מקור: מעבדות של מרגרט וורקמן וקימברלי פריי - אוניברסיטת דפול
שינוי גנטי של מזונות היה נושא שנוי במחלוקת בשל חששות שנויים במחלוקת על בריאות ובטיחות הסביבה. ניסוי זה מדגים הבנה טכנית של האופן שבו DNA מזון מזוהה גנטית, ומאפשר קבלת החלטות משכילה על הבטיחות ואת הסכנות הפוטנציאליות של שימוש אורגניזמים מהונדסים גנטית (GMOs) באספקת מזון.
תגובת שרשרת פולימראז (PCR) משמשת להגברת DNA מזון כדי לבדוק את נוכחותו של DNA מהונדס גנטית במוצרי מזון. נוכחות של רצועות DNA ספציפיות מזוהה באמצעות אלקטרופורזה ג'ל למשוך DNA מזון שחולץ דרך ג'ל אגרוז 3%, ריכוז צפוף מספיק כדי להפריד את רצועות ה- DNA המכיל את ה- DNA מהונדס גנטית. מספר פקדים משמשים בהליך אלקטרופורזה כדי להבטיח שהדנ"א מופק בהצלחה ממזונות בדיקה (פריימר צמחי), ולספק דוגמאות ידועות הן לדנ"א מהונדס גנטית (שנרכש בדנ"א מהונדס גנטית) והן לדנ"א שאינו מהונדס גנטית (בקרת מזון מאושרת שאינה מהונדסת גנטית).
תגובת שרשרת פולימראז (PCR) מזהה רצפים של DNA שהוכנסו לצמח GM. בניגוד לחלבונים, DNA הוא מולקולה יציבה יחסית, ולכן שברי DNA יכולים להיות מבודדים מסחורות מעובדות מאוד והם שלמים מספיק כדי להיות מוגבר על ידי PCR. מהנדסים גנטיים משתמשים רק במספר קטן של רצפי רגולציה (רצפי מקדם ומחסל) כדי לשלוט בביטוי הגנים המוחדרים, ולכן רצפים אלה משותפים לרוב גידולי GM. שני הרצפים שזוהו בהליך זה הם שניים מהרצפים הרגולטוריים הנפוצים ביותר, גן מקדם 35S מווירוס פסיפס כרובית (CaMV) וגין המחסל nopaline synthase (NOS) מ- Agrobacterium tumefaciens.
PCR כרוך במחזורים חוזרים ונשנים, כל אחד מורכב denaturation תבנית, חישול פריימר, והרחבה של פריימר מחושה על ידי פולימראז DNA טאק. לאחר ש- DNA מופק ממזון, רוכב אופניים תרמי משמש לתפעול מהיר של הטמפרטורה, מה שגורם לשלבים של מחזורי ה- PCR.
שלב denaturing מתרחשת כאשר דגימות מחוממות במהירות ל 94 °C (70 °F), גרימת גדילי ה- DNA להיפרד. קירור מהיר ל-59 מעלות צלזיוס מאפשר פריימרים לחנן את גדילי הדנ"א המופרדים, ואז לחמם מחדש ל-72 מעלות צלזיוס כדי להאריך את הפריימרים, ליצור עותