معلومة

تسلسل خيطين من الحمض النووي

تسلسل خيطين من الحمض النووي


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.

خلفيتي ليست علم الوراثة. 2- لست مهتمًا بمعرفة كيفية إجراء تسلسل الحمض النووي أو التنميط الجيني. 3. أنا مهتم فقط بطبيعة النتائج كما هو موضح هنا.

نأتي الآن إلى السؤال: البشر لديهم مجموعتان من الكروموسوم في كل خلية. إذا قلت تسلسل الكروموسوم 1 ، ماذا يعني ذلك في الواقع؟ أي من الكروموسومين يتم تسلسله؟ من التنميط الجيني هل تتم مقارنة بين اثنين + اثنين = أربعة كروموسوم 1؟ أم أن تعهدي بالكامل معيب؟


أنا مهتم فقط بطبيعة النتائج كما هو موضح هنا.

من خلال محاذاة هذا التسلسل مع جميع النيوكليوتيدات لجميع الكائنات الحية ، فإننا ندرك أن التسلسل (القصير) المحدد يحدث في كائنات مختلفة إلى جانب البشر. لذلك قد يأتي من نوع به كروموسوم واحد فقط انظر NCBI Blast!

من أجل المثال ، دعنا نفترض أن الأنواع لديها مثيلات متعددة من كل كروموسوم (على سبيل المثال ، واحدة من الأم البشرية ، وواحدة من الأب البشري) ، وننظر إلى "النتائج كما هو موضح هنا". نظرًا لعدم ورود تفاصيل عن البروتوكول ، فلنفترض أيضًا السيناريو الأكثر شيوعًا - ألا وهو عدم وجود تمييز تجريبي أو فصل للحالات الفردية للكروموسومات.

بالنظر إلى النتائج ، سوف ندرك أن هذا ليس "تسلسل الجيل القادم" ، بل تسلسل سانجر.

الآن ننظر إلى المخطط المقدم مرة أخرى (ملاحظة: هذه ليست بيانات تجريبية حقيقية): من الواضح أن النطاقات الموجودة على الجانب الأيسر تحدث فقط لحرف / قاعدة واحدة ، وفي موضع معين من التسلسل ، هناك قمة واحدة واضحة جدًا على الجانب الأيمن (على عكس الاحتمال ، وجود قمم متعددة تتوافق مع قواعد مختلفة).

علينا أن نستنتج ذلك كل مثيل للكروموسوم له تسلسل متطابق تمامًا. وبالتالي فإننا نستنتج أنه لن يكون من المهم التمييز بين الحالات الفردية.

لكن انتظر - ألا تختلف كروموسومات الأم عن الأب؟ على الإطلاق ، فإن المثال المعطى ينظر فقط إلى 25 قاعدة بدلاً من الكروموسوم الكامل - ومن الممكن تمامًا أن يكونوا متطابقين تمامًا. (ملاحظة: هناك تقنيات تجريبية مختلفة لاختيار مناطق معينة فقط من DNA أو RNA لتحليلها).


أود أن أقول إن فهمك هنا ليس بالضرورة معيبًا - بدلاً من ذلك ، هناك خدعة صغيرة يتم لعبها عليك.

يوضح الشكل النتائج النموذجية لتسلسل سانجر. يتطلب هذا النوع من التسلسل دائمًا ما يسمى التمهيدي ، وهو تسلسل قصير من حوالي 20 قاعدة معروفة. سيتم ترتيب الكود الذي يتبع تلك القواعد العشرين. باستخدام هذه التقنية وحدها ، لا يمكنك عمليًا إجراء تسلسل لكروموسوم كامل - وعادة ما يكون جيدًا فقط لحوالي 700-1200 قاعدة بعد التمهيدي.

النطاقات في الرسم على اليسار والقمم على الجانب الأيمن تتوافق مع القاعدة في الموضع "primer + n" (n هو عدد النطاقات / القمم التي تبدأ بالعد في أسفل الرسم).

الآن ضع في اعتبارك أنه من الناحية العملية ، يتم تنفيذ هذه التقنية على عينة سائلة تحتوي بالطبع على عدد كبير من جزيئات الحمض النووي. في سيناريو مثالي ، كل جزيء متطابق. في هذه الحالة ، يكون التسلسل الموجود خلف قواعد التمهيدي العشرين متطابقًا وستحصل على نطاقات أو قمم واضحة كما هو موضح في الرسم.

عندما تأخذ عينة من كائن حي مثل الإنسان ، سيكون هناك مجموعة متنوعة من جزيئات الحمض النووي في المزيج.

ما يحصل على التسلسل؟ بسيط ، كل ما يوجد خلف البرايمر الذي تستخدمه للتسلسل. إذا كان للجزيئات المختلفة تسلسلات مختلفة هناك ، فستكون النتيجة نطاقات في أعمدة مختلفة في نفس الموضع على الجل (الجانب الأيسر من الرسم) أو قمتين مختلفتين في نفس الموقع في الكروماتوغرافيا (الجانب الأيمن من الرسم) .

مثال: التنميط الجيني

نحن نعتبر الجين XYZ. هناك نوعان مختلفان من هذا الجين في البشر ، والفرق الوحيد بينهما هو في الموضع 167 من الجين ، حيث يحتوي أحدهما على A والآخر هو G. بفضل مشروع الجينوم البشري ، أعرف التسلسل الكامل للجين XYZ ، لذلك صممت التمهيدي الخاص بي ليشمل المواضع 50-70 من XYZ. لذلك ، يجب أن تنتج نتيجة التسلسل الخاصة بي جين XYZ ، بدءًا من مكان ما حول الموضع 100 (حتى تفاعلات التسلسل الأعلى جودة تفوت بعض القواعد بعد التمهيدي). إذا أخذت عينة من إنسان لديه نفس متغير XYZ على كلا الكروموسومات الشقيقة ، فسأحصل فقط على نتيجة تسلسل واحدة - إما مع A أو G في الموضع ~ 67 من التسلسل الخاص بي. إذا كانت عينتي مأخوذة من إنسان لديه متغير واحد على كروموسوم وآخر على الآخر ، فسيكون تسلسلي غامضًا في الموضع ~ 67 ، وعند الفحص الدقيق ، قمت بتسلسل متغيرين من هذه العينة: أحدهما به A والآخر بحرف G في هذا الوضع الغامض. بهذه الطريقة يمكنني تحديد التركيب الجيني للإنسان لهذا الجين: XYZ متماثل اللواقحأ / أ، XYZب / ب أو XYZ متغاير الزيجوتأ / ب.

ملاحظة: لا تدع طبيعة الحمض النووي المزدوجة تقطعت بهم السبل تربك تفكيرك هنا ، فالتسلسل سانجر دائمًا ما يسلسل خيطًا واحدًا فقط (الذي صممت التمهيدي من أجله)! إذن ، كروموسومان شقيقان = خيطان مزدوجان = أربعة خيوط مفردة ، سيتم ترتيب اثنين منها لأن الاثنين الآخرين يحتويان على التسلسلات التكميلية.

PPS: الطريقة التي يعمل بها هذا يمكن أن تسبب مشاكل كبيرة إذا لم يتم تصميم التمهيدي بشكل صحيح. مع وجود 20 قاعدة ، من الممكن أن تظهر نفس القواعد العشرين في مكان آخر من الجينوم ، وفجأة لا تختلف التسلسلات التي تتبع التمهيدي في موضع واحد أو موقعين فقط ، ولكن في كل مكان.


هذه صورة لتسلسل سانجر. إذا تم إجراء هذا التسلسل في منطقة كان فيها كائن ثنائي الصبغة متغاير الزيجوت من أجل SNP بسيط ، فسيكون لملف التتبع بدلاً من وجود قمم نظيفة واحدة ، عند نقطة SNP قمتين نصف الحجم من لونين للحرفين موجود في هذا الموقع. إذا كان الاختلاف بين الأليلين أكثر من تعدد أشكال نيوكليوتيد واحد ، فقد يبدو ملف التتبع مختلفًا تمامًا.

إذا قلت تسلسل الكروموسوم 1 ، ماذا يعني ذلك في الواقع؟

لا يكتفي الناس في كثير من الأحيان فقط بتسلسل كروموسوم كامل مثل هذا ، ولن يقوم أحد بذلك تقريبًا باستخدام تقنية Sanger بعد الآن. ولكن إذا كنت تقوم بتسلسل كائن ثنائي الصبغيات غير فطري ، فستتوقع عند نقاط تغاير الزيجوت الحصول على مزيج من الإشارات.

