Հիմնական նյութ
Դասընթաց․ (10-րդ դասարան. կենսաբանություն) > Բաժին 5
Դաս 3: Կենսատեխնոլոգիա- Կենսատեխնոլոգիա․ ներածություն
- Կենսատեխնոլոգիաներ
- ԴՆԹ-ի կլոնավորումը․ ամփոփում
- Ռեստրիկտազներ և ԴՆԹ լիգազ
- Բակտերիաների տրանսֆորմացիան և սելեկցիան
- ԴՆԹ-ի կլոնավորում
- Պոլիմերազային շղթայական ռեակցիա (ՊՇՌ)
- Էլեկտրաֆորեզ
- ԴՆԹ-ի սեքվենավորում
- ԴՆԹ-ի վերլուծության մեթոդներ
- Զարգացում․ ներածություն
- Գորտի զարգացման օրինակներ
- Հոմեոտիկ գեներ
© 2024 Khan AcademyՕգտագործման պայմաններԳաղտնիության քաղաքականությունՔուքի (Cookie) ծանուցում
ԴՆԹ-ի կլոնավորումը․ ամփոփում
Սահմանումը, նպատակը և ԴՆԹ-ի կլոնավորման հիմնական քայլերը
Հիմնական դրույթներ
- ԴՆԹ-ի կլոնավորումը մոլեկուլային կենսաբանության մեջ օգտագործվող տեխնիկա է, որը հնարավորություն է տալիս ստանալ ԴՆԹ-ի (գենի)՝ նույնական շատ պատճեններ։
- Կլոնավորման փորձի ժամանակ հետաքրքրող գենը ներդրվում է օղակաձև ԴՆԹ-ի մի հատվածի մեջ, որը կոչվում է պլազմիդ։
- Պլազմիդը ներկայացվում է բակտերիային մի գործընթացի ընթացքում, որը կոչվում է տրանսֆորմացիա, որից հետո պլազմիդ պարունակող բակտերիաներն ընտրվում են հակաբիոտիկների օգնությամբ։
- Ճիշտ պլազմիդ պարունակող բակտերիաներն օգտագործվում են ավելի շատ պլազմիդային ԴՆԹ պատրաստելու կամ, որոշ դեպքերում, խթանվում են, որպեսզի ստեղծեն այդ գենը և համապատասխան սպիտակուցները։
Ներածություն
Լսելով «կլոնավորում» բառը՝ միգուցե մտածես ամբողջական օրգանիզմների, օրինակ, Դոլի ոչխարի կլոնավորման մասին: Սակայն, ինչ-որ բան կլոնավորելու համար անհրաժեշտ է ընդամենը պատրաստել դրա գենետիկորեն ճշգրիտ պատճենը: Մոլեկուլային կենսաբանության լաբորատորիայում ամենից հաճախ կլոնավորվում է գենը կամ ԴՆԹ-ի մեկ այլ փոքր կտոր:
Եթե քո ընկերը, որը մոլեկուլային կենսաբան է, ասում է, որ իր «կլոնավորումը» չի գործում, նա հաստատ խոսում է ԴՆԹ-ի կտորներ պատճենելու մասին, այլ ոչ թե հաջորդ Դոլլին ստեղծելու մասին:
ԴՆԹ-ի կլոնավորման ակնարկ
ԴՆԹ-ի կլոնավորումը ԴՆԹ-ի որոշակի կտորի բազմակի, նույնական պատճենների պատրաստման գործընթաց է: ԴՆԹ-ի կլոնավորման տիպային ընթացակարգում գենը կամ հետաքրքրություն ներկայացնող ԴՆԹ-ի այլ հատվածը (միգուցե բժշկության տեսանկյունից կարևորագույն սպիտակուցի գեն) նախ տեղադրվում է օղակաձև ԴՆԹ-ի մեջ, որը կոչվում է պլազմիդ: Տեղադրումը կատարվում է՝ օգտագործելով ֆերմենտներ, որոնք «կտրում և կպցնում են» ԴՆԹ-ն, և դրա արդյունքում արտադրվում է ռեկոմբինանտ ԴՆԹ-ի մոլեկուլ, կամ բազմաթիվ աղբյուրներից ստացված հավաքական ԴՆԹ:
Դրանից հետո, վերամշակված պլազմիդը ներմուծվում է բակտերիաների մեջ: Պլազմիդ կրող բակտերիաներն ընտրվում և աճեցվում են: Բազմանալիս նրանք վերարտադրում են պլազմիդը և փոխանցում այն իրենց սերունդներին՝ պատճենելով իրենց մեջ պարունակվող ԴՆԹ-ն։
