تعرف على أشهر طرق استخراج الحمض النووي

الحمض النووي DNA هي جزيء يحتوي على المعلومات الوراثية الضرورية لعمل وتكاثر وتطور الكائنات يتواجد داخل خلايا البشر وكل الكائنات الحية تقريباً، بالاضافة الى العديد من الفيروسات والبكتيريا.

في هذه المقالة، سنتناول طرق استخراج الحمض النووي. إلى جانب ذلك، سنشرح بروتوكول استخراج الحمض النووي وكيفية استخراجه والهدف وأهم الاستخدامات، ثم سنعرض تجربة استخراج الحمض النووي التي تقدمها معامل براكسيلابس.

 

قم بإنشاء حساب مجاني لتجربة معامل براكسيلابس الافتراضية

استخراج الحمض النووي

استخراج الحمض النووي

يعد استخراج الحمض النووي أحد الأساليب الأساسية المستخدمة في مختبرات البيولوجيا الجزيئية ، والذي قام به فريدريش ميشر لأول مرة في عام 1869. وعلى الرغم من أن فريدريك ميشر عزل مادة الخلية “النواة” أو “الحمض النووي” وطور طريقة لعزل الحمض النووي ، إلا أنه لم يكن متأكدًا مما إذا كان ما عزله هو DNA أم لا.

في عام 1958 ، طور Stahl and Meselson بروتوكولًا كامل الوظائف لاستخراج الحمض النووي (بروتوكول الطرد المركزي المتدرج الكثافة) والذي كان أول بروتوكول موصوف لعزل الحمض النووي من بكتيريا E-Coli.

 

استخراج الحمض النووي هو عملية تستخدم لتنقية واستخلاص الحمض النووي باستخدام طرق كيميائية أو فيزيائية من عينة بيولوجية، وذلك عن طريق فصل الحمض النووي عن البروتين وأغشية الخلايا والمكونات الخلوية الأخرى.

يتضمن بروتوكول استخراج الحمض النووي تحلل الأغشية لاستخراج الحمض النووي ، ثم فصل الحمض النووي عن الشوائب مثل البروتينات والمواد الأخرى.

مبدأ استخراج الحمض النووي

يتضمن استخراج الحمض النووي تحلل الأغشية الخلوية والنووية من أجل استخراج الحمض النووي من الداخل. يتبع ذلك فصل الحمض النووي عن الشوائب والبروتينات والمواد الأخرى.

خطوات استخلاص الحمض النووي

هناك ثلاثة مراحل اساسية لاستخراج الحمض النووي وتظل الخطوات الرئيسية متشابهة بين جميع طرق استخراج الحمض النووي وهي:

تحلل الخلية Cell dissolution : تحلل الخلية والنواة لاستخراج الحمض النووي.

الترسيب Precipitation: إزالة الشوائب والبروتينات من العينة.

التنقيةPurification: تتم هذه المرحلة النهائية للحصول على عينة دي ان اي نقية تمامًا جاهزة للاستخدام.

 

لمزيد من المعلومات حول استخراج الحمض النووي وأين يوجد الحمض النووي وأهم خصائص الحمض النووي، تفضل بزيارة مقالتنا المعمل الافتراضي لاستخلاص الحمض النووي من براكسيلابس

أشهر طرق استخراج الحمض النووي

 

أشهر طرق استخراج الحمض النووي

اعتمادًا على نوع العينة، تختلف كل طريقة لاستخراج الحمض النووي، على سبيل المثال تختلف طريقة استخراج الحمض النووي للنبات عن طريقة الدم. وبالمثل ، تختلف طرق استخراج الحمض النووي البكتيري عن الأنواع الأخرى. لذلك ، هناك حاجة إلى أنواع مختلفة من طرق استخراج الحمض النووي لعينات مختلفة.

يتم تصنيف طرق استخراج الحمض النووي إلى:

  1. طرق استخراج الحمض النووي القائمة على المواد الكيميائية (أو المحاليل).
  2. طرق استخلاص الحمض النووي من خلال المرحلة الصلبة (الطريقة الفيزيائية).

