X
تبلیغات
رایتل

رویان
Royan.cjb.com بزرگترین مجله کشاورزی اینترنتی 
قالب وبلاگ

واکنش زنجیره ای پلی مراز The Polymerase Chain Reaction

بسیار دشوار می توان گفت که در بیان تایید و اهمیت پو لیمراز بزرگنمایی صورت میگیرد . PCR  یاواکنش زنجیره ای پلی مرازیک روش آسان و سریع برای ایجاد و تولید کپی های متعدد از تکه های DNA   می باشد و یکی از پیشرفتهای علمی است که می توان از صفت های عالی قدیمی نظیر پیشرفت انقلابی یا موفقیت عظیم را در موردآن بکار برد .

در حالی که اولین بار 10 سال پیش معرفی شد ، در طی حیات کوتاهش PCR  علوم وابسته به حیات را به کلی متحول کرده است . از کاربرد روزانه آن در تشخیص پزشکی گرفته تا چهار چوب نظری در مورد دستگا های منظم ، از دادگا های قانون گذاری تا تحقیقات در زمینه رفتار حیوانات ،PCR ذرات بسیار کوچک ماده ژنتیکی را مورد بررسی و تجزیه قرار می دهد حتی اگر ماده ژنتیکی آسیب دیده باشد می تواند آن را به یک سطح جدید از دقت و اعتماد رساند.

PCR مهمترین فناوری علمی جدید است که در صد سال گذشته با آن مواجه شده ایم طبق گفته مارک آر هوگز که نایب رئیس مرکز ملی تحقیقات ژنوم انسانی در سازمان ملی سلامت (یا به عبارت بهتر پروژه ژنوم انسانی ) این امر صحیح می باشد. و علم مشخص کرده است از آنجا که این روش  آسا نترین و ارزانترین  روش شناخته شده برای دو برابرکردن DNA در مقایسه با روشها ی پیشین است ،PCR  بر تحقیقات ژنتیکی مسلط شده است و آن را در دسترس زیست شناسان قرار داده است حتی در اختیار زیست شناسانی که هیچ آموزشی در زمینه زیست مولکولی نداشته اند .

PCR چیست ؟

حقیقت علمی اساسی که موجب می شود PCR این چنین مفید باشد به این صورت است : ماده ژنتیکی هر موجود زنده نظیر گیاهان یا حیوانات – باکتری ها یا ویروسها – دارای زنجیره ای از ساختار نوکلئو تیدی (معمولا DNA  و گاهی RNA ) هستند که به صورت بی نظیر و منحصر به فردی تنها در گونه های مخصوص خو دشان یافت می شوند . بنابراین ، موجودات زنده پیچیده نظیر انسان ، دارای زنجیره هایی از DNA هستند که به صورت بی نظیر و منحصر به فردی در افراد خاص مشاهده می شود. این گوناگونی های بی نظیر این امکان را فراهم می آورند تا ماده ژنتیکی را بامراجعه به موجود زنده پیگیری کردو حداقل به دقت ، گونه موجود زنده را که ماده ژنتیکی از آن گرفته شده شناسایی کنیم  و اینکه بدانیم از کدامین عضو مخصوص آن موجود زنده گرفته شده است. چنین بررسی نیازمند این است که مقدار کافی DNA برای تحقیق و تجزیه موجود باشد در این موقع PCR  مطرح میشود . PCR  عملکرد طبیعی آنزیم ها را بطور چشمگیری افزایش میدهد که این عمل پولیمراس نامیده میشود. این آنزیمها در تمامی موجودات زنده وجود دارند و کارشان کپی کردن  مواد ژنتیکی و (همچنین تصحیح و درست کردن این کپی ها ) می باشد. PCR  گاهی با نام فتوکپی مولکولی نامیده میشود و می تواند هر گونه خاص از DNA یا RNA رامشخص ، تجزیه و سنتز کند. PCR گاهی بر روی مخلوطهای بسیار پیچیده نیز کار میکند تا به جستجو، شناسایی و دوبرابر کردن قسمت کوچکی از ماده ژنتیکی خون، مو یا نمونه بافتی ، از میکروبها ، حیوانات ، یا گیاهان که حتی گاهی بیشتر آنها هزاران یا میلیونها سال قدمت دارند ، بپردازند.  