Ի՞նչ իմաստ ունի պլազմիդում ԴՆԹ-ի հաջորդականության շատ օրինակներ պատրաստելը: Որոշ դեպքերում մեզ անհրաժեշտ են ԴՆԹ-ի բազմաթիվ պատճեններ՝ փորձեր կատարելու կամ նոր պլազմիդներ ստեղծելու համար: Այլ դեպքերում, ԴՆԹ-ի հատվածը կոդավորում է օգտակար սպիտակուց, և բակտերիաներն օգտագործվում են որպես «գործարաններ»՝ այդ սպիտակուցը պատրաստելու համար: Օրինակ, մարդու ինսուլինի գենը էքսպրեսիայի է ենթարկվում E․ coli բակտերիայում՝ շաքարախտով հիվանդների կողմից օգտագործվող ինսուլին ստանալու համար:
ԴՆԹ-ի կլոնավորման մեթոդները
ԴՆԹ-ի կլոնավորումն օգտագործվում է բազմաթիվ նպատակների համար: Որպես օրինակ եկ տեսնենք, թե ինչպես կարելի է ԴՆԹ-ի կլոնավորումը օգտագործել բակտերիաների մեջ սպիտակուց (օրինակ՝ մարդու ինսուլին) սինթեզելու համար: Հիմնական քայլերն են.
- Կտրիր պլազմիդը և «կպցրու» այն գենի մեջ: Այս գործընթացը կախված է ռեստրիկցիոն ֆերմենտներից (որոնք կտրում են ԴՆԹ-ն) և ԴՆԹ լիգազից (որը միացնում է ԴՆԹ-ն):
- Տեղադրիր պլազմինը բակտերիաների մեջ: Օգտագործիր հակաբիոտիկներով ընտրություն անելու մեթոդը, որպեսզի հայտնաբերես այն բակտերիաները, որոնք ընդունել են պլազմիդը։
- Աճեցրու պլազմիդներ պարունակող շատ բակտերիաներ և օգտագործիր դրանք որպես «գործարաններ»՝ սպիտակուց պատրաստելու համար: Անջատիր սպիտակուցը բակտերիաներից և մաքրիր այն:
Եկ ավելի ուշադիր դիրատկենք յուրաքանչյուր քայլը․
1. ԴՆԹ-ի կտրումը և ամրացումը
Ինչպե՞ս կարող են տարբեր աղբյուրներից ստացված ԴՆԹ-ի կտորները միավորել իրար հետ: Կա մի հայտնի մեթոդ, որտեղ երկու տեսակի ֆերմենտներ են օգտագործվում՝ ռեստրիկցիոն ֆերմենտներ և ԴՆԹ լիգազ։
Ռեստրիկցիոն ֆերմենտը ԴՆԹ-ն կտրող ֆերմենտ է, որը ճանաչում է որոշակի հաջորդականություն և ԴՆԹ-ն կտրում է երկու մասի այդ վայրում կամ դրա հարևանությամբ: Ռեստրիկցիոն շատ ֆերմենտներ առաջացնում են կտրված ծայրեր, որոնք կարճ են և միաշղթա: Եթե երկու մոլեկուլ համընկնող ծայրեր ունեն, դրանք կարող են մնալ: Սակայն, դրանք չեն միավորվի՝ կազմելով ԴՆԹ-ի անընդհատ մոլեկուլ, քանի դեռ նրանց չի կարել ԴՆԹ լիգազը, որը լրացնում է ԴՆԹ-ի շղթայի բացերը:
Կլոնավորման մեջ մեր նպատակը պլազմիդի մեջ մեզ հետաքրքրող գեն (օրինակ՝ մարդու ինսուլինի համար) տեղադրելն է: Օգտագործելով խնամքով ընտրված ռեստրիկցիոն ֆերմենտ՝ մենք կարողանում ենք մարսել․
- Պլազմիդը, որը մի հատվածում կտրված է
- Հետաքրքրող գենի հատվածը, որը յուրաքանչյուր ծայրի մոտ ունի կտրված տեղ
Այնուհետև, այդ հատվածները համատեղում ենք ԴՆԹ-ի լիգազի հետ, որը կապում է նրանց՝ գեն պարունակող ռեկոմբինանտ պլազմիդ ստեղծելու համար:
