جدا سازی نوکلئیک

جدا سازی نوکلئیک  

روش های جدا سازی اسید نوکلئیک

جدا سازی نوکلئیک اسیدها یکی از روش های بسیار مهم در بسیاری از فرایند های زیستی و بیوشیمیایی است .

اسیدهای موجود در نوکلئیک اسید، دی اکسی ریبو نوکلئیک اسید DNA و ریبو نوکلئیک اسید RNA هستند. این دو وظیفه ذخیره اطلاعات و انتقال آن را دارا هستند.

روش های جداسازی:

جداسازی نوکلئیک اسید روش های متنوعی دارد که با توجه به نمونه این روش ها متفاوت است. به برخی از مهم ترین و اساسی ترین آن ها می پردازیم.

در این روش نمونه حاوی DNA و RNA به عنوان ترکیب پایه درون یک فاز مایع جریان داده می شود . فاز حرکتی نیز می تواند یک محلول مثل محلول های آبی باشد که خواص خاص دارد.

روش کروماتو گرافی مایع بهترین و پرکاربرد ترین روش است زیرا مبنای آن بر پایه خواص نمونه است.

کاربردهای جدا سازی نوکلئیک اسید

• ۱_ تشخیص بیماری ها و کمک به پزشکی:
• در پزشکی جداسازی‌ اسیدهای نوکلئیک با استفاده از فازهای جاذب جامد در تشخیص بیماری هایی که ریشه در ژنتیک دارند کمک کرده و باعث جلوگیری بروز و درمان آن می شوند.
• از جمله این بیماری ها می توان به سرطان، HIV و ام اس و.... می توان اشاره کرد.
• ۲_صنعت داروسازی:
• در صنعت داروسازی ، جداسازی‌ با استفاده از کروماتوگرافی مایع و فازهای جامد جاذب در تولید داروهایی بر پایه خواص فیزیکی و شیمیایی استفاده می شود.
• ۳_ تحقیقات بیولوژیک:
• با جداسازی DNA و RNA امکان بررسی مربوط به تولید و بیان ژن ، تعیین جهت گیری و توالی ژنوم را انجام داد.
• ۴_تحقیقات جنایی:
• نمونه ها و یافته های موجود محل جرم توسط پلیس می تواند باعث تشخیص هویت فرد شود که این نمونه ها می تواند مو ، بزاق دهان و... باشد.

هدف از جداسازی‌ نوکلئیک اسید و کاربردهای آن و ارتباط آن با فیزیک حالت جامد:

مهم ترین سوال پیش آمده این است که هدف از جداسازی‌ نوکلئیک اسید چیست؟

هدف این است که به DNA و RNA رسیده و اطلاعات مورد نظر را استخراج و پردازش کنیم.

جداسازی نوکلئیک اسید و فیزیک حالت جامد ارتباط زیادی دارند و فیزیک حالت جامد به بهبود و اصلاح روش های جداسازی کمک زیادی میکند.

فاز های حاکم در روش کروماتو گرافی مایع می تواند جامد باشد که با خواص اسید نوکلئیک تعامل کامل را دارد.

برای نمونه، ستون های موجود در کروماتوگرافی با پوشش سیلیکا, فاز نقطه انتهایی و معکوس در جداسازی اسید نوکلئیک استفاده می شود.

در این حالت تعامل بین اسید نوکلئیک و سطح جامد وابسته به خواص فیزیکی و شیمیایی است.

هم چنین در توالی بندی DNA از روش هایی مثل سنتز sanger استفاده می شود که در آن نوکلئیک اسید جدا شده از راکتور روی پلاک هایی قرار گرفته سپس با استفاده از الکتروفوز در این پلاک ها، DNA مشخص می‌شود.

• 1. فازهای حاکم جامد در کروماتوگرافی مایع: در برخی موارد، فاز حاکم در کروماتوگرافی مایع می‌تواند یک جاذب جامد باشد که با خواص اسیدهای نوکلئیک در تعامل است. برای مثال، ستون‌های کروماتوگرافی با پوشش سیلیکا، فاز معکوس (reverse phase) یا فاز نقطه انتهایی (ion-exchange) می‌توانند در جداسازی DNA و RNA استفاده شوند. در این حالت، تعاملات بین اسیدهای نوکلئیک و سطح جاذب جامد می‌تواند وابسته به خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها در حالت جامد باشد.
• 2. فیزیک حالت جامد در تحلیل اسیدهای نوکلئیک جزئی: در بعضی از روش‌های تحلیل اسیدهای نوکلئیک، مانند توالی‌بندی و تکثیر، فیزیک حالت جامد نقش مهمی ایفا می‌کند. برای مثال، در توالی‌بندی DNA، از روش سنتز Sanger استفاده می‌شود که در آن نوکلئوتیدهای جدا شده از راکتور روی پلاک‌های جامد (معمولاً پلاک‌های ژل آگاروز یا پلاک‌های ژل پلی‌آکریلامید) قرار می‌گیرند. سپس، با استفاده از فرآیند الکتروفورز در این پلاک‌های جامد، توالی DNA مشخص می‌شود. در این حالت، استفاده از پلاک‌های جامد و الکتروفورز در فیزیک حالت جامد برای تحلیل و جداسازی اسید نوکلئیک از اهمیت بالایی برخوردار است.

در کل، ارتباط بین کروماتوگرافی مایع و جداسازی اسیدهای نوکلئیک با فیزیک حالت جامد می‌تواند مربوط به استفاده از فازهای حاکم جامد در فرآیند کروماتوگرافی مایع و همچنین استفاده از پلاک‌های جامد در تحلیل و جداسازی اسیدهای نوکلئیک باشد.

به طور کلی داریم:

6. بیوتکنولوژی و اصلاح ژنتیکی: جداسازی DNA و RNA در بیوتکنولوژی و اصلاح ژنتیکی نقش مهمی دارد. با جداسازی ژن‌های مورد نیاز، می‌توان آن‌ها را به سلول‌ها و آلودگی میکروبی اضافه کرده و ویژگی‌های مورد نظر را در ساختار ژنتیکی تغییر داد.

از طریق این کاربردها و دیگر کاربردهای جداسازی اسیدهای نوکلئیک، می‌توان اطلاعات ژنتیکی را درک کرده، در تشخیص بیماری‌ها و تحقیقات بیولوژیکی پیشرفت کرد، و در تولید داروها و توسعه فناوری‌های مبتنی بر ژنتیک بهره‌برداری کرد.

ارتباط با صنایع

1. تحقیقات بیولوژیکی: جداسازی و تحلیل اسیدهای نوکلئیک با استفاده از کروماتوگرافی مایع و فیزیک حالت جامد، در تحقیقات بیولوژیکی بسیار مفید است. این روش‌ها می‌توانند در تعیین ساختار DNA و RNA، شناسایی و جداسازی گونه‌های میکروبی، بررسی تغییرات ژنتیکی و بررسی بیماری‌های ژنتیکی استفاده شوند.
2. تشخیص بیماری‌ها: در پزشکی، کروماتوگرافی مایع و جداسازی اسیدهای نوکلئیک با استفاده از فازهای جاذب جامد می‌تواند در تشخیص بیماری‌های ژنتیکی و عفونت‌های ویروسی مانند ویروس هرپس و ویروس های سی اچ آی استفاده شود.
3. صنعت داروسازی: در صنعت داروسازی، جداسازی و تحلیل اسیدهای نوکلئیک با استفاده از کروماتوگرافی مایع و فازهای جاذب جامد می‌تواند در تحقیقات برای تولید و تعیین خواص داروهای ژنتیکی مورد استفاده قرار گیرد.
4. توالی‌بندی ژنتیکی: در توالی‌بندی ژنتیکی، استفاده از پلاک‌های جامد و الکتروفورز برای جداسازی و تحلیل اسیدهای نوکلئیک از اهمیت بالایی برخوردار است. این روش می‌تواند در شناسایی و تعیین توالی DNA و RNA، تحلیل تغییرات ژنتیکی و تحقیقات مربوط به ژنومیک استفاده شود.

به طور کلی، ارتباط موضوعات کروماتوگرافی مایع، جداسازی اسیدهای نوکلئیک و فیزیک حالت جامد در بسیاری از زمینه‌های علمی و صنعتی از اهمیت قابل توجهی برخوردار است و می‌تواند به تحقیقات، تشخیص بیماری‌ها و تولید داروهای مبتنی بر ژنتیک کمک کند.

.

اهمیت و جداسازی

مهمترین هدف در جداسازی اسید نوکلئیک، به دست آوردن نمونه‌ای خالص از DNA یا RNA برای تحلیل و بررسی‌های بیولوژیکی و ژنتیکی است. هر روش جداسازی اسید نوکلئیک مزایا و محدودیت‌های خاص خود را دارد و انتخاب روش مناسب بستگی به نوع نمونه، حجم و غلظت اسید نوکلئیک مورد نظر و هدف نهایی تحقیق دارد.

به عنوان یک روش جداسازی، کروماتوگرافی مایع (LC) بر اساس تفاوت‌های در خواص فیزیکی و شیمیایی مواد مختلف، مانند حلالیت، پلاریته، اندازه‌مولکولی و تعاملات سطحی، اجازه می‌دهد تا مواد را از یکدیگر جدا کند.

در مورد جداسازی اسید نوکلئیک، روش کروماتوگرافی مایع می‌تواند برای جداسازی و تفکیک DNA و RNA بر اساس خواص آن‌ها به کار گرفته شود. در این روش، نمونه حاوی اسید نوکلئیک به عنوان ترکیب پایه (analyte) درون یک فاز مایع جریان داده می‌شود. فاز مایع می‌تواند شامل یک ماده حاکم (stationary phase) و یک ماده حرکتی (mobile phase) باشد.

فاز حاکم می‌تواند یک ستون کروماتوگرافی باشد که سطح آن با یک جاذب خاص پوشش داده شده است. جاذب می‌تواند یک ماده با خواص خاص باشد که با اسید نوکلئیک تعامل دارد و جداسازی آن را امکان‌پذیر می‌کند. به عنوان مثال، ستون‌های کروماتوگرافی با پوشش سیلیکا، فاز معکوس (reverse phase) یا فاز نقطه انتهایی (ion-exchange) می‌توانند در جداسازی DNA و RNA مؤثر باشند.

در این فرآیند، نمونه حاوی اسید نوکلئیک به عنوان ترکیب پایه از طریق فاز حرکتی جریان داده می‌شود. فاز حرکتی می‌تواند یک مخلوط محلولی باشد که خواص خاصی دارد و در تعامل با اسید نوکلئیک تغییراتی در عملکرد و جداسازی آن ایجاد می‌کند. به عنوان مثال، حلال‌های آبی-استونیتریل، آبی-متانولی یا آبی-تتراهیدروفوران معمولاً در کروماتوگرافی مایع برای جداسازی اسید نوکلئیک استفاده می‌شوند.

با ترکیب استفاده از فاز حاکم و فاز حرکتی مناسب، مواد مختلف از یکدیگر جدا می‌شوند و اسید نوکلئیک مورد نظر می‌تواند از مخلوط جدا شده و جمع‌آوری شود. پس از جداسازی، اسید نوکلئیک می‌تواند برای تحلیل و باز طریق روش‌های دیگر مانند توالی‌بندی (sequencing) و تکثیر (amplification) مورد استفاده قرار گیرد. همچنین، در برخی موارد، ترکیبات جانبی و آلودگی‌های موجود در نمونه نیز می‌توانند با استفاده از کروماتوگرافی مایع جدا شوند و اسید نوکلئیک خالص‌تر به دست آید.

همچنین، در سال‌های اخیر، روش‌های کروماتوگرافی مایع با تکنیک‌های پیشرفته‌تری مانند کروماتوگرافی مایع با راندمان بالا (High-Performance Liquid Chromatography یا HPLC) یا کروماتوگرافی مایع اختصاصی (Affinity Liquid Chromatography) ترکیب شده‌اند تا جداسازی و تفکیک بهتری از اسید نوکلئیک‌ها و مولکول‌های مرتبط به دست آید.

به طور خلاصه، کروماتوگرافی مایع یک روش قدرتمند برای جداسازی و تفکیک اسیدهای نوکلئیک است که بر اساس خواص فیزیکی و شیمیایی آن‌ها صورت می‌گیرد. با استفاده از فاز حاکم و فاز حرکتی مناسب، اسید نوکلئیک مورد نظر می‌تواند از نمونه جدا شده و در تحقیقات بیولوژیکی و دیگر زمینه‌ها مورد استفاده قرار گیرد.

نتیجه

ارتباط موضوعات کروماتوگرافی مایع، جداسازی اسیدهای نوکلئیک و فیزیک حالت جامد را می‌توان به این صورت خلاصه کرد:

1. کروماتوگرافی مایع: این روش جداسازی و تحلیل است که بر اساس تعاملات شیمیایی بین ترکیبات مورد نظر و فازهای جاذب استوار است. در مورد جداسازی اسیدهای نوکلئیک، می‌توان از فازهای مختلفی مانند فاز معکوس و فاز نقطه انتهایی استفاده کرد.

2. اسیدهای نوکلئیک: این مولکول‌ها شامل DNA و RNA می‌شوند و نقش بسیار مهمی در انتقال و ذخیره اطلاعات ژنتیکی در سلول‌ها و تمامی ارگانیسم‌ها دارند. جداسازی و تحلیل اسیدهای نوکلئیک از نمونه‌های بیولوژیکی، مانند نمونه‌های خونی یا بافتی، جهت تشخیص بیماری‌ها، توالی‌بندی ژنتیکی و سایر تحقیقات بسیار حائز اهمیت است.

3. فیزیک حالت جامد: در مطالعه فیزیک حالت جامد، خواص فیزیکی و شیمیایی مواد در حالت جامد بررسی می‌شوند. در مورد جداسازی اسیدهای نوکلئیک، فیزیک حالت جامد می‌تواند در دو جهت مورد استفاده قرار گیرد. از یک سو، فازهای جامد مانند ستون‌های کروماتوگرافی می‌توانند در جداسازی اسیدهای نوکلئیک مورد استفاده قرار گیرند. از سوی دیگر، پلاک‌های جامد مانند پلاک‌های ژلی که در توالی‌بندی DNA استفاده می‌شوند، در تحلیل اسیدهای نوکلئیک نقش دارند.

بنابراین، ارتباط بین این موضوعات نشان می‌دهد که فیزیک حالت جامد می‌تواند در فرآیندهای کروماتوگرافی مایع و تحلیل اسیدهای نوکلئیک نقش مهمی ایفا کند.

منابع

1. Alberts, B., Johnson, A., Lewis, J., Raff, M., Roberts, K., & Walter, P. (2014). Molecular Biology of the Cell (6th ed.). Garland Science. (ISBN: 9780815344322)

2. Primrose, S. B., & Twyman, R. M. (2010). Principles of Gene Manipulation and Genomics (7th ed.). Wiley-Blackwell. (ISBN: 9781405181730)

3. Lodish, H., Berk, A., Kaiser, C. A., Krieger, M., Scott, M. P., Bretscher, A., Ploegh, H., & Matsudaira, P. (2012). Molecular Cell Biology (7th ed.). W. H. Freeman. (ISBN: 9781429234139)

4. Sambrook, J., Russell, D. W., & Sambrook, J. (2001). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press. (ISBN: 9780879695774)

5. Green, M. R., & Sambrook, J. (2012). Molecular Cloning: A Laboratory Manual (4th ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press. (ISBN: 9781936113422)

6. Brown, T. A. (2017). Genomes (4th ed.). Garland Science. (ISBN: 9781138500469)

7. Burrell, M. (2010). Essential Genomics (2nd ed.). Garland Science. (ISBN: 9780815344544)

8. Spector, D. L., Goldman, R. D., & Leinwand, L. A. (2012). Cells: A Laboratory Manual (3rd ed.). Cold Spring Harbor Laboratory Press. (ISBN: 9780879695842)

9. Maloy, S., & Hughes, K. (2011). Molecular Genetics of Bacteria (3rd ed.). ASM Press. (ISBN: 9781555816278)

10. Brown, T. A. (2010). Gene Cloning and DNA Analysis: An Introduction (7th ed.). Wiley-Blackwell. (ISBN: 9781405181730)

پیوندها

کروماتوگرافی - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد (wikipedia.org)

دی‌ان‌ای میتوکندریایی - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد (wikipedia.org)

داروسازی - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد (wikipedia.org)

آران‌ای - ویکی‌پدیا، دانشنامهٔ آزاد (wikipedia.org)

جستارهای وابسته

Principles of Gene Manipulation and Genomics" by Sandy B. Primrose and Richard M. Twyman.

This article "جدا سازی نوکلئیک" is from Wikipedia. The list of its authors can be seen in its historical and/or the page Edithistory:جدا سازی نوکلئیک. Articles copied from Draft Namespace on Wikipedia could be seen on the Draft Namespace of Wikipedia and not main one.

---

 Facebook Page

 Follow us on Twitter !

Read or create/edit this page in another language

• جدا سازی نوکلئیک in English