طبيعتها ، مما يغير شكل الإنزيم. بسبب التغيير في الشكل ، لم تعد الركيزة & # 8216fits & # 8217 موقعًا غير نشط للإنزيم ولم يعد بإمكانها العمل كالمعتاد.

طريقة عمل الإنزيم: يمكن تفسيرها من خلال هذه النماذج:

آلية القفل والمفتاح: اقترح إميل فيشر هذا النموذج في عام 1898. ويسمى أيضًا نموذج القالب. وفقًا لهذا النموذج ، يحدث اتحاد الركيزة والإنزيم في الموقع النشط ، بطريقة أو بأخرى بطريقة تناسب المفتاح في القفل وينتج عنه تكوين مركب ركيزة إنزيم. نظرًا لأن الجزيئين متورطان ، تُعرف هذه الفرضية أيضًا بمفهوم التوافق الجزيئي. يعتبر المركب ES غير مستقر للغاية ويتكسر هذا المركب على الفور تقريبًا لإنتاج المنتج النهائي للتفاعل وتجديد الإنزيم الحر. ينتج عن مجمع ES في إطلاق الطاقة.

أمثلة:
كاتالاز: يحفز تحلل بيروكسيد الهيدروجين إلى ماء وأكسجين.
2 ح2ا2 → 2 ح2O + O2
يمكن لجزيء واحد من المحفزات أن يكسر 40 مليون جزيء من بيروكسيد الهيدروجين كل ثانية.

أول منتج طبي رئيسي للهندسة الوراثية هو الأنسولين البشري المسمى هومولين. الأنسولين هو بروتين يعمل كهرمون لتحفيز امتصاص السكر في الدم في الأنسجة ، مثل الكبد والعضلات.
فيما يلي الخطوات التي تدخل في تركيب الأنسولين:

  • اعزل الجين المسؤول عن إنتاج بروتين الأنسولين البشري. الجين هو جزء من الحمض النووي في الكروموسوم البشري.
  • ثم قم بإزالة قطعة دائرية من الحمض النووي تسمى البلازميد من خلية بكتيرية. تُستخدم إنزيمات تقييد خاصة لقطع الحلقة البلازميدية المفتوحة بنهايات لزجة.
  • مع فتح حلقة البلازميد ، يتم إدخال جين الأنسولين في الحلقة البلازميدية ويتم إغلاق الحلقة بإنزيم ligase الذي يشكل الحمض النووي المؤتلف. تسمى هذه العملية تقنية المؤتلف & # 8217.
  • يحتوي DNA البلازميد البكتيري الآن على جين الأنسولين البشري ويتم إدخاله في البكتيريا.
  • يتم إدخال العديد من البلازميدات التي تحتوي على جين الأنسولين في العديد من الخلايا البكتيرية. عندما تتكاثر الخلايا البكتيرية عن طريق الانقسام ، يتم أيضًا استنساخ جين الأنسولين البشري في الخلايا المستنسخة حديثًا.
  • يتم جمع جزيئات بروتين الأنسولين البشري التي تنتجها البكتيريا وتنقيتها من خلال عملية التدفق السفلي عن طريق استنبات البكتيريا المعدلة وراثيًا ، ويمكن إنتاج كميات غير محدودة من الأنسولين.

طريقتان تكون فيهما الهندسة الوراثية أفضل من التقنية المستخدمة سابقًا:

  • الأنسولين الذي تنتجه الهندسة الوراثية نقي وليس له رد فعل تحسسي.
  • يكون الأنسولين البشري أرخص بكثير عند إنتاجه باستخدام تقنية r-DNA مقارنة بالأنسولين المأخوذ من الأبقار ، حيث يمكن إنتاجه بسرعة أكبر وبكميات أكبر.

(ج) التجميع الجزيئي الفائق أو "الجزيء الفائق" هو ​​مركب محدد جيدًا من الجزيئات التي ترتبط ببعضها البعض بواسطة روابط غير تساهمية. يتم دمج الجزيئات في شكل كرة أو قضيب. يمكن أن تتراوح أبعاد التجميعات الجزيئية فوق الجزيئية من نانومتر إلى ميكرومتر. تسمى العملية التي يتشكل بها التجميع الجزيئي فوق الجزيئي التجميع الذاتي الجزيئي.

السؤال 5.
(أ) ما هي زراعة الأنسجة النباتية؟ ناقش تنظيم معمل زراعة الأنسجة تحت العناوين التالية: [4]
(ط) إعداد وسائل الإعلام
(2) غرفة الثقافة.
(ب) اشرح أي طريقتين مستخدمتين لتحديد الخلايا المضيفة المؤتلفة من الخلايا المضيفة غير المؤتلفة. [4]
(ج) قم بتسمية أي أربع تقنيات في الجسم الحي مستخدمة في الإنتاج أحادي العدد. [2]
إجابة:
(أ) زراعة الأنسجة النباتية هي تقنية الحفاظ على الخلايا والأنسجة والأعضاء النباتية في المختبر ونموها في ظل ظروف معقمة على وسط زراعة اصطناعي مناسب موجود في حاويات صغيرة تحت ظروف بيئية مضبوطة لدرجة الحرارة والضوء.

(ط) غرفة إعداد وسائل الإعلام: منطقة مطلوبة لإعداد وسائل الإعلام. في مثل هذه المساحة ، يجب توفير مساحة مقاعد البدلاء للمواد الكيميائية ، وأدوات المختبر ، وأوعية الاستزراع ، والأقفال والمعدات المتنوعة اللازمة لإعداد الوسائط وتوزيعها. في هذه الغرفة ، يتم توفير أيضًا لوضع الأطباق الساخنة أو أدوات النمام ، ومقياس الأس الهيدروجيني ، والتوازن ، وحمام الماء ، والشعلات ، والفرن ، والأوتوكلاف ، ووعاء الثقافة ، والثلاجة ، إلخ.

(2) غرفة الثقافة: يتم تحضين جميع أنواع الأنسجة النباتية المستزرعة في ظل ظروف يتم التحكم فيها جيدًا في درجة الحرارة والرطوبة والإضاءة ودوران الهواء. يجب أن تحتوي غرفة الاستزراع على نظام للتحكم في الإضاءة ودرجة الحرارة. بشكل عام يتم الحفاظ على درجة الحرارة عند 25 ± 2 درجة مئوية ورطوبة نسبية 20-98٪ وتهوية هواء موحدة. تزرع الثقافات في الضوء المنتشر والظلام لمدة 12 ساعة.

(ب) يتبع إدخال الحمض النووي المؤتلف في خلية مضيفة مناسبة اختيار تلك الخلايا التي تحتوي على النواقل المؤتلفة. هناك العديد من طرق الاختيار التي تعتمد على التعبير أو عدم التعبير عن بعض السمات الموجودة في الناقل أو جنبًا إلى جنب مع الجين المستنسخ.

حساسية المضادات الحيوية: يحتوي البلازميد المؤتلف على العديد من السمات مثل موقع التعرف على ori وجين العلامة المحدد. بعض هذه السمات تقاوم بعض المضادات الحيوية. إذا كان الجين المقاوم للمضادات الحيوية موجودًا جنبًا إلى جنب مع الجين المستنسخ ، فمن السهل جدًا تحديد المحولات المؤتلفة مباشرة على وسط مكمل بمضاد حيوي خاص به.

