مقاله در مورد مبنای تکنیک های ژنتیک

بخشی از مقاله

مبناي تكنيك هاي ژنتيك

تكنيكهاي فني ژنتيكي بعد از شناسايي كامل DNA از سال 1953 آغاز شد بعد با كشف حكم مركزي در سال 1958 توسط فرانسيس كريك اتفاق اتفاد. ژنتيك وارد مسيري تازه شد كه هدف آن درك پنج الگوي رفتاري سلولي رشد تقسيم تمايز، حركت و ميانكش است.

ميزان پيشرفت در اين زمينه باعث بهت و حيرت و حتي خوپش بين ترين دانشمندان باشد بطور روزانه كشفيات بدست آمده از آزمايشگاههاي تحقيقاتي خبر از شناسايي ژن هاي جديد عامل بيماري ها يا محصولات بيوتكنولوژي نويد بخش مي دهند اكثر كشفيات مهم ژنتيكي با استفاده از ساده ترين موجودات ( ويرو ها ، باكتري ها) بدست آمده اند اگر چه امروزه يافته هاي جديد در مورد گياهان و پستانداران نيز ارائه شده است. اگر چه باكتري ها و باكتريوفاژ ها هنوز هم پيچيده

هستند اما نسبت به سلولهاي جانوري و گياهي سيستم ساده تري دارند، با استفاده از اين سيستم هاي ساده بود كه دانشمندان توانستند DNA را بعنوان مولكول حاوي اطلاعات ژنتيكي يك سلول معرفي كنند.
DNA در سال 1869 توسط ميكشن در اسپرم ماهي شناسايي شد ولي عملكرد و اهميت آن در سلول به عنوان مسئول صفات توارثتا قرن اخير نا شناخته ماند ساختار فيزيكوشيميايي DNA توسط واتسون و كريك بدست آمد .
با فاصله زماني كوتاه بعد ازشناسايي DNA ساختار DNA شناخته شد كه به عنوان ماكرو مولكول حد واسط مهم در نستز آنزيمها و ساير پروتئين ها عمل مي كند.

بدنبال اين كشفيات شاخه جديد بنام ژنتيك مولكولي در اواخر دهه 1950 و اوايل دهه 1960 بوجود آمد كه مفاهيم جديد را معرفي كرد موفقيت هاي اوليه و تجمع مقدار انبوه اطلاعات دانشمندان را قادر ساخت تا تكنيك هاي قوي و روش هاي منطقي را براي موضوعات گوناگون ژنتيك مولكولي و عملكرد عصب، عضله- عملكرد آنتي بيوتيك... ) ارائه دهند.
اعتقاد به يك شكل ذاتي فرآيند هاي زيستي يك فاكتور مهم در زمينه رشد سريع شاخه ژنتيك مولكولي بر دانشمندان معتقد هستند كه ساختار اصول بيولوژيكي كه فعاليت ارگانيسم هاي ساده را هدايت مي كند در مورد سلول هاي پيچيده نيز صادق هستند و فقط در يك سري جزئيات تفاوت دارند كه اين نظريه با يك سري نتايج آزمايشگاهي بدست آمده نيز مورد تائيد قرار گرفت.

ساختار DNA:
ساختمان DNA پلي است كه از تعداد زيادي نوكلئوتيد ساخته شده فرق نوكلوئيد ها در بازنيتروژن داراست دانشمندي به نام Charaff با امكانات ساده مقدار G,A . C,T را در موجودات مختلف استخراج كرد و مقدار نسبي آن را حساب كرد و نتايجي گرفت. ديدار همه DNA هاي دو رشته اي و همواره است.
خانم فرانكلين و ويل كين DNA را استخراج كرده و از طريق اشعه x‌متوجه شدند DNA دو ر

شته اي است اما سرانجام Watson و crick در سال 1953 مدل DNA را ارائه دادند و گفتند كه مولكول DNA مولكولي دو رشته اي است و مارپيچ Doulde Helix علت مارپيچ DNA است و جفت نوكلئويد ها با هم زاويه دارند.
اندازه زاويه هر جفت را 36 محاسبه كردند و اثبات كردند كه در هر 10 نوكلئوتيد وجود دارد طول هر DNA A 34 درجه هر چفت باز nm 0.34 در نتيجه زاويه هاي وپيچ ها داراي شيار بزرگ و كوچك است به آن قسمتي از DNA است كه اگر ازبيرون به آن بنگريم جفت نوكلئوتيدها را مي بينيم اين شيارها محل اتصال هستند اين شيار به وسيله پروتئين هايي به آنها متصلند نقش مهمي در ميان ژن ها دارند.
علت ايجاد شيار:
نيروهاي موجود در DNA از نوع هيدروژني ، هيدروفوب DNA به فرمهاي B,Z,A وجود دارد. فرم A در سلول وجود ندارد و از آبگيري B- DNA بدست مي آيند در يك A- DNA در هر دور بجاي 10 تانوكلئوتيد وجود دارد و قطري بجاي 23A-20A درجه است مثل B- DNA راست گرد زاويه حدود 34 است در اينجا هم شيار بزرگ و كوچك وجود دارد.
ما در سلول هيريد RNA- DNA را مشابه A- DNA داريم.

فرم B- DNA همان فرم است كه واتسون و كريك شرح دادند و فرم شايع DNA در سلول است اما فرم 2 در مناطقي از DNA تشكيل مي شود كه G-C فراوان دارند خيلي باريك است قطر 18A است و در هر دو جفت نوكلئوتيد دارند و تنها DNA چپ گرد است و فقط شيار كوچك دارد و طرف ديگر صاف است در طول هر دو 45A است.
فرم هاي D,E,C هم فقط در شرايط آزمايشگاه ساخته شده اند.

فرم DNA:
DNAبصورت حلقوي – خطي تك رشته اي و دو رشته اي مارپيچ وجود دارد. رشته الگوي آن Coding نام دارد و رشته ديگر Non coding نام دارد.
وقتي در DNA تعداد دورها با تعداد دفعات كه يك رشته DNA و RNA ديگر را قطع مي كند مساوي باشد يعني در حقيقت DNA بر روي DNA باشد نه رشته بر روي رشته حالت supyeoil داريم حالت چپ گرد سوپركويل به فرم فعال DNA نزديك است در تكنيك هاي جديدي از آنزيم هاي توپوايز كه در تبديل حالات سوپر كويل از چپ به راست يا حالت خنثي استفاده مي كنند.

دسته بندي DNA
فشرده كردن DNA در فضاهاي كوچكتر از خود DNA بسته بندي DNA مي گويند كه دريوكاريوتها اهميت بيشتري دارد.
در اين كار بوسيله پروفين هايي انجام مي شود. پروتن هاي هيستون كه شديدا قليايي هستند (ليزين و آرژنين زياد دارند) در اين كار نقش عمده اي دارند اين پروتين ها شامل Hn , H3 ,H2B ,H2A, H1 هستند مولكولها ي حفظ شده در تمام گونه ها هستند كه در مقابل موتاسيون ها ازبين نرفته اند و اين دليل بر حساسيت كار آنها است و در نهايت كار بسته بندي DNA شكل كروموزوم

بوجود مي آيد كه در مرحله مستافاز بهترين فشردگي ديده مي شود.
يا غلظت نمك كم ساختماني ديده مي شود كه قطر آن 10nm است و شبيه گردن بند تسبيح مانند است و // كه بين دانه هاي تسبح قرار دارند را مي توان DNA هضم كرد پي برد كه اينكه DNA است دانه اي روي گردنبند را نوكلئورد گويند كه داراي پروتئين هاي هيستون است. در غلظت نمك بال گردنبند يك شكل پيچيده به نام سولئوئيد به خود مي گيرد كه قطر آن 30nm است و بعد از حالت سلنوتندي كروموزوم در نتيجه پيچش بيشتر رخ ميد هد.

توالي هاي DNA:
بيشتر توالي هاي DNA Noncoding هستند درصد كمي از ژنوم انسان بيان مي شود كه به آنها كودينگ مي گويند و مابرخي از توالي هادر DNA اشاره مي كنيم.
فاميل هاي ژني پراكنده :
اين توالي ها تكراري و فعال هستند انواع متعددي از پروئن ها بوسيله فاميلهاي ژني همولوگ كه در سرتا سر ژنوم پراكنده شده اند كه مي شوند چنين فاميله ايي داراي چند ژن و يا تعداد بسياري ژن هستند مثل آكتين ها ( 5 تا 30 ژن)

كواتين ها ( بيش از 20 ژن) و هستيرتما ( 100 تا 1000 ژن) ژن هاي همولوگ متفاوت ممكن است وظايف نسبتاً متفاوتي داشته باشند بعضي از ژن هاي درون فاميل ممكن است فعال نباشند و لذا سبب ژن هاي كاذب رونويسي شده شود.
رشته فاميل هاي ژني پشت سر هم:
فاميل هاي در اين ژنها بصورت رشته اي پشت سر هم قرار گرفته اند مثل سازمان دهنده هستك(No ) امروزه مشخص شده كه No بر روي كروموزم هاي x,y مكش ميوه به ترتيب داراي 150 تا 250 نسخه پشت سر هم از ژنهاي rRND مي باشد. يا مثال ديگر tRNA
توالي هاي فعال فاقد كد:
تلومرها، داراي رشته هاي پشت سر هم ساده اي از توالي هاي DNA هستند كه RNA و يا محصول پروتئيني را كه نمي كشند اما وظيفه معيني دارند مثلا در تاژك تكراري از توالي TTGGGG در انسان تكراري از توالي TTAGGG وجود دارد.

توالي هايي كه وظيفه آن ها معلوم نيست:
اين توالي ها نسخه هاي بيشتري در ژنوم نسبت به توالي هاي فعال هستند اندازه آن در ژنوم تعجب آور است مثلا در انسان حدود %20 از ژنوم انسان است و اين توالي ها به سه دسته تقسيم مي شوند.
1- DNA سانترامري با تكرار زياد:
هنگاميكه DNA ژنومي براي مدت طولاني در شيب كريد سديم در ساير هويژ قرار مي گيرد DNA بصورت يك باند قابل رويت در مي آيد اما باندها ماهواره اي نيز مشاهده مي شوند كه متمايز از باند اصلي DNA هستند چنين DNA‌ هايي ماهواره اي را چندين تكرار پشت سر هم از توالي هاي نوكلئوتيدي كوتاه هستند كه اگر باز شوند طول آنها صدها كيلو باز خواهد شد. هنگاميكه از چنين توالي هاي ساده اي DNA كاوشگر تهيه مي شود براي نشانه گذاري كروموزوم از آن استفاده مي شود مشاهده مي شود كه حجم زيادي از DNA ماهواره اي ناحيه هتروكروماتين قرار دارد كه مجاور سانتي و مراست تعداد واحد هاي تكراري يك يا چند تا است كه معمولا طول آنها كمتر از 10 بار است.

2- VNTR : يك دسته بخصوص از تكرارهاي پشت سر هم تعداد متغيري را در مكانهاي كروموزومي متفاوت در اعضاي انفرادي يك گونه شان مي دهد اين نوع تكرار را تكرار پشت سر هم با تعداد متغير VNTR‌و بعضي اوقات DNA ماهوارك مي گويند اين مكان ها در انسان توالي هايي يك تا پنج كيلو باز هستند كه شامل تعداد متغيري از واحدهاي تكراري با طول 15 تا 100 نوكلوئيد مي باشد. روش هايي مخصوص توالي VNTR‌است كه در پزشكي قانوني كاربرد فراوان دارد. و از اين نوع DNA براي تهيه نشانگرهاي مولكولي بمنظور نقشه يابي درژنوم