مراحل PCR چنان آسان هستند که حداقل برای زیست شناسان مولکولی که کری مولیس مخترع آن است این سوال پیش می آید که چرا من در این مورد فکر نکرده بودم؟ در میان جوایزعلمی بیشماری که مولیس برای تفکر بسیار شگفت انگیز خود که در حین رانندگی زیر نور مهتاب در سال 1983 به ذهنش خطور کرده بود،دوتای آنها خیلی مشهور بودند. یکی جایزه ژاپن و دیگری جایزه نوبل که هر دو در سال 1993 به او اعطا شده بودند .  

PCRنیازمند یک مولکول نمونه است – یعنی DNA یاRNAای که می خواهید از آن کپی بگیرید و همچنین دو مولکول اولیه که بتوان مراحل کپی کردن را باآنها شروع کرد. مولکولهای اولیه زنجیره های کوتاه چهار ترکیب شیمیایی مختلف هستند که شاخه های مختلف مواد ژنتیکی را تشکیل میدهند. این چهار نوع ترکیب نظیرآجر یا

DNA به خودی خود نوکلئوتید نامیده میشود. تحت بسیاری از شرایط DNA دو شاخه میشود و شامل دو زنجیره نوکلئوتیدی است که بدور هم می پیچند و شکل مشهور مارپیچ دوگانه را بخود می گیرند. مولکولهای اولیه تک شاخه هستند . آنها شامل یک رشته از هسته ها هستند که با نظم خاصی قرار گرفته اند و تحت شرایط مناسب به شکل زنجیره ای از هسته های مکمل خاصی به هم می چسبند و به شکل تکه ای از DNAیا RNAتک شاخه  در می آیند.

برای PCR،مولکولهای اولیه باید یک کپی از زنجیره های نوکلئو تیدی در هر دو طرف قطعه DNAدر اندازه در نظر گرفته شده باید باشند این بدان معنی است که ترتیب دقیق نوکلئو تیدهای اولیه قبلا باید شناخته شده باشند. این زنجیره های یک پهلو را می توان در آزمایشگاه ایجاد کرد یا آنها را از منابع تجاری خریداری کرد.

سه مرحله اصلی در PCRوجود دارد. ابتدا ، ماده ژنتیکی هدف باید از حالت طبیعی خارج شود، این بدان معنی است که شاخه های مارپیچش از هم باز و جدا شوند این کار توسط گرما دادن در دمای 90تا 95 درجه سانتیگراد صورت میگیرد. مرحله بعدی هیبرید کردن یا سرد کردن آهسته است که مولکولها را به صورت مکملهای بنیادی  DNA- تک شاخه در آوریم. مرحله سوم ترکیب کردن DNAتوسط روش پلیمراس می باشد. اگر از مولکولهای اولیه شروع کنیم ، پلیمراس می تواند شاخه نمونه را تشخیص داده و به سرعت آن را با نوکلئوتیدهای مکمل  تطبیق دهد. نتیجه دو شاخه مارپیچی جدید به جای تک شاخه اولیه بود. هر شاخه شامل یکی از شاخه های اولیه به علاوه شاخه مکمل است که با آن جفت شده است .

تمام چیزهایی که PCRبرای تجهیز شدن نیاز دارد، لوله واکنش ، معرف شیمیایی ، و منبع گرماست . ولی هر کدام از این سه مرحله دمای مطلوب خود را می خواهد . به همین دلیل در حال حاضر کنترل دماهای مختلف توسط ماشین وبه صورت اتو ماتیک ( خودکار) صورت می گیرد.