في معظم الحالات هناك مرحلتان للاختيار. الأول هو الاختيار على أساس. الخلايا المحولة ، أي الخلايا التي أخذت البلازميد. والثاني هو تحديد الخلايا المحولة التي تحتوي على البلازميد المؤتلف. يمكن تأكيد وجود إدخال الحمض النووي المطلوب إما عن طريق عزل البلازميدات المؤتلفة وهضمها بنفس إنزيم التقييد المستخدم في صنع النواقل المؤتلفة ، عن طريق PCR ، عن طريق التهجين الجنوبي مع تحقيقات DNA ، عن طريق التهجين الشمالي مع تحقيقات RNA وبواسطة مباشرة تسلسل الحمض النووي

التثبيط النسيجي: طريقة أخرى للتمييز بين المؤتلف وغير المترابط على أساس قدرتها على إنتاج اللون.
تثبيط lnsertional: في هذه الطريقة ، يكون الحمض النووي المؤتلف ضمن تسلسل ترميز إنزيم p-galactosidase. ينتج عن هذا تعطيل الإنزيم الذي يشار إليه باسم تعطيل الإدراج.

المستعمرات البكتيرية التي لا تحتوي البلازميدات على غرز ، تنتج اللون الأزرق ولكن تلك التي تحتوي على مادة ملحقة أو المؤتلف لا تنتج أي لون ويتم تحديدها على أنها مستعمرات مؤتلفة.

(ج) التقنيات في الجسم الحي المستخدمة في الإنتاج الأحادي هي التوليد ، والبويضات والتكاثر ، والقضاء على الجينوم عن طريق التهجين البعيد أو المعالجة الكيميائية وشبه الصبغي.

السؤال 6.
(أ) اكتب المبدأ وأي تطبيقين لكل من التقنيات الكيميائية الحيوية التالية: [4]
(ط) كروماتوغرافيا التبادل Ion & # 8211
(2) تغلغل هلام & # 8211
(ب) ما هي الشفرة الجينية؟ اذكر ثلاث خصائص مهمة للشفرة الجينية. [4]
(ج) ما هي مجسات الحمض النووي؟ [2]
إجابة:
(ب) (1) مبدأ كروماتوغرافيا التبادل الأيوني: يُعرَّف بأنه التبادل العكسي للأيونات في المحلول مع الأيونات المرتبطة إلكتروستاتيكيًا بنوع من وسط الدعم غير القابل للذوبان.يتم الحصول على الفصل لأن الجزيئات المختلفة لها درجة مختلفة من التفاعل مع المبادل الأيوني بسبب الاختلاف في الشحنات وكثافة الشحن وتوزيع الشحنة على أسطحها. يمكن التحكم في هذه التفاعلات بظروف مختلفة مثل القوة الأيونية ودرجة الحموضة.

يتكون المبادل الأيوني من مصفوفة غير قابلة للذوبان ترتبط بها المجموعات المشحونة تساهميًا. يتم فصل التبادل الأيوني بشكل أساسي في أعمدة معبأة بمبادل أيوني. هناك نوعان من المبادلات الأيونية ، وهما مبادلات الكاتيون والأنيون. تمتلك مبادلات الكاتيون مجموعات سالبة الشحنة وستجذب هذه الكاتيونات موجبة الشحنة. تحتوي مبادلات الأنيون على مجموعات مشحونة إيجابياً تجذب الأنيونات سالبة الشحنة. بعد التبادل الأيوني ، يمكن التخلص من الجزيئات من المصفوفة عن طريق الامتصاص الانتقائي. يمكن تحقيق الامتصاص الانتقائي عن طريق التغييرات في الأس الهيدروجيني و / أو التركيز الأيوني أو عن طريق شطف التقارب ، وفي هذه الحالة يتم إدخال أيون له تقارب أكبر للتبادل عن الأيون المرتبط في النظام.

  • غالبًا ما يتم استخدام راتنجات التبادل الأيوني البوليسترين والبولي فينول لفصل جزيء الصر هال مثل الأحماض الأمينية والببتيدات الصغيرة والنيوكليوتيدات وقواعد N والنيوكليوتيدات الحلقية والأحماض العضوية.
  • تُستخدم مبادلات أيونات السليلوز بشكل شائع للبروتينات ، بما في ذلك الإنزيمات والسكريات والأحماض النووية.

مبدأ كروماتوغرافيا نفاذية الهلام: كروماتوغرافيا الجل / الترشيح هي تقنية فصل تستخدم المناخل الجزيئية ، وتتكون من ناقلات محايدة متصالبة مثل البوليمرات مثل الاغاروز ، ديكسترانس بأحجام مسام مختلفة. لذلك ، يمكن أن يفصل الجزيئات الكبيرة ذات الأحجام المختلفة عن بعضها البعض. جزيئات أصغر من حجم المسام إما الناقل ويتم الاحتفاظ بها. يتم استخلاصها لاحقًا (حسب الحجم الجزيئي) وجمعها. الأسماء الأخرى التي تم اقتراحها لهذه التقنية هي: الحصول على الترشيح ، كروماتوغرافيا الاستبعاد الجزيئي أو الحجمي أو كروماتوغرافيا المنخل الجزيئي.

  • فصل السكاريد والإنزيمات والأجسام المضادة والبروتينات الأخرى.
  • فصل الأنواع غير القطبية مثل الدهون الثلاثية في مراحل متحركة غير مائية.
  • تستخدم لتحليل توزيع الوزن الجزيئي للبوليمر العضوي القابل للذوبان.

يُطلق على الكود الجيني رمز ثلاثي ، أي تسلسل من ثلاث قواعد نيتروجينية على m-RNA يحدد التعرف على نوع معين من حمض أميني واحد. وبالتالي ، يجب قراءة المعلومات المشفرة في تسلسل القواعد النيتروجينية في مجموعات من ثلاثة (UAC ، GGC ، UGC).

ثلاث خصائص مهمة:

  1. الكود الثلاثي: ثلاث قواعد نيتروجين متجاورة تشكل كودونًا يحدد موضع حمض أميني واحد في بولي ببتيد.
  2. إشارة البدء: يتم الإشارة إلى تخليق البولي ببتيد بواسطة AUG أو كودون الميثيونين و GUG-Valine codon. لديهم وظيفة مزدوجة.
  3. إشارة التوقف: تتم الإشارة إلى إنهاء سلسلة البولي ببتيد بواسطة ثلاثة أكواد إنهاء - UAA و UAG و UGA. لا تحدد أي حمض أميني وبالتالي تسمى أيضًا الكودون غير الحسّي.
  4. الكود العالمي: الكود الجيني قابل للتطبيق عالميًا ، أي أن الكودون يحدد نفس الحمض الأميني من الفيروس إلى شجرة أو إنسان.
  5. كودون غير غامض: كود واحد يحدد حمض أميني واحد فقط وليس أي حمض آخر.

