صفحة الهندسة الوراثية الرئيسية


 

تقنية PCR

Polymerase Chain Reaction

تفاعل البليمريز التتابعي

 

تحفظ المعلومات الوراثية و انتاج المواد لصنع الخلايا و الحفاظ عليها في داخل  الحمض النووي (DNA )  . و تقوم الخلية  بمضاعفة كمية الحمض النووي وقت انقسام الخلية  بشكل تلقائي و بشكل سريع مع وجود نظام تصحيح للأخطاء خلال النسخ. . و تبلغ  سرعة النسخ والمضاعفة إلى 1000 قاعدة نيتروجينية بالثانية ( داخل النظام الحيوي ) و هي كما ذكرنا  تحدث في الخلية في وقت التكاثر والانقسام فقط .

ومع التطور في مجال التكنولوجيا الحيوية والذي يقوم على التعامل مع الحمض النووي (DNA )  بشكل أساسي  ، استدعى ذلك  العلماء على أن يبحثوا عن طريقة أو تقنية تقوم على مضاعفة كمية الحمض النووي (DNA )  بشكل كبير ، فكان هناك عدة محاولات لتنشيط الخلية على الانقسام المستمر بإضافة عوامل النمو growth factors ، ولكن هذه الطريقة لم تكن ذات جده لدى العلماء لأسباب كثيرة. إلى أن توصل العالم د. كري مولس  Dr. Kerry Mullis  في عام 1985 ( و قد حصل على جائزة نوبل في الكيمياء عام 1993)بنشر اختراعه لتقنية  البي سي ار PCR فكانت هذه التقنية بوابة لكثير من التطورات المتسارعة في مجال التكنولوجيا الحيوية ، من أهم الأسباب التي ساعدت هذه التقنية على الانتشار عدم اعتمادها على النظام الحيوي(أي الخلية)  و التحكم بكمية الحمض النووي (DNA )  و وسرعة في الإنتاج ولكن كان من عيوب هذه التقنية عدم وجود نظام إصلاح أخطاء الارتباط الخاطئ miss match     .

  ما هو PCR  :

هو تقنية مخبريه تم اكتشافها عام 1983م  تقريباً تقوم على إكثار نسخ الحمض النووي (DNA )    خارج النظام الحيوي . أي أنها طريقة لنسخ الحمض النووي في المختبر. و لذلك فهي تقنية حيوية  لاستنساخ قطعة من محددة من الحمض النووي و  مضاعفة إنتاجها  لكي يتسنى إجرى عليه اختبارات و فحوصات إضافية.

  ما هي متطلباتPCR  :

لتقوم بإنتاج الحمض النووي (DNA )  بواسطة PCR يتتطلب عليك توفير :

1. جهاز   للتحكم بدرجات حرارة التفاعل بشمل دقيق و متتالي  ( الدورة الحرارية Thermocycle  ) : ويقوم هذا الجهاز بتغير درجة الحرارة بشكل سريع ، لآن تغير درجة الحرارة هو الأساس الذي تقوم عليه فكرة هذه التقنية .

2. البليمريز : وهو الإنزيم الذي يقوم ببناء وترتيب القواعد النيتروجينية  ( حدات الحمض النووي (DNA )  ) ، ويجب أن يكون هذا الإنزيم مقاوم للحرارة العالية ليتمكن من العمل . و قد اكتشف انزيم مقاوم للحرارة و اسم تاج Tag

3. مجموعة متفرقة من القواعد النيتروجينية: ( A T C G ) ليتمكن الإنزيم من ترتيبها في مواقعها أثناء عملية نسخ الحمض النووي (DNA )  .

4.      بريمر Primer  : وهو قطعة صغيرة من الحمض النووي (DNA )  ليتمكن الإنزيم من  بداء البناء  و النسخ  عليها .

5.       والشيء الأهم هو وجود نسخة من الحمض النووي (DNA )  المراد نسخه .

6.      بالإضافة إلى محلول أو وسط ليتم به التفاعل : وهذا المحلول يختلف بين تفاعل و أخر .