انسان و ساير موجودات استفاده مي شود.
3- توالي هاي جابجا شده:
بخش A زيادي از ژنوم يوكاريوتها داراي اين توالي هستند كه از طريق رونويسي خود در داخل ژنوم تكثير شده اند و مي توانند به محل هاي جديد حركت كنند اين عناصر را در مجموع توالي هاي جابجا شده گويند. (ترانس پوزون) بسياري از ژنومها داراي چندين نسخه از چنين عناصري هستند و يا انيكه نگارشهاي ناقصي از آنها در سراسر ژنوم پراكنده شده است. دسته ديگر توالي هاي جابجا شده رتردترانسپوزونها هستند كه توالي DNA هايي هستند كه از طريق آنزيم ترانس كريتاز معكوس خود را تكثير مي كنند. نوع ديگر مربوط به رتردوويروسهاست. از طريق نسخه برداري RNA‌آنها به DNA جابجا مي شود و سپس به سراسر ژنوم معلق مي شود.
عناصر پرانده بينابيني پستانداران عناصري هستند غير ويروسي و برگشتي، با طول يك تا 5 كيلو باز تعداد 20 هزار تا 40 هزار آنها در ژنوم انسان و جود دارند توالي هاي Alu نيز داراي ناحيه هدف آنزيم برشي به اسم Alu ناقص و كامل مي باشد اين توالي ها بين ژن ها در درون اينترونها پراكنده شده و 5 درصد از DNA انسان را تشكيل مي دهند اين توالي بطور كامل حدود 200 نوكلئويد طول دارد، شباهت قابل ملاحظه اي از VSLRNA را احتمالا توالي هاي Alu بصورت نسخه هاي معكو از اين مولكول ها RNA ناشي مي شوند تكرارهاي پراكنده كوتاه بنيابيني مثل ALU را SINES‌گويند. نمونه ديگري از اين عناصر تكرارهاي ژن هاي كاذب هستند كه توسط فرآيند رونويسي معكوس به وجود آمده اند و شامل انتيرون نبتند.

DNA‌فاصله دهنده:
دسته نهايي DNA‌. DNAي حد فاصل است كه عبارت است از آنچه كه بعد از شناسائي كليه واحدها باقي مي ماند اطلاعات چنداني درباره DNA‌حد فاصل وجود ندارد احتمالا تنها وظيفه اين DNA‌فاصله دادن است وجود DNA هاي كه وظيفه آنها معلوم نيست يكي از مجهولات پژوهشگران ژنتيك است عناصر تكراري كه بيشتر DNA هاي غير فعال را بوجود مي آورند در معرض انتخاب طبيعي نيستند اين DNA‌هاي غير فعال را DNA خود خواه گويند انها نوعي از DNA هستند كه فقط وجود دارند و فنوتيپ خاصي ندارند.

ساختمان فوق العاده كروموزوم:
كروموزوم ها را فقط در جريان تقسيم سلولي مي توان مشاهده كرد اما استفاده از تكنيك هاي بخصوص مي توان آنها را مشاهده كرد كه بصورت رشته پيچيده در طول خود هستند و نظريه هاي متعددي پيرامون اين رشته مطرح شده كه ما به بيان مختصر آن مي پردازيم.
1-مدل چند رشته اي: بر طبق اين مدل هر كروموزوم از چندين رشته ساخته شده است كه از مولكول هاي پروتئين و DNA ساخته شده اند هر كروموزوم از دو كروماتيد تشكيل شده هر كروماتيد نيز از دو رشته كردنما ساخته شده بطور كلي در هر كروموزوم چهار كروموزوم نما وجود دارد.
مدل تك رشته اي: مدل تك رشته اي كروموزوم يك رشته مولكول DNA طويل، پيچيده همراه پروئين هستيون مي باشد براي توضيح اين مدل تايلر در سال 1957 مدل هزار پا را مطرح كرد. بر طبق نظر وي يك اسكلت پروتيني وجود دارد كه از آن در رشته هاي پيچيد DNA مثل پاهاي هزار پا بيرون مي آيد ولي بعدا تايلر مدل خود را به مدل قريزر تغيير داد.

در سال 1965 راپرامدلي به اسم مدل رشته هاي تا شده به نفع مدل تك رشته اي ارائه داد بر طبق اين مدل هر كروموزوم شامل يك زنجيره طويل DNA است كه اول در نوكلئوپروتين پيچيده شده و سپس پيچ خورده، يك رشته با ضخامت 250 تا 300 آنگستروم را بوجود آورده و بعد اين رقم رو به عقب تا خوردهجسم كروماتيد را تشكيل مي دهد. اين مدل توسط فردريك ، لامپرت، حك دومات مورد تائيد قرار گرفت در مولكول پروتين DNA هر دو كروماتيد يك كروموزوم در ناحيه سانترومر باقي مي ماند مدل رشته تا شده توسط تجزيه سيتوشيميايي مشاهده ميكروسكپ الكترونيكي مورد تائيد قرار گرفته است.
3-مدل نوكلئوزدم:
بخوبي تشخيص داده شده است كه كروموزوم هاي يوكاريوتي از DNA و پروئين تشكيل شد