(ج) مسبار الحمض النووي: هو محلول من الحمض النووي المشع أحادي الجديلة أو النيوكليوتيدات oligodeoxy (جزء من DNA يتكون من عدد قليل إلى عدة نيوكليوتيدات). يشير مجس الاسم إلى حقيقة أن جزيء الحمض النووي هذا يستخدم لاكتشاف وتحديد جزء الحمض النووي في الجل / الغشاء الذي يحتوي على تسلسل مكمل للمسبار. يتهجين المسبار مع الحمض النووي التكميلي على الغشاء إلى حد كبير مع ارتباط منخفض غير محدد على الغشاء. تُعرف هذه الخطوة باسم تفاعل التهجين.

السؤال 7.
(أ) كيف يمكن الحصول على النباتات التالية باستخدام تقنيات التحول الجيني. [4]
(ط) النباتات التي تتحمل الجفاف والملوحة
(2) الهجينة الجسدية
(ب) شرح العملية المتضمنة في نسخ الحمض النووي إلى mRNA. اذكر أيضًا أي تغييرين بعد النسخ النصية التي تحدث في mRNA المتكون. [4]
(ج) ما هي شظايا أوكازاكي؟ كيف انضموا؟ [2]
إجابة:
(ط) تحمل الجفاف: الماء ضروري لجميع الكائنات الحية. تستخدم النباتات الماء كمذيب ، ووسيط نقل ، ومبرد تبخيري ، ودعامة فيزيائية ، وكمكون رئيسي لعملية التمثيل الضوئي. بدون مياه كافية ، تكون الزراعة مستحيلة. لذلك ، يعد تحمل الجفاف سمة زراعية مهمة للغاية.

تتمثل إحدى طرق هندسة تحمل الجفاف في أخذ الجينات من النباتات التي تتحمل الجفاف بشكل طبيعي وإدخالها في المحاصيل. نبات القيامة (Xerophyta viscosa) ، موطنه مناطق جافة في أقصى جنوب إفريقيا ، يمتلك جينًا لبروتين فريد في غشاء الخلية. أظهرت التجارب أن النباتات التي تعطى هذا الجين أقل عرضة للإجهاد من الجفاف والملوحة الزائدة.

تم العثور على بعض الجينات التي تتحكم في إنتاج البشرة الرقيقة الواقية الموجودة على الأوراق. إذا كان من الممكن زراعة المحاصيل بقشرة شمعية سميكة ، فيمكن أن تكون مجهزة بشكل أفضل للتعامل مع الجفاف.

تحمل الملح: مكّن الري من تحويل المناطق القاحلة إلى بعض المناطق الزراعية الأكثر إنتاجية في العالم. ومع ذلك ، أصبحت الملوحة الزائدة مشكلة رئيسية للزراعة في الأجزاء الجافة من العالم. في العديد من الحالات ، استخدم العلماء التكنولوجيا الحيوية لتطوير نباتات ذات تحمل معزز للظروف المالحة.

لاحظ الباحثون أن النباتات ذات التحمل العالي للإجهاد الملحي تمتلك مستويات عالية بشكل طبيعي من مادة تسمى جلايسين البيتين. علاوة على ذلك ، فإن النباتات ذات المستويات المتوسطة من تحمل الملوحة لها مستويات متوسطة ، والنباتات ذات التحمل الضعيف للملوحة لديها القليل أو لا شيء على الإطلاق. زادت الطماطم المعدلة وراثيا مع زيادة إنتاج الجلايسينبيتين. التسامح مع الظروف المالحة.

طريقة أخرى لهندسة تحمل الملح تستخدم بروتينًا يأخذ الصوديوم الزائد ويحوله إلى حجرة خلوية حيث لا يؤذي الخلية. في المختبر ، تم استخدام هذه الاستراتيجية لإنشاء نباتات اختبارية قادرة على الأزهار وإنتاج البذور تحت مستويات ملح شديدة. لا تزال المحاصيل المتاحة تجاريًا مع هذا التعديل على بعد عدة سنوات.

(2) أصبحت العملية ، بخلاف الدورة الجنسية ، متاحة مؤخرًا للنباتات الأعلى ، والتي يمكن أن تؤدي إلى إعادة التركيب الجيني. يُعرف هذا الإجراء الجيني غير التقليدي الذي يتضمن الاندماج بين البروتوبلاست الجسدية المعزولة في ظروف المختبر والتطور اللاحق لمنتجها (heterokaryon) إلى نبات هجين باسم التهجين الجسدي.

تطبيق التهجين الجسدي:

  • يبدو أن اندماج الخلايا الجسدية هو الوسيلة الوحيدة من خلال اثنين من جينومات الوالدين المختلفة التي يمكن إعادة تجميعها بين النباتات التي لا يمكنها التكاثر جنسياً (اللاجنسي أو العقيم).
  • يمكن دمج البروتوبلاست للنباتات المعقمة جنسياً (أحادي الصيغة الصبغية ، ثلاثية الصبغيات ، واختلاف الصيغة الصبغية) لإنتاج ثنائي الصبغيات الخصبة ومتعدد الصبغيات.
  • يتغلب اندماج الخلايا الجسدية على حواجز عدم التوافق الجنسي. في بعض الحالات ، وجدت الهجينة الجسدية بين نباتين غير متوافقين تطبيقًا أيضًا في الصناعة أو الزراعة.
  • يعد اندماج الخلايا الجسدية مفيدًا في دراسة الجينات السيتوبلازمية وأنشطتها ويمكن تطبيق هذه المعلومات في تجارب تربية النبات.

(ب) عملية النسخ: النسخ هو عملية إنشاء حبلا مرسال RNA من DNA ، يتم إجراؤه بواسطة إنزيم RNA polymerase ، يحدث النسخ دائمًا في 5 & # 8242 → 3 & # 8242. الاتجاه ، مع تحريك البوليميراز 3 & # 8242 → 5 & # 8242 على طول حبلا DNA.

بدء النسخ: هناك ثلاث خطوات في النسخ:
البدء: يبدأ تخليق الحمض النووي الريبي بعد أن يلتصق بوليميراز الحمض النووي الريبي بالحمض النووي ويفكّه. سيحدث تخليق الحمض النووي الريبي دائمًا على شريط القالب.

استطالة: RNA polymerase يزيل الحلزون المزدوج للحمض النووي ويتحرك في اتجاه مجرى النهر ويطيل نسخة RNA عن طريق إضافة ريبونوكليوتيدات في اتجاه 5 & # 8242 → 3 & # 8242. يضاف كل ريبونوكليوتيد إلى حبلا الرنا المرسال المتنامي باستخدام قواعد الاقتران الأساسية (يرتبط A مع T و G يتحد مع C). لكل C تمت مصادفته على خيط DNA يتم إدخال G في RNA ، لكل Q a C ولكل T ، يتم إدخال A. نظرًا لعدم وجود T في RNA ، يتم إدخال U كلما تمت مصادفة A. بعد مرور بوليميراز الحمض النووي الريبي ، يستعيد الحمض النووي هيكله المزدوج الذي تقطعت به السبل.

الإنهاء: عند اكتمال mRNA ، يتم تحرير mRNA وإطلاق RNA polymerase من DNA.