2. Բակտերիայի տրանսֆորմացիան և ընտրությունը
Պլազմիդները և այլ ԴՆԹ-ն կարող են ներմուծվել բակտերիաների, օրինակ՝ լաբորատորիաներում օգտագործվող անվնաս E․ coli-ի մեջ, տրանսֆորմացիա կոչվող գործընթացի միջոցով: Տրանսֆորմացիայի ընթացքում հատուկ պատրաստված բակտերիայի բջիջները ցնցման են ենթարկվում (օրինակ՝ բարձր ջերմաստիճան), որը նրանց խթանում է ընդունել օտար ԴՆԹ-ն:
Պլազմիդը սովորաբար պարունակում է հակաբիոտիկների նկատմամբ կայունության գեն, որը թույլ է տալիս բակտերիաներին գոյատևել որոշակի հակաբիոտիկի առկայության դեպքում: Այսպիսով՝ պլազմիդ ընդունած բակտերիաները կարող են ընտրվել հակաբիոտիկ պարունակող սննդային թասիկներում: Պլազմիդ չպարունակող բակտերիաները կմահանան, մինչդեռ պլազմիդ տեղափոխող բակտերիաները կարող են ապրել և բազմանալ: Յուրաքանչյուր բակտերիա առաջացնում է գաղութ՝ միանման բակտերիաների խումբ, որոնք բոլորը պարունակում են միևնույն պլազմիդը:
Բոլոր գաղութները պարտադիր չէ, որ պարունակեն ճիշտ պլազմիդը: Պատճառն այն է, որ կարման՝ լիգացիայի ժամանակ ԴՆԹ-ի հատվածները միշտ չէ, որ «կպցվում» են այնպես, ինչպես ուզում ենք: Փոխարենը, մենք պետք է ԴՆԹ հավաքենք մի քանի գաղութներից և տեսնենք, թե արդյոք յուրաքանչյուրը պարունակում է ճիշտ պլազմիդ: Պլազմիդները ստուգելու համար սովորաբար օգտագործվում են ռեստրիկցիոն ֆերմենտներով կտրման և ՊՇՌ մեթոդները։
3. Սպիտակուցի արտադրություն
Երբ գտնենք ճիշտ պլազմիդը պարունակող բակտերիաների գաղութ, կարող ենք պլազմիդ կրող բակտերիաների ավելի մեծ կուլտուրա աճեցնել: Դրանից հետո բակտերիաներին տալիս ենք քիմիական ազդանշան, որը նրանց հրահանգում է արտադրել թիրախային սպիտակուցը:
Բակտերիաները ծառայում են որպես մանրանկարչության «գործարաններ», որոնք ստեղծում մեծ քանակությամբ սպիտակուցներ: Օրինակ՝ եթե մեր պլազմիդը պարունակեր մարդու ինսուլինի գենը, բակտերիաները կսկսեին տրանսկրիպցիայի ենթարկել այդ գենը և տՌՆԹ-ի տրանսլյացիայի հետևանքով արտադրել մարդու ինսուլին սպիտակուցի բազմաթիվ մոլեկուլներ:
Սպիտակուցն արտադրելուց հետո բակտերիայի բջիջները կարող են կարող են այն բջջից դուրս ուղարկել։ Բացի թիրախ սպիտակուցից (օրինակ՝ ինսուլին), բակտերիաներում կան շատ այլ սպիտակուցներ և մակրոմոլեկուլներ: Այդ պատճառով թիրախ սպիտակուցը պետք է մաքրվի, կամ բջիջների մյուս պարունակությունից պետք է անջատվի՝ կենսաքիմիական տեխնիկայի միջոցով: Մաքրված սպիտակուցը կարող է օգտագործվել փորձերի համար, կամ ինսուլինի դեպքում՝ կիրառվել հիվանդներին ներարկելու համար:
ԴՆԹ-ի կլոնավորման կիրառումը
Կլոնավորման տեխնիկայի միջոցով ստեղծվածԴՆԹ-ի մոլեկուլները մոլեկուլային կենսաբանության մեջ օգտագործվում են բազմաթիվ նպատակներով: Օրինակների կարճ ցուցակը ներառում է.