ه ات تقريبا 13 تا 20% از كروموزوم هاي پستانداران DNA و بقيه آن از پروئين مقدار كمي RNA تشكيل شده است هيستونها پروئين هاي معمولي همراه DNA‌رشته كروماتيني پيشنهاد كرد و گفت اين رشته مانند دانه هاي تسبيح است كه بر روي نخي قرار گرفته اند و واحدهاي تكراري

زيادي را تشكيل مي دهند در سال 1975 ادت، همكارانش اين واحدهاي تكرار شده را اجسام 7 يانوكلئوزدم ناحيه به نظر مي رسد كه كلئوزدم اساس ساختمان كروماتين را تشكيل مي دهد. هر نوكلئوزدم داراي DNA مارپيچ است كه در اطراف مولكول هاي هستون پيچيده شده و تشكيل يك عضو مغزي مي دهد كه پلاتي زوم ناميده مي شود. طول هر نوكلئوزدم از 140 تا 200 جفت

نوكلئوتيد بازكميل شده هر نوكلئوزدم توسط 15 تا 100 جفت نوكلئوتيد DNA رابط با DNA بين نوكلئوزدمي به ديگري متصل شده است قطر نوكلئوزدم حدود200 آنگستروم است.
كروموزوم هاي غول پيكر:
علاوه بر كروموزومهاي دوكروماتيدي كروموزومهاي ديگري نيز وجود دارند كه اندازه آنها بسيار بزرگ است و در سلول هاي كرومي هستند كه شامل دو دسته اند:
1- كروموزوم هاي پلي تن
بالبياني اولين كسي بود كه در سال 1881 كروموزومهاي غدد بزاقي را مشاهده كرد كروموزومهاي غدد بزاقي به دليل آنكه داراي تعداد زيادي كرومونما هستند توسط كولرپلي تن ناميده شدند در سلول هاي روده، ماهيچه ها، چربي و تعدادي از گياهان يافت مي شوند در اين كروموزوم ها DNA چندين بار همانند سازي كرده ولي به كروماتيد مجزا تقسيم شده. همزمان طويل و ضخيم نيز مي شود.
2-كروموزوم بطري شكل
كروموزومهاي خط چيني كه داراي حلقه هاي جانبي هستند را كروموزوم هاي بطري شكل گويند زيرا اين كروموزومها شبيه يك لوله شوي هستند اين كروموزومها اولين بار در سال 1882 توسط فلمنيگ مشاهده شدند اما نامگذاري در سال 1892 توسط راكرت صورت گرفت. اين كروموزومها از كروموزومهاي غدد بزاقي بزرگتر هستند و بزرگي بيش از حد اين كروموزومها مربوط به ازدياد طول كرومو نماي آنها است اين كروموزمها داراي يك محور كروموزومي هستند كه حلقه اي جانبي از آن منشعب شده است اين محور داراي دو كروموزوم بي والالت است كه هر يك داراي دو كروماتيد مي باشد.

لذا هر يك داراي چهار كروماتيد مي باشد كه اين كروماتيد ها حلقه هاي جانبي را به وجود مي آورند از نظر بيو شيميايي محور كروموزو م از DNA و پروتئين تشكيل شده است قطر اين محور بين 30 تا 50 A‌است.
حكم مركزي در ژنتيك مولكولي:
اين حكم عبارت است از جريان انتقال اطلاعات به همراه جريان انتقال اطلاعات از DNA به RNA‌متدرينوز ات ولي در DNA ذراكسي ريوز و نيز تميتن T‌در RNA با ادرايل U جايگزين شده بنابراين يك جريان يك سويه در بيان اطلاعات از DNA به RNA و سپس پروتين برقرار است. البته هزاران آنزيم در اين حكم نقش دارند كه بستگي به نوع سلول و بيان ژن مخصوص نقش هر يك متفاوت است.

ريبوزدم يك آنزيم مهم در اين مورد است كه نقش مهمي در پروئين سازي دارد و MRNA بوسيله نشستن بر روي اين آنزيم پروئين سازي مي كند. Trna هم نوعي RWA است كه نقش انتقال اسيدهاي آمينه را از سيتوپلاسم با توجه به رمزگان m RNA بر روي رينوزدم دارد.
تا بداينجا به مبناي كروموزومي دراشت پرداخته شده و اشكال و قوانين بنيادين براي تفهيم فن آوري هاي ژنتيكي كه در فصل بعدي بدان ها مي پردازيم.
بخش دوم
«فن آوري ژنتيكي»
با اثبات تئوري كروموزومي وراثت و رمزگان ژنتيك و همچنين نظريه يك ژن يك آنزيم ( حكم

مركزي ) فن آوري ژنتيك مبنا و اساس درمان بيماري، بهبود محصولات كشاورزي، بهداشتي و ... قرار گرفت كه با آشنائي به فنون جديد و آشنائي با چگونگي رونويسي ژن ها و همچنين ترجمه و كشف نقشه ژنوم بسياري از موجودات راه براي دسترسي به فن آوري هاي زيستي هموارتر مي شود.
امروزه با استفاده تلفيق علوم پايه با يكديگر در حال توسعه اين فن آوري هستند در كنار آن از بسياري از حيوانات براي تائيد نظريات خود استفاده مي كنند.

موجودات آزمايشگاهي:
نخود فرنگي جزء اولين گياهان است كه به وسيله آن راه براي مطالعات ژنتيك باز شد بعدها مگس سركه، خوكچه هندي و خرگوش كمك هاي شاياني به اين علم كردند و امروزه نيز از حيوانات ميمون، اسب ... نيز در آزمايشگاه و كارگاههاي تحقيقاتي استفاده مي شود.
نام علمي مگس سركه Drosophila melanogast است. اين موجود بعد از نخود فرنگي شدن اساس آزمايشات آميزشي ژنتيكي قرار گرفت مگسوميوه يا Fnitfly نخود در تكامل علم ژنتيك نقش عمده دارد.
ژنوم اين موجود 5% ژنوم انسان است تعداد بازهاي تشكيل دهنده آن حدود 170000 مي باشد در حاليكه انسان درااي kb‌ 910×3 مي باشد 21% ژنوم مگس سركه توالي تكراري است و تعداد ژن هاي شناخته شده آن حدود 15000 – 12000 و تعداد كروموزوم هاي آن 4 جفت ات.
كروموزوم هاي x,y جزء كروموزومهاي جسمي (اتوزدم) هستند كه از آنها كروموزوم 2و 3

متاسانتريك x,y آكروسانتريك كروموزوم y ساب متاسانتريك است.
محيط كشت مگس سركه:
شامل آرد، شكر، آگار در آب حل كرده است كه حرارت داده شده است و 10cc ماده ايد پيورپيونيك به عنوان ماده نگهدارنده كه مانع فاسد شدن و عفونت قارچي است به محيط اضافه شده مگس سركه را در دماي 25-22 درجه براي 14 روز در آن قرار مي دهند تا تكثير يابند.
سيكل زندگي مگس سركه:
مگ سركه در طول 14 روز تكثير مي يابند جنس نر داراي اپرماتوروئيد و ماده تخمك ات سلول تخم داراي منفذي بنام ميكروپلاي كه دو بال آبي دارد مانع اين مي شود كه تخم داخل محيط كشت شود. بعد از عمل لقاح تخم بارور شده بعد از 1 روز تشكيل لارو مي شود.
لارو نوزوا د كرمي شكل سفيد رنگ به ديوار شيشه محيط كشت چسبيده داراي حركت است. بعد از يك روز لارو وارد انيتار 1 مرحله يك مي شود و در روز سوم لارو مرحله دوم را اسپري مي كند روز پنجم مرحله سوم است و بيشتر مرحله رشد مربوط به مرحله لاروي است بعد از اين مرحله وارد مرحله pupa يا شفيره مي شود در اين مرحله پوست لايه ضخيم و كوتيكوميس را تشكيل مي دهد بي حركت است و اندامها دربافت هاي داخل مگس سركه كاملا تشكيل مي شود و سپس دگر ريسي در بين روزهاي دوازدهم تا چهاردهم كامل مي شود و سپس حشره بالغ از شفيره بيرون مي آيد و بدين ترتيب پس از 14 روز حشره بالغ داريم كه مي تواند تكثير كند.
اهميت مگس سركه در تحقيقات:
اين موجود داراي ژنوم كوچك است و كار را راحتر مي كند و همچنين داراي سيكل تكثير و بالغ شدن كوتاه و تعداد زاده هاي زياد است (قوانين امتحانات منزل را هموار مي كند) و همچنين محيط كشت ارزان قيمت دارد و بنابراين اهميت زيادي در تحقيقات دارد.

گلوگاه تحقيقات بيوتكنولوژي:
كمبود حيوانات عالي آزمايشگاهي در سراسر جهان ممكن است در انجام پژوهش هاي علمي براي يافتن معالجات دارويي و ژنتيكي مانع ايجاد مي كند تحقيقاتي كه به كمك پستانداران عالي در سراسر جهان انجام مي شود اخيرا براي نخستين بار مورد برري و تجزيه قرار گرفته است از اين حيوانات بيشتر براي پيشرفت هاي علمي با هداف HIV‌و بيماري هاي عصبي استفاده مي شود.

امروزه حدود 200 هزار پستاندار عالي سالانه در تحقيقات علمي مورد استفاده قرار مي گيرد و از اين ميان ميمون هاي جهان كهند به دليل نزديكي به گونه انسان در 65 كل آزمايشها بكار رفته اند و ميمون هاي جهان نو 15% مطالعات بكار گرفته شده اند . خانواده گوديل و شامپانزه ها تنها 9% موارد استفاده دارند.
تكنيك هاي تجربه ژنتيكي:
مطالعه ژنها روش قدرتمندي براي اصلاح از سيستم ها ي بيولوژيكي است نظر به اينكه ژن ها كليه جنبه هاي ساتاري ، كاركردن موجود را تحت تاثير قرار مي دهند لذا شناسائي و تعيين نقش ژن ها، پروتين هاي كه كد مي كنند قدم بسيار مهمي براي كشف فرآيندهاي متعددي است كه در بررسي يك صفت بخصوص دخالت دارند براي مطالعه ژن ها و فعاليت آنها روشهاي مختلفي به شرح زير است:
1-جداسازي موتانتا نهايي كه فرآيند تحت مطالعه را تحت تاثير قرار مي دهند.
هر ژن جهش يافته جزء ژنتيكي فرآيند را نشان مي دهد و روي هم رفته دامنه پروئين هايي كه در يك فرايند بخوصص اثر متقابل دارند را نشان ميد هند.
2-تجزيه نتايج حاصل از آميزش هاي تحت كنترل بين موتان و ها و ساير واريافت هاي ناپيوسته: اين نوع تجزيه ژن ها، آلل هاي آنها محل كروموزومي آنها و الگوي وراثتي آنها را شناسايي مي كند.
3-تجزيه بيو شيميائي فرآيندهاي سلولي تحت كنترول ژن ها:
حيات يك مجموعه پيچيده از واكنش هاي شيميائي است لذا مطالعه راههايي كه توسط آنها ژنها در ارتباط با اين واكنش ها هستند يكي از راههاي مهم تجزيه اين شيمي پيچيده است.
الل هاي موتانت مربوط به فعاليت هاي ناقص براي اين نوع تجزيه ارزشمندنيستند هدف اصلي ان است كه دريابيم چگونه شيمي سلول در افراد موتانت توزيع مي شود و با استفاده از اين اطلاعات نقش ژن را استنباط كنيم استنباطهاي مربوط به ژن هاي متعدد تصوير بزرگتري را نشان خواهد داد.
4-تجزيه ميكروسكوپي ساختمان وحركت كروموزومها جزء انفكاك ناپذير است اما تكنولوژي هاي جديد راههاي جديدي را براي نشان كردن ژن ها و محصولات آنها فراهم آورده است بطوريكه بتوان جايگاه آنها را زير ميكروسكوپ مشاهده كرد.
5-تجزيه مستقيم DNA نظربه اينكه ماده ژنتيكي مركب از DNA است تشخيص نهايي تجحزيه خود DNA است در اين ارتباط روش هاي متعددي از جمله كلون كردن استفاده مي شود كلون كردن روشي است كه توسط يك ژن منفرد را مي توان جدا و تكثير كرد. تا يك نمونه خالص براي تجزيه بدت آيد بعد از آنكه كلون هاي يك ژن بدست آمدند مي توان توالي نوكلئوتيدي آن را بدست آورد و لذ

ا اطلاعات مهمي درباره ساختمان و فعاليت آن بدست آورد بعلاوه مي توان از ژن هاي كلون شده بعنوان كاوشگرهاي بيولوژيكي استفاده كرد براي كلون كردن ژني را كه قرار است تكثير شود به يك كروموزوم كوچك ملحق مي كنند.
و به اين كروموزوم اجازه داده مي شود همانند سازي كند و قطعه ژن مورد نظر را تكثير نمايد اين كروموزوم كوچك را ناقل گويند ناقلهايي كه معمولا به كار مي روند پلاسيد هستند پلاسيد ها مولكولهاي DNA اضافي و غير لازمي هستند كه بطور طبيعي در بسياري از باكتري ها يافت مي

شوند.
DNA يك موجود را مي توان بداخل يك ناقل وارد كرد سپس اين ساختار هيبريد را وارد يك سلول باكتري سازي مي كند و كشت زايد از اين سلول بوجود مي آيد سپس ناقل و ژن ملحق شده را از سلولهاي پاره شده جدا مي كنند و براي مطالعات مربوطه به كار مي برند.
پلاسيد:
حدود يك بيستم كورموزوم باكتري است معمولا بصورت DNA حلقوي دور رشته است شبيه كروموزوم است و داراي يك مبدا كپي سازي بنا Cori است پلاسيد نظير كروموزوم باكتري در حالت استراحت بصورت سوپر كويل است اين سوپر كويل تحت تاثير پروتئن هايي نظير هيستون است زماني كه سلول فعال است سوپركويل بصورت حلقوي در مي آيد.

پلاسيد ها انواع مختلفي دارند مثل پلاسيدهاي كابخوگاتيو (F) يا مقاوم به آنتي بيوتيك (R) توليد كننده توكسين ، توليد كننده باكتريوسين و ... پلاسيدهاي كابخو گايتو غالبا وزن مولكولي بالائي دارد و تعداد در سلول كم ات پلاسيدهاي غير كابخوگاتيو به تعداد 40-10 پلاسيد در سلول ها ديده مي شود و بصورت مصنوعي تا 3000 تا هم مي تواند تكثير شود.
پلاسيد در مهندسي ژنتيك نقش بسزائي دارند وپلاسيدهاي مهندسي شده زماني به وجود مي آمدند كه نوكلئاز شناخته شده حدود 400 –300 پلاسيد ساخته شد كه همه مفيد نبودند .

مشهورترين پلاسيد دنيا PBR-322 است كه به صورت مصنوعي ساخته شده است و مادر پلاسيد هاي امروزي است امروزه در صنايع تخميري استفاده مي شود البته انتقال پلايدهاي خاصي به ميكروارگانيسم، مي توان آلودگي هاي فاضلاب و در كشاورزي در حشره كش ها و يا مقاوم كردن گياهان در شرايط نامساعد و آفت گياهي استفاده كرد.

امروزه توسط سوار كردن ژن مصنوعي ساخته شده بر روي پلاسيدها و كلون كردن انها در باكتري و سلول هاي ديگر باعث بيان پروئين هاي موجود در ژنوم پلاسيد مي شوند كه از جمله اين پروئين انسولين را مي توان نام برد.
ويژگي هاي يك پلاسيد ايده آل مصنوعي:
1-بايد داراي وزن مولكولي كم باشد و كوچك باشد تا بتواند درسلول تكثير بالائي داشته باشد و ثبات آن هم بالابرود و هر چه كوچكتر باشد پارگي آن هم احتمال كمتري دارد. اين پلاسيد هاي كوچك را مي توان تا 3000 –2000 تكثير داد.
2-سلول ميزبان براحتي آن را ازطريق ترانسفورماسيون بپذيرد.
3- بايد ژن موردنظر را به خوبي بيان كند

4-بايد Ori‌آرام داشته باشد و كروموزوم تاثيري روي آن نگذارد.
5-اپراتور فعال داشته باشد.
6-براحتي بصورت سوپركويل درآيد.
7-بتوان ميزان زيادي توالي غريبه را در آن ادغام كرد.
8-جهت شكستن با آن دو نوكلئاز مورد نظر فقط يك جايگاه داشته باشد.