تحقیق مبنای تکنیک های ژنتیک

تکنیکهای فنی ژنتیکی بعد از شناسایی کامل DNA از سال 1953 آغاز شد بعد با کشف حکم مرکزی در سال 1958 توسط فرانسیس کریک اتفاق اتفاد. ژنتیک وارد مسیری تازه شد که هدف آن درک پنج الگوی رفتاری سلولی رشد تقسیم تمایز، حرکت و میانکش است.

میزان پیشرفت در این زمینه باعث بهت و حیرت و حتی خوپش بین ترین دانشمندان باشد بطور روزانه کشفیات بدست آمده از آزمایشگاههای تحقیقاتی خبر از شناسایی ژن های جدید عامل بیماری ها یا محصولات بیوتکنولوژی نوید بخش می دهند اکثر کشفیات مهم ژنتیکی با استفاده از ساده ترین موجودات ( ویرو ها ، باکتری ها) بدست آمده اند اگر چه امروزه یافته های جدید در مورد گیاهان و پستانداران نیز ارائه شده است. اگر چه باکتری ها و باکتریوفاژ ها هنوز هم پیچیده هستند اما نسبت به سلولهای جانوری و گیاهی سیستم ساده تری دارند، با استفاده از این سیستم های ساده بود که دانشمندان توانستند DNA را بعنوان مولکول حاوی اطلاعات ژنتیکی یک سلول معرفی کنند.

DNA در سال 1869 توسط میکشن در اسپرم ماهی شناسایی شد ولی عملکرد و اهمیت آن در سلول به عنوان مسئول صفات توارثتا قرن اخیر نا شناخته ماند ساختار فیزیکوشیمیایی DNA توسط واتسون و کریک بدست آمد .

با فاصله زمانی کوتاه بعد ازشناسایی DNA ساختار DNA شناخته شد که به عنوان ماکرو مولکول حد واسط مهم در نستز آنزیمها و سایر پروتئین ها عمل می کند.

بدنبال این کشفیات شاخه جدید بنام ژنتیک مولکولی در اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 بوجود آمد که مفاهیم جدید را معرفی کرد موفقیت های اولیه و تجمع مقدار انبوه اطلاعات دانشمندان را قادر ساخت تا تکنیک های قوی و روش های منطقی را برای موضوعات گوناگون ژنتیک مولکولی و عملکرد عصب، عضله- عملکرد آنتی بیوتیک... ) ارائه دهند.

اعتقاد به یک شکل ذاتی فرآیند های زیستی یک فاکتور مهم در زمینه رشد سریع شاخه ژنتیک مولکولی بر دانشمندان معتقد هستند که ساختار اصول بیولوژیکی که فعالیت ارگانیسم های ساده را هدایت می کند در مورد سلول های پیچیده نیز صادق هستند و فقط در یک سری جزئیات تفاوت دارند که این نظریه با یک سری نتایج آزمایشگاهی بدست آمده نیز مورد تائید قرار گرفت.

ساختار DNA:

ساختمان DNA پلی است که از تعداد زیادی نوکلئوتید ساخته شده فرق نوکلوئید ها در بازنیتروژن داراست دانشمندی به نام Charaff با امکانات ساده مقدار G,A . C,T را در موجودات مختلف استخراج کرد و مقدار نسبی آن را حساب کرد و نتایجی گرفت. دیدار همه DNA های دو رشته ای و همواره است.

خانم فرانکلین و ویل کین DNA را استخراج کرده و از طریق اشعه x‌متوجه شدند DNA دو رشته ای است اما سرانجام Watson و crick   در سال 1953 مدل DNA را ارائه دادند و گفتند که مولکول DNA مولکولی دو رشته ای است و مارپیچ Doulde Helix علت مارپیچ DNA است و جفت نوکلئوید ها با هم زاویه دارند.

اندازه زاویه هر جفت را 36 محاسبه کردند و اثبات کردند که در هر 10 نوکلئوتید وجود دارد طول هر DNA A 34 درجه هر چفت باز nm 0.34 در نتیجه زاویه های وپیچ ها دارای شیار بزرگ و کوچک است به آن قسمتی از DNA است که اگر ازبیرون به آن بنگریم جفت نوکلئوتیدها را می بینیم این شیارها محل اتصال هستند این شیار به وسیله پروتئین هایی به آنها متصلند نقش مهمی در میان ژن ها دارند.

علت ایجاد شیار:

نیروهای موجود در DNA از نوع هیدروژنی ، هیدروفوب DNA به فرمهای B,Z,A وجود دارد. فرم A در سلول وجود ندارد و از آبگیری B- DNA بدست می آیند در یک A- DNA در هر دور بجای 10 تانوکلئوتید وجود دارد و قطری بجای 23A-20A درجه است مثل B- DNA راست گرد زاویه حدود 34 است در اینجا هم شیار بزرگ و کوچک وجود دارد.

ما در سلول هیرید RNA- DNA را مشابه A- DNA داریم.

فرم B- DNA همان فرم است که واتسون و کریک شرح دادند و فرم شایع DNA در سلول است اما فرم 2 در مناطقی از DNA تشکیل می شود که G-C فراوان دارند خیلی باریک است قطر 18A است و در هر دو جفت نوکلئوتید دارند و تنها DNA چپ گرد است و فقط شیار کوچک دارد و طرف دیگر صاف است در طول هر دو 45A است.

فرم های D,E,C هم فقط در شرایط آزمایشگاه ساخته شده اند.

فرم DNA:

DNAبصورت حلقوی – خطی تک رشته ای و دو رشته ای مارپیچ وجود دارد. رشته الگوی آن Coding نام دارد و رشته دیگر Non coding  نام دارد.