- Կենսաբանական դեղագործություն։ ԴՆԹ-ի կլոնավորումը կարող է օգտագործվել կենսաբժշկական եղանակով մարդու սպիտակուցներ պատրաստելու համար, ինչպիսին է վերը նշված ինսուլինը: Ռեկոմբինանտ սպիտակուցների այլ օրինակներ են մարդու աճի հորմոնը, որը տրվում է հիվանդներին, ովքեր ի վիճակի չեն սինթեզել այդ հորմոնը, և հյուսվածքների պլազմինոգեն ակտիվացնող սպիտակուցը (հՊԱ), որն օգտագործվում է կաթվածները բուժելու և արյան մակարդումը կանխելու համար: Նմանատիպ ռեկոմբինանտ սպիտակուցները հաճախ պատրաստվում են բակտերիաների մեջ:
- Գենաբուժություն։ Որոշ գենետիկ խանգարումների ժամանակ հիվանդների օրգանիզմում բացակայում է որոշակի գենի ակտիվ ձևը: Գենաբուժության նպատակն է գենի նորմալ կրկնօրինակը տրամադրել հիվանդի մարմնի բջիջներին: Օրինակ՝ ԴՆԹ-ի կլոնավորումը օգտագործվել է պլազմիդներ ստեղծելու համար, որոնք պարունակում են գենի նորմալ տարբերակը, որը ակտիվ չէ ցիստիկ ֆիբրոզի ժամանակ: Երբ պլազմիդները հասցվում են ցիստիկ ֆիբրոզով հիվանդների թոքերին, թոքերի գործառույթը վատացումը դանդաղեց
: - Գենի վերլուծություն։ Գիտահետազոտական լաբորատորիաներում կենսաբանները ԴՆԹ-ի կլոնավորումը հաճախ օգտագործում են գեների արհեստական, ռեկոմբինացիոն տարբերակներ ստեղծելու համար, որոնք օգնում են նրանց հասկանալ, թե ինչպես են գործում օրգանիզմի նորմալ գեները:
Սրանք ընդամենը մի քանի օրինակներ են, թե ինչպես են այսօր ԴՆԹ-ի կլոնավորումը կիրառում կենսաբանության մեջ: ԴՆԹ-ի կլոնավորումը շատ տարածված տեխնիկա է, որն օգտագործվում է մոլեկուլային կենսաբանության բազմատեսակ կիրառություններում։
Բացահայտի՛ր «Քան» ակադեմիայից դուրս
Ցանկանո՞ւմ ես ավելին իմանալ ռեստրիկցիոն ֆերմենտների մասին: Դիտիր LabXchange-ի այս scrollable interactive-ը simulation-ը։
Ցանկանո՞ւմ ես ավելին իմանալ գենի կլոնավորման ժամանակ ԴՆԹ լիգազի մասին։ Դիտիր LabXchange-ի այս scrollable interactive-ը simulation-ը։
Ցանկանո՞ւմ ես ավելին իմանալ բակտերիաների տրանսֆորմացիայի մասին։ Դիտիր LabXchange-ի simulation-ը։
Ցանկանո՞ւմ ես ավելին իմանալ տրանսֆորմացիայի ենթարկված բակտերիաների ընտրության մասին։ Դիտիր LabXchange-ի simulation-ը։
LabXchange-ն օնլայն գիտակրթական անվճար հարթակ է՝ ստեղծված Հարվարդի համալսարանի արվեստի և գիտության ֆակուլտետի կողմից, և աջակցվում է Amgen հիմնադրամի կողմից։
Ուզո՞ւմ ես միանալ խոսակցությանը։
Առայժմ հրապարակումներ չկան։