كيف يتم جمع عينة من الحمض النووي وإعدادها للدراسة

قبل أن يتمكنوا من تسلسل الحمض النووي أو تعديله من خلال الهندسة الوراثية ، يجب على العلماء أولاً عزله. قد تبدو هذه مهمة صعبة ، لأن الخلايا تحتوي على مجموعة متنوعة من المركبات الأخرى مثل البروتينات والدهون والسكريات والجزيئات الصغيرة. لحسن الحظ ، يمكن لعلماء الأحياء الاستفادة من الخصائص الكيميائية للحمض النووي لفصل الحمض النووي عن هذه الملوثات وإعداده لمزيد من الدراسة. هذه العملية تسمى استخراج الحمض النووي.

هناك العديد من التقنيات المختلفة المستخدمة لاستخراج الحمض النووي. يعتمد الاختبار الذي يستخدمه المختبر الفردي على نوع التجربة المراد إجراؤها ومدى نقاوة الحمض النووي المطلوب. يبدأ العلماء عمومًا بعينة تحتوي على خلايا - عينة من الأنسجة أو الدم ، على سبيل المثال - ويكسرون الخلايا أو يكسرونها. هناك العديد من الطرق التي يمكنك بها استخدام الخلايا. ستؤدي إضافة مادة منظفة إلى تفككها وتعريضها لموجات صوتية عالية التردد. بدلاً من ذلك ، فإن مزج العينة بالخرز الزجاجي واهتزازها بسرعة سيؤدي إلى تفتيت الخلايا فعليًا وإطلاق محتوياتها.

إذا لم يكن النقاء العالي مطلوبًا ، فقد يضيف العلماء إنزيمًا يسمى بروتيناز K لتحطيم معظم البروتينات في العينة ثم استخدامه كما هو. هذه التقنية قذرة جدًا ، نظرًا لأن معظم الملوثات لا تزال موجودة ، لذا فهي مناسبة فقط إذا كانت السرعة أولوية ولا يمثل النقاء مشكلة. طريقة أخرى سريعة وقذرة هي إزالة البروتينات عن طريق زيادة تركيز الملح عن طريق إضافة أملاح مثل الأمونيوم أو أسيتات البوتاسيوم لإجبار البروتينات على الترسب. هذه التقنية أيضًا قذرة إلى حد ما نظرًا لأن العديد من الملوثات الأخرى لا تزال موجودة.

هناك طريقة أخرى تتمثل في غسل الخلايا بالمنظف ثم خلط المحلول مع كحول أيزو أميل والكلوروفورم والفينول. ثم ينقسم المحلول إلى طبقتين. ينتهي الأمر بالبروتينات في الطبقة العضوية العليا ، بينما يبقى الحمض النووي في الطبقة المائية السفلية. تتطلب هذه التقنية تحكمًا دقيقًا في تركيز الملح ودرجة الحموضة للحصول على نتائج جيدة. يستغرق الأمر وقتًا طويلاً ، ويعتبر كل من الفينول والكلوروفورم من المواد الكيميائية السامة للغاية. وبالتالي ، في حين أن استخلاص الفينول كلوروفورم كان روتينيًا في يوم من الأيام ، أصبحت التقنيات الأخرى أكثر شيوعًا في السنوات الأخيرة.

يوفر كروماتوغرافيا تبادل الأنيون درجة نقاء أعلى ونتائج أكثر اتساقًا من استخلاص الفينول وكلوروفورم. الأنبوب أو العمود مليء بجزيئات صغيرة لها مواقع موجبة الشحنة عليها حيث يمكن أن يرتبط جزيء أو أنيون سالب الشحنة. يرتبط الحمض النووي بمواقع تبادل الأنيون هذه بينما يتم غسل الملوثات الأخرى مثل البروتينات والحمض النووي الريبي من العمود. في وقت لاحق ، يتم استخدام محلول غني بالملح لسحب الحمض النووي من العمود.

إن الأسلوب الأسرع وربما الأكثر موثوقية لتنقية الحمض النووي هو استخدام مجموعة مُصنَّعة خصيصًا. تحتوي هذه المجموعات على أغشية هلام السيليكا في أنبوب. يلتصق الحمض النووي بالغشاء بينما يتم غسل الملوثات الأخرى باستخدام سلسلة من المحاليل الملحية المعدة خصيصًا والتي تأتي مع المجموعة. أخيرًا ، يُغسل الحمض النووي من العمود بمحلول قليل الملح. هذه المجموعات سريعة وسهلة الاستخدام وتقدم نتائج قابلة للتكرار.

بمجرد عزل الحمض النووي وإعادة تعليقه في محلول منظم يتم التحكم به في الأس الهيدروجيني ، فإن الخطوة الأخيرة هي اختبار نقاوته. هناك طريقة سهلة ومريحة للقيام بذلك وهي التحقق من كمية الضوء فوق البنفسجي التي تمتصها في أطوال موجية 260 و 280 نانومتر. يجب أن يساوي الامتصاص عند 260 نانومتر مقسومًا على الامتصاص عند 280 نانومتر 1.8 إذا كان الحمض النووي نقيًا. يتيح لك قياس الامتصاصية عند 260 نانومترًا أيضًا تحديد تركيز الحمض النووي.