من التنميط الجيني هل تتم مقارنة بين اثنين + اثنين = أربعة كروموسوم 1؟

تحتوي الكائنات ثنائية الصبغة على نسختين من كروموسوم معين ، وليس 4. لكل كروموسوم خيطين ، ولكن المعلومات الموجودة على الخيوط التكميلية متطابقة.


تحديث


قبل البدء في التسلسل ، يجب أن تفكر في أنك لا تقوم بترتيب كروموسوم واحد من خلية واحدة. أنت تقوم بترتيب عينة من الحمض النووي تتوافق مع مجموعة من الخلايا تحتوي على جميع الكروموسومات. لا أعلم عن إجراء لاستهداف كروموسوم واحد ، الإجراءات المستهدفة لمناطق معينة على الجينات المحيطة بالجينوم موجودة.

أم أن تعهدي بالكامل معيب؟

نعم أقول تفتقر لا عيب.

هكذا قال،

إذا قلت تسلسل الكروموسوم 1 ، ماذا يعني ذلك في الواقع؟

هذا يعني افتراضيًا أنك تقوم بتسلسل الحمض النووي من الكروموسوم 1 المطابق لمجموعة من الخلايا. بمعنى أنك تسترجع تسلسل الكروموسوم 1 لاستخدامه في التحليل النهائي عن طريق بلمرة تسلسل الحمض النووي التكميلي الخاص به من خلال الاستفادة من إجراء تكرار الحمض النووي.

أي من الكروموسومين يتم تسلسله؟

لا توجد طريقة للتمييز بين اثنين من الكروموسومات في تجارب التسلسل السائدة. ليس لدى الخلية فكرة عن أي من الكروموسوم هو أي من الكروموسوم ولا أنت كذلك ، لذلك يتم ترتيب كلا الكروموسومين في نفس الوقت. من فضلك لاحظ ، قلت لا توجد طريقة للتمييز بين اثنين من الكروموسومات في تجارب التسلسل السائدة

هل تتم المقارنة بين اثنين + اثنين = أربعة كروموسوم 1؟

هذا من جزئين. ماذا تقصد بأربعة؟ إذا كنت تشير إلى أن للكروموسوم 1 خيطين وهذا يساوي 4 ثم لا ، فإن الخيطين معًا يصنعان كروموسومًا واحدًا. تحتوي خليتك على 2n أو اثنين من الكروموسوم 1. إذا كنت تقوم بترتيب مجموعة من الخلايا (دعنا نقول 1000) ، فلديك ألفي كروموسوم 1 يتم تسلسلها جميعها موجودة في أزواج عبر 1000 خلية.

هل المقارنات تجري؟

في التجارب السائدة لا نقارن. ومع ذلك ، توجد طرق للتمييز بين الكروموسوم 1. أقدم ما يمكن أن أجده هو مقال بقلم إم ناغانو عن التسلسل المحدد للأليل. في هذه الحالة ، نظرًا لأن والديك يساهمان بشكل متساوٍ في الحمض النووي الخاص بك ، فإن كل منهما يحمل بعض الطفرات الخاصة بحمضهما النووي. باستخدام هذه الميزة يمكننا التفريق بين كروموسوم الأب والأم 1.

هناك أيضًا تسلسل خلية واحدة ، في هذه الحالة سوف تقوم بتسلسل اثنين من الكروموسوم 1 من خلية واحدة ، من الناحية النظرية يمكنك أيضًا إجراء تسلسل محدد للأليل على خلية واحدة مما يسمح لك بالتمييز بين الكروموسوم 1 الموجود في الخلية.

أخيرًا ، لا توجد طريقة للتمييز بين الخيطين ، بعد التسلسل عند محاذاة بياناتك مرة أخرى إلى الجينوم المرجعي ، ستتعرف على تقطّع البيانات.

جواب السؤال القديم


في الوقت الحاضر ، يعد تسلسل الكلمات مرادفًا للتسلسل عالي الإنتاجية ، وتتعلق المقالة التي ربطتها في التعليق أيضًا بتقنيات التسلسل عالي الإنتاجية (لقد حصلت على هذا من لمحة خاطفة).

أثناء تسلسل الحمض النووي ، أي من الخيطين يتم تسلسلهما؟

كلاهما يحصل على التسلسل.

في أي ترتيب يتم تقديم النتائج

عشوائي

أثناء التسلسل كيف يتم ترتيب هذين الخيطين؟

إذا كان التسلسل أحادي النهاية ، فإننا لا نعرف أي الخيط تم تسلسله أولاً. (هناك طرق ، ولكن من أجل البساطة دعونا لا نذهب إلى هناك)

إذا كان تسلسل نهاية مقترنًا ، فإن قراءة واحدة تنشأ من خيط الإحساس بينما تنشأ القراءة الأخرى من الشريط المعاكس.

يمكنك مشاهدة فيديو يوتيوب هنا لمعرفة الفرق

هل هذه نتيجة خصلة واحدة يتم تقديمها أولاً متبوعة بالآخر أم أن واحدًا فقط من الخيطين يتم تسلسلهما؟

تم الإبلاغ عن كلاهما.

السؤال الذي طرحته واسع جدًا ، يمكنني متابعة حفنة من صفحات A4 وما زلت لم أكمل. بالنسبة إلى سؤالك الأول ، قلت إن كلاهما يتسلسل ، لأنه ليس لدينا طريقة لمعرفة التسلسل أثناء التسلسل الذي يتم تسلسله (هناك تقنيات التسلسل التي تقطعت بهم السبل ، ولكن يجب عليك استيعاب ما هو مذكور / مرتبط هنا أولاً وبعد ذلك مع المزيد يعود البحث بسؤال عن التسلسل الذي تقطعت بهم السبل).

بعد التسلسل تحصل على نتيجتك بترتيب عشوائي ، لأن ما تحصل عليه ليس نتيجة في الحقيقة ولكن المزيد من ملفات البيانات الأولية التي تسمى ملفات FASTQ. اقرأ عن FASTQ قليلاً. بعد التسلسل ، لا تحصل حقًا على FASTQ ولكنك تحصل على BCL أو ملف استدعاء أساسي ، والذي يجب تحويله إلى FASTQ. يجب بعد ذلك إما تصفية هذه FASTQ أو عدم استنادها إلى الجودة ثم مواءمتها مع جينوم مرجعي. هذا هو المكان الذي تتعرف فيه على القراءة التي جاءت من أي خصلة.

يجب أن تقرأ المزيد عن التسلسل أحادي الطرف وتسلسل النهاية المقترنة لفهم كيفية تسلسل الحمض النووي بشكل أفضل. تحقق أيضا من هذا الفيديو. هذه هي أبسط نسخة يمكن أن أجدها. يجب أن يجعلك ذلك فضوليًا دون قصفك بالكثير من المعلومات.

أخيرًا ، في تسلسل نهاية واحدة ، ليس لديك طريقة لمعرفة ما إذا كانت الخيط الذي تم تسلسله بدون محاذاة ، ولكن في النهاية المزدوجة (حيث يتم تسلسل جزء من الحمض النووي من كلا الطرفين ، مما ينتج عنه قراءتان متزاوجتان) بشكل عام ، يتماشى رفيق واحد مع المعنى حبلا بينما الآخر يحاذي حبلا مضاد المعنى.


علم الأحياء MCAT: تسلسل الحمض النووي والحمض النووي الريبي

جزء مهم من إنشاء بادئات الحمض النووي عند إجراء PCR أو أي تحليل كمي آخر هو نقطة انصهار التمهيدي. ما هي مجموعة البادئات التي تعمل على الأرجح معًا بشكل جيد مثل البادئات الأمامية والعكسية لـ PCR؟

CGGACATGCTGG و GTTACCGCAGGC

ATCGCTTTGTAC و GTTACCGCAGGC

ATCGCTTTGTAC و CGGACATGCTGG

CACACTATAAAA و ATCGCTTTGTAC

GTGTGATACCCC و CACACTATAAAA

كجاكاتجكتج وجتاككجكاجك

يمكن التنبؤ بنقطة انصهار خيط من الحمض النووي من خلال القواعد التي يتكون منها. يحتوي السيتوزين والجوانين على ثلاث روابط هيدروجينية مع بعضها البعض ، لذا فهي ترتبط بقوة أكبر من الرابطة الهيدروجينية الأدينين والثايمين. هذا يعني أن الخيوط التي تحتوي على نفس الكمية من Cs و G ستعمل بشكل أفضل معًا. لا يوجد سوى خيار إجابة يكون فيه كلا الجدولين لهما نفس المقدار من Cs و Gs (أو Ts و As).