 عملية النسخ :

بعد وضع الحمض النووي المراد نسخة  مع البريمر و  و إنزيم  البوليمريز و  مجموعة مع الأحماض النووية في أنبوب داخل جهاز  التحكم الحراري فان هناك 3 مراحل منفصلة  تمر بها عملية النسخ:

1. مرحلة التفكيك Denature   : رفع الحرارة إلى 94 ْم وذلك لفك الحمض النووي (DNA )  الأصل .

2. مرحلة الالتصاق   anneal  :  إنزال الحرارة إلى ما بين 55-60 ْم ليقوم البريمر بالألتزاق فيزيائياً بواسطة الروابط الهيدروجينية مع الحمض النووي (DNA )  الأصل .

3.      مرحلة الامتداد  extend   : ثم يقوم برفع درجة الحرارة إلى 75 ْم ليقوم البلمريز بعمله في بناء الحمض النووي (DNA )  الجديد .

وهذه المراحل الثلاث تعتبر دورة كاملة وفيها يصبح الحمض النووي (DNA ) الأصل قد تضاعف ، وتعتمد كمية ناتج الحمض النووي (DNA )  على عدد الدورات ( والصورة التالية  توضح العملية ) .

لمشاهدة هذه العملية اضغط على هنا.

تطبيقات PCR :

لتقنية PCR تطبيقات كثيرة في مجال أبحاث الحمض النووي (DNA )  و الوراثة ومنها :

1. الكشف عن الطفرات الوراثية : وذلك عن طريق وضع بريمر خاص للطفرة لتكثير الجين الخاص بها . ومنه نقوم بمعرفة المرض إذا كان على زوجين الكروموسومات أو على احدهما ( allele ) .

2.      تعين البصمة الوراثية .

3.      الكشف عن الفيروسات : وهذه الطريق هي الأدق في تحديد نوع وجنس الفيروس وكميته.

4. هو العنصر الأهم في عملية التجميع الجيني ( Recombinant الحمض النووي (DNA )   ) : حيث نقوم بتكثير الجين المراد إدخاله على البلازمد أو الحمض النووي (DNA )   المضيف .

5.      استخدامه في تغير نهايات الجين لتصبح متوافقة مع إنزيمات القطع ( Restriction enzyme ) .

6. هو العملية الأساس في تحديد تتابع القواعد النيتروجينية في  الحمض النووي (DNA )  ( الحمض النووي (DNA )  Sequencer  ) .

7.      معرفة طول الحمض النووي (DNA )  .

8.      تقنية الحمض النووي (DNA )   المكمل ( cالحمض النووي (DNA )  ) .

9.      تحديد الجين المطلوب من خليط من الجينات .

10.   يستخدم في تقنية (microarrays  ).

11.  في مشروع الخارطة الجينية البشرية (human genome project  ) .

12.  الساوثرين بلوت (southern plot  ) .

13.  تقنية ارتباط الحمض النووي (DNA )  – بروتين ( الحمض النووي (DNA ) -Protein Interaction ) .

14.  في مجال الطب الشرعي ( اختبار الأمومة ، حالات الاغتصاب ، تحديد الهوية ... الخ ) .

وغيرها من التطبيقات  المخبرية والبحثية .

 أنواع PCR : هناك نوعان من PCR :

1.  PCR العادي : وهو ما تم شرحه والتطرق اليه في الخطوات السابقة .

2.  rtPCR : وهو اختصار لـ ( Real Time PCR ) : وهذا النوع يقوم على نفس المبدأ ولكن الخلاف الوحيد يكون مربتط الجهاز بكمبيوتر لتحديد الوقت الحقيقي لبدا التفاعل ومن ثم الكمية الحقيقية لعدد نسخ الحمض النووي (DNA )  ويعتمد ذلك على وجود قواعد نيتروجينية حرة مشعة لتحديد ذلك . مما يسهل على الباحثين الوقت لتحدد وجود الجين المطلوب أو لا ، وكمية الجين بدون الوصول إلى نهاية الدورات الحرارية المحددة .

لسماع تسجيل فديو لتسمية البي سي ار بهذا الاسم. اضغط هنا

 

قام بإعداد هذه الصفحة مشكوراً: الأستاذ معاذ محمود  من الاردن. 17-6-2007