وقتی در DNA تعداد دورها با تعداد دفعات که یک رشته DNA و RNA دیگر را قطع می کند مساوی باشد یعنی در حقیقت DNA  بر روی DNA باشد نه رشته بر روی رشته حالت supyeoil داریم حالت چپ گرد سوپرکویل به فرم فعال DNA نزدیک است در تکنیک های جدیدی از آنزیم های توپوایز که در تبدیل حالات سوپر کویل از چپ به راست یا حالت خنثی استفاده می کنند.

دسته بندی DNA

فشرده کردن DNA در فضاهای کوچکتر از خود DNA بسته بندی DNA می گویند که دریوکاریوتها اهمیت بیشتری دارد.

در این کار بوسیله پروفین هایی انجام می شود. پروتن های هیستون که شدیدا قلیایی هستند (لیزین و آرژنین زیاد دارند) در این کار نقش عمده ای دارند این پروتین ها شامل Hn , H3 ,H2B ,H2A, H1  هستند مولکولها ی حفظ شده در تمام گونه ها هستند که در مقابل موتاسیون ها ازبین نرفته اند و این دلیل بر حساسیت کار آنها است و در نهایت کار بسته بندی DNA شکل کروموزوم بوجود می آید که در مرحله مستافاز بهترین فشردگی دیده می شود.

یا غلظت نمک کم ساختمانی دیده می شود که قطر آن 10nm است و شبیه گردن بند تسبیح مانند است و // که بین دانه های تسبح قرار دارند را می توان DNA هضم کرد پی برد که اینکه DNA است دانه ای روی گردنبند را نوکلئورد گویند که دارای پروتئین های هیستون است. در غلظت نمک بال گردنبند یک شکل پیچیده به نام سولئوئید به خود می گیرد که قطر آن 30nm است و بعد از حالت سلنوتندی کروموزوم در نتیجه پیچش بیشتر رخ مید هد.

توالی های DNA:

بیشتر توالی های DNA  Noncoding هستند درصد کمی از ژنوم انسان بیان می شود که به آنها کودینگ می گویند و مابرخی از توالی هادر DNA اشاره می کنیم.

فامیل های ژنی پراکنده :

این توالی ها تکراری و فعال هستند انواع متعددی از پروئن ها بوسیله فامیلهای ژنی همولوگ که در سرتا سر ژنوم پراکنده شده اند که می شوند چنین فامیله ایی دارای چند ژن و یا تعداد بسیاری ژن هستند مثل آکتین ها ( 5 تا 30 ژن)

کواتین ها ( بیش از 20 ژن) و هستیرتما ( 100 تا 1000 ژن) ژن های همولوگ متفاوت ممکن است وظایف نسبتاً متفاوتی داشته باشند بعضی از ژن های درون فامیل ممکن است فعال نباشند و لذا سبب ژن های کاذب رونویسی شده شود.

رشته فامیل های ژنی پشت سر هم:

فامیل های در این ژنها بصورت رشته ای پشت سر هم قرار گرفته اند مثل سازمان دهنده هستک(No ) امروزه مشخص شده که No بر روی کروموزم های x,y مکش میوه به ترتیب دارای 150 تا 250 نسخه پشت سر هم از ژنهای rRND می باشد. یا مثال دیگر tRNA

توالی های فعال فاقد کد:

تلومرها، دارای رشته های پشت سر هم ساده ای از توالی های DNA هستند که RNA و یا محصول پروتئینی را که نمی کشند اما وظیفه معینی دارند مثلا در تاژک تکراری از توالی TTGGGG در انسان تکراری از توالی TTAGGG وجود دارد.

توالی هایی که وظیفه آن ها معلوم نیست:

این توالی ها نسخه های بیشتری در ژنوم نسبت به توالی های فعال هستند اندازه آن در ژنوم تعجب آور است مثلا در انسان حدود %20 از ژنوم انسان است و این توالی ها به سه دسته تقسیم می شوند.

DNA سانترامری با تکرار زیاد:

هنگامیکه DNA ژنومی برای مدت طولانی در شیب کرید سدیم در سایر هویژ قرار می گیرد DNA بصورت یک باند قابل رویت در می آید اما باندها ماهواره ای نیز مشاهده می شوند که متمایز از باند اصلی DNA هستند چنین DNA‌ هایی ماهواره ای را چندین تکرار پشت سر هم از توالی های نوکلئوتیدی کوتاه هستند که اگر باز شوند طول آنها صدها کیلو باز خواهد شد. هنگامیکه از چنین توالی های ساده ای DNA کاوشگر تهیه می شود برای نشانه گذاری کروموزوم از آن استفاده می شود مشاهده می شود که حجم زیادی از DNA ماهواره ای  ناحیه هتروکروماتین قرار دارد که مجاور سانتی و مراست تعداد واحد های تکراری یک یا چند تا است که معمولا طول آنها کمتر از 10 بار است.

VNTR : یک دسته بخصوص از تکرارهای پشت سر هم تعداد متغیری را در مکانهای کروموزومی متفاوت در اعضای انفرادی یک گونه شان می دهد این نوع تکرار را تکرار پشت سر هم با تعداد متغیر VNTR‌و بعضی اوقات DNA ماهوارک می گویند این مکان ها در انسان توالی هایی یک تا پنج کیلو باز هستند که شامل تعداد متغیری از واحدهای تکراری با طول 15 تا 100 نوکلوئید می باشد. روش هایی مخصوص توالی  VNTR‌است که در پزشکی قانونی کاربرد فراوان دارد. و از این نوع DNA برای تهیه نشانگر های مولکولی بمنظور نقشه یابی درژنوم انسان و سایر موجودات استفاده می شود.