مثال سؤال # 1391: علم الأحياء

أي قطعة من الحمض النووي لديها أدنى نقطة انصهار؟

ملاحظة: يتم عرض خصلة واحدة فقط

يرتبط السيتوزين والجوانين ببعضهما البعض بقوة أكبر من الأدينين والجوانين لأن لديهما ثلاث روابط هيدروجينية مقابل اثنين. لذلك ، فإن قطعة الحمض النووي التي تحتوي على تركيز عالٍ من Ts و As سيكون لها نقطة انصهار منخفضة. الاختيار الصحيح يحتوي على 8 تسن و أس ، في حين أن الباقي لديه أقل من ذلك.

مثال سؤال # 1391: علم الأحياء

تنقسم الكروموسومات البشرية إلى ذراعين ، ذراع طويل q وذراع قصير p. أ النمط النووي هو تنظيم المكمل الجيني الكلي لخلية بشرية. يتم إنشاء النمط النووي النموذجي عن طريق طلب الكروموسوم 1 إلى الكروموسوم 23 بترتيب تناقص الحجم.

عند عرض النمط النووي ، يمكن أن يتضح غالبًا وجود تغييرات في عدد الكروموسوم أو الترتيب أو التركيب. من بين التغييرات الجينية الأكثر شيوعًا عمليات نقل روبرتسون ، التي تنطوي على نقل مادة الكروموسومات بين أذرع طويلة لكروموسومات معينة لتشكيل واحد كروموسوم مشتق. على سبيل المثال ، غالبًا ما تخضع الكروموسومات 14 و 21 لعملية نقل روبرتسون ، على النحو التالي.

سيظهر النمط النووي لهذا الفرد للكروموسومات 14 و 21 على النحو التالي:

على الرغم من أن الفرد الذي يعاني من الانحرافات مثل انتقال روبرتسون قد يكون طبيعيًا ظاهريًا ، إلا أنه يمكن أن يولد الأمشاج من خلال الانقسام الاختزالي الذي يحتوي على منظمات غير نمطية من الكروموسومات ، مما يؤدي إلى حدوث تشوهات جنينية متكررة أو إجهاض.

المكون الكيميائي الرئيسي للكروموسومات هو الحمض النووي ، على الرغم من أن البروتينات هي أيضًا عناصر مهمة. أي مما يلي ينطبق على الأحماض النووية؟

يحتوي الحمض النووي على بقايا اليوراسيل ، بينما يحتوي الحمض النووي الريبي على الثايمين

يتم ترجمة الحمض النووي مباشرة عن طريق الحمض الريبي النووي النقال المرتبط بالأحماض الأمينية

تتمتع المناطق الغنية بالجوانين والسيتوزين بنقاط انصهار أعلى من المناطق الغنية بالأدينين والثايمين

يوفر RNA شكل التخزين الرئيسي للمعلومات الجينية

الريبوسومات مهمة في تركيب جزيئات الحمض النووي الريبي

تتمتع المناطق الغنية بالجوانين والسيتوزين بنقاط انصهار أعلى من المناطق الغنية بالأدينين والثايمين

يشكل الاقتران بين الجوانين والسيتوزين ثلاثة روابط هيدروجينية ، بدلاً من الروابط المكونة من الأدينين والثايمين. جميع الخيارات الأخرى مغرية ، لكنها خاطئة بمهارة. يحتوي الحمض النووي الريبي على اليوراسيل ، والحمض النووي هو الشكل الرئيسي لتخزين المعلومات ، ويتم ترجمة الرنا المرسال مباشرة بواسطة الحمض النووي الريبي ، والريبوسومات مهمة في تخليق البروتينات. تجدر الإشارة إلى أن مجموعة الهيدروكسيل 2 'من العمود الفقري للسكر البنتوز في الحمض النووي الريبي تُفقد في الحمض النووي ، مما يزيد من الاستقرار ويسمح للحمض النووي بالعمل كوسيط تخزين مستقر.

مثال السؤال رقم 1: فهم الأحماض النووية

اختر السبب الذي من غير المرجح أن يفسر سبب عدم رؤية اثنين من البيورينات مرتبطين ببعضهما البعض في حلزون الحمض النووي.

لن تتطابق المجموعات الوظيفية في نهاية أحد البيورين بشكل صحيح مع البيورين الآخر.

يمكن أن يتسبب اثنان من البيورينات في حدوث نتوء في الحمض النووي ، مما يتسبب في مشاكل في النسخ والتكرار.

لن يتم العثور على قواعد البيورين على خيوط الحمض النووي المتقابلة ، لذلك ليس لديهم القدرة على الاقتران مع بعضهم البعض.

قد يتسبب الهيكل الضخم المكون من حلقتين من البيورينات في الكثير من العوائق داخل اللولب.

لن يتم العثور على قواعد البيورين على خيوط الحمض النووي المتقابلة ، لذلك ليس لديهم القدرة على الاقتران مع بعضهم البعض.

تتكون خيوط الحمض النووي من ملايين النيوكليوتيدات. نتيجة لذلك ، سيكون من المستحيل فعليًا العثور على خيط واحد لا يحتوي على جميع النيوكليوتيدات الأربعة.

تتحد النيوكليوتيدات في أزواج بيورين-بيريميدين بسبب التوافق المناسب للقواعد ، بالإضافة إلى التركيبة المفضلة للروابط الهيدروجينية بين النيوكليوتيدات. نتيجة لذلك ، لن يتم رؤية اثنين من البيورينات معًا. هذا يرجع إلى أن كلاهما كبير جدًا عندما يكونان معًا ، والرابط غير الصحيح للهيدروجين بين مجموعاتهما الوظيفية.

مثال سؤال # 1391: علم الأحياء

أي جزء من الحمض النووي سيكون له أعلى نقطة انصهار عند إقرانه بشريطه المكمل؟

تقام أزواج قاعدة نوكليوتيدات الدنا معًا بواسطة رابطة هيدروجينية. يتم تجميع السيتوزين والجوانين معًا بواسطة ثلاث روابط هيدروجينية ، حيث يتم تجميع الأدينين والثيمين معًا بواسطة اثنين فقط. زيادة الروابط الهيدروجينية داخل خيط من الحمض النووي ستزيد من نقطة الانصهار. سيكون لجزء الحمض النووي الذي يحتوي على معظم أزواج قاعدة الجوانين والسيتوزين أعلى نقطة انصهار.

مثال سؤال # 1391: علم الأحياء

أي من الخيارات التالية يشتمل على الكودونات المتدهورة؟

يشير المصطلح "الكودونات المتحللة" إلى الكودونات ذات التسلسلات الأساسية للنيوكليوتيدات المختلفة التي تحدد نفس الحمض الأميني. في الأمثلة المقدمة ، يحدد كلا الكودونين (UCU و UCA) سيرين ، مما يشير إلى أن هذه هي الإجابة الصحيحة.

مثال على السؤال رقم 1396: علم الأحياء

في عام 2013 ، ربط العلماء استجابة خلوية تسمى استجابة البروتين غير المطوية (UPR) بسلسلة من الأمراض العصبية التنكسية ، بما في ذلك المشكلات الصحية الرئيسية مثل مرض باركنسون ومرض الزهايمر. وفقًا لعملهم ، فإن استجابة البروتين غير المطوية هي انخفاض في الترجمة نتيجة لسلسلة من الإنزيمات التي تعدل عامل بدء الترجمة ، eIF2 ، على النحو التالي:

في التسلسل أعلاه ، يرتبط مستشعر البروتين المكشوف بالبروتين غير المطوي ، مثل الأميلويد بيتا الممرض الموجود في أدمغة مرضى الزهايمر. يقوم هذا المستشعر بعد ذلك بفوسفوريلات PERK ، أو بروتين كيناز RNA الذي يشبه الشبكة الإندوبلازمية كيناز. يؤدي هذا إلى تأثيرات المصب على eIF2 ، مما يؤدي إلى تثبيط الترجمة. يُعتقد أن أعراض مرض التنكس العصبي قد تكون نتيجة لهذه الترجمة المخفضة.

أثناء الترجمة ، يتم استخدام الكود الجيني لتحويل سلسلة من القواعد النيتروجينية في mRNA إلى تسلسل الأحماض الأمينية. أي مما يلي ينطبق على الشفرة الجينية؟

I. أكثر من رموز تسلسل الكودون لحمض أميني واحد

II. أكثر موضع 5 بوصات للكودون على mRNA هو موضع التذبذب

ثالثا. كل تسلسل كودون يرمز فقط لحمض أميني واحد

الشفرة الجينية لا لبس فيها ، لأن كل كودون يشفر فقط حمض أميني واحد. كما أنه يتحلل ، بحيث يمكن ترميز كل حمض أميني بواسطة أكواد متعددة. الخيار 2 غير صحيح ، لأن أكثر موضع 3 بوصات على mRNA هو موضع التذبذب.

مثال على السؤال رقم 1397: علم الأحياء

يجب أن تكون خصلة عديد النوكليوتيد القصيرة مع التسلسل الأساسي لـ AUCCCUGG __________.

متواليات عديد النوكليوتيدات هي أحماض نووية ، لذا يجب أن تكون DNA أو RNA. أي تسلسل يحتوي على U (uracil) يجب أن يكون RNA ، ولكن لا توجد طريقة لتحديد نوع RNA بمجرد النظر إلى التسلسل. يمكن أن يرمز هذا التسلسل إلى mRNA أو rRNA أو tRNA.

يستخدم mRNA لترجمة البروتينات. يلعب الرنا الريباسي دورًا هيكليًا ووظيفيًا في تكوين الريبوسومات. يحمل الحمض الريبي النووي النقال الأحماض الأمينية إلى الريبوسوم أثناء الترجمة.

مثال السؤال رقم 1: تسلسل الحمض النووي والحمض النووي

أي مما يلي يرتب القواعد بشكل صحيح في حلقة الكودون المضاد في الحمض النووي الريبي الذي يحمل التربتوفان؟

سيتم نقل التربتوفان ، المشفر على mRNA كـ 3'-UGG-5 '، إلى الريبوسوم عبر tryptophan t-RNA. يجب أن تكون الحلقة المضادة للكودون مكملة لخيط الرنا المرسال. نظرًا لأن كود Tryptophan هو 3'-UGG-'5 ، يجب أن تقرأ حلقة الكودون المضادة لـ t-RNA 3'-CCA-5 'من أجل الاصطفاف.

مثال سؤال # 1392: علم الأحياء

ترمز الكودونات GGU و GGA و GGC و GGG لنفس الأحماض الأمينية ، الجلايسين. ما هو المصطلح البيولوجي المستخدم لوصف هذه الظاهرة؟

يشير الانحطاط إلى حقيقة أن أكثر من كودون يمكن أن يرمز لنفس الحمض الأميني. تختلف هذه الكودونات عمومًا في قاعدتها الثالثة أو "المتذبذبة". يشرح الانحطاط كيف يمكن أن يكون هناك ما مجموعه أربعة وستين كودونًا محتملاً يقابل عشرين فقط من الأحماض الأمينية.

جميع موارد الأحياء MCAT

الإبلاغ عن مشكلة مع هذا السؤال

إذا وجدت مشكلة تتعلق بهذا السؤال ، فيرجى إخبارنا بذلك. بمساعدة المجتمع يمكننا الاستمرار في تحسين مواردنا التعليمية.


تسلسل سانجر

تشكل طريقة تسلسل الحمض النووي التي طورها فريد سانجر أساس تفاعلات تسلسل "الدورة" الآلية اليوم. الارتقاء إلى التسلسل. في الثمانينيات ، سمح تطوران رئيسيان للباحثين بالاعتقاد بأن تسلسل الجينوم بأكمله يمكن أن يكون ممكنًا. الأولى كانت تقنية تسمى تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) والتي مكنت من إنتاج العديد من نسخ تسلسل الحمض النووي بسرعة وبدقة. الطريقة الثانية ، وهي طريقة آلية لتسلسل الحمض النووي ، مبنية على كيمياء تفاعل البوليميراز المتسلسل وعملية التسلسل التي طورها فريدريك سانجر في عام 1977.
(موقع DNAi: الجينوم> المشروع> تجميعه> رسوم متحركة> تسلسل سانجر)

ابتكر فريد سانجر الطريقة الأولى لتسلسل الشفرة الجينية. لتسلسل الحمض النووي ، يجب أولاً فصله إلى شريطين. يتم نسخ الخيط المراد تسلسله باستخدام قواعد معدلة كيميائيًا. تتسبب هذه القواعد المتغيرة في توقف عملية النسخ في كل مرة يتم فيها دمج حرف معين في سلسلة الحمض النووي المتنامية. يتم تنفيذ هذه العملية لجميع القواعد الأربع ، ثم يتم تجميع الأجزاء معًا مثل بانوراما للكشف عن تسلسل القطعة الأصلية من الحمض النووي.

تسلسل سانجر ، فريد سانجر ، فريدريك سانجر ، تفاعل البلمرة المتسلسل ، تفاعل البلمرة المتسلسل PCR ، Sanger DNA ، DNA


يقول العلماء: تسلسل الحمض النووي

تمثل هذه الحروف والألوان رمز الحمض النووي و [مدش] المواد الكيميائية التي تشكل خيطًا من مخططنا الجيني. يمكن للعلماء أخذ عينات باستخدام المسحة من الكائنات الحية و & ldquoread & rdquo الحمض النووي الخاص بهم من خلال عملية تسمى تسلسل الحمض النووي.

شارك هذا:

تسلسل الحمض النووي (اسم ، "D.N A. SEE-kwen-sing")

كل واحد منا لديه حمضه النووي الفريد - جزيئات طويلة تحمل تعليمات حول كيفية تكوين أجسامنا وإدارتها. يتكون الحمض النووي من أربع مواد كيميائية تسمى النيوكليوتيدات. يقترن مع بعضهما البعض لتشكيل تسلسل. هذه النيوكليوتيدات هي الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين (أو A و C و G و T). الأدينين مع الثايمين. أزواج السيتوزين مع الجوانين. تقوم خلايانا بفك تشفير التسلسلات الطويلة جدًا من هذه التزاوجات للحصول على اتجاهات للبروتينات التي يجب أن تصنعها.

المعلمين وأولياء الأمور ، اشترك في ورقة الغش

تحديثات أسبوعية لمساعدتك في الاستخدام أخبار العلوم للطلاب في بيئة التعلم

الآن ، يمكن للعلماء أخذ الخلايا من أي كائن حي وتنفيذها تسلسل الحمض النووي - مطابقة كل نوكليوتيد مع زوجها. تتيح هذه العملية للعلماء تحديد ما "يقول" بالضبط كل خيط من DNA. يساعد تحديد تسلسل الحمض النووي العلماء في الإجابة عن أسئلة مهمة - من الأنواع التي جاءت منها العينة إلى الإرشادات التي قد تحتويها خيط الحمض النووي.

في جملة

استخدم مراهق تسلسل الحمض النووي لمعرفة البكتيريا الموجودة في أمعاء الدودة التي يمكنها هضم البلاستيك.

كلمات القوة

(لمزيد من المعلومات حول Power Words ، انقر هنا)

زنزانة أصغر وحدة هيكلية ووظيفية للكائن الحي. عادةً ما تكون صغيرة جدًا بحيث لا يمكن رؤيتها بالعين المجردة ، وتتكون من سائل مائي محاط بغشاء أو جدار. تتكون الحيوانات في أي مكان من آلاف إلى تريليونات من الخلايا ، حسب حجمها. تتكون بعض الكائنات الحية ، مثل الخمائر والعفن والبكتيريا وبعض الطحالب ، من خلية واحدة فقط.

المواد الكيميائية مادة تتكون من ذرتين أو أكثر تتحدان (تلتصقان ببعضهما البعض) بنسبة وبنية ثابتة. على سبيل المثال ، الماء مادة كيميائية تتكون من ذرتين هيدروجين مرتبطتين بذرة أكسجين واحدة. رمزها الكيميائي هو H 2 O. يمكن أن تكون المادة الكيميائية أيضًا صفة تصف خصائص المواد التي تنتج عن تفاعلات مختلفة بين المركبات المختلفة.

فك تشفير لتحويل رسالة مخفية أو سرية إلى لغة يمكن فهمها.

استوعب (اسم: هضم) لتحطيم الطعام إلى مركبات بسيطة يستطيع الجسم امتصاصها واستخدامها للنمو. تقوم بعض محطات معالجة مياه الصرف الصحي بتسخير الميكروبات لهضم و [مدش] أو تحلل و [مدش] النفايات بحيث يمكن إعادة تدوير منتجات التحلل لاستخدامها في مكان آخر في البيئة.

تسلسل الحمض النووي عملية تحديد الترتيب الدقيق للكتل البنائية المقترنة و [مدش] تسمى النيوكليوتيدات و [مدش] التي تشكل كل درجة من خيط DNA يشبه السلم. لا يوجد سوى أربعة نيوكليوتيدات: الأدينين والسيتوزين والجوانين والثايمين (والتي يتم اختصارها A و C و G و T). والأدينين دائمًا يتزاوج مع الثايمين السيتوزين دائمًا مع الجوانين.

الجين (صفة وراثية) قطعة من الدنا ترمز أو تحمل تعليمات لإنتاج بروتين. النسل يرث الجينات من والديهم. تؤثر الجينات في شكل الكائن الحي ويتصرف.

جوانين واحدة من أربع مواد تحتاجها الكائنات الحية لإنتاج الحمض النووي.

مركب مجموعة ذرات متعادلة كهربائيًا تمثل أصغر كمية ممكنة من مركب كيميائي. يمكن أن تتكون الجزيئات من أنواع مفردة من الذرات أو من أنواع مختلفة. على سبيل المثال ، يتكون الأكسجين الموجود في الهواء من ذرتين من الأكسجين (O2 ) ، لكن الماء يتكون من ذرتين هيدروجين وذرة أكسجين (H2س).

النيوكليوتيدات المواد الكيميائية الأربعة التي ، مثل الدرجات على السلم ، تربط بين الخيطين اللذين يشكلان الحمض النووي. هم: A (الأدينين) ، T (الثايمين) ، C (السيتوزين) و G (الجوانين). روابط مع T و C مع G لتشكيل DNA. في الحمض النووي الريبي ، يأخذ اليوراسيل محل الثايمين.

الكائن الحي أي كائن حي ، من الفيلة والنباتات إلى البكتيريا وأنواع أخرى من الحياة أحادية الخلية.

بلاستيك أي من سلسلة المواد التي يسهل تشوهها أو المواد الاصطناعية التي تم تصنيعها من البوليمرات (سلاسل طويلة من بعض جزيئات البناء) التي تميل إلى أن تكون خفيفة الوزن وغير مكلفة ومقاومة للتحلل.

البروتينات مركبات مصنوعة من سلسلة طويلة أو أكثر من الأحماض الأمينية. البروتينات هي جزء أساسي من جميع الكائنات الحية. أنها تشكل أساس الخلايا الحية والعضلات والأنسجة كما أنها تقوم بالعمل داخل الخلايا. يعد الهيموجلوبين الموجود في الدم والأجسام المضادة التي تحاول مكافحة العدوى من بين البروتينات المستقلة المعروفة. كثيرا ما تعمل الأدوية عن طريق الالتصاق بالبروتينات.

التسلسل التقنيات التي تحدد ترتيب النيوكليوتيدات أو الحروف في جزيء الحمض النووي التي توضح سمات الكائن الحي و rsquos.

محيط مجموعة من الكائنات الحية المتشابهة القادرة على إنتاج نسل يمكنه البقاء والتكاثر.

فريدة من نوعها شيء لا يشبه أي شيء آخر هو الوحيد من نوعه.

حول بيثاني بروكشاير

كان بيثاني بروكشاير كاتبًا قديمًا في أخبار العلوم للطلاب. هي حاصلة على دكتوراه. في علم وظائف الأعضاء وعلم الصيدلة ويحب أن يكتب عن علم الأعصاب وعلم الأحياء والمناخ وأكثر من ذلك. إنها تعتقد أن Porgs هي من الأنواع الغازية.

موارد الفصل الدراسي لهذه المقالة مزيد من المعلومات

تتوفر موارد المعلم المجانية لهذه المقالة. سجل للوصول:


طرق المعلوماتية الحيوية والإحصائية الحيوية لتحليل ميثيلوم الحمض النووي للسمنة

سارة أماندين كارولين فويسين ، في علم التخلق والأمراض الحسابية ، 2019

ما هي البرامج ومجموعات البيانات التي يجب أن أستخدمها لتحليل بيانات مثيلة الحمض النووي في سياق السمنة؟

بغض النظر عن تقنية مثيلة الحمض النووي المختارة (RRBS ، مصفوفات Illumina ، MeDIP-seq ، Me-DIP chip ، إلخ) ، جعلت الجهود المنسقة الأخيرة من قبل مجتمع المعلوماتية الحيوية من الممكن المعالجة المسبقة ، والتصفية ، والتطبيع ، وتنفيذ جميع أنواع الإحصائيات تحليلات على بيانات مثيلة الحمض النووي باستخدام البرنامج الإحصائي R. في عام 2003 ، تم إطلاق مشروع موصل حيوي مفتوح المصدر ومفتوح التطوير بهدف توفير أدوات لتحليل وفهم البيانات الجينومية عالية الإنتاجية ، باستخدام لغة البرمجة R. لقد أثبت نجاحًا كبيرًا وهو الآن المنصة الرائدة لتحليل بيانات مثيلة الحمض النووي ، سواء في سياق السمنة أو في سياقات المرض الأخرى [15]. من بين 1473 حزمة موجودة الآن على الموقع [16] ، 68 منها تتضمن خوارزميات للمعالجة المسبقة وتحليل بيانات مثيلة الحمض النووي. وصفت المراجعة الممتازة التي أجراها Teschendorff و Relton بالتفصيل هذه الخوارزميات وحزم البرامج لتحليلات المصب لبيانات مثيلة الحمض النووي ، بما في ذلك خوارزميات لتفكيك نوع الخلية ، واختيار الميزة ، بالإضافة إلى تحليل المسار والتكامل وعلى مستوى النظام [17].

من الإنصاف القول بأنه لا يوجد معيار ذهبي للمعالجة المسبقة لبيانات مثيلة الحمض النووي من رقائق Illumina ، ولكن هناك بعض الخطوات المهمة التي يجب تنفيذها لزيادة صحة النتائج. أولاً ، من المهم إجراء تحويل لوغاريتمي لقيم ، والتي تمثل النسبة المئوية للمثيلة عند CpG معين ، إلى قيم M. تتراوح قيم β من 0 (لا يتم ميثلة أي أليل) إلى 1 (تتم ميثلة جميع الأليلات) وهي معروفة بأنها غير متجانسة عندما تكون قريبة من 0 و 1. هذه مشكلة لمعظم الاختبارات الإحصائية التي تفترض وجود المثلية الجنسية ، ولكن يمكن تجنب ذلك عن طريق باستخدام قيم M ، المُعرَّفة على أنها M = log 2 (β 1 - β) ، نظرًا لأن قيم M متماثلة تقريبًا [18]. تجري معظم الدراسات تحليلاتها باستخدام قيم M وتبلغ عن نتائجها β القيم منذ ذلك الحين β القيم لها تفسير بيولوجي أكثر وضوحًا. ثانيًا ، من الأهمية بمكان مراعاة التصميمين المختلفين للمسبار على رقائق Illumina HumanMethylation 450k و EPIC ، والتي تسمى تصاميم النوع الأول والنوع الثاني. خاصة، β القيم من مجسات النوع الثاني أقل دقة وقابلية للتكرار من مجسات النوع الأول ، وتظهر توزيعات مختلفة [19]. من الممكن حساب هذا الاختلاف في تصميم المجس إما بتحليل نوعي المجسات بشكل منفصل ، أو عن طريق تطبيع قيم المثيلة مباشرةً مع التصحيح المستند إلى الذروة (PBC) [19] ، تطبيع Beta-MIxture Quantile (BMIQ) [20 ] ، أو الانحدار على المجسات المترابطة (RCP) [21]. لا يوجد سوى اختلافات طفيفة في الأداء بين تلك الأساليب ، ولكن يبدو أن RCP تفوق عليهم جميعًا وفعالًا من الناحية الحسابية [21]. أخيرًا ، غالبًا ما يتم تشغيل العينات على لوحات مختلفة وفي مواقع مختلفة على اللوحات ، مما يؤدي إلى إدخال تأثيرات دُفعات معروفة يمكن أن يكون لها عواقب وخيمة على تحليل المصب إذا كان توزيع العينة على اللوحات غير متساوٍ بين المجموعات. من الممكن ضبط تأثير الدُفعات هذا ، إما عن طريق إضافة كل من رقم اللوحة والموقع على اللوحة كمتغيرات مشتركة في التحليل الإحصائي ، أو عن طريق تطبيع بيانات المثيلة باستخدام طرق Bayes التجريبية (ComBat) [22] ، تحليل متغير بديل ( SVA) [23] ، التطبيع الوظيفي [24] ، إزالة التباين غير المرغوب فيه (RUVm) [25] ، BEclear [26]. ComBat هي طريقة شائعة جدًا وسهلة التنفيذ ، ولكن RUVm مفيدة بشكل خاص لتحليل مجموعات البيانات "شديدة الفوضى" مثل تلك التي تسعى إلى دمج عينات من مختبرات / دراسات متعددة [25].

يجب أن يسعى العلماء إلى الجمع بين مجموعات بيانات متعددة من دراسات مختلفة ، أو لتكرار نتائجهم في مجموعات مختلفة لتعزيز نتائجهم. بيانات مثيلة الحمض النووي ليست حساسة مثل البيانات الجينية ويمكن مشاركتها بسهولة أكبر في المجتمع العلمي. تطلب المزيد والمزيد من المجلات الآن من المؤلفين إيداع بيانات مثيلة الحمض النووي الخام والمعالجة على مستودعات الوصول المفتوح قبل قبول النشر. يحتوي كل من Gene Expression Omnibus (GEO) [27] و ArrayExpress [28] على عدة آلاف من مجموعات بيانات مثيلة الحمض النووي في البشر ، والتي تشكل كنزًا ثمينًا وغير مستغل بشكل كافٍ لمجموعات البحث التي تعمل على بيانات مثيلة الحمض النووي. على سبيل المثال ، استخدمت دراسة ارتباط إبيجينوم واسعة (EWAS) لمؤشر كتلة الجسم [14] مجموعة بيانات من قاعدة بيانات GEO لإجراء تحليلات الارتباط عبر الأنسجة ، مما أدى إلى اكتشاف أن مواقع المثيلة غنية بالسمات الجينومية الوظيفية في أنسجة متعددة. ومع ذلك ، قد يكون من الصعب الحصول على بيانات النمط الظاهري عن العينات المودعة على منصات الوصول المفتوح ، حيث يميل المؤلفون إلى مشاركة الحد الأدنى من معلومات النمط الظاهري عند تحميل مجموعات البيانات. ومن ثم يصبح الاتصال بكل مؤلف لكل مجموعة بيانات مهمة شاقة ، وينبغي بذل الجهود لجعل هذه المعلومات المظهرية أكثر سهولة.


تسلسل الحمض النووي ، بدون ضجة

لقد تحسنت تقنية تسلسل الحمض النووي بسرعة فائقة في السنوات الأخيرة ، مع العديد من التقنيات التي تتنافس على السيادة. الآن هناك تقنية حديثة ، تسمى تسلسل النانو ، تبدو جاهزة للقفز إلى مقدمة الحزمة. أظهر الباحثون لأول مرة أنهم يستطيعون قراءة الأحرف الكيميائية للحمض النووي باستمرار أثناء انتقاله عبر مسام صغيرة ، مما يمهد الطريق لنوع جديد من آلة التسلسل التي تفك تشفير الحمض النووي تمامًا مثل المذيع الذي يقرأ شريطًا. قد يؤدي التقدم إلى خفض تكلفة تسلسل الجينوم البشري الكامل إلى أقل من 1000 دولار ، والذي من المتوقع أن يحدث ثورة في الطب الشخصي ويساعد في الدخول في عصر جديد من التشخيصات والأدوية القائمة على الجينات.

تتطلب معظم تقنيات التسلسل أيام عمل. تقوم الآلات بنسخ خيوط الحمض النووي وتعديلها باستخدام ملصقات الفلورسنت والمركبات الأخرى لتمكينها من قراءة أحرف تسلسل الحمض النووي أو القواعد. يعد تسلسل Nanopore بالتخلص من هذه الخطوات الإضافية عن طريق تسلسل خيوط الحمض النووي الفردية غير المعدلة ، وبالتالي من المحتمل أن تصبح أسرع وأرخص طريقة للتسلسل في السوق.

اقترح باحثون في ماساتشوستس وكاليفورنيا في عام 1996 فكرة تمرير خيط DNA عبر مسام صغيرة ثم قراءة أحرفه الكيميائية. شحنة كهربائية. عندما تمر قواعد الحمض النووي عبر المسام ، فإنها تغير الشحنة الكهربائية. تكتشف الإلكترونيات الحساسة هذه التغييرات وتحدد القواعد.

ومع ذلك ، كانت إحدى المشكلات الرئيسية هي أنه عندما يتم تطبيق جهد كهربائي عبر الفيلم ، فإن الحمض النووي يميل إلى التحرك عبر ثقب النانو بسرعة كبيرة جدًا لقراءة جميع القواعد بالتسلسل. قبل عامين ، توصل مارك أكيسون وزملاؤه في جامعة كاليفورنيا ، سانتا كروز ، إلى حل ممكن. أضافوا بروتينًا يسمى phi29 إلى إعداد نانوبوري. تمسك البروتين بشكل غير محكم بشريط الحمض النووي أثناء تحركه عبر ثقب النانو ، مما أدى إلى إبطاء تقدمه.

الآن ، فريق بقيادة Jens Gundlach ، عالم فيزياء بجامعة واشنطن ، سياتل ، يقدم تقريرًا اليوم في التكنولوجيا الحيوية الطبيعة أنه قام بدمج بروتين phi29 من Akeson في إعداده النانوي ، والذي يستخدم بروتين مسام مختلف أكثر مهارة في التعرف السريع على القواعد الكيميائية الأربعة. يعمل بروتين phi29 على إبطاء الحمض النووي بحيث تتحرك 20 إلى 30 قاعدة من النوكليوتيدات فقط عبر المسام كل ثانية ، مما يجعل من الممكن التعرف على كل واحدة كهربائيًا أثناء مرورها. يقول جوندلاش: "إنها حقًا الكأس المقدسة لتسلسل الثقوب النانوية".

يعد التقدم بإثارة المنافسة مع شركة تسلسل نانوبور تسمى أكسفورد نانوبور تكنولوجيز. في فبراير ، أخبر المسؤولون في تلك الشركة الحاضرين في اجتماع تكنولوجيا التسلسل في فلوريدا أنهم قد حققوا بالفعل هذه الكأس. قالت الشركة إنها لا تستطيع قراءة التسلسل الكامل للنيوكليوتيدات في الحمض النووي كهربائيًا فقط أثناء تدفقها عبر مسام فردية ، ولكن بحلول أوائل عام 2013 ، ستبيع آلات بها آلاف المسام النانوية التي تعمل بالتوازي ، مما يجعل من الممكن تسلسل كامل. الجينوم في أقل من 15 دقيقة ، مقابل حوالي 1000 دولار.

يتفق معظم باحثي الجينوم على أن هذا سيكون إنجازًا مثيرًا للإعجاب إذا كان هذا صحيحًا. لكنهم ما زالوا ينتظرون الدليل. يقول الكيميائي جيفري بارال ، رئيس قسم العلوم الحيوية الإلكترونية في سان دييغو ، كاليفورنيا ، والذي يقوم أيضًا بتطوير تسلسل النانو: "كان أكسفورد نانوبور هو الإعلان الأول ، ولكن تم انتقادهم بشدة لعدم عرض الكثير من البيانات". على النقيض من ذلك ، يقول بارال ، تبدو النتائج التي توصل إليها جوندلاش وزملاؤه مقنعة. "هذه هي الورقة الأولى التي قام فيها شخص ما بالفعل بتسلسل الحمض النووي."


تجربة ميسيلسون - ستال

اقترح هيكل الحمض النووي لواتسون وكريك الآلية التي يمكن من خلالها نسخ الحمض النووي و [مدش] ومن ثم الجينات و [مدش] بأمانة. اقترحوا أنه عندما يحين الوقت لتكرار الحمض النووي ، فإن خيطي الجزيء

  • منفصلة عن بعضها البعض ولكن
  • بقيت على حالها حيث كان كل منها بمثابة نموذج لتوليف
  • حبلا مكملا.

عند اكتمال عملية النسخ المتماثل ، تم إنتاج جزيئين من الحمض النووي و [مدش] متطابقة مع بعضها البعض ومطابقة للأصل و [مدش].

يوصف هذا النمط من النسخ بأنه شبه محافظ: نصف كل جزيء جديد من الحمض النووي هو نصف جزيء جديد قديم.

بينما اقترح واتسون وكريك أن هذه هي الطريقة التي يمكن أن يتكرر بها الحمض النووي ، جاء الدليل على النموذج من تجارب إم إس ميسيلسون وإف دبليو ستال.

لقد نموا بكتريا قولونية هو وسيط يستخدم أيونات الأمونيوم (NH4 +) كمصدر للنيتروجين لتخليق الحمض النووي (وكذلك البروتين). 14 N هو النظير الشائع للنيتروجين ، لكن يمكنهم أيضًا استخدام أيونات الأمونيوم التي تم تخصيبها لنظير ثقيل نادر من النيتروجين ، 15 ن.

بعد النمو بكتريا قولونية لعدة أجيال في وسط يحتوي على 15 نيو هامبشاير4 + ، وجدوا أن الحمض النووي للخلايا كان أثقل من الطبيعي بسبب 15 ذرات N فيه.

يمكن الكشف عن الاختلاف عن طريق استخراج الحمض النووي من بكتريا قولونية الخلايا وتدويرها في جهاز طرد مركزي فائق. تحدد كثافة الحمض النووي مكان تراكمه في الأنبوب.

ثم قاموا بنقل المزيد من الخلايا الحية التي كانت تنمو فيها 15 نيو هامبشاير4 + إلى وسط يحتوي على أيونات الأمونيوم العادية ( 14 نيو هامبشاير4 +) وسمح لهم بالقسمة فقط بمجرد.

كان الحمض النووي في هذا الجيل الجديد من الخلايا متوسطًا تمامًا في الكثافة بين الجيل السابق والجيل الطبيعي.

هذا ، في حد ذاته ، ليس مفاجئًا. يخبرنا ما لا يزيد عن نصف ذرات النيتروجين في الحمض النووي الجديد 14 N ونصف 15 N. لا تخبرنا شيئًا عن ترتيبها في الجزيئات.

ومع ذلك ، عندما تم السماح للبكتيريا بالانقسام تكرارا في أيونات الأمونيوم العادية ( 14 نيو هامبشاير4 +) ، تم تشكيل كثافتين متميزتين من الحمض النووي:

كما يشير هذا الشكل التفسيري ، تظهر نتائجهم أن جزيئات الحمض النووي لا تتحلل أو تتشكل من النيوكليوتيدات الحرة بين انقسامات الخلية ، ولكن بدلاً من ذلك ، يظل كل خيط أصلي سليمًا لأنه يبني خيطًا مكملًا من النيوكليوتيدات المتاحة له.

هذا يسمى النسخ شبه المحافظ لأن كل جزيء DNA ابنة نصفه "قديم" ونصفه "جديد".

خيوط خالدة. لاحظ أن الخصلة "القديمة" (الحمراء في النصف العلوي من الشكل) خالدة لأن & mdash تحظر الطفرات أو إعادة التركيب الجيني و [مدش] سيستمر في العمل كنموذج لا يتغير عبر الأجيال.

بكتريا قولونية هي بكتيريا ، ولكن النسخ شبه المحافظ للحمض النووي يحدث أيضًا في حقيقيات النوى. ولأن كل جزيء DNA في حقيقيات النوى مدمج فيه كروموسوم واحد، فإن تكرار الكروموسومات بأكملها هو شبه محافظ أيضًا. وهذا يعني أيضًا أن الكروموسوم حقيقيات النوى يحتوي على "خيط خالد" واحد من الحمض النووي.

  • أنت هنا: & # 160
  • الصفحة الرئيسية
  • كتب قسم علم الأحياء أندوفر
  • كيمبل بيولوجيا (كتاب مدرسي إضافي لتسلسل بيول -58x)
  • الحمض النووي: مادة الجينات
  • تجربة Meselson-Stahl

تسلسل الحمض النووي هو سلسلة من ديوكسي ريبونوكليوتيدات بينما تسلسل البروتين هو سلسلة من الأحماض الأمينية. إذن ، هذا هو الاختلاف الرئيسي بين تسلسل الحمض النووي والبروتين. توجد روابط Phosphodiester بين deoxyribonucleotides من تسلسل DNA بينما توجد روابط peptide بين الأحماض الأمينية في تسلسل البروتين. لذلك ، هذا أيضًا فرق بين تسلسل الحمض النووي والبروتين.

يوضح الرسم البياني أدناه مزيدًا من التفاصيل حول الفرق بين تسلسل الحمض النووي والبروتين.


تسلسل الحمض النووي: هل أصبح الخيال العلمي حقيقة طبية؟

في ورقتين في المجلات العلمية الكبرى ، اقترح الباحثون اليوم دفع تسلسل الحمض النووي إلى مزيد من الاستخدام الروتيني في العيادة ، وليس فقط كأداة بحث.

يقترح باحثون هولنديون أن يحل تسلسل الحمض النووي محل الأشكال القديمة من الاختبارات الجينية لتشخيص سبب الإعاقة الذهنية الشديدة ، وهي المرة الثانية في اليوم التي يدفع فيها الباحثون بالتكنولوجيا الناشئة كاختبار تشخيصي أول لمرض خطير. نُشرت هذه النتائج مساء اليوم في مجلة New England Journal of Medicine.

يقول هان برونر من مركز نيميغن الطبي بجامعة رادبود ، أحد مؤلفي الدراسة الهولندية: "هذا هو الاختبار الجديد للإعاقة الذهنية. لا شك في ذلك". "هذا تحول نموذجي إلى طب الجينوم الأول للمرضى الذين يعانون من مشاكل معقدة لن يكون من السهل تشخيصها من خلال الاستراتيجيات التقليدية."

في وقت سابق اليوم ، اقترحت دراسة في Science Translational Medicine أن تسلسل الحمض النووي يمكن أن يصبح اختبارًا قياسيًا للاختيار الأول للرضع في وحدات العناية المركزة لحديثي الولادة ، لأن مجموعة من البرامج والأجهزة الجديدة يمكن أن تسمح للأطباء بالحصول على النتائج في غضون 50 ساعة فقط ، والإجابة على الأسئلة حول ما يجعل الطفل يمرض بشكل أسرع عندما يكون الوقت جوهريًا.

يقول ستيفن كينجسمور ، مدير مركز طب الجينوم للأطفال في مستشفيات وعيادات ميرسي للأطفال ومدير مركز طب الجينوم للأطفال في مستشفيات وعيادات ميرسي للأطفال: "خلاصة بحثنا هي أنه من الممكن الآن فك شفرة الجينوم بأكمله وتقديم نتائج مؤقتة للطبيب في غضون يومين. المؤلف الرئيسي للصحيفة للصحفيين في مؤتمر عبر الهاتف أمس. "نعتقد أن هذا سيغير عالم طب الأطفال حديثي الولادة ، من خلال السماح لأطباء حديثي الولادة بممارسة الطب المتأثر بالجينوم."

استخدم برونر وزملاؤه تقنية تسمى تسلسل الإكسوم ، والتي تستخرج الجينات المعروفة فقط من الامتداد الشاسع للحمض النووي في الجينوم البشري كطريقة لتقليل تكلفة التسلسل. قام الباحثون الهولنديون بترتيب تسلسل 100 مريض بمعدلات ذكاء أقل من 50 وآبائهم غير المتأثرين. وجدت هذه التقنية طفرات جينية معروفة بأنها تسبب إعاقة ذهنية في 16 مريضًا ، وجينات ذات وظيفة غير معروفة يبدو أنها السبب في 22 مريضًا آخر. هذا على الأقل جيد مثل التكنولوجيا الجينية الحالية المتاحة لتحديد الطفرات في المرضى الذين يعانون من إعاقة ذهنية شديدة.

في مريضين فقط غيّر التشخيص الطريقة التي كان يعالج بها الأطباء. أولاً ، قد يكون التغيير في النظام الغذائي مفيدًا لثانية واحدة ، وسيوجه التشخيص الجيني أنواع أدوية الصرع التي سيتلقاها المريض.

لكن هناك العديد من الفوائد الأخرى للتشخيص. غالبًا ما يبحث الآباء بشدة عن واحدة ، فقط لأنهم يريدون معرفة الخطأ الذي حدث. كما أنهم غالبًا ما يكونون مرعوبين مما سيحدث إذا قرروا إنجاب طفل آخر ، ويمكن للاختبار أن يخبرهم ما إذا كانوا يحملون الجين الذي تسبب في الخلل.

في معظم الحالات في هذه الدراسة ، لم يتم إلقاء اللوم على نسخة سيئة من جين من أحد الوالدين. إحدى المفاجآت هي أن معظم الطفرات التي تسببت في هذه الحالات جديدة تمامًا - لم تكن موجودة في جينومات الوالدين. في ثلاث حالات ، تم توريث الجين من الأم عبر كروموسوم X لأن الأولاد لديهم كروموسوم X واحد فقط ولكن لدى النساء اثنين ، وهذه النسخة السيئة ضارة في الأولاد.

في المتوسط ​​، يولد كل طفل بطفرة جينية جديدة. معظمهم لا يهم. يقول برونر إنه قد يكون هناك 1000 جين يمكن أن تسبب فيها مثل هذه الطفرة إعاقة عقلية. لذا يعاني بعض الأطفال غير المحظوظين فقط بسبب معدل الطفرات في الخلفية.