طريقة استخراج الحمض النووي الكيميائية:

تعتمد الطريقة الكيميائية أو القائمة على المحلول على استخدام  العديد من المحاليل العضوية وغير العضوية.

في هذه الطرق، تستخدم المواد الكيميائية مثل الفينول والكلوروفورم و CTAB و SDS وكحول الأيزو أميل وتريس  EDTA فوغيرها في طريقة استخراج الحمض النووي القائمة على المواد الكيميائية.

تنقسم طريقة استخلاص الحمض النووي الكيميائية القائمة على المحلول إلى:

  • استخلاص الحمض النووي من المذيبات العضوية

تعتمد هذه الطريقة على استخدام المواد العضوية مثل الفينول والكلوروفورم.

مثال: فينول كلوروفورم وكحول أيزو أميل

  • استخلاص الحمض النووي من المذيبات الغير عضوية

يعتمد على استخدام المذيبات غير العضوية.

مثال: 

طريقة بروتيناز K Proteinase) K)

طريقة التمليح (Salting-out)

استخراج الحمض النووي بواسطة كبريتات دوديسيل الصوديوم (SDS) 

استخراج الحمض النووي بواسطة سيتيل تريميثيل بروميد الأمونيوم (CTAB)

التقنيات المعتمدة على هلام السيليكا

 

قم بتجربة رائعة مجانية في معامل براكسيلابس الافتراضية

 

طرق استخراج الحمض النووي الفيزيائية أو الصلبة

استخراج الحمض النووي من الورق

كيفية استخراج الحمض النووي عن طريق تقنية استخلاص السائل السائل  Liquid-Liquid Extraction

يعد الاستخراج باستخدام تقنية السائل السائل من أكثر الطرق شيوعًا لاستخراج الحمض النووي. في هذه الطريقة ، يتم استخدام المحاليل المحضرة بواسطة تركيبات كيميائية مختلفة للاستخراج وتعتمد بشكل أساسي على تحضير محلول التحلل.

يتم تحضير محلول التحلل من محلول واحد أو محلين لأنه يستخدم العديد من المواد الكيميائية. المواد الكيميائية الشائعة المستخدمة في استخراج الحمض النووي السائل والسائل هي الفينول ، والكلوروفورم ، وكحول الأيزو أميل ، و CTAB ، و SDS ، و Tris ، و EDTA ، و MgCl2 ، والمنظفات الأخرى. وتتطلب هذه الطرق عادة الطرد المركزي للفصل.

أمثلة على طرق استخلاص الحمض النووي السائل السائل:

 استخراج الحمض النووي للفينول والكلوروفورم وكحول الأيزو أميل

واستخراج الحمض النووي باستخدام SDS

واستخراج الحمض النووي CTAB

طريقة الفينول كلوروفورم لاستخراج الحمض النووي

طريقة الفينول كلوروفورم لاستخراج الحمض النووي

في هذه الطريقة يمكننا فصل الحمض النووي على أساس قابلية ذوبان جزيئات الحمض النووي في المحاليل غير القابلة للامتزاج ، وهذا ما يسمى طرق استخراج الحمض النووي السائل السائل (تعد طريقة استخراج الحمض النووي الفينول كلوروفورم هي إحدى هذه الطرق كما اوضحنا سابقا).

تُعرف هذه الطريقة باسم فينول كلوروفورم وكحول أيزو أميل أو طريقة PCI لاستخراج الحمض النووي.

على الرغم من أن هذه الطريقة تعتبر من أفضل الطرق وكمية ونوعية الحمض النووي التي تم الحصول عليها بالطريقة جيدة جدًا. ، إلا أنه لا يوصى بها بسبب ضرر الفينول والكلوروفورم.

المواد الكيميائية الرئيسية المستخدمة في هذه الطريقة هي الفينول والكلوروفورم والمحلول المنظم ( الذي يحتوي على EDTA و Tris و NaCl و MgCl2 و SDS وأملاح أخرى)

مبدأ العمل: يقوم الفينول بهضم البروتينات ، ويفصل كحول الأيزو أميل الحمض النووي ويقلل الكلوروفورم من الرغوة بين الطور البيني.

الميزة الرئيسية لـ PCI هي انها تمكن من عزل الحمض النووي من جميع أنواع الأنسجة تقريبًا (يعمل مع الخلايا الحيوانية والنباتية والبكتيرية) ويمكنه عزل الحمض النووي الريبي عند استخدامه مع ثيوسيانات الغوانيدين.

ولكن كما أوضحنا مسبقا، هذه الطريقة غير آمنة لأن الفينول متطاير ويمكن أن يسبب الحروق. الكلوروفورم يمكن أن يسبب الاغماء. لذلك ، فهي تتطلب التدريب والتحضير والتعامل مع المواد الكيميائية.

تقدم براكسيلابس مختبرًا افتراضيًا لتجربة استخراج الحمض النووي يعتمد على طريقة الفينول كلوروفورم .. أشترك الآن وجربها!

استخدامات الحمض النووي (الهدف من استخراج الحمض النووي)

استخدامات الحمض النووي (الهدف من استخراج الحمض النووي)

  • يعتبر استخراج الحمض النووي أمرًا اساسيا وهام للغاية  في علم الأحياء ، وخاصة التكنولوجيا الحيوية. فهو يمثل الخطوة الأولى في التطبيقات المختلفة مثل البحث الأساسي وتشخيص الأمراض وكذلك القرار العلاجي.
  • تتمثل إحدى المزايا الرئيسية لطرق استخراج الحمض النووي في تحديد الخصائص الفريدة للحمض النووي مثل الشكل والحجم والوظيفة.
  •  يستخدم ايضا في اكتشاف الحالات الطبية مثل متلازمة داون والتليف الكيسي. كما يعمل أيضًا على تحديد ما إذا كان الشخص حاملًا للمرض أم لا. لذلك ، من خلال تسلسل الحمض النووي فيما يتعلق بالأمراض ، فقد ساعد في معرفة الأساس الجزيئي وعلاج الأمراض المختلفة.
  •  في التحقيقات الجنائية ، يتم استخدام طرق استخراج الحمض النووي من العينات (على سبيل المثال: الشعر – الجلد – الدم) لتحديد ما إذا كان الشخص مشتبه به أم لا ، ويمكنه أيضًا إثبات ما إذا كان الشخص بالقرب من مسرح الجريمة.
  • كما أنها تستخدم في اختبارات الأبوة.
  •  يمكن أن يكون مفيدًا في الهندسة الوراثية. بالنسبة للحيوانات ، يعد استخراج الحمض النووي مفيدًا لأي شيء بدءًا من استنساخ الحيوانات إلى نقل الحمض النووي من أحد الحيوانات إلى آخر ، وبالنسبة للنباتات، يمكن أن يكون الحمض النووي مفيدًا في تحديد الجين المطلوب واستخراجه للتكاثر في الأجيال المتعاقبة من النباتات.
  • ساعدت دراسة الحمض النووي أيضًا في صنع العديد من اللقاحات (مثل لقاح التهاب الكبد B) والهرمونات (مثل هرمونات النمو والأنسولين) والإنزيمات.

تجربة استخراج الحمض النووي من معامل براكسيلابس

توفر PraxiLabs مختبرًا لتجربة استخلاص DNA  يستخدم لاستخراج الحمض النووي الخلوي باستخدام طريقة الفينول / الكلوروفورم.

الفيديو التالي يوضح خطوات تجربة استخلاص الحمض النووي الريبوزي في المعمل الافتراضي:

بنهاية التجربة، يتمكن الطلاب من فهم أحد طرق استخراج الحمض النووي وكذلك التعامل بكفاءة مع البروتوكول المتضمن في استخراج الحمض النووي في بيئة أمنة مع امكانية اعادة التجربة عدد لا نهئي من المرات في أي وقت ومن أي مكان.

جرب المعمل الافتراضي الخاص بتجربة استخراج الحمض النووي الآن

عن نورهان عصام

شاهد أيضاً

إنزيم المستحرة المائية واستخداماته المتعددة

إنزيم المستحرة المائية: مفتاحك إلى اختبار PCR

اختبار تفاعل البوليميراز المتسلسل (اختصارًا PCR) هو طريقة لتضخيم تسلسل معين من الحمض النووي باستخدام …