بهینه‌سازیِ شبیه‌سازیِ برنامه تولید با استفاده از الگوریتم ژنتیک

اختصاصی از اینو دیدی بهینه‌سازیِ شبیه‌سازیِ برنامه تولید با استفاده از الگوریتم ژنتیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

بهینه‌سازیِ شبیه‌سازیِ برنامه تولید با استفاده از الگوریتم ژنتیک

بصورت ورد ودر116صفحه

چکیده

در حال حاضر پیچیدگی و پویایی روزافزون محیط‌های تولیدی، کاربرد مدل‌های تحلیلی را در ارزیابی و تصمیم‌گیری آن‌ها با محدودیت‌های قابل توجهی روبه‌رو نموده است. لذا استفاده از شبیه‌سازی رایانه‌ای به‌عنوان ابزاری که قابلیت گسترده‌ای در فرموله‌نمودن سیستم‌های فوق دارد، به‌طور وسیع مورد استقبال قرار گرفته است. با این وجود، ارائه بهترین راه‌حل همواره یکی از چالش‌های اصلی این حوزه است. در این راستا، پژوهش پیش رو به چگونگی حل مشکل برنامه‌ریزی خط تولید کاشی کارخانه مورد مطالعه پرداخت. مسئله تعیین تعداد بافرهای تخصیصی به هر خط بود. با استفاده از ترکیب تکنیک شبیه‌سازی رایانه‌ای و الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، تعداد بهنیه بافرهای تخصیصی مشخص شد و زمان توقف کوره به حداقل ممکن خود رسید. ابتدا، سیستم تولیدی با استفاده از تکنیک شبیه‌سازی مدل شد و سپس از ترکیب آن با الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک، جواب‌های بهینه حاصل شدند. بطور خلاصه، می‌توان هدف از انجام این پژوهش را این‌چُنین بیان کرد: کاهش زمان توقف کوره از طریق تخصیص بهینه بافرها به خطوط تولیدی از طریق ترکیب تکینک شبیه‌سازی و الگوریتم بهینه‌سازی ژنتیک.

دانلودمقاله ژنتیک پایه

اختصاصی از اینو دیدی دانلودمقاله ژنتیک پایه دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

اطلاعات اولیه
علم ژنتیک یکی از شاخه‌های علوم زیستی است. بوسیله قوانین و مفاهیم موجود در این علم می‌توانیم به تشابه یا عدم تشابه دو موجود نسبت به یکدیگر پی ببریم و بدانیم که چطور و چرا چنین تشابه و یا عدم تشابه در داخل یک جامعه گیاهی و یا جامعه جانوری ، بوجود آمده است. علم ژنتیک علم انتقال اطلاعات بیولوژیکی از یک سلول به سلول دیگر ، از والد به نوزاد و بنابراین از یک نسل به نسل بعد است. ژنتیک با چگونگی این انتقالات که مبنای اختلالات و تشابهات موجود در ارگانیسم‌هاست، سروکار دارد. علم ژنتیک در مورد سرشت فیزیکی و شیمیایی این اطلاعات نیز صحبت می‌کند.

منبع گوناگونی ژنتیکی چیست؟
چگونه گوناگونی در جمعیت توزیع می‌گردد؟ البته تمام اختلافات ظاهری موجودات زنده توارثی نیست، عوامل محیطی و رشدی موجود نیز مهم بوده و بنابراین برای دانشمندان ژنتیک اهمیت دارد. مدتها قبل از اینکه انسان در مورد مکانیزم ژنتیکی فکر کند، این مکانیزم در طبیعت به صورت موثری عمل می‌کرده است. جوامع گوناگونی از حیوانات و جانوران بوجود آمدند که تفاوتهای موجود در آنها ، در اثر همین مکانیزم ژنتیکی بوجود می‌آمد.
تغییراتی که در اثر مکانیزم ژنتیکی و در طی دوران متمادی در یک جامعه موجود زنده تثبیت شده، تکامل نامیده می‌شود. تغییرات وسیعی نیز در اثر دخالت بشر در مکانیزم ژنها بوجود آمده که برای او مفید بوده است. جانوران و گیاهان وحشی ، اهلی شده‌اند، با انتخاب مصنوعی ، موجودات اهلی بهتر از انواع وحشی در خدمت به بشر واقع شده‌اند.
تاریخچه
علم ژنتیک در اواخر قرن 19 با آزمایشات مندل در نخود فرنگی ، شروع گریدید. با اینکه پیشرفت در اوایل کند بود، ولی در اوایل قرن 20 ، جایگاه مهم خود را در علوم جدید پیدا کرد. آزمایشات متعددی که در این قرن ابتدا در مگس سرکه توسط مورگان و ذرت و سپس میکروارگانیزم‌ها انجام گرفت، طیف این دانش را به حدی وسیع نمود که امروزه در بیشتر شاخه‌های علوم ، از سطح مولکولی گرفته تا محاسبات پیچیده ریاضی ، مورد بررسی قرار می‌گیرد. با کمک مهندسی ژنتیک انتقال صفات بین گونه‌ها و جنسها امکان‌پذیر شده و این شاخه جدید ژنتیک گره گشای بسیاری از مسائل پزشکی و کشاورزی گردیده است.

رشد تسلسلی مفاهیم ژنتیکی
رشد و گسترش مفاهیم موجود در هر علم ، مبتنی بر واقعیتهایی است که به مرور زمان شناسایی و روی هم انباشته می‌شوند و به این ترتیب رشد تسلسلی آن را بوجود می‌آورند. موارد فهرست‌وار زیر بخشی از مراحل مختلف رشد این علم جوان را تشکیل می‌دهد :
توارث از صفات ویژه تمام موجودات زنده است، یعنی اینکه هر موجود زنده همانند خود را در یکی از مراحل زندگی خود تولید می‌کند.
• در تولید مثل ، عامل یا عواملی از والدین به نتایج منتقل می‌شود. فقط در قرن اخیر بود که دانشمندان به واقعیت این امر پی بردند. پیشرفتهای حاصله در اصلاح تکنیکهای میکروسکوپی در قرن 19 روشن نمود که ماده‌ای از والدین به فرزند انتقال می‌یابد و از این تاریخ به بعد اعتقادات پیشینیان مبنی بر اینکه ، تولید مثل از پدیده‌های خارق‌العاده منشا می‌گیرد، مردود شناخته شد.
• در داخل یک گونه تغییرات توارثی وجود دارد. با پیدایش مفاهیم و پدیده‌های تکاملی که توسط لامارک و داروین عنوان گردیدند، امکان وجود تغییرات توارثی بین گونه‌ها توجیه شد و تائید گردید که بدون تغییرات ژنتیکی ، تکامل گونه‌ها به این سادگی امکان‌پذیر نبوده است.
• تغییرات ژنتیکی را می‌توان از تغییرات محیطی جدا نمود. صفات موجودات زنده که کلا فنوتیپ آن را تشکیل می‌دهند، تابعی از ترکیب ژنتیکی آنها (ژنوتیپ) و عوامل محیطی است که این موجود در آن زندگی می‌کند. تظاهر فنوتیپ ، تابع ژنوتیپ و عوامل محیطی است. این عوامل ممکن است فنوتیپ را تغییر دهند، ولی ژنوتیپ را تغییر نمی‌دهند. به عبارت دیگر ، محیط صحنه‌ای است که ژنوتیپ بازیگر آن می‌باشد و فنوتیپ نیز محصولی است که در نتیجه عمل متقابل ژنوتیپ و محیط بوجود می‌آید.
• ماده‌ای که از یک نسل به نسل دیگر منتقل می‌شود، حامل کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد به صورت رمز (Code) می‌باشد. در سالهای اخیر ماهیت ماده ژنتیکی شناخته شد و معلوم گردید که ماده منتقله از یک نسل به نسل دیگر DNA است که کلیه اطلاعات و خصوصیات یک فرد بالغ را به صورت رمز دارا می‌باشد.
• تغییرات آنی ، نادر و غیرقابل پیش بینی شده‌ای در ماده ارثی یک موجود بوجود می‌آید، این تغییرات موتاسیون نام دارند.