اثنان من التغييرات اللاحقة النسخية التي تحدث في mRNA المتكونة هما:
يتم تعديل أو معالجة نسخ الحمض النووي الريبي حقيقيات النوى ، قبل مغادرة النواة لإنتاج رنا وظيفي. تتم معالجتها بطريقتين:
(1) 5 & # 8216 السد: يشمل وضع حد لما قبل الرنا المرسال إضافة 7 ميثيل جوانوزين (m7G) إلى النهاية 5 & # 8242.
(2) 3 & # 8242 بولي أدينيل: المعالجة السابقة لمرنا في الطرف 3 & # 8242 من جزيء الحمض النووي الريبي تتضمن انقسام نهايته 3 & # 8242 ثم إضافة حوالي 200 من بقايا الأدينين لتشكيل ذيل بولي (أ). تحدث تفاعلات الانقسام والغدة إذا كان تسلسل إشارة polyadenylation (5 & # 8242 & # 8211 AAUAAA-3 & # 8242) يقع بالقرب من 3 & # 8242 نهاية جزيء pre-mRNA ، متبوعًا بتسلسل آخر ، والذي يكون عادةً (5 & # 8242 -CCA-3 & # 8217).

(ج) شظايا Okazaki عبارة عن شظايا قصيرة من الحمض النووي تم تصنيعها حديثًا يتم إنتاجها بشكل متقطع في قطع أثناء تكرار الحمض النووي. يتم تشكيلها على حبلا القالب المتأخر وهي مكملة لشريط القالب المتأخر. يتم ربط شظايا أوكازاكي معًا بواسطة إنزيم DNA ligase.

السؤال 8.
(أ) ما المقصود بمصطلح الجينوميات؟ اكتب الفروق بين الجينوميات الهيكلية والجينوميات الوظيفية. [4]
(ب) اسم وشرح أي أربع طرق لمزامنة الخلايا. [4]
(ج) ما المقصود بعلامات التسلسل المعبر عنها؟ [2]
إجابة:
(أ) اشتقت كلمة "علم الجينوم" من مصطلح "الجينوم" وهو عبارة عن رسم خرائط للدستور الجيني الكلي للكائن وتسلسل وتحليل المعلومات الجينومية لحل استفسار طبي أو صناعي أو بيولوجي. تبحث دراسات الجينوم في بنية ووظيفة الجينات وتقوم بذلك في وقت واحد لجميع الجينات في الجينوم. يتم تصنيف علم الجينوم على نطاق واسع إلى الجينوميات الهيكلية والوظيفية.

علم الجينوم البنيوي: يتعامل علم الجينوم الهيكلي مع تسلسل الحمض النووي وتجميع التسلسل وتنظيم وإدارة التسلسل. إنها في الأساس مرحلة البداية لتحليل الجينوم ، أي. بناء خرائط وراثية أو فيزيائية أو متسلسلة عالية الدقة للكائن الحي. تسلسل الحمض النووي الكامل للكائن الحي هو خريطته المادية النهائية. نظرًا للتقدم السريع في تقنية الحمض النووي وإكمال العديد من مشاريع تسلسل الجينوم على مدى السنوات القليلة الماضية ، وصل مفهوم الجينوميات الهيكلية إلى حالة انتقالية. يتضمن الآن أيضًا النظاميات وتحديد البنية ثلاثية الأبعاد للبروتينات الموجودة في الخلايا الحية. لأن البروتينات في كل مجموعة من الأفراد تختلف وبالتالي سيكون هناك أيضًا اختلافات في تسلسل الجينوم.

علم الجينوم الوظيفي: يعتمد على معلومات الجينوميات الهيكلية والخطوة التالية هي إعادة بناء تسلسل الجينوم ومعرفة الوظيفة التي تقوم بها الجينات. تدعم هذه المعلومات أيضًا تجربة التصميم لاكتشاف الوظائف التي يقوم بها جينوم معين. لقد وسعت استراتيجية علم الجينوم الوظيفي من نطاق التحقيقات البيولوجية. تعتمد هذه الاستراتيجية على دراسة منهجية لجين / بروتين واحد لجميع الجينات / البروتينات.

لذلك ، فإن المنهجيات التجريبية واسعة النطاق (جنبًا إلى جنب مع النتائج التي تم تحليلها إحصائيًا / المحسوبة) تميز علم الجينوم الوظيفي. ومن ثم ، فإن الجينوميات الوظيفية توفر معلومات جديدة عن الجينوم. هذا يسهل فهم الجينات ووظيفة البروتينات وتفاعلات البروتين.

(ب) مزامنة ثقافة الخلية: تختلف الخلايا في ثقافات التعليق اختلافًا كبيرًا في الحجم والشكل والحمض النووي والمحتوى النووي. علاوة على ذلك ، يختلف وقت دورة الخلية بشكل كبير داخل الخلايا الفردية. لذلك ، تكون مزارع الخلايا غير متزامنة في الغالب.

من الضروري معالجة ظروف النمو لثقافة غير متزامنة من أجل تحقيق درجة أعلى من التزامن. الثقافة المتزامنة هي التي تنتقل فيها غالبية الخلايا عبر كل مرحلة من مراحل دورة الخلية (G1: S ، G2 و M) في وقت واحد.

يمكن تحقيق المزامنة بالطرق التالية:

  • تتضمن الطرق الفيزيائية التحديد حسب الحجم (حجم تجميع الخلايا.)
  • تشمل الطرق الكيميائية التجويع (حرمان المزارع المعلقة من مركب النمو الأساسي وإمداد الثقافة).
  • تشمل الطرق الكيميائية التثبيط (منع تطور الأحداث في دورة الخلية مؤقتًا باستخدام مثبط كيميائي حيوي ثم تحرير الكتلة).

(ج) علامة التسلسل المعبر عنها أو EST هي تسلسل فرعي قصير لتسلسل cDNA المنسوخ يمثل جينًا جزئيًا. يمكن استخدامها لتحديد نسخ الجينات ، وهي مفيدة في اكتشاف الجينات وتحديد تسلسل الجينات ، وتستخدم في المصفوفات الدقيقة.

السؤال 9..
(أ) ما هو مشروع الجينوم البشري؟ أذكر أهدافها وإنجازاتها الهامة. [4]
(ب) اكتب ملاحظات قصيرة عن: [4]
(ط) رابط الموقع & # 8211
(2) المعالج الدقيق
(3) EMBL
(4) متصفح التصنيف
(ج) ما هو الطفرات الموجهة بالموقع؟ [2]
إجابة:
(أ) مشروع الجينوم البشري (HGP): هذا مشروع بحث علمي دولي بهدف أساسي هو تحديد تسلسل أزواج القواعد الكيميائية التي تشكل الحمض النووي وتحديد ما يقرب من 25000 جين من الجينوم البشري من كلا الجينين الفيزيائيين. ووجهة نظر وظيفية.

الفوائد: لا يزال العمل على تفسير بيانات الجينوم في مراحله الأولى. من المتوقع أن توفر المعرفة التفصيلية للجينوم البشري سبلًا جديدة للتقدم في الطب والتكنولوجيا الحيوية. بدأ عدد من الشركات ، مثل Myriad Genetics ، في تقديم طرق سهلة لإدارة الاختبارات الجينية لمجموعة متنوعة من الأمراض ، بما في ذلك سرطان الثدي ، واضطرابات التوازن ، والتليف الكيسي ، وأمراض الكبد وغيرها الكثير. أيضًا ، من المحتمل أن تستفيد مسببات السرطانات ومرض ألزهايمر وغيرها من المجالات ذات الاهتمام الإكلينيكي من معلومات الجينوم وربما تؤدي على المدى الطويل إلى تحقيق تقدم كبير في إدارتها.