اگرDNA – ی بیشتری می خواهید، فقط مراحل مختلف را تکرار کنید و با از حالت طبیعی درآوردن DNA- ای که قبلا ایجاد کرده اید این کار را انجام دهید. هر بار که این کار را انجام دهید مقدار DNAدو برابر می شود . با گردش گرمای سریع و سرد کردن کنترل شده به صورت خودکار طبیعت به کمک دانشمندان ، مولکولهای اولیه ، پولیمراس ، نوکلئوتیدها و معرف شیمیایی را فراهم میکند هر دوره گردش 1 تا 3 دقیقه طول می کشد بنابراین با تکرار کردن مراحل تنها به مدت 45 دقیقه میلیونها کپی از رشته های مخصوص DNAرا تولید می کند. زمانی که مولکولهای اولیه مشخص شده و به دست می آیند، PCRمی تواند کاری را که در عرض یک سال انجام می شد در عرض یک هفته انجام دهد البته ممکن است بعضی مشکلات فنی در رابطه با PCRبوجود آید. مهمترین این مشکلات فاسد شدن نمونه با ماده ژنتیکی خارجی است که می تواند کپی های متعددی از DNAهای نا متناسب تولید کند. نتیجه اغلب غیر قابل استفاده است ولی گاهی منجر به نتایج نادرست میشود. آزمایشگاهها اغلب در مورد معرفی تصادفی حتی تعداد معدودی از مولکولهای آلوده ، بخصوص DNAهای توسعه یافته از مشاهدات و آزمایش های قبلی بسیار محتاطانه عمل می کنند. جلوگیری از آلودگی وفساد مهمترین مشکل در کاربردهای انسانی است. نظیر استفاده از دارو یا قانون ، که زندگی افراد واقعا در گرو تعادل و موازنه است .

-PCRای که به صورت سریع خودکار شده است برای افزایش خارق العاده در استفاده از آن در علوم حیاتی بسیار کلیدی است و راه حل کلیدی برای به حرکت درآوردن مراحل مختلف پلیمراس {تک} است. تک یک اسم مستعار برای ترموس آکاتیکوس است . که یک نوع باکتری است که خوشبختانه در محیطهایی که برای موجودات زنده دیگر مرگبار است به حیات خود ادامه می دهد و تولید مثل می کند نظیر چشمه های داغ . به همین دلیل است که پلیمراس موجود زنده در نوسانات سریع دمای PCRفعال شده بدون تغییر باقی می ماند . برخلاف سایر پلیمراسها ، آنزیمی که از{تک} استخراج میشود و اکنون در مقادیر تجاری توسط باکتریهاییکه به روشهای ژنتیکی تولید می شوند به دست می آیند در مقادیر بالای دما ثابت می ماند . میکروبیولوژیستها (زیست شناسان مولکولی) که این اجزای زنده را دهها سال پیش کشف کردند ، و چندین سال صرف فیزیولوژی و بیوشیمی آنها کردند، هیچ راهی برای درک اینکه این باکتریها تا چه حد برای سلامت انسانها حیاتی هستند نداشتند و اینکه تا چه حد در اقتصاد تاثیرگذار هستند معلوم نبود .

PCRچگونه مورد استفاده قرار می گیرد ؟

سلامتی انسان و پروژه ژنوم انسانی

به زودی PCRتبدیل به وسیله ای ضروری برای بهبود سلامتی انسان ها و حیات آنها شد . تحقیقات پزشکی و داروهای کلینیکی به طور عمده از PCRدر دو ناحیه سود می برند  : جستجوی اجزای بیمار عفونی و جستجوی تحول و دگرگونی در ژنها ، بخصوص ژنهای انسانی زیرا که PCRمی تواند مقادیر بسیار ریز غیر قابل تصوری

از DNAرا گسترش دهد ، و حتی این کار را توسط یک سلول انجام می دهد ، پزشکان و محققین می توانند یک اسپرم تنها را مورد آ زمایش قرار دهند یا منابع گمراه کننده یک عفونت مرموز راپیگیری کنند . این بررسیها که مبتنی بر PCRهستند همانند سایر روشها قابل اطمینان شناخته شده اند و حتی در بیشتر موارد سریعتر و ارزانتر از این روشها هستند .

این روش بخصوص برای جستجوی عوامل بیماری که کشت آنها مشکل یا غیرممکن است ، مفید می باشد . این عوامل ممکن است انواع مختلف باکتری ، قارچ ، و ویروس می باشند چرا که این روش می تواند مقادیر تجزیه پذیری از ماده ژنتیکی موجود زنده را برای شناسایی تولید کند ، به عنوان مثال ، این روش می تواند زودتر از تست استاندار ELISAویروس ایدز را در هفته های نخست عفونت تشخیص دهد .

PCRبلافاصله به دنبال DNAمخصوص ویروس می گردد . این کار درست برخلاف روشی است که در تست استاندارد بکار می رود یعنی تست استاندارد به جای جستجوی مستقیم DNA ویروس به دنبال شواهد غیر مستقیم آن ویروس که با جستجوی آنتی بادیهاییکه در بدن برعلیه آن ساخته می شوند ، می گردد .

روش PCRهمچنین بسیار دقیق تر از روش تست استاندارد است . به عنوان مثال در یکی از اتفاقات ناگوار دوران کودکی که عفونت گوش میانی است و ورم شامه مخاطی متوسط نامیده می شود و بسیار دردناک ، جدی و سرسخت است تغییرات جدی بوجود می آید . این تکنیک به دنبال DNA- ی باکتریایی در مایع گوش میانی کودک می گردد و خبر از عفونت فعال می دهد حتی زمانیکه روشهای کشت در جستجوی آن ناتوان باشند . در بیماری عفونی ، التهاب دردناک مفصلی که از طریق گاز کنه و انتقال باکتری ایجاد می شود ؛ معمولا بر اساس گروهی از علائم شناسایی می شوند . ولی PCRبر روی DNA- ی عامل بیماری که در مایع مفصلی وجود دارد متمرکز می شود و باعث بهبودی سریع شده و از پیچیدگیهای  جدی بعدی بیماری جلوگیری می کند .

PCRیک روش حساس و ویژه برای تست هلیکوباکترپیلوری است ، یک عامل بیماری که امروزه به عنوان عامل اصلی زخم معده شناخته شده است . برخلاف تستهای قبلی ، PCR می تواند سه عامل بیماری راکه از طریق جنسی توسط یک مجرا منتقل می شوند نظیر ( تب خال ، زگیل های ویروسی و کلامیدیا )شناسایی کند و حتی می تواند شاخه خاصی از زگیل ویروسی راکه منجر به سرطان میشود تشخیص دهد که سایر تستها قادر به شناسایی آنها نیستند .

بطور خلاصه ، اگر یک اختلال توسط عضو عفونی ایجاد شود ، بطور اساسی PCR می تواند عامل بیماری را بیرون براند . بیشتر از 60 مقاله PCRبرای تشخیص پاتوژنها  تا امروز منتشر شده است و حداقل 10 محصول کلینیکی برای شناسایی عوامل مجازی بیماری در بیماریهایی مانند سل ، کلامیدیا ، مننژیت های ویروسی ، ایدز و زگیلهای ویروسی قابل استفاده هستند . از آنجا که PCRمی تواند به آسانی تغییرات کوچک در DNA را که هر یک از ما داریم و از لحاظ ژنتیکی مارا منحصر به فرد میکند شناسایی کند این روش منجر به ایجاد روشهای نوین در آزمایشهای ژنتیک شده است . این تستها نه تنها افرادی که اختلا لات ارثی دارند را شناسایی میکنند بلکه افرادی که ناقل گونه های زیان آور که با نام دگرگونی شناخته میشوند و میتوانند به فرزندان آنها انتقال یابند را نیز شناسایی میکند . معمولا خود این افراد ناقل توسط ژنهای دگرگون شده مبتلا نمی شوند ولی این ژنها منجر به بیماری در نسلهای بعدی آنها میشوند .

انتظار می رود که تحقیقات منجر به تستهای پیشگویانه شوند : روشهایی برای فهم اینکه چه کسی مستعد اختلا لات رایجی است که به طور معمول ما آنها را ژنتیکی محسوب نمی کنیم مانند بیماریهای قلبی و سرطانهایی که در بزرگسالی به دلیل تغییر در سلولهای بدن بوجود می آیند . این دانش به ما کمک خواهد کرد که قدمهایی را برای جلوگیری از این بیماریها که از عوامل اصلی  مرگ و میر در دنیای امروز است ، برداریم . با تجزیه PCR در سلولهایی که در مدفوع پراکنده شده اند ، به عنوان مثال ، پزشکان قادر شده اند که تغییرات زیان آور در مسیر معده و روده نظیر دگرگونی در ژنهایی که بدن را در مقابل ایجاد تومورها و ورمها محافظت می کنند شناسائی کنند . این امر می تواند به آنها کمک کند تا داوطلبانی را که احتمال خطر سرطان کلون بالایی دارند را به راحتی انتخاب کنند . محققان همچنین سلولهای مستعد ناقل بیماری در دوره بیماری افراد بیماری که تومورها اخیرا در آنهاتشخیص داده شده بودند را شناسایی کردند .

PCR می تواند آرامش خاطر بزرگی باشد برای کسانی که تلاش برای بچه دار شدن دارند ، به عنوان مثال می توان به پدر و مادرهای آینده که نگران هستند این اطمینان را داد که هیچ خطری در مورد به دنیا آمدن فرزندی که مبتلا به بیماری ژنتیکی خاصی است آنها را تهدید نمی کند . این روش حتی زندگی نوزادان را قبل از اینکه دنیا بیایند نجات میدهد .

پزشکان ازاین شیوه برای آزمایش DNA – ی جنین جهت شناسایی اینکه گروههای خونی مادر و جنین ناسازگار هستند یا نه استفاده می کنند . این روش اغلب منجر به ناتوانی جسمی و حتی مرگ جنین میشود ولی به برکت PCR میتوان به صورت موفقیت آمیزی در رحم توسط پیشرفتهای پزشکی این مشکلات رابرطرف کرد .

این مراحل یک روش مستقیم هست برای تشخیص آشفتگی میان دگرگونی های مختلف میان یک ژن ، که هر کدام منجر به یک اختلال مثل سوء تغذیه ماهیچه ای دوشن میشوند . همچنین این مراحل به پزشکان کمک میکنند تا وجود یا عدم وجود مشخصات غیر عادی را در سرطانهای مخصوص تشخیص دهند ، بنابراین آنها می توانند درمانهای دارویی واصلا حات رادیولوژیکی  را هر چه زودتر که ممکن است شروع کنند یا قطع کنند . و این روش سازگاری ژنتیکی  چشمگیری را بین پیوند مغز استخوان فرد دهنده و گیرنده تضمین می کند .

PCR حتی می تواند در تشخیص بیماریهای گذشته افراد به کار گرفته شود . نائب رئیس پیشین و کاندیدای ریاست جمهوری هابرت اچ . هامفری در سال 1967آزمایشهائی را برای سرطان مثانه انجام داد .  اگر چه تستها منفی بودند ولی او در سال  1978 براثر بیماری درگذشت . در سال 1994 ، محققان نمونه بافتی را که آنها در سال 1976 از مثانه سرطانی او گرفته بودند با نمونه ادراری او در سال 1967 مقایسه کردند به کمک گسترش PCR مقادیر کوچک DNA در نمونه برداری 27 ساله آنها دگرگونیهای یکسانی در ژن P53 پیدا کردند که در متوقف کردن تومورها در هر دو نمونه یکسان هستند . طبق گفته محققین اگر آزمایش هامفری در سال 1967 توسط تکنیکهای زیست مولکولی بررسی میشدند  می توانستند رشد سرطانی را آشکار کنند ولی این روشها آنچنانکه امروز شناخته شده اند در آن زمان شناخته شده نبودند .

ژنتیک پزشکی تاریخی توسط  PCR حتی به زمانهای خیلی دور بر میگردد . بعد از اینکه شیمیدان انگلیسی کورنگ جان دالتون در سال 1844 در گذشت مقداری بافت از چشمهای او نگهداری شد . دالتون خواستار یک بررسی پس از مرگ شده بود تا دلیل اینکه چرا رنگ قرمز را با سبز و صورتی را با آبی اشتباه می گرفت . یک آزمایش جدید که از DNA آن بافت گرفته شده توسط PCR به دقت پرورش داده شد و نشان داد که دالتون ژن مخصوص که برای ساختن سه ماده رنگی لازم برای دید رنگی عادی لازم بود نداشت . بیشتر تستهای جدیدژنتیکی نتیجه پروژه ژنوم انسانی هستندکه یک تلاش بزرگ بین المللی برای شناسایی و مطالعه ژنهای انسانی هستند . دانشمندان انتظار دارند که پروژه ژنوم انسانی تا قبل از پایان ترم به زودی تمام شود . نسبت به هدف اصلی تعیین شده برای دستیابی به هدف نهایی اش ، این پروژه بسیار سریع حرکت میکند  که تمام DNA ها را در سلولهای انسانی نمونه به صورت زنجیره در می آورد  زنجیره به معنی مشخص کردن ترتیب چهار نوکلئوتید مختلف هستند که هر رشته از DNA را ایجاد میکنند .

به صورت رشته ای درآمدن DNA تغییرات حیاتی رادر نوکلئوتیدهایی که ژنها را تشکیل می دهند ، ایجاد میکنند . این تغییرات با وادار کردن ژنها به تولید پروتیین های غیر عادی منجر به بیماری و حتی مرگ میشود . به رشته در آمدن DNA ها ابتدا شامل جدا کردن و دو برابر کردن اجزای DNA برای بررسی های نوکلئوتیدی می باشد . بنابراین PCR  یک وسیله ضروری برای پروژه ژنوم انسانی است چرا که به آسانی و به سرعت می تواند مقادیر نامحدودی از هر تکه از DNA را برای این نوع تحقیق تولید کند

[ پنج‌شنبه 19 دی 1387 ] [ 13:50 ] [ محمداقا ] [ نظرات (0) ]
 
نقشه سایت رویان
آخرین مطالب

دعوت به همکاریroyan80@yahoo.com

ضمن عرض سلام و پوزش به دلیل غیبت اینجانب که برای مدت زیادی نتوانستم سایت را اپ کنم.از انجا که درblogsky امکان ایجاد وبلاک گروهی است و همچنین به دلیل مشغله فراوان تصمیم گرفته شد سایت به صورت گروهی اداره شود لذا از دوستان علاقمند دعوت به همکاری میشود.کسانی که خود مقاله می نگارند ویا مطالب ارزشمندی از دیگران (با ذکر منبع)دارند می توانند با نام خود در سایت ارائه نمایند.به این منظور داوطلبان از طریق قسمت نظرات آمادگی خود را اعلام کنند.  باشد تا بار دیگر شاهد بالندگی و شکوفایی رویان باشیم.

ارادتمند همیشگی شما دانش اموخته زراعت اصلاح نباتات دانشگاه آزاد اسلامی واحد مشهد ورودی 1377محمد 

آمار سایت
تعداد بازدید ها: 3427623