*ژنها واحدهای ارثی هستند.
عوامل ارثی یا ژنها روی کروموزوم‌ها قرار دارند.
• وظیفه یک ژن تولید یک نوع پروتئین یک یک نوع آنزیم می‌باشد.
موضوعات مورد بحث در ژنتیک پایه
ژنتیک مندلی
ژنتیک مندلی یا کروموزومی بخشی از ژنتیک امروزی است که از توارث ژنهای موجود در روی کروموزوم‌ها بحث می‌کند، اما برعکس در ژنتیک غیر مندلی که به ژنتیک غیر کروموزومی نیز معروف است، توارث مواد ژنتیکی موجود در کلروپلاست و میتوکندری ، مورد تجزیه و تحلیل قرار می‌گیرد.
تغییرات نسبتهای مندلی
نسبتهای فنوتیپی مندلی در مونوهیبریدها (3:1) ، تحت تاثیر عوامل متعددی چون غالبیت ناقص ، هم بارزی ، ژنهای کشنده ، نافذ بودن و قدرت تظاهر یک ژن و چند آللی قرار می‌گیرد که نسبتهای مندلی را تغییر می‌دهد.

فرمت این مقاله به صورت Word و با قابلیت ویرایش میباشد

تعداد صفحات این مقاله  24  صفحه

پس از پرداخت ، میتوانید مقاله را به صورت انلاین دانلود کنید

نمونه پروپزال اماده رشته ی علوم دامی گرایش ژنتیک و اصلاح نژاد

اختصاصی از اینو دیدی نمونه پروپزال اماده رشته ی علوم دامی گرایش ژنتیک و اصلاح نژاد دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

پیشنهاد طرح پژوهشی پایان نامه برای دریافت درجه کارشناسی ارشد

عنوان فارسی

اثر سال و دوره شیر دهی بر تولید و ترکیبات شیر گاومیش ها

عنوان انگلیسی

Effect of year and period of lactation on milk production and milk composition Buffaloes

فهرست مطالب:

                                                                                                             صفحه

الف) چکیده.................................................................................................. 3

ب) بیان مسئله.............................................................................................. 3

ج) سئوالات تحقیق............................................................................................3

د) فرضیات تحقیق.............................................................................................3

ه) بررسی منابع..................................................................................................3

و) مواد و روش ها (روش تحقیق)......................................................................4

ز) نتایج مورد انتظار...........................................................................................4

ح) معیار ارزیابی موفقیت...............................................................................4

ط) برنامه زمانبندی شده انجام پایان نامه........................................................ 5

ی) منابع و ماخذ................................................................................................ 5  

ک) واژه نامه.......................................................................................................6 

وضعیت: در حال فروش

فرمت فایل: word

صفحات:9صفحه

 زبان : فارسی 

دانلود نمونه سوال ژنتیک پیام نور

اختصاصی از اینو دیدی دانلود نمونه سوال ژنتیک پیام نور دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

دفترچه نمونه سوال ژنتیک پیام نور

از نیمسال اول 87-88 تا نیمسال اول 92-93 با جواب تستی

تعداد صفحات 61

دانلود مقاله مبنای تکنیک های ژنتیک

اختصاصی از اینو دیدی دانلود مقاله مبنای تکنیک های ژنتیک دانلود با لینک مستقیم و پر سرعت .