هناك أيضًا العديد من الفوائد الملموسة لعلماء الأحياء. على سبيل المثال ، ربما يكون الباحث الذي يبحث في نوع معين من السرطان قد حصر بحثه في جين معين. من خلال زيارة قاعدة بيانات الجينوم البشري على شبكة الإنترنت العالمية ، يمكن لهذا البحث فحص ما كتبه العلماء الآخرون عن هذا الجين ، بما في ذلك (يحتمل) الهيكل ثلاثي الأبعاد لمنتجها ، ووظائفها (وظائفها) ، وعلاقاتها التطورية مع البشر الآخرين. الجينات ، أو الجينات الموجودة في الفئران أو الخميرة أو ذباب الفاكهة ، والطفرات الضارة المحتملة ، والتفاعلات مع الجينات الأخرى ، وأنسجة الجسم التي يتم فيها تنشيط هذا الجين ، والأمراض المرتبطة بهذا الجين أو أنواع البيانات الأخرى.

(ب) Locus Link هو مورد على الإنترنت للمركز الوطني لمعلومات التكنولوجيا الحيوية (NCBI). وهو مصمم لربط المعلومات ذات الصلة بالمواقع الجينية والمنتجات الجينية من عدة مصادر.

المعالج الدقيق: المعالج الدقيق أو المعالج هو قلب الكمبيوتر وهو يؤدي جميع المهام الحسابية والحسابات ومعالجة البيانات وما إلى ذلك داخل الكمبيوتر. المعالج الدقيق هو دماغ الكمبيوتر. في أجهزة الكمبيوتر ، أكثر أنواع المعالجات شيوعًا هي شريحة Intel Pentium و Pentium IV هي أحدث شريحة من Intel Corporation. يمكن تصنيف المعالجات الدقيقة بناءً على الميزات التالية.
مجموعة التعليمات: هي مجموعة التعليمات التي يمكن للمعالج الدقيق تنفيذها.
عرض النطاق الترددي: عدد البتات التي تمت معالجتها بواسطة المعالج في تعليمة واحدة.
سرعة الساعة: تقاس سرعة الساعة بالميغاهرتز وتحدد عدد التعليمات التي يمكن للمعالج معالجتها.

المختبر الأوروبي للبيولوجيا الجزيئية (EMBL): تم إنشاؤه لجمع وتنظيم وتوزيع البيانات حول تسلسل النوكليوتيدات وغيرها من المعلومات التي يتم خصمها لهم. تشكل قاعدة بيانات تسلسل النوكليوتيدات (المعروفة أيضًا باسم EMBL -Bank) مورد تسلسل النوكليوتيدات الأساسي في أوروبا. المصادر الرئيسية لتسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي هي التقديم المباشر من الأبحاث الفردية ومشاريع تسلسل الجينوم وطلبات براءات الاختراع.

مستعرض التصنيف: توفر أداة البحث هذه معلومات تصنيفية عن الأنواع المختلفة. تحتوي قاعدة بيانات التصنيف الخاصة بـ NCBI على معلومات (بما في ذلك الأسماء العلمية والعامة) حول جميع الكائنات الحية التي تتوفر لها بعض معلومات التسلسل (أكثر من 79000 نوع). يوفر الخادم المعلومات الجينية والعلاقة التصنيفية للأنواع المعنية. يحتوي التصنيف على روابط مع خوادم أخرى لـ NCBI ، مثل الهيكل و PubMed.

(ج) الطفرات الموجهة بالموقع هي تقنية بيولوجيا جزيئية يتم فيها إنشاء طفرة في موقع معين في جزيء الحمض النووي.


أسئلة بخصوص عزل المنطقة المحركة لتقنيات الحمض النووي المؤتلف - علم الأحياء

التحضير لامتحان الفصل الأحياء

يعد الاستنساخ الجيني أمرًا بالغ الأهمية لأي تطبيق يتضمن جينًا واحدًا لأن _____. (المفهوم 20.1)

أ) جزيئات الحمض النووي التي تحدث بشكل طبيعي طويلة جدًا وتحتوي على العديد من الجينات

ب) توفر وسيلة لإنتاج كميات كبيرة من منتجها البروتيني

ج) تحتل الجينات نسبة صغيرة فقط من الحمض النووي الكروموسومي في حقيقيات النوى ، والباقي عبارة عن سلاسل نيوكليوتيدات غير مشفرة

د) يوفر وسيلة لإنتاج نسخ عديدة من الجين في فترة زمنية قصيرة

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

ما هي ميزة استخدام الكروموسوم الاصطناعي البكتيري (BAC) لتوليد مكتبة جينومية مقارنة بالبلازميد أو العاثية التي تم استخدامها تاريخيًا لهذه العملية؟ (المفهوم 20.1)

أ) تحمل BACs شظايا DNA أكبر بكثير من البلازميدات أو العاثيات وتقلل إلى حد كبير من عدد الحيوانات المستنسخة اللازمة لتكوين مكتبة الجينوم.

ب) يقلل استخدام BACs من تكرار قطع جينات معينة داخل منطقة الترميز عن طريق إنزيمات التقييد وتقسيمها بين نسختين أو أكثر.

ج) بسبب حجمها ، فإن BACs أقل صعوبة في العمل معها في المختبر من البلازميدات أو العاثيات.

د) الردان الأول والثاني صحيحان.

هـ) الإجابات الثلاثة الأولى صحيحة.

في أي مما يلي قد يكون من المفيد إنشاء مكتبة cDNA (DNA التكميلية) والعمل معها بدلاً من مكتبة الجينوم؟ (المفهوم 20.1)

أ) دراسة الدور الذي يلعبه الحمض النووي الريبي غير المشفر في تنظيم التعبير عن الجينات المشفرة للجينوم

ب) ترتيب المنطقة المحسِّنة للجين الذي ينظم التطور العصبي للضفدع

ج) دراسة البروتين الذي يدخل في تكوين عين السمندل وتنظيم الجين الذي يعبر عنه

د) مقارنة تسلسل الإنترونات داخل جين مشترك بين سلالات مختلفة من الزواحف

هـ) مكتبة (كدنا) لن تكون الخيار المناسب لأي من الردود المدرجة.

يوضح التعبير عن الجين PAX-6 عند تبادل نسخ الجين من الفقاريات وذبابة الفاكهة بين مجموعات الحيوانات هذه _____. (المفهوم 20.1)

أ) أن نفس الجين يمكن أن يكون له وظائف مختلفة جدًا في أنواع مختلفة من الحيوانات

ب) أن بعض جينات الترميز لها منتجات أخرى غير البروتينات في أنواع مختلفة من الحيوانات

ج) الأصل المشترك في تطور هذه المجموعات الحيوانية

د) أن آليات التعبير الجيني تختلف بين مجموعات الحيوانات المختلفة

هـ) أن الجين الذي يلعب دورًا رئيسيًا في تطوير نوع واحد من الكائنات الحية غالبًا ما يكون له دور منخفض في نوع آخر

أي من الإنزيمات التالية هو مفتاح أتمتة PCR (تفاعلات البلمرة المتسلسلة)؟ (المفهوم 20.1)

تستخدم البكتيريا إنزيمات تقييدية لـ _____. (المفهوم 20.1)

يسمى الإنزيم الذي يقطع الحمض النووي بتسلسل متماثل من القواعد _____. (المفهوم 20.1)

عندما يقطع إنزيم التقييد النموذجي جزيء الحمض النووي ، فإن الجروح تكون متداخلة بحيث يكون لشظايا الحمض النووي نهايات مفردة تقطعت بهم السبل. هذا مهم في عمل الحمض النووي المؤتلف لأن _____. (المفهوم 20.1)

أ) يسمح للخلية بالتعرف على الأجزاء التي ينتجها الإنزيم

ب) تعمل النهايات المفردة التي تقطعت بهم السبل كنقاط انطلاق لتكرار الحمض النووي

ج) سوف تلتصق الشظايا بشظايا أخرى ذات نهايات تكميلية أحادية الجديلة

د) تمكن الباحثين من استخدام الأجزاء كإنترونات

ه) فقط قطع الحمض النووي المفرد التي تقطعت بهم السبل يمكن أن ترمز للبروتينات

في الهندسة الوراثية ، تشير & quotstick end & quot إلى _____. (المفهوم 20.1)

أ) تقنية لإيجاد جين مهم داخل نواة دون تدمير الخلية

ب) قدرة البلازميدات على الالتصاق بجدار الخلية البكتيرية وبالتالي يتم امتصاصها في البكتيريا

ج) قطع قصيرة من الحمض النووي أحادي السلسلة تترك في نهاية جزيئات الحمض النووي مقطوعة بواسطة إنزيمات التقييد

د) الموقع على مرنا الذي يلتصق بالحمض النووي أثناء النسخ

هـ) أيا من الإجابات المدرجة غير صحيحة.

أي من الإنزيمات التالية يمكنه سد النك في خيط واحد من جزيء DNA مزدوج الشريطة عن طريق تكوين رابطة السكر والفوسفات بين النيوكليوتيدات المجاورة غير الملتصقة؟ (المفهوم 20.1)

لإنشاء حمض نووي مؤتلف مع استقرار طويل الأمد ، من الضروري أن يكون لديك أي مما يلي في أنبوب الاختبار؟ (المفهوم 20.1)

ه) بوليميراز الحمض النووي المقاوم للحرارة

ما اثنين من الإنزيمات اللازمة لإنتاج الحمض النووي المؤتلف؟ (المفهوم 20.1)

أ) إنزيم تقييد و topoisomerase

ب) إنزيم تقييد وليجاس

ج) إنزيم تقييد وبوليميراز

د) بوليميراز وليجاز

ه) بوليميراز وتوبويزوميراز

في الطرق المؤتلفة ، يشير المصطلح & quotvector & quot إلى _____. (المفهوم 20.1)

أ) الإنزيم الذي يقطع الحمض النووي إلى أجزاء مقيدة

ب) النهايات اللاصقة لجزء الحمض النووي

د) بلازميد أو عامل آخر يستخدم لنقل الحمض النووي إلى خلية حية

هـ) مسبار DNA يستخدم لتحديد مكان جين معين

أي ترتيب للأنزيمات الأربعة التالية يمثل الترتيب الذي سيتم استخدامه به في تجربة استنساخ جيني نموذجية تؤدي إلى إدخال مادة cDNA في بلازميد بكتيري؟ ابدأ بنسخة mRNA للجين. (المفهوم 20.1)

أ) إنزيم التقييد ، النسخ العكسي ، بوليميراز الحمض النووي ، DNA ligase

ب) إنزيم التقييد ، DNA ligase ، النسخ العكسي ، بوليميريز الحمض النووي

ج) النسخ العكسي ، بوليميراز الحمض النووي ، إنزيم التقييد ، DNA ligase

د) النسخ العكسي ، DNA ligase ، DNA polymerase ، إنزيم التقييد

ه) النسخ العكسي ، إنزيم التقييد ، بوليميريز الحمض النووي ، DNA ligase

العالم الذي يرغب في تكوين كائن حي قادر على تحطيم عدة أنواع من النفايات السامة يجمع جينات من عدة أنواع من البكتيريا لتكوين بكتيريا واحدة و quotsuperbacterium. أي مما يلي سيكون ضروريًا للقيام بذلك؟ (المفهوم 20.1)

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

يستخدم مسبار الحمض النووي في _____. (المفهوم 20.1)

ب) إنتاج كمية كبيرة من الحمض النووي من كمية ضئيلة من الحمض النووي

ج) عمل نسخ طبق الأصل من تسلسل الحمض النووي

د) تحديد الجينات التي تم إدخالها في البلازميدات البكتيرية أو فصلها عن طريق الرحلان الكهربائي

ما هو مصدر إنزيم النسخ العكسي المستخدم في تقنية الحمض النووي المؤتلف؟ (المفهوم 20.1)

د) خلايا الثدييات المصابة بالعاثية المستزرعة

هـ) إما الفيروسات القهقرية أو خلايا الثدييات المصابة بالعاثية المستزرعة

نظرًا لأن الجينات حقيقية النواة تحتوي على إنترونات ، فلا يمكن أن تترجمها البكتيريا ، التي تفتقر إلى آلية تضفير الحمض النووي الريبي. ولكن إذا كنت ترغب في هندسة بكتيريا لإنتاج بروتين حقيقي النواة ، فيمكنك تخليق جين بدون إنترونات. طريقة جيدة للقيام بذلك هي _____. (المفهوم 20.1)

أ) تعديل البكتيريا حتى تتمكن من لصق الحمض النووي الريبي

ب) استخدم مسبار الحمض النووي للعثور على جين بدون إنترونات

ج) العمل للخلف من mRNA لعمل نسخة من الجين بدون إنترونات

د) استخدام العاثية لإدخال الجين المطلوب في البكتيريا

ه) استخدام إنزيم تقييد لإزالة الإنترونات من الجين

يسمى الحمض النووي المركب باستخدام قالب RNA _____. (المفهوم 20.1)

في تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) ، تسلسل القواعد في البادئات مهم لأنه _____. (المفهوم 20.1)

أ) يحدد أي جزء من الجينوم سيتم تضخيمه

ب) يطابق دائمًا كود الإيقاف

ج) يسبب دائما طفرة صامتة

د) يحدد عدد دورات التفاعل اللازمة للحصول على كمية كافية من الحمض النووي المتضخم

هـ) يحدد عدد التكرارات الترادفية في الجينوم

قامت عالمة الأحياء الجزيئية بعزل جزء قصير من الحمض النووي الذي تريد استنساخه في المختبر. تقوم أولاً بتسخين الحمض النووي ، الذي يفصل بين الخيوط ، ثم تضيف _____. (المفهوم 20.1)

أ) النيوكليوتيدات والبادئات والبوليميراز

ب) الريبوسومات والنيوكليوسومات والحمض النووي الريبي المرسال

د) نقل الحمض النووي الريبي ، ومطابقة الأحماض الأمينية ، والحمض النووي الريبي الرسول

هـ) الريبوسومات ، والأحماض الأمينية المطابقة ، والبادئات

في تقنية تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) ، يتم تبديل مرحلة التسخين ومرحلة التبريد. يجب أن تمر عينة أصلية من الحمض النووي عبر عدد جولات التسخين والتبريد الإجمالية قبل زيادة كمية العينة ثماني مرات؟ (المفهوم 20.1)