يقول برونر إن تكلفة إجراء تسلسل الإكسوم كانت حوالي 2400 دولار لكل مريض ، وهذا لا يشمل تكلفة التحليل. لكن من المرجح أن ينخفض ​​هذا الجزء من التكلفة. تم إجراء التسلسل في هذه الدراسة باستخدام نظام SOLID الذي صنعته شركة Life Technologies. إن استخدام نظام بروتون القادم من Life أو HiSeq الأكثر استخدامًا من Illumina ، اللاعب المهيمن في تسلسل الحمض النووي ، يجب أن يخفض التكاليف أكثر.

تقول هيذر ميمفورد ، طبيبة الأطفال وعالمة الوراثة بجامعة واشنطن التي كتبت مقالة افتتاحية في NEJM حول النتيجة: "لقد دخل تسلسل إكسوم بالفعل إلى عالم التشخيص السريري". "السؤال بالنسبة لنا كأطباء هو من أجل المرضى نستخدمه الآن أم لاحقًا."

طور الباحثون في ورقة Science Translational Medicine ، التي تعمل مباشرة مع شركة Illumina ، أولًا اختبارًا تشخيصيًا التقط 600 جينًا كان من المحتمل أن يكون السبب وراء اختتام الأطفال في وحدة العناية المركزة لحديثي الولادة. يتم بيع هذه اللوحة كمجموعة من قبل شركة Illumina ومن المحتمل أن تستخدمها بعض المختبرات التجارية التي لديها شهادات حكومية لإجراء الاختبارات التشخيصية. لكنهم بعد ذلك قاموا بتسلسل الجينوم الكامل لطفلين ماتوا بالفعل وخمسة آخرين كانوا على قيد الحياة ولكن لا يمكن تشخيصهم. في جميع الحالات باستثناء حالة واحدة ، تمكنوا من العثور على الجين الذي يتسبب في مرض الطفل أو يحتمل أن يكون سببًا له. كانت تكلفة الاختبار ، بما في ذلك تكلفة تحليل البيانات ، 13500 دولار. That might sound like a lot, but the cost of a day in the NICU is $8,000.

The biggest question remains how quickly tests such as this will move from being essentially research tools to being real clinical tests that are conducted in commercial laboratories and are paid for by insurers. There are some accounts that this is starting to happen, but Memford says she still does all her DNA sequencing using research, not insurance, funding. Kingsmore says that he's not sure how the test will reach patients, but he thinks that Children's Mercy may eventually be able to offer it as a service to other hospitals.


DNA Sequencing

After the finding that DNA's information was encoded in its sequence of nucleotides (A, C, T, and G), it was believed that one could find this sequence through a method of analyzing a large number of identical strands of DNA and identifying each nucleotide in order of it's appearance in the DNA sequence. This technique was ultimately discovered in 1977 by Fredrick Sanger. His method, known as Sanger Sequencing, relied on two main principles.

DNA can be separated by size. This was briefly discussed in the section on Laboratory Techniques with regards to gel electrophoresis. Keeping in mind that DNA is negatively charged, it will migrate towards the positive electrode when an electric current is applied. When placed in a gel composed of polyacrylamide beads, larger strands of DNA will migrate through the gel slower. Incidentally, the use of polyacrylamide gels instead of agarose gels allow for much greater resolution in separating strands of DNA by size. It allows one to actually distinguish a strand of DNA 400 base pairs long from a strand of DNA 401 base pairs long. As a result, polyacrylamide gels would be capable of resolving even 1 base pair differences in DNA, making this very useful for sequencing.

In addition, the chemical structure of DNA allows geneticists to manipulate its normal function and use it to identify the sequence of a strand of DNA. As was discussed in the section about DNA replication, cells have a protein called DNA Polymerase II that adds nucleotides complementary to the original strand, allowing it to form two identical strands of DNA from a template strand. To do this, it adds one nucleotide complementary to the template strand at a time. In order to do this, Polymerase requires a DNA Primer, a short strand of DNA complementary to the end of the template strand for a 3' OH group. The following diagram shows the structure of a normal nucleotide (dNTP):

DNA Polymerase II normally will connect the 3' OH to the next nucleotide at the 5' Phosphate group, labeled alpha, and kick off Phosphates beta and gamma. DNA primers provide the 3' OH for DNA Polymerase to build onto. It was realized that without that 3' OH group, the strand could no longer be elongated, which provided the basis for the Sanger Sequencing technique. Sanger proposed the synthesis of a modified form of a nucleotide, a dideoxyribonucleotide triphosphate (ddNTP), which share the same structure as a normal dNTP, with the exception of the 3' OH group, which is replaced by an H:

DNA Polymerase would be able to integrate this modified nucleotide if added في المختبر (in a test tube outside the cell) and would immediately terminate the chain being synthesized, as the lack of a 3' OH group would prevent any further addition of nucleotides to the synthesizing strand. This resulted in the discovery of the first technique of DNA sequencing.

Four separate reaction tubes would be required, each one containing radioactively labeled DNA primers, DNA Polymerase II, and an ample amount of all 4 dNTP (dATP, dTTP, dGTP, dCTP), each to be integrated into the DNA strand being synthesized as a nucleotide. In addition, each reaction tubes would contain a different ddNTP, allowing each tube to identify a different nucleotide along the strand. For example, one tube would contain a ddATP, enabling that reaction tube to identify all the A's being integrated into the synthesizing strand, and thus all the T's in the complementary template strand (recall that T nucleotides are complementary and base pair with A nucleotides). All 4 dNTPs and a different ddNTP are added to each reaction tube in a ratio of around 300:1, and Polymerase will randomly integrate either a dNTP or a ddNTP into the synthesizing strand if the ddNTP complements with the nucleotide on the template strand. As a result, a reacting that has ddATP would integrate a dGTP, dCTP, and dTTP if the template strand's nucleotide was C, G, or A, respectively. If the template strand's nucleotide was T, however, Polymerase will randomly integrate either dATP or ddATP. If it integrates dATP, the strand will continue to synthesize, which is what generally happens 97% of the time. If it integrates a ddATP, however, the reaction for that strand of DNA is terminated immediately, and will be of that size for good. This process is repeated with three other tubes with ddGTP, ddCTP, and ddTTP.

Once this reaction is ran to completion, it is then put onto a flat slab of polyacrylamide gel and an electric current is applied in a process called PolyAcrylamide Gel Electrophoresis. This allows for the separation of strands of DNA one base-pair apart, allowing one to resolve the sequence of the template strand by viewing the gel in a process called Autoradiography. Because the primers added were radioactive, an image of it can be taken, where every time strands of DNA are encountered on the gel, a band appears. The end product is a gel with a banding pattern that looks similar to this:

This technique of sequencing, however, has two major shortcomings. The length of the DNA being sequenced cannot be longer than 1000 base pairs long, or it will be completely inaccurate. Typically, sequencing is done on strands of DNA no longer than 850 base pairs long for the best accuracy. This has severe implications for the sequencing of large genomes such as humans, which have a genome of almost 3 billion base pairs!. In addition, this technique of sequencing has another major flaw that one can see from the image above: it requires that the sequences be read by a person. The amount of time it would take for people to manually read and record genomes billions of base pairs long would be impractical for realistic research.

The invention of automated sequencers in 1987 by Applied Biosystems was a breakthrough in the ability of geneticists to sequence large genomes. While the limitation of 1000 base pairs for sequencing is still unavoidable, it solves the problem of needing people to read and record the sequence. In an automated sequencing process, instead of labelling the primers with radioactive labels, the ddNTP is labeled with a fluorescent label, where each ddNTP would fluoresce a different color when a laser is fired through it. Unlike the autoradiography, which will show a band of the same color regardless of the ddNTP, this method will fluoresce a different color for each of the four different nucleotides. Thus, this allows for the sequencing reaction to occur in one tube, as each ddNTP would fluoresce a different color and identify the nucleotide in the sequence. Once the reaction was ran to completion, it was placed into a gel tray where an electric current would be applied from the tray into 96 microcapillaries, all of which will gather at a laser. The idea is that the DNA will migrate towards the positive electrode at the laser end, where it would fluoresce a specific wavelength of light once the DNA passes through, and get recorded by a computer detector. The wavelength of light detected would be automatically associated with the corresponding nucleotide, allowing computers to automatically print out a chromatogram as well as the sequence, similar to this image:

Thus, using computers, the amount of time it takes to sequence strands of DNA is significantly shortened. Without this computing technology, large scale sequencing projects would be impossible to even initiate, much less complete. This paved the way for projects such as the Human Genome Project, which was initiated by the NIH in 1991.


شاهد الفيديو: ترتيب القواعد النتروجينية قصي النداوي (شهر نوفمبر 2022).