تکنیکهای فنی ژنتیکی بعد از شناسایی کامل DNA از سال 1953 آغاز شد بعد با کشف حکم مرکزی در سال 1958 توسط فرانسیس کریک اتفاق اتفاد. ژنتیک وارد مسیری تازه شد که هدف آن درک پنج الگوی رفتاری سلولی رشد تقسیم تمایز، حرکت و میانکش است.
میزان پیشرفت در این زمینه باعث بهت و حیرت و حتی خوپش بین ترین دانشمندان باشد بطور روزانه کشفیات بدست آمده از آزمایشگاههای تحقیقاتی خبر از شناسایی ژن های جدید عامل بیماری ها یا محصولات بیوتکنولوژی نوید بخش می دهند اکثر کشفیات مهم ژنتیکی با استفاده از ساده ترین موجودات ( ویرو ها ، باکتری ها) بدست آمده اند اگر چه امروزه یافته های جدید در مورد گیاهان و پستانداران نیز ارائه شده است. اگر چه باکتری ها و باکتریوفاژ ها هنوز هم پیچیده هستند اما نسبت به سلولهای جانوری و گیاهی سیستم ساده تری دارند، با استفاده از این سیستم های ساده بود که دانشمندان توانستند DNA را بعنوان مولکول حاوی اطلاعات ژنتیکی یک سلول معرفی کنند.
DNA در سال 1869 توسط میکشن در اسپرم ماهی شناسایی شد ولی عملکرد و اهمیت آن در سلول به عنوان مسئول صفات توارثتا قرن اخیر نا شناخته ماند ساختار فیزیکوشیمیایی DNA توسط واتسون و کریک بدست آمد .
با فاصله زمانی کوتاه بعد ازشناسایی DNA ساختار DNA شناخته شد که به عنوان ماکرو مولکول حد واسط مهم در نستز آنزیمها و سایر پروتئین ها عمل می کند.
بدنبال این کشفیات شاخه جدید بنام ژنتیک مولکولی در اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 1960 بوجود آمد که مفاهیم جدید را معرفی کرد موفقیت های اولیه و تجمع مقدار انبوه اطلاعات دانشمندان را قادر ساخت تا تکنیک های قوی و روش های منطقی را برای موضوعات گوناگون ژنتیک مولکولی و عملکرد عصب، عضله- عملکرد آنتی بیوتیک... ) ارائه دهند.
اعتقاد به یک شکل ذاتی فرآیند های زیستی یک فاکتور مهم در زمینه رشد سریع شاخه ژنتیک مولکولی بر دانشمندان معتقد هستند که ساختار اصول بیولوژیکی که فعالیت ارگانیسم های ساده را هدایت می کند در مورد سلول های پیچیده نیز صادق هستند و فقط در یک سری جزئیات تفاوت دارند که این نظریه با یک سری نتایج آزمایشگاهی بدست آمده نیز مورد تائید قرار گرفت.
ساختار DNA:
ساختمان DNA پلی است که از تعداد زیادی نوکلئوتید ساخته شده فرق نوکلوئید ها در بازنیتروژن داراست دانشمندی به نام Charaff با امکانات ساده مقدار G,A . C,T را در موجودات مختلف استخراج کرد و مقدار نسبی آن را حساب کرد و نتایجی گرفت. دیدار همه DNA های دو رشته ای و همواره است.
خانم فرانکلین و ویل کین DNA را استخراج کرده و از طریق اشعه x‌متوجه شدند DNA دو رشته ای است اما سرانجام Watson و crick در سال 1953 مدل DNA را ارائه دادند و گفتند که مولکول DNA مولکولی دو رشته ای است و مارپیچ Doulde Helix علت مارپیچ DNA است و جفت نوکلئوید ها با هم زاویه دارند.
اندازه زاویه هر جفت را 36 محاسبه کردند و اثبات کردند که در هر 10 نوکلئوتید وجود دارد طول هر DNA A 34 درجه هر چفت باز nm 0.34 در نتیجه زاویه های وپیچ ها دارای شیار بزرگ و کوچک است به آن قسمتی از DNA است که اگر ازبیرون به آن بنگریم جفت نوکلئوتیدها را می بینیم این شیارها محل اتصال هستند این شیار به وسیله پروتئین هایی به آنها متصلند نقش مهمی در میان ژن ها دارند.
علت ایجاد شیار:
نیروهای موجود در DNA از نوع هیدروژنی ، هیدروفوب DNA به فرمهای B,Z,A وجود دارد. فرم A در سلول وجود ندارد و از آبگیری B- DNA بدست می آیند در یک A- DNA در هر دور بجای 10 تانوکلئوتید وجود دارد و قطری بجای 23A-20A درجه است مثل B- DNA راست گرد زاویه حدود 34 است در اینجا هم شیار بزرگ و کوچک وجود دارد.
ما در سلول هیرید RNA- DNA را مشابه A- DNA داریم.
فرم B- DNA همان فرم است که واتسون و کریک شرح دادند و فرم شایع DNA در سلول است اما فرم 2 در مناطقی از DNA تشکیل می شود که G-C فراوان دارند خیلی باریک است قطر 18A است و در هر دو جفت نوکلئوتید دارند و تنها DNA چپ گرد است و فقط شیار کوچک دارد و طرف دیگر صاف است در طول هر دو 45A است.
فرم های D,E,C هم فقط در شرایط آزمایشگاه ساخته شده اند.
فرم DNA:
DNAبصورت حلقوی – خطی تک رشته ای و دو رشته ای مارپیچ وجود دارد. رشته الگوی آن Coding نام دارد و رشته دیگر Non coding نام دارد.
وقتی در DNA تعداد دورها با تعداد دفعات که یک رشته DNA و RNA دیگر را قطع می کند مساوی باشد یعنی در حقیقت DNA بر روی DNA باشد نه رشته بر روی رشته حالت supyeoil داریم حالت چپ گرد سوپرکویل به فرم فعال DNA نزدیک است در تکنیک های جدیدی از آنزیم های توپوایز که در تبدیل حالات سوپر کویل از چپ به راست یا حالت خنثی استفاده می کنند.
دسته بندی DNA
فشرده کردن DNA در فضاهای کوچکتر از خود DNA بسته بندی DNA می گویند که دریوکاریوتها اهمیت بیشتری دارد.
در این کار بوسیله پروفین هایی انجام می شود. پروتن های هیستون که شدیدا قلیایی هستند (لیزین و آرژنین زیاد دارند) در این کار نقش عمده ای دارند این پروتین ها شامل Hn , H3 ,H2B ,H2A, H1 هستند مولکولها ی حفظ شده در تمام گونه ها هستند که در مقابل موتاسیون ها ازبین نرفته اند و این دلیل بر حساسیت کار آنها است و در نهایت کار بسته بندی DNA شکل کروموزوم بوجود می آید که در مرحله مستافاز بهترین فشردگی دیده می شود.
یا غلظت نمک کم ساختمانی دیده می شود که قطر آن 10nm است و شبیه گردن بند تسبیح مانند است و // که بین دانه های تسبح قرار دارند را می توان DNA هضم کرد پی برد که اینکه DNA است دانه ای روی گردنبند را نوکلئورد گویند که دارای پروتئین های هیستون است. در غلظت نمک بال گردنبند یک شکل پیچیده به نام سولئوئید به خود می گیرد که قطر آن 30nm است و بعد از حالت سلنوتندی کروموزوم در نتیجه پیچش بیشتر رخ مید هد.
توالی های DNA:
بیشتر توالی های DNA Noncoding هستند درصد کمی از ژنوم انسان بیان می شود که به آنها کودینگ می گویند و مابرخی از توالی هادر DNA اشاره می کنیم.
فامیل های ژنی پراکنده :
این توالی ها تکراری و فعال هستند انواع متعددی از پروئن ها بوسیله فامیلهای ژنی همولوگ که در سرتا سر ژنوم پراکنده شده اند که می شوند چنین فامیله ایی دارای چند ژن و یا تعداد بسیاری ژن هستند مثل آکتین ها ( 5 تا 30 ژن)
کواتین ها ( بیش از 20 ژن) و هستیرتما ( 100 تا 1000 ژن) ژن های همولوگ متفاوت ممکن است وظایف نسبتاً متفاوتی داشته باشند بعضی از ژن های درون فامیل ممکن است فعال نباشند و لذا سبب ژن های کاذب رونویسی شده شود.
رشته فامیل های ژنی پشت سر هم:
فامیل های در این ژنها بصورت رشته ای پشت سر هم قرار گرفته اند مثل سازمان دهنده هستک(No ) امروزه مشخص شده که No بر روی کروموزم های x,y مکش میوه به ترتیب دارای 150 تا 250 نسخه پشت سر هم از ژنهای rRND می باشد. یا مثال دیگر tRNA
توالی های فعال فاقد کد:
تلومرها، دارای رشته های پشت سر هم ساده ای از توالی های DNA هستند که RNA و یا محصول پروتئینی را که نمی کشند اما وظیفه معینی دارند مثلا در تاژک تکراری از توالی TTGGGG در انسان تکراری از توالی TTAGGG وجود دارد.
توالی هایی که وظیفه آن ها معلوم نیست:
این توالی ها نسخه های بیشتری در ژنوم نسبت به توالی های فعال هستند اندازه آن در ژنوم تعجب آور است مثلا در انسان حدود %20 از ژنوم انسان است و این توالی ها به سه دسته تقسیم می شوند.
1- DNA سانترامری با تکرار زیاد:
هنگامیکه DNA ژنومی برای مدت طولانی در شیب کرید سدیم در سایر هویژ قرار می گیرد DNA بصورت یک باند قابل رویت در می آید اما باندها ماهواره ای نیز مشاهده می شوند که متمایز از باند اصلی DNA هستند چنین DNA‌ هایی ماهواره ای را چندین تکرار پشت سر هم از توالی های نوکلئوتیدی کوتاه هستند که اگر باز شوند طول آنها صدها کیلو باز خواهد شد. هنگامیکه از چنین توالی های ساده ای DNA کاوشگر تهیه می شود برای نشانه گذاری کروموزوم از آن استفاده می شود مشاهده می شود که حجم زیادی از DNA ماهواره ای ناحیه هتروکروماتین قرار دارد که مجاور سانتی و مراست تعداد واحد های تکراری یک یا چند تا است که معمولا طول آنها کمتر از 10 بار است.
2- VNTR : یک دسته بخصوص از تکرارهای پشت سر هم تعداد متغیری را در مکانهای کروموزومی متفاوت در اعضای انفرادی یک گونه شان می دهد این نوع تکرار را تکرار پشت سر هم با تعداد متغیر VNTR‌و بعضی اوقات DNA ماهوارک می گویند این مکان ها در انسان توالی هایی یک تا پنج کیلو باز هستند که شامل تعداد متغیری از واحدهای تکراری با طول 15 تا 100 نوکلوئید می باشد. روش هایی مخصوص توالی VNTR‌است که در پزشکی قانونی کاربرد فراوان دارد. و از این نوع DNA برای تهیه نشانگرهای مولکولی بمنظور نقشه یابی درژنوم انسان و سایر موجودات استفاده می شود.
3- توالی های جابجا شده:
بخش A زیادی از ژنوم یوکاریوتها دارای این توالی هستند که از طریق رونویسی خود در داخل ژنوم تکثیر شده اند و می توانند به محل های جدید حرکت کنند این عناصر را در مجموع توالی های جابجا شده گویند. (ترانس پوزون) بسیاری از ژنومها دارای چندین نسخه از چنین عناصری هستند و یا انیکه نگارشهای ناقصی از آنها در سراسر ژنوم پراکنده شده است. دسته دیگر توالی های جابجا شده رتردترانسپوزونها هستند که توالی DNA هایی هستند که از طریق آنزیم ترانس کریتاز معکوس خود را تکثیر می کنند. نوع دیگر مربوط به رتردوویروسهاست. از طریق نسخه برداری RNA‌آنها به DNA جابجا می شود و سپس به سراسر ژنوم معلق می شود.
عناصر پرانده بینابینی پستانداران عناصری هستند غیر ویروسی و برگشتی، با طول یک تا 5 کیلو باز تعداد 20 هزار تا 40 هزار آنها در ژنوم انسان و جود دارند توالی های Alu نیز دارای ناحیه هدف آنزیم برشی به اسم Alu ناقص و کامل می باشد این توالی ها بین ژن ها در درون اینترونها پراکنده شده و 5 درصد از DNA انسان را تشکیل می دهند این توالی بطور کامل حدود 200 نوکلئوید طول دارد، شباهت قابل ملاحظه ای از VSLRNA را احتمالا توالی های Alu بصورت نسخه های معکو از این مولکول ها RNA ناشی می شوند تکرارهای پراکنده کوتاه بنیابینی مثل ALU را SINES‌گویند. نمونه دیگری از این عناصر تکرارهای ژن های کاذب هستند که توسط فرآیند رونویسی معکوس به وجود آمده اند و شامل انتیرون نبتند.
DNA‌فاصله دهنده:
دسته نهایی DNA‌. DNAی حد فاصل است که عبارت است از آنچه که بعد از شناسائی کلیه واحدها باقی می ماند اطلاعات چندانی درباره DNA‌حد فاصل وجود ندارد احتمالا تنها وظیفه این DNA‌فاصله دادن است وجود DNA های که وظیفه آنها معلوم نیست یکی از مجهولات پژوهشگران ژنتیک است عناصر تکراری که بیشتر DNA های غیر فعال را بوجود می آورند در معرض انتخاب طبیعی نیستند این DNA‌های غیر فعال را DNA خود خواه گویند انها نوعی از DNA هستند که فقط وجود دارند و فنوتیپ خاصی ندارند.
ساختمان فوق العاده کروموزوم:
کروموزوم ها را فقط در جریان تقسیم سلولی می توان مشاهده کرد اما استفاده از تکنیک های بخصوص می توان آنها را مشاهده کرد که بصورت رشته پیچیده در طول خود هستند و نظریه های متعددی پیرامون این رشته مطرح شده که ما به بیان مختصر آن می پردازیم.
1-مدل چند رشته ای: بر طبق این مدل هر کروموزوم از چندین رشته ساخته شده است که از مولکول های پروتئین و DNA ساخته شده اند هر کروموزوم از دو کروماتید تشکیل شده هر کروماتید نیز از دو رشته کردنما ساخته شده بطور کلی در هر کروموزوم چهار کروموزوم نما وجود دارد.
مدل تک رشته ای: مدل تک رشته ای کروموزوم یک رشته مولکول DNA طویل، پیچیده همراه پروئین هستیون می باشد برای توضیح این مدل تایلر در سال 1957 مدل هزار پا را مطرح کرد. بر طبق نظر وی یک اسکلت پروتینی وجود دارد که از آن در رشته های پیچید DNA مثل پاهای هزار پا بیرون می آید ولی بعدا تایلر مدل خود را به مدل قریزر تغییر داد.
در سال 1965 راپرامدلی به اسم مدل رشته های تا شده به نفع مدل تک رشته ای ارائه داد بر طبق این مدل هر کروموزوم شامل یک زنجیره طویل DNA است که اول در نوکلئوپروتین پیچیده شده و سپس پیچ خورده، یک رشته با ضخامت 250 تا 300 آنگستروم را بوجود آورده و بعد این رقم رو به عقب تا خوردهجسم کروماتید را تشکیل می دهد. این مدل توسط فردریک ، لامپرت، حک دومات مورد تائید قرار گرفت در مولکول پروتین DNA هر دو کروماتید یک کروموزوم در ناحیه سانترومر باقی می ماند مدل رشته تا شده توسط تجزیه سیتوشیمیایی مشاهده میکروسکپ الکترونیکی مورد تائید قرار گرفته است.
3-مدل نوکلئوزدم:
بخوبی تشخیص داده شده است که کروموزوم های یوکاریوتی از DNA و پروئین تشکیل شده ات تقریبا 13 تا 20% از کروموزوم های پستانداران DNA و بقیه آن از پروئین مقدار کمی RNA تشکیل شده است هیستونها پروئین های معمولی همراه DNA‌رشته کروماتینی پیشنهاد کرد و گفت این رشته مانند دانه های تسبیح است که بر روی نخی قرار گرفته اند و واحدهای تکراری زیادی را تشکیل می دهند در سال 1975 ادت، همکارانش این واحدهای تکرار شده را اجسام 7 یانوکلئوزدم ناحیه به نظر می رسد که کلئوزدم اساس ساختمان کروماتین را تشکیل می دهد. هر نوکلئوزدم دارای DNA مارپیچ است که در اطراف مولکول های هستون پیچیده شده و تشکیل یک عضو مغزی می دهد که پلاتی زوم نامیده می شود. طول هر نوکلئوزدم از 140 تا 200 جفت نوکلئوتید بازکمیل شده هر نوکلئوزدم توسط 15 تا 100 جفت نوکلئوتید DNA رابط با DNA بین نوکلئوزدمی به دیگری متصل شده است قطر نوکلئوزدم حدود200 آنگستروم است.
کروموزوم های غول پیکر:
علاوه بر کروموزومهای دوکروماتیدی کروموزومهای دیگری نیز وجود دارند که اندازه آنها بسیار بزرگ است و در سلول های کرومی هستند که شامل دو دسته اند:
1- کروموزوم های پلی تن
بالبیانی اولین کسی بود که در سال 1881 کروموزومهای غدد بزاقی را مشاهده کرد کروموزومهای غدد بزاقی به دلیل آنکه دارای تعداد زیادی کرومونما هستند توسط کولرپلی تن نامیده شدند در سلول های روده، ماهیچه ها، چربی و تعدادی از گیاهان یافت می شوند در این کروموزوم ها DNA چندین بار همانند سازی کرده ولی به کروماتید مجزا تقسیم شده. همزمان طویل و ضخیم نیز می شود.
2-کروموزوم بطری شکل
کروموزومهای خط چینی که دارای حلقه های جانبی هستند را کروموزوم های بطری شکل گویند زیرا این کروموزومها شبیه یک لوله شوی هستند این کروموزومها اولین بار در سال 1882 توسط فلمنیگ مشاهده شدند اما نامگذاری در سال 1892 توسط راکرت صورت گرفت. این کروموزومها از کروموزومهای غدد بزاقی بزرگتر هستند و بزرگی بیش از حد این کروموزومها مربوط به ازدیاد طول کرومو نمای آنها است این کروموزمها دارای یک محور کروموزومی هستند که حلقه ای جانبی از آن منشعب شده است این محور دارای دو کروموزوم بی والالت است که هر یک دارای دو کروماتید می باشد.
لذا هر یک دارای چهار کروماتید می باشد که این کروماتید ها حلقه های جانبی را به وجود می آورند از نظر بیو شیمیایی محور کروموزو م از DNA و پروتئین تشکیل شده است قطر این محور بین 30 تا 50 A‌است.
حکم مرکزی در ژنتیک مولکولی:
این حکم عبارت است از جریان انتقال اطلاعات به همراه جریان انتقال اطلاعات از DNA به RNA‌متدرینوز ات ولی در DNA ذراکسی ریوز و نیز تمیتن T‌در RNA با ادرایل U جایگزین شده بنابراین یک جریان یک سویه در بیان اطلاعات از DNA به RNA و سپس پروتین برقرار است. البته هزاران آنزیم در این حکم نقش دارند که بستگی به نوع سلول و بیان ژن مخصوص نقش هر یک متفاوت است.
ریبوزدم یک آنزیم مهم در این مورد است که نقش مهمی در پروئین سازی دارد و MRNA بوسیله نشستن بر روی این آنزیم پروئین سازی می کند. Trna هم نوعی RWA است که نقش انتقال اسیدهای آمینه را از سیتوپلاسم با توجه به رمزگان m RNA بر روی رینوزدم دارد.
تا بداینجا به مبنای کروموزومی دراشت پرداخته شده و اشکال و قوانین بنیادین برای تفهیم فن آوری های ژنتیکی که در فصل بعدی بدان ها می پردازیم.
بخش دوم
«فن آوری ژنتیکی»
با اثبات تئوری کروموزومی وراثت و رمزگان ژنتیک و همچنین نظریه یک ژن یک آنزیم ( حکم مرکزی ) فن آوری ژنتیک مبنا و اساس درمان بیماری، بهبود محصولات کشاورزی، بهداشتی و ... قرار گرفت که با آشنائی به فنون جدید و آشنائی با چگونگی رونویسی ژن ها و همچنین ترجمه و کشف نقشه ژنوم بسیاری از موجودات راه برای دسترسی به فن آوری های زیستی هموارتر می شود.
امروزه با استفاده تلفیق علوم پایه با یکدیگر در حال توسعه این فن آوری هستند در کنار آن از بسیاری از حیوانات برای تائید نظریات خود استفاده می کنند.
موجودات آزمایشگاهی:
نخود فرنگی جزء اولین گیاهان است که به وسیله آن راه برای مطالعات ژنتیک باز شد بعدها مگس سرکه، خوکچه هندی و خرگوش کمک های شایانی به این علم کردند و امروزه نیز از حیوانات میمون، اسب ... نیز در آزمایشگاه و کارگاههای تحقیقاتی استفاده می شود.
نام علمی مگس سرکه Drosophila melanogast است. این موجود بعد از نخود فرنگی شدن اساس آزمایشات آمیزشی ژنتیکی قرار گرفت مگسومیوه یا Fnitfly نخود در تکامل علم ژنتیک نقش عمده دارد.
ژنوم این موجود 5% ژنوم انسان است تعداد بازهای تشکیل دهنده آن حدود 170000 می باشد در حالیکه انسان دراای kb‌ 910×3 می باشد 21% ژنوم مگس سرکه توالی تکراری است و تعداد ژن های شناخته شده آن حدود 15000 – 12000 و تعداد کروموزوم های آن 4 جفت ات.
کروموزوم های x,y جزء کروموزومهای جسمی (اتوزدم) هستند که از آنها کروموزوم 2و 3 متاسانتریک x,y آکروسانتریک کروموزوم y ساب متاسانتریک است.
محیط کشت مگس سرکه:
شامل آرد، شکر، آگار در آب حل کرده است که حرارت داده شده است و 10cc ماده اید پیورپیونیک به عنوان ماده نگهدارنده که مانع فاسد شدن و عفونت قارچی است به محیط اضافه شده مگس سرکه را در دمای 25-22 درجه برای 14 روز در آن قرار می دهند تا تکثیر یابند.
سیکل زندگی مگس سرکه:
مگ سرکه در طول 14 روز تکثیر می یابند جنس نر دارای اپرماتوروئید و ماده تخمک ات سلول تخم دارای منفذی بنام میکروپلای که دو بال آبی دارد مانع این می شود که تخم داخل محیط کشت شود. بعد از عمل لقاح تخم بارور شده بعد از 1 روز تشکیل لارو می شود.
لارو نوزوا د کرمی شکل سفید رنگ به دیوار شیشه محیط کشت چسبیده دارای حرکت است. بعد از یک روز لارو وارد انیتار 1 مرحله یک می شود و در روز سوم لارو مرحله دوم را اسپری می کند روز پنجم مرحله سوم است و بیشتر مرحله رشد مربوط به مرحله لاروی است بعد از این مرحله وارد مرحله pupa یا شفیره می شود در این مرحله پوست لایه ضخیم و کوتیکومیس را تشکیل می دهد بی حرکت است و اندامها دربافت های داخل مگس سرکه کاملا تشکیل می شود و سپس دگر ریسی در بین روزهای دوازدهم تا چهاردهم کامل می شود و سپس حشره بالغ از شفیره بیرون می آید و بدین ترتیب پس از 14 روز حشره بالغ داریم که می تواند تکثیر کند.
اهمیت مگس سرکه در تحقیقات:
این موجود دارای ژنوم کوچک است و کار را راحتر می کند و همچنین دارای سیکل تکثیر و بالغ شدن کوتاه و تعداد زاده های زیاد است (قوانین امتحانات منزل را هموار می کند) و همچنین محیط کشت ارزان قیمت دارد و بنابراین اهمیت زیادی در تحقیقات دارد.
گلوگاه تحقیقات بیوتکنولوژی:
کمبود حیوانات عالی آزمایشگاهی در سراسر جهان ممکن است در انجام پژوهش های علمی برای یافتن معالجات دارویی و ژنتیکی مانع ایجاد می کند تحقیقاتی که به کمک پستانداران عالی در سراسر جهان انجام می شود اخیرا برای نخستین بار مورد برری و تجزیه قرار گرفته است از این حیوانات بیشتر برای پیشرفت های علمی با هداف HIV‌و بیماری های عصبی استفاده می شود.
امروزه حدود 200 هزار پستاندار عالی سالانه در تحقیقات علمی مورد استفاده قرار می گیرد و از این میان میمون های جهان کهند به دلیل نزدیکی به گونه انسان در 65 کل آزمایشها بکار رفته اند و میمون های جهان نو 15% مطالعات بکار گرفته شده اند . خانواده گودیل و شامپانزه ها تنها 9% موارد استفاده دارند.
تکنیک های تجربه ژنتیکی:
مطالعه ژنها روش قدرتمندی برای اصلاح از سیستم ها ی بیولوژیکی است نظر به اینکه ژن ها کلیه جنبه های ساتاری ، کارکردن موجود را تحت تاثیر قرار می دهند لذا شناسائی و تعیین نقش ژن ها، پروتین های که کد می کنند قدم بسیار مهمی برای کشف فرآیندهای متعددی است که در بررسی یک صفت بخصوص دخالت دارند برای مطالعه ژن ها و فعالیت آنها روشهای مختلفی به شرح زیر است:
1-جداسازی موتانتا نهایی که فرآیند تحت مطالعه را تحت تاثیر قرار می دهند.
هر ژن جهش یافته جزء ژنتیکی فرآیند را نشان می دهد و روی هم رفته دامنه پروئین هایی که در یک فرایند بخوصص اثر متقابل دارند را نشان مید هند.
2-تجزیه نتایج حاصل از آمیزش های تحت کنترل بین موتان و ها و سایر واریافت های ناپیوسته: این نوع تجزیه ژن ها، آلل های آنها محل کروموزومی آنها و الگوی وراثتی آنها را شناسایی می کند.
3-تجزیه بیو شیمیائی فرآیندهای سلولی تحت کنترول ژن ها:
حیات یک مجموعه پیچیده از واکنش های شیمیائی است لذا مطالعه راههایی که توسط آنها ژنها در ارتباط با این واکنش ها هستند یکی از راههای مهم تجزیه این شیمی پیچیده است.
الل های موتانت مربوط به فعالیت های ناقص برای این نوع تجزیه ارزشمندنیستند هدف اصلی ان است که دریابیم چگونه شیمی سلول در افراد موتانت توزیع می شود و با استفاده از این اطلاعات نقش ژن را استنباط کنیم استنباطهای مربوط به ژن های متعدد تصویر بزرگتری را نشان خواهد داد.
4-تجزیه میکروسکوپی ساختمان وحرکت کروموزومها جزء انفکاک ناپذیر است اما تکنولوژی های جدید راههای جدیدی را برای نشان کردن ژن ها و محصولات آنها فراهم آورده است بطوریکه بتوان جایگاه آنها را زیر میکروسکوپ مشاهده کرد.
5-تجزیه مستقیم DNA نظربه اینکه ماده ژنتیکی مرکب از DNA است تشخیص نهایی تجحزیه خود DNA است در این ارتباط روش های متعددی از جمله کلون کردن استفاده می شود کلون کردن روشی است که توسط یک ژن منفرد را می توان جدا و تکثیر کرد. تا یک نمونه خالص برای تجزیه بدت آید بعد از آنکه کلون های یک ژن بدست آمدند می توان توالی نوکلئوتیدی آن را بدست آورد و لذا اطلاعات مهمی درباره ساختمان و فعالیت آن بدست آورد بعلاوه می توان از ژن های کلون شده بعنوان کاوشگرهای بیولوژیکی استفاده کرد برای کلون کردن ژنی را که قرار است تکثیر شود به یک کروموزوم کوچک ملحق می کنند.
و به این کروموزوم اجازه داده می شود همانند سازی کند و قطعه ژن مورد نظر را تکثیر نماید این کروموزوم کوچک را ناقل گویند ناقلهایی که معمولا به کار می روند پلاسید هستند پلاسید ها مولکولهای DNA اضافی و غیر لازمی هستند که بطور طبیعی در بسیاری از باکتری ها یافت می شوند.
DNA یک موجود را می توان بداخل یک ناقل وارد کرد سپس این ساختار هیبرید را وارد یک سلول باکتری سازی می کند و کشت زاید از این سلول بوجود می آید سپس ناقل و ژن ملحق شده را از سلولهای پاره شده جدا می کنند و برای مطالعات مربوطه به کار می برند.
پلاسید:
حدود یک بیستم کورموزوم باکتری است معمولا بصورت DNA حلقوی دور رشته است شبیه کروموزوم است و دارای یک مبدا کپی سازی بنا Cori است پلاسید نظیر کروموزوم باکتری در حالت استراحت بصورت سوپر کویل است این سوپر کویل تحت تاثیر پروتئن هایی نظیر هیستون است زمانی که سلول فعال است سوپرکویل بصورت حلقوی در می آید.
پلاسید ها انواع مختلفی دارند مثل پلاسیدهای کابخوگاتیو (F) یا مقاوم به آنتی بیوتیک (R) تولید کننده توکسین ، تولید کننده باکتریوسین و ... پلاسیدهای کابخو گایتو غالبا وزن مولکولی بالائی دارد و تعداد در سلول کم ات پلاسیدهای غیر کابخوگاتیو به تعداد 40-10 پلاسید در سلول ها دیده می شود و بصورت مصنوعی تا 3000 تا هم می تواند تکثیر شود.
پلاسید در مهندسی ژنتیک نقش بسزائی دارند وپلاسیدهای مهندسی شده زمانی به وجود می آمدند که نوکلئاز شناخته شده حدود 400 –300 پلاسید ساخته شد که همه مفید نبودند . مشهورترین پلاسید دنیا PBR-322 است که به صورت مصنوعی ساخته شده است و مادر پلاسید های امروزی است امروزه در صنایع تخمیری استفاده می شود البته انتقال پلایدهای خاصی به میکروارگانیسم، می توان آلودگی های فاضلاب و در کشاورزی در حشره کش ها و یا مقاوم کردن گیاهان در شرایط نامساعد و آفت گیاهی استفاده کرد.
امروزه توسط سوار کردن ژن مصنوعی ساخته شده بر روی پلاسیدها و کلون کردن انها در باکتری و سلول های دیگر باعث بیان پروئین های موجود در ژنوم پلاسید می شوند که از جمله این پروئین انسولین را می توان نام برد.
ویژگی های یک پلاسید ایده آل مصنوعی:
1-باید دارای وزن مولکولی کم باشد و کوچک باشد تا بتواند درسلول تکثیر بالائی داشته باشد و ثبات آن هم بالابرود و هر چه کوچکتر باشد پارگی آن هم احتمال کمتری دارد. این پلاسید های کوچک را می توان تا 3000 –2000 تکثیر داد.
2-سلول میزبان براحتی آن را ازطریق ترانسفورماسیون بپذیرد.
3- باید ژن موردنظر را به خوبی بیان کند
4-باید Ori‌آرام داشته باشد و کروموزوم تاثیری روی آن نگذارد.
5-اپراتور فعال داشته باشد.
6-براحتی بصورت سوپرکویل درآید.
7-بتوان میزان زیادی توالی غریبه را در آن ادغام کرد.
8-جهت شکستن با آن دو نوکلئاز مورد نظر فقط یک جایگاه داشته باشد.
تهیه پلاسید مصنوعی:
ابتدا قطعات ژن مورد نظر را از کروموزوم ،پلاسید ژنوم ویروس بوسیله آندو نوکلئاتزهای خاص برش داده می شود بعد دو ژن برش داده شده توالی مکچل با ند هیدروژنه می دهند و با آنزیم لیگاز حلقوی می شوند باید توالی مکمل را بصورت مصنوعی ساخت شناسایی ژن نیز از روی پرئین های ساخته شه یا mRNA انجام می گرفت بعد روی ژن این توالی را پیدا کرده و دو سر انتهایی را معلوم می شود و بعد از روی 30 آندونوکلئاز آن نوکلئازی که برش می دهد را پیدا کرده برای سوار کردن شان بر روی پلاسید باید پلاسیدی را یافت که با همان آندونوکلئاز پاره می شود و بعد ژن و پلاسید را به یکدیگر متصل می کنند بالیگاز ترمیم صورت می گیرد.
مهمترین پلاسید مصنوعی PBR 322 در سال 1977 بوسیله دو دانشمند بنام بلوبر و رودریگر برای ساخت انسولین طراحی شده 1980 هم برای ساختن انسونین از ژن مصنوعی و 1982 نیز از ژن طبیعی انسولین ساخته شد.
کشف مولکول های بخصوص DNA و RNA و پروئین:
نظر به اینکه ماکرو مولکول های اصلی ژنتیک DNA و RNA و پروئین هستند اغلب هدف از تجربه ژنتیکی کشف مو لکول های بخصوص از این سه نوع مولکول است چگونه می توان در بین هزاران نوع مولکول در سلول این نوع مولکول ها را شناسائی کرد؟ وسیعترین روشی که برای کشف ماکرومولکولهای بخصوص در یک مخلوط بکار می رود کاوشگری می باشد. در این روش از خصوصیت پیوندهای بین مولکولی استفاده می شود معمولا کاوشگر را با روشهای مختلفی توسط اتم های رادیو اکتیو یا ترکیبات فلورسنت نشاندار می کنند بطوریکه می توان ناحیه پومری را براحتی شناسایی کرد هم اکنون کاوشگرهای DNA‌و RNA‌و پروئین را مورد بحث قرار می دهیم.
1-کاوشگری یک DNA بخصوص:
برای پیدا کردن قطعات DNA از یک ژن کلون شده بعنوان کاوشگر استفاده می کنند قطعات DNA یاد شده باید دارای همان توالی کاوشگر و یا توالی خیلی شبیه آن باشند. بعنوان مثال اگر ژن G از یک قارچ کلون شده باشد ممکن است بخواهیم تعیین کنیم که آیا گیاهان نیز دارای همین ژن هستند یا خیر؟ لازمه استفاده از ژن کلون شده بعنوان کاوشگر آن است که به قاعده جفت شدن تکمیلی بازها رجوع کنیم کاوشگر در قالب این اصل عمل می کند بدینصورت که حرکت تصادفی مولکول های کاوشگر سبب می شود توالی های بازها اشغال نمی شود DNA گیاه جدا می شود و با آنزیم های برشی موجود قطع می شود این آنزیم ها DNA را در توالی های بخصوص هدف دارای چهار و یا چند باز قطع می کنند توالی های هدف در کلیه سلول های مورد استفاده در یک موقعیت قرار گرفته اند لذا آنزیم ژنوم را به جمعیت های قطعات دارای اندازه بخصوص و معین برش می دهد و با استفاده از اکتروفورز می توان این قطعات را از یکدیگر تفکیک کرد الکترو فورز جمعیت قطعات اسید نوکلئیک را بر مبنای اندازه از هم جدا می کند مخلوط قطعات برش داده شده در یک چاهک کوچکی در یک ژل قرار می گیرد و ژل در یک میدان الکتریکی قوی قرا می گیرد جریان الکتریسیته سبب می شود که مولکلو ها در ژل حرکت کنند میزان سرعت حرکت مولکول ها در ژل عکس اندازه آنهاست یعنی قطعات بزرگتر کند تر حرکت می کنند بعد از جدا شدن قطعات جدا شده بر روی یک غشاء منغذ دار لکه گذاری می شوند جایگاه آنها بر روی غشاء همان جایگاه قبلی بر روی ژل است این روش را لکه گذاری ساوترن گویند بعد از حرارت دادن برای جدا کردن رشته های DNA‌و حفظ DNA در جایگاه خود غشاء در داخل محلول کاوشگر قرار می گیرد. کاوشگر تک رشته ای توالی DNA مکمل خود را پیدا کرده است و با آن جفت می شود بعنوان مثال:
پروب (کاوشگر ) TaGGCAGCG
قطعه ژنومی ACTAATCCTAGCTTA
2- کاوشگری یک RNA مخصوص:
گاهی اوقات می خواهیم پی ببریم به اینکه آیا در یک بافت بخصوص ژن رونویسی شده است یا خیر؟ برای تعیین این موضوع از تجربه لکه گذاری ساوترن تغییر یافته استفاده می کنیم کل Mrna ی بافت مربوطه استخراج می شود توسط اکتروفوز از هم تفکیک می شوند و بر روی غشاء لکه گذاری می شوند (این فرآیند را لکه گذاری نورتون گویند).
ژن کلون شده بعنوان کاوشگر بکار می رود و نشانه آن بر روی غشاء m RNA‌ مورد نظر را در صورت وجود نشان می دهد.
3-کاوشگری یک پروئین بخصوص:
معمولاً برای کاوشگری پروئین ها از آنتی بادها استفاده می شود زیرا آفتی بادی دارای یک رابطه قفل و کلید با آنتی ژن خود است مخلوط پروتئن را الکتروفورز می کنیم و سپس بر روی غشاء لکه گذاری می شود. (این روش لکه گذاری وسترن گویند)
مکان یک پروتئن بخصوص بر روی غشاء از طریق شست و شوی غشاء در یک محلول آنتی بادی حاصل از خرگوش که پروئین به آن تزریق شده است آشکار می شود مکان پروئین توسط مکان شانه ای که آمتی بادی حمل می کند آشکار می شود.
روش Genesoft :
با توجه به جهش ژنوم باکتری ها و مقاومت آنها در مقابل آنتی بیوتیکها آنتی بیوتیک برای درمان ارزش کمتری دارند. روش G enesoft روشی جدید است که موسوم به ریز چسبنده های DNA می باشد در این روش مولکول های ریزی در نقاط متعدد به DNA باکتری متصل شده عملکرد ژن های این میکرو ارگانیم را چنان مختل می نماید که سلول را وادار به خود کشی می کند. امروزه این روش توسط شرکت های داروئی ویژه سازمان دفاعی آمریکا به وسیله قرص هایی که دارای این مواد ریز چسبنده هستند بر علیه عوامل بیوترور مانند ویروس آبله یا باکتری انتراکس دارد عمل می شود.
تکنیک microarray :
در این تکنیک برای کل m RNA های یک سلول Prob اختصاصی طراحی شده و در یک صفحه فیکس می کنیم کل m RNA های استخراج و Label می کنند سپس m RNA مربوطه انجام می شود این عمل را Reverse hybridization می نامند.
یعنی به جای اینکه پروب به m RNA متصل شود m RNA به Prob متصل می شود در این تکنیک تفاوت در سطح m RNA سلول های متفاوت مشاهده می شود.
نقشه ژنتیکی مقدمه دستکاری ژنتیکی:
مطالعات مندل و سایر دانشمندان ژن را عامل توارث صفات بر روی کروموزوم نامیدند و با مطالعات بیشتر به مورفولوژی ژنتیک هر موجودی ژنتیک پزشکی مندلی پایه ریزی شده یود. تغییرات صفات که بر روی کروموزوم های جسمی (اتوزدم) هست را بیماری های اتوزدمی و تغییراتی که در صفات بر روی کروموزوم های جنی بود را بیماری های وابسته به جنش می نامیدند. و با کشف نقشه ژنوم انسان که در سال 2001 به وقوع پیوست راههای جدیدی بر روی درمان بیماری های ژنتیکی آغاز شد.
نوع ژن هایی که یک موجود دارد و موقعیت آنها بر روی کروموزوم خصوصیت اصلی تجزیه ژنتیکی است مهمترین دلایل نقشه یابی مربوط به وظیفه ژن ، تکامل ژن جداسازی ژن می باشد. عمل ژن ظهور آن را در بسیاری از موارد تحت تأثیثر قرار می دهد ژن هایی که کارکرد مربوط بهم دارند اغلب در کروموزوم های باکتریایی پهلوی هم قرار دارند عموما بدلیل آنکه بصورت یک واحد رونویسی می شوند مکان یک ژن یوکاریوتی در هتروکروماتین یا نزدیک آن می تواند ظهور آن را تحت تأثیر قرار دهد.
اطلاع از مکان ژن در مطالعات تکوین نیز مهم است زیرا از مکان نسبی ژن های مشابه در موجودات خویشاوند می توان نوتتییبی کرموزومی در دوره تکامل را استنتاج کرد بلاخره اگر بخواهیم یک ژن را برای تجزیه مولکولی جلو سازی کنیم محل آن اولین قدم برای شروع جدا ازی (کلون کردن مکانی) تا به حال نقشه کروموزمی بسیاری از موجودات بدست آمده
نقشه یابی با نشانگرهای مولکولی:
در 70 سال اول تهیه نقشه های ژنتیکی نشانگرهای روی نقشه ها ژنهایی با الل های متنوع بودند که تفاوت های فنیوتپی قابل کشفی را بوجود می آورند با پژوهشهای بیشتر بر روی موجودات از تعداد بیشتری از این ژن ها می توان بعنوان نشانگر بر روی نقشه ها استفاده کرد.
اما حتی در موجوداتی که نقشه آنها پر از کلویهای دارای اثرات فنیوتیپی مشخص است اندازه گیری نشان داده است که فاصله های کروموزومی بین ژن ها می بایستی دارای مقدار وسیعی از DNA باشد. این فاصله ها را نمی توان با استفاده از تجزیه پیوستگی نقشه یابی کرد زیرا در آن نواحی نشانگری وجود نداشت آنچه که مورد نیاز بود تعداد زیادی نشانگرهای ژنتیکی اضافه بود که بتوان از آنها برای پر کردن این فاصله ها استفاده کرده یک نقشه شفاف تهیه نمود این نیاز توسط کشف نشانگر های مولکولی متعدد بر طرف شد.
یک نشانگر مولکولی یک ناحیه هیتروزیگویستی برای بعضی از انواع تغییرات DNA‌خاموش است که ارتباطی با تغییرات فیوتیسی قابل اندازه گیری ندارد. چنین لکوس DNA ی اگر هتروزپگوت باشد می توان از آن برای تحلیل نقشه یابی درست مثل یک جفت الل هتروزیگوت متعارف استفاده کرد. نظر به اینکه نشانگرهای مولکولی براحتی قابل کشف هستند و تعداد آنها نیز درژنوم زیاد است هنگامیکه با تجزیه پیوستگی نقشه یابی شوند فضای خالی بین ژن های دارای فیوتیپ معلوم را پر می کنند لازم به ذکر است که در نقشه یابی خود اهمیت بیولوژیکی نشانگر DNA‌مورد توجه نیست فقط ناحیه هتروزیگوت است که بعنوان یک مرجع راحت برای یافتن راه در اطراف کورموزوم مورد استفاده قرار می گیرد.
دو نوع اصلی نشانگرهای مولکولی آنهایی هستند که بر مبنای تنوع ناحیه برش و DNA تکراری می باشند.
استفاده از RFLP در نقشه یابی:
آنزیم های برشی باکتریائی DNA را در توالی های هدف ویژه ای که بصورت شانسی در DNA‌موجودات دیگر وجود دارد قطع می کنند معمولا نواحی هدف در همان مکان DNA‌افراد متفاوت در یک جمعیت یافت می شوند یعنی در DNA کروموزومها همولوگ اما گاهی اوقات ممکن است یک ناحیه بخصوص در نتیجه بعضی از جهش های خاموش از بین برد جهش ممکن است در داخل یک ژن و یا در یک ناحیه بین ژنی غیر کد کننده باشد اگر یک فرد از نظر وجود و فقدان هتروزیگوت باشد در آن صورت آن لکوس می تواند در نقشه یابی مورد استفاده قرار گیرد. نواحی بوسیله تجزیه های سادترن با استفاده از یک کاوشگر حاصل از DNA ی آن ناحیه یافت می شود بعنوان نمونه وضعیت زیر را در نظر بگیرید.