تعدد أشكال النوكليوتيدات المفردة (SNPs) _____. (المفهوم 20.2)

أ) هي اختلافات زوج أساسي واحد في جينومات البشر

ب) هي علامات وراثية تستخدم لدراسة الأساس الجيني للمرض

ج) هي اختلافات صغيرة في النوكليوتيدات بين الأفراد الموجودين في التسلسلات المشفرة وغير المشفرة في الجينوم

D) يمكن أن يكون الأساس الجزيئي للأليلات المختلفة

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

يفيد فصل أجزاء الحمض النووي بواسطة الرحلان الكهربائي للهلام عن أي مما يلي؟ (المفهوم 20.2)

أ) تحديد شظايا الحمض النووي لتحليل RFLP

ب) تنقية أجزاء معينة من الحمض النووي

ج) التمييز بين الأليلات المختلفة للجين

د) التعرف على البلازميد أو الفيروس من خلال فحص نمط شظيه التقييد

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

النشاف الجنوبي هو _____. (المفهوم 20.2)

أ) طريقة تضخيم الحمض النووي

ب) تقنية تستخدم لدراسة RFLPs

ج) كيف تمتص البكتيريا الحمض النووي من المحلول المحيط

د) إدخال الحمض النووي في كروموسومات النبات

هـ) تستخدم لتحديد ناتج جين معين

أي مما يلي هو الخطوة الأولى في إجراء النشاف الجنوبي؟ (المفهوم 20.2)

أ) تهجين الحمض النووي بمسبار مشع

ب) هضم الحمض النووي بإنزيم تقييد

ج) فصل شظايا الحمض النووي باستخدام الرحلان الكهربائي للهلام

د) نقل الحمض النووي إلى لطخة

هـ) استخدام اللطخة لفضح فيلم فوتوغرافي

طريقة إنهاء سلسلة ديديوكسي ريبونوكليوتيد _____. (المفهوم 20.2)

أ) ينتج سلمًا لشظايا الحمض النووي ، مع تسمية كل فرقة فردية بواحدة من أربع علامات فلورية مختلفة

ب) يمكن استخدامها لتسلسل كروموسومات حقيقية النواة بأكملها في تفاعل واحد

C) بطيء جدًا ، ويتطلب عدة أسابيع لتحديد تسلسل من حوالي 200 نيوكليوتيد

د) لا يشمل الرحلان الكهربي

E) يصعب أتمتة ويجب أن يتم إجراؤه تحت إشراف بشري وثيق

يشير المصطلح & quotRFLP & quot إلى _____. (المفهوم 20.2)

أ) تقييد طول جزء تعدد الأشكال

ب) عكس البلمرة المربوطة الشظية

ج) بروتوكول ربط سريع حقًا

د) تقييد إجراء ربط الشظية

ه) تجمع طول جزء RNA

لقد كانت RFLPs مفيدة للغاية لدراسات رسم الخرائط الجينومية لأن _____. (المفهوم 20.2)

أ) تم العثور عليها فقط في تسلسل ترميز الجينات

ب) توجد فقط في مناطق المحفز للجينات

ج) توجد فقط في الجينات المسببة للأمراض

د) لا تقتصر على الجينات ، وتنتشر بكثرة في جميع أنحاء الجينوم

هـ) تم العثور عليها فقط في الجينات المعبر عنها

تم إعاقة كفاءة الاستنساخ والقدرة على إنتاج حيوانات مستنسخة صحية إلى حد كبير بسبب صعوبة _____. (المفهوم 20.3)

أ) عكس التعديلات اللاجينية تمامًا في نوى الخلايا المانحة مثل مثيلة الحمض النووي وتعبئة الكروماتين

ب) إحداث إعادة التركيب في خلايا مانحة متباينة من أجل استعادة المكمل الجيني الكامل

ج) تحويل خلايا المتبرع بالجينات المشفرة للبروتينات اللازمة للتطور الجنيني الطبيعي

د) إزالة النواة فعليًا من خلية البويضة التي ستستقبل في النهاية نواة الخلية المانحة

هـ) زرع الاستنساخ في الأم البديلة

& quot الاستنساخ العلاجي & quot يشير إلى _____. (المفهوم 20.3)

أ) استخدام الأجنة المستنسخة كمصدر للخلايا الجذعية التي يمكن استخدامها لعلاج المرض

ب) علاج المرضى ببروتينات علاجية مصنوعة باستخدام تقنية الحمض النووي المؤتلف

ج) استنساخ الحيوانات للحصول على أعضاء يمكن استخدامها لزرعها في البشر

د) علاج مرض وراثي عن طريق الحصول على الخلايا من الفرد المصاب بالمرض ، وإدخال الجينات في الخلايا لإصلاح الخلل الجيني ، ثم إعادة الخلايا مرة أخرى إلى الفرد.

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

يشمل الزرع النووي _____. (المفهوم 20.3)

أ) إدخال خلية منوية في خلية بويضة في المختبر

ب) وضع نواة البويضة في خلية جسدية منضوية

ج) إزالة نواة البويضة واستبدالها بنواة الخلية الجسدية

د) استخدام تحليل ميكروأري وتداخل الحمض النووي الريبي

ه) استخدام النسخ العكسي لعمل نسخ من الجينات التي يتم التعبير عنها.

يمكن أن يؤدي _____ إلى ظهور أي نوع من الخلايا بينما _____ يمكن أن يؤدي إلى ظهور مجموعة فرعية من أنواع الخلايا. (المفهوم 20.3)

أ) الخلايا غير المتجانسة. خلايا متماثلة اللواقح

ب) الخلايا الجذعية البالغة. الخلايا الجذعية الجنينية

ج) الخلايا الجذعية الجنينية. الخلايا الجذعية البالغة

د) خلايا توتيبوتنت. الخلايا العصبية

هـ) الخلايا الجذعية البالغة. الخلايا الكاملة

أثناء عملية التمايز ، الخلايا _____. (المفهوم 20.3)

ب) تبادل الحمض النووي مع الخلايا الأخرى عبر عملية نقل الجينات الأفقي

ج) تكتسب الجينات وتفقدها ، اعتمادًا على نوع الخلية التي ستصبح

د) التعبير عن جينات مختلفة استجابة لإشارات الخلية

هـ) قم بتشغيل الجينات وإيقافها بشكل عشوائي حتى يتم الوصول إلى التركيبة الصحيحة

تم استنساخ النعجة دوللي من زنزانة بالغة. كانت تعاني من عدد من المشاكل الصحية وتوفيت في سن مبكرة نسبيًا. تم استنساخ ثلاثة بغال ولدت عام 2003 من خلايا جنينية. إذا اتضح أن البغال تظل بصحة جيدة وتعيش حياة طبيعية ، فكيف ترتبط هذه النتيجة بملاحظات جوردون مع الضفادع الصغيرة؟ (المفهوم 20.3)

أ) لم يجد جوردون أي علاقة بين عمر الخلايا المانحة وقدرة النواة المزروعة على التطور المباشر.

ب) وجد جوردون أن النوى المأخوذة من خلايا متبرع أقدم كانت أكثر ميلًا لتوجيه التمايز بشكل صحيح وتؤدي إلى نشوء الضفادع الصغيرة.

ج) وجد جوردون علاقة ارتباط موجبة بين عمر نوى المتبرع وقدرة النوى على التمايز المباشر.

د) وجد جوردون أن قدرة النواة المزروعة على توجيه التطور الطبيعي كانت مرتبطة عكسياً بعمر المتبرع.

هـ) أيا من الإجابات المدرجة غير صحيحة.

كل ما يلي صحيح فيما يتعلق بالخلايا الجذعية المحفزة (iPS) باستثناء _____. (المفهوم 20.3)

أ) قد توفر تقنية الخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات نهجًا مقبولاً أكثر أخلاقياً للاستنساخ العلاجي

ب) تم إثبات أن الخلايا الجذعية متعددة القدرات تعمل بشكل متماثل مع الخلايا الجذعية الجنينية

ج) إن إعادة برمجة الخلايا المريضة في الإنسان لتكوين خلايا جذعية يمكن أن توفر أنظمة نموذجية لدراسة أصول المرض

د) يمكن أن توفر تقنية خلايا iPS إمكانية تجديد الأنسجة غير الوظيفية أو المريضة وتجنب خطر رفض الزرع في المريض المريض

هـ) تتكون الخلايا الجذعية المحفزة من جينات مضافة إلى جينوم خلايا الجلد المتمايزة

كل ما يلي هو التطبيقات الحالية لتقنية الحمض النووي في الطب باستثناء _____. (المفهوم 20.3)

أ) الاستخدام السريري للخلايا الجذعية المستحثة متعددة القدرات التي يتم حصادها من الأفراد الذين يعانون من ضعف في الأعضاء لاستنبات وزرع عضو عامل في الفرد المريض

ب) استخدام دراسات الارتباط على مستوى الجينوم لتحديد النيوكلوتايد (تعدد الأشكال أحادي النوكليوتيدات) المرتبطة بالمرض

ج) استخدام فحوصات ميكروأري لتحليل أنماط التعبير عن الجينات المرتبطة بنوع من السرطان

د) استخدام الفيروسات القهقرية لإدخال الأليلات الطبيعية للجينات في الخلايا المريضة للاضطرابات التي تنطوي على جين معيب واحد

ه) هندسة الكائنات الحية وراثيًا ، من البكتيريا إلى الماعز ، في مصانع البروتين التي تنتج البروتينات البشرية الحيوية مثل الأنسولين والعوامل المضادة للتجلط وهرمون النمو البشري

العلامة الجينية هي _____. (المفهوم 20.4)

أ) مكان يقطع فيه إنزيم تقييد الحمض النووي

ب) رسم بياني يتتبع التاريخ العائلي لسمة وراثية

ج) تسلسل نيوكليوتيد معين في موضع معين يمكن اتباع ميراثه

د) مسبار مشع يستخدم لإيجاد الجين

هـ) إنزيم يستخدم لقطع الحمض النووي

تختلف الخلايا العصبية البشرية عن خلايا العضلات البشرية لأنه يتم التعبير عن مجموعات مختلفة من الجينات في كل نوع من الخلايا ، ويتم نسخ الجينات المختلفة إلى mRNA وترجمتها إلى بروتين. أي من الأساليب التالية هي الطريقة الأكثر فاعلية لتحديد الجينات التي تعبر عنها هذه الخلايا؟ (المفهوم 20.4)

أ) الرحلان الكهربائي للهلام لشظايا الحمض النووي

ج) عزل وتحليل جميع البروتينات من كل نوع من أنواع الأنسجة

يشمل العلاج الجيني _____. (المفهوم 20.4)

أ) إضافة نسخة عاملة من جين معيب إلى خلايا الفرد

ب) السماح للأفراد بمتابعة التقدم الطبيعي للاضطراب الوراثي ، مصحوبًا بإرشاد نفسي ، ثم العلاج من تعاطي المخدرات عندما تصبح الحالة مهددة للحياة

ج) لا توجد أسئلة أخلاقية جادة

د) استبدال الأعضاء المصابة باضطرابات وراثية عن طريق الزرع

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

استخدم عالم الأحياء الجزيئية ناقلًا للفيروسات القهقرية لإدخال ترميز جيني لإنزيم بشري معين في خلايا الفئران. تم عزل خط خلوي واحد كان قادرًا على صنع الإنزيم البشري ، لكنه فقد القدرة على التعبير عن جين داخلي ، يتم التعبير عنه بشكل طبيعي في هذه العملية. ما هو أفضل تفسير لهذه النتائج؟ (المفهوم 20.4)

أ) تسبب الفيروس في إصابة خلايا الفأر بالمرض.

ب) كان الفيروس قد نقل جينًا من خلية فأر إلى أخرى.

ج) أدخل الفيروس الجين المشفر للإنزيم البشري ضمن تسلسل الجين الداخلي المنشأ المعبر عنه بشكل طبيعي.

د) كان الفيروس أصغر من أن يحمل الجين بأكمله.

هـ) كان الإنزيم بمثابة إنزيم نوكلياز ، مما أدى إلى قطع الحمض النووي للفأر.

تُستخدم بصمات الحمض النووي لتحديد ما إذا كان سام هو والد طفل بيكي. سام ليس الأب إذا كانت بصمة الإصبع الوراثية _____ تظهر أن بعض العصابات غير موجودة في البصمة الوراثية _____. (المفهوم 20.4)

ه) الطفل. سام أو بيكي

تبدو بصمات الحمض النووي المستخدمة كدليل في محاكمة قتل تشبه الرموز الشريطية في السوبر ماركت. يظهر نمط القضبان في بصمة الحمض النووي _____. (المفهوم 20.4)

أ) ترتيب القواعد في جين معين

ب) وجود شظايا مختلفة الأحجام من الحمض النووي

ج) وجود أليلات سائدة أو متنحية لصفات معينة

د) ترتيب الجينات على طول كروموسومات معينة

هـ) الموقع الدقيق لجين معين في مكتبة الجينوم

أي مما يلي يمكن اعتباره كائنًا معدلاً وراثيًا؟ (المفهوم 20.4)

أ) جرثومة تم علاجها بمركب يؤثر على التعبير عن العديد من جيناتها

ب) يعالج الإنسان بالأنسولين الذي تنتجه بكتيريا الإشريكية القولونية

ج) سرخس ينمو في زراعة الخلايا من خلية جذر سرخس واحدة

د) فأر به جينات هيموجلوبين أرنب

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

يمكن أن تكون الكائنات المعدلة وراثيًا مفيدة علميًا أو تجاريًا فقط إذا _____. (المفهوم 20.4)

أ) الجين المدرج (& quotforeign & quot) مأخوذ من الجينوم البشري

ب) يتم التعبير عن الجين المدرج (& quotforeign & quot) في الكائن الحي المضيف

ج) الكائن المضيف هو كائن حي دقيق

هـ) جميع الردود المدرجة صحيحة.

في الهندسة الوراثية ، يتم استخدام البلازميد عالي النشاط من الجراثيم الورمية لـ _____. (المفهوم 20.4)


شاهد الفيديو: حل اسئلة بنك المعرفه وبوابه نجوي فى DNA الدرس الثاني (كانون الثاني 2023).