هنگام دورگ گیری ساوترن چنین فردی کاوشگر سه قطعه با اندازه 3، 2 ، 1 کیلو بازر نشاندار خواهد کرد.
یک فرد دیگر برای قطعه بلند باید همرزیگوت باشد و در دورگ گیری ساوترن فقط باند 3-kb‌را نشان خواهد داد.
همولوگ 1
همولوگ 2
این شکل های چند گانه این ناحیه، یک چند شکلی طول قطعه برشی را نشان خواهد داد که به آن RFLP گویند در تلاقی دو فردی که قبلا بیان شد نیمی از نتایج هنگام کاوشگری سر قطعه و نیم دیگر طبق قانون یکسان مندل مثل یک ژن یک قطعه نشان خواهند داد. بنابراین یک RFLP را می توان مثل هر ناحیه کروموزومی دیگر نقشه یابی کرد وضعیت زیر پیوستگی RFLP را می توان مثل هر ناحیه کروموزومی دیگر نقشه یابی کرد وضعیت زیر پیوستگی RFLP هتروزیگوت را نسبت به یک ژن هتروزیگوت نشان می دهد بطوریکه D با وضعیت جفت دسیس پ دارای شکل یک با اضافه دو است.
کراسنیگ اوربین این نواحی محصولات نوترکیبی را بوجود می آورد که بصورت D-3 و d-2 قابل کشف هستند در این صورت، یک کلوس RFLP را می توان در ارتباطبا ژن ها یا سایز نشانگر های مولکولی نقشه یابی کرد.
استفاده از چند شکلی VNTRS ها در نقشه یابی:
تعداد واحدهای تکرار شده در یک شعاع پشت ر هم متغیر است واقعیت مهم آن است که افرادی که از نظر تعداد متفاوت تکرارهای پشت سر هم هتروزیگوت هستند را می توان کشف کرد و ناحیه هتروزیگوت را می توان بعنوان یک نشانگر در نقشه یابی بکار برد. کاوشگری که به DNA ‌تکراری متصل شود مورد نیاز است مثال زیر از نواحی هدف آنزیم برشی که خارج از شعاع تکراری هستند استفاده می کند واحد اصلی شعاع بصورت پیکان نشان داده شده است.
این کلو VNTR دراوتورادیوگرام رگ گیری ساوترن دو باند نشان خواهد داد یکی بلند و دیگری کوتاه در اینجا نیز مثل لکوس RFLP می توان از این ناحیه هتروزیگوت در نقشه یابی استفاده کرد.
نقشه یابی پیوستگی با نوترکیبی در انسان:
انسان دارای هزارها فنیوتیپ ارثی اتوزومی است و براحتی می توان ژن های کنترول کننده این فنوتیپ ها را با استفاده از تکنیک های تعیین نقشه کرد اما نقشه یابی این لکوس ها به دلایل متفاوتی به آهستگی پیشرفت کرده است اول اینکه نمی توان از تلاقی های کسترول شده در انسان استفاده کرد.
نوترکیبی یکی از عوامل نشان دهند ه پیوستگی ژن ها یا مستقل بودن و عدم آن است و در صورت پیوسته بودن به وسیله قوانینی که در اینجا بدان نمی پردازیم می توان حتی فاصله آن ها را بدست آورد در نوترکیبی هایی که نبت والدین (P) و نوترکیب ها (R ) مساوی باشد آن دو ژن متصل اند یعنی بر روی کروموزوم های متفاوت قرار دارند اگر این R=0 باشد فاصله دو ژن صفر است دو ژن ها پیوسته هتند و حالت سوم پیوسته ژن ها را نشان می دهد که فاصله بین آنها معنی دارد در این حالت اختلاف بیم P,R‌ زیاد است و برای تعیین فاصله باید درصد نو ترکیب را مشخص کرد.
T در اینجا حالت نوترکیبی است که هم والدینی داریم و هم نوکلوتدی تعدادی حالت ها
برای محاسبه فراوانی نوترکیبی از روی هیبریدهایی استفاده شده است که بصورت شانسی به وجود آمده اند
بررسی ژن های پیوسته:
الف) محاسبه فاصله ژن های پیوسته: اگر بر اساس فراوانی نو ترکیب باشد به آن نقشه ژنتیکی گویند.
ب)محاسبه نقشه فیزیکی: تعداد جفت نوکلئوتیدها که واحد آن سانتی مورگان است که اگر نوترکیبی % 50 باشد دو ژن مستقل که قابل تشخیص نیست و اگر نوترکیبی کمتر از %50 باشد باید از فرمولها خاص استفاده کرده و فاصله را بدست آورد.
ج) نقشه پیوستگی: هنگامیکه تعداد ژن های پیوسته از دو تا بیشتر باشد یعنی ترتیب ژن های پیوسته روی کروموزوم از روی فاصله آنها از یکدیگر محاسبه می شود.
البته در مورد ژنوم انسان این روش ها متداول نیست زیرا آمیزشهای مشابه تست کراس در انسان به شدت نادر است دوم اینکه نتایج حاصل از آمیزش های انسانی معمولا کوچک هستند و لذابدست آوردن داده های کافی برای محاسبه فواصل نقشه، قابل اعتماد مشکل است سوم آنکه ژنوم انسان بسیار بزرگ است که بدان معناست که بطور متوسط فواصل بین ژنهای شناخته شده بزرگ است نشانگرهای DNA برای تهیه نقشه کروموزوم های انسان مفید بوده اند.
نقشه یابی کروموزوم x :
معمولا کروموزوم x انسان برای تهیه نقش بوسیله تحلیل نو ترکیبی راحت تر از اتوزومها است و اولین نقشه کروموزوم مربوط به کروموزوم x بود دلیل این موفقیت آن است که نرها از نظر ژن های وابسته به کروموزوم x همی زیگوت هستند و درست مثل مگس رکه اگر فقط به نتایج نر یک ماده دی هیبرید نگاه کنیم براحتی می توان ازنتایج گامتی آن نمونه گیری کرد بعبارت دیگر یک تست کرا تقریبی انجام داده ایم . مثالی را در نظر بگیریم که در آن الل های مغلوب وابسته به x تا در کنترل کننده ناقص فرآیند قند سازی (g) در کولوس و ژن مغلوب کنترل کننده رنگ کوری (c) در لکوس دیگر قرار دارند یک نر مبتا (cg/y) با یک زن طبیعی که مطمئنا دارای ژنوتیپ (CG/CG) است ازدواج می کند. دخترهای حاصل از این ازدواج هتروزیگوت و در وضعیت سیس هستند پسرهای زنهای این نوع فرصتی را برای کارشناسان ژنتیک فراهم می آورد تا فراوانی نوترکیبی حاصل از میوزهای مادری را فراهم آورد نقشه یک کروموزوم X انسان مربوط به ژن هایی که فنوتیپ های وابسته به X را تحت تاثیر قرار می دهد.
سه مفهوم کلیدی فراوانی نو ترکیب، محصولات تصادفی دمیوز تحلیل پیوستگی ژن ها را ممکن ساخت. فراوانی نوترکیب همواره اندازه دقیق فاصله نقشه را بدست نمی دهد. بعضی از موجودات نیز بعلت روشی که توسط آن سیکل زندگی خود را کامل می کنند به پژوهشگران اجازه مید هند که فرآورده های میوزهای منفرد را مطالعه می کند. هدف از ژنتیک پی بردن به ساختمان، وظیفه و تکامل ژنوم است لذا پی بردن به محل ژن از اهمیت ویژه ای بر خوردار است.
روش های محاسبه نقشه ژن ها:
ما در اینجا بصورت گذرا بدانها می پردازیم و به علت اهمیت آن در پی بردن به ساختمان ژنوم به آنها اشاره می کنیم.
1-RC در مبنای فراوانی نو ترکیبی
2-توزیع پوسین (ابزاری ریاضی است که بطور وسیع در تحلیل ژنتیکی به کار می رود)
3-استخراج تابع نقشه یابی (توزیع کراس او را در طول یک کروموزوم در جریان میوز نشان مید هد)
نقشه یابی با درگه گیری در Mapping by in situ hybridization
اگر یک نقشه کلون شده باشد کلون را می توان در یک تکنیک نقشه یابی ویژه برای یافتن محل کروموزومی ژن بکار برد کلون نشاندار شده بعنوان کاوشگر برای دو رگ گیری در جا بکار می رود محلولی از کاوشگر برای شستشوی نمونه کروموزمی که در آن قسمتی از DNA سر رشته شده است بکار می رود و لذا دو رشته کمی از هم دور می شوند بعد از انتشار کاوشگر پیوندهای هیدروژنی مکمل بین کاوشگر ژن مکان کروموزومی اصلیش اتفاق می افتد نشانه مکان ژنی دو رگ گیران و درنتیجه موقعیت کروموزوم را نشان می دهد برای نشان دار کردن از مواد رادیواکتیو و فلورنست استفاده می شود در فرآیند درگه گیری در جا با فلورسنس کلو با رنگ فلورسانت نشانه گذاری می شود و نمونه کروموزومی را سر رشته شده در کاوشگر شستشو داده می شود. کاوشگر به کروموزوم در جای خود پیوند می خورد و محل قطعه کلون شده بوسیله لکه های روشن فلورنست آشکار می گردد.
نقشه یابی ژن های انسان با استفاده از دورگ سلول های شماتیکی انسان-جوندگان:
با استفاده از تجزیه و نو ترکیبی نقشه یابی ژن های انسان مشکل است با استفاده از دو رگ گیری سلول های انسان و جوندگان می توان این مشکل را حل کرد. از این روش می توان برای انتساب ژن ها به کروموزوم های بخصوص و تعیین مکان نقشه استفاده کرد.
الکتروفورز با ژل زمینه متحرک (PFGE )
در صورتکیه کوچکی کروموزوم ها برای تفکیک PFGE کافی باشد می توان با هیبریداسیون از باندهای DNA روی ژل جهت تعیین مکان ژن ها ی جدید استفاده نمود. ابتدا باید از طریق همبستگی ها معلوم نمود کروموزومی که با باند DNA‌مطابقت دارد کدام است در این رابطه اندازه جابجائی بین کروموزوم ها ی شناخته شده و هیبریداسیون با کاوشگرهای دارای مکان مشخص مفید می باشند سپس می توان از یک ژن کلون شده جدید بعنوان کاوشگر در لکه گذاری ساوترن با ژل PFGE‌استفاده نمود و در نهایت مکان کروموزومی آن را مشخص کرد.
انتساب ژن ها به کروموزوم:
روش هیبریداسیون سلول بدنی به طور گسترده در تهیه نقشه ژنومی انسان به کار رفته ات اما اصولا می توان از آن در سیستم های حیوانی مختلف استفاده کرد در این روش از سلول های در حال رشد در محیط کشت استفاده می شود ویروسی بنام سندائی ویژگی سودمندی دارد که تهیه نقشه ژنتیکی را امکان پذیر می سازد هر ویروس سندائی دارای چندین نقطه اتصال است بدین ترتیب که می تواند به طور همزمان به دو سلول که به طور اتفاقی در مجاورت همدیگر قرار می گیرد بچسبد معهذا در مقایسه با یک سلول یک ویروس خیلی کوچکتر است بطوریکه دو سلولی که به ویروس چسبیده اند در واقع خیلی نزدیک بهم نگه داشته می شوند در حقیقت ممکن است غشاهای دو سلول ادغام گردند و ترکیب شوند.و یک سلول دو هسته ای هترو کاریون بوجود آید.
اگر کشت های تعلیقی از سلول های انسان و موش در حضور ویروس سندائی که بوسیله نور ماورا بنفش غیر فعال شده با هم مخلوط شوند ویروس می تواند بعنوان واسطه برای الحاق سلولهای این گونه های مختلف عمل نماید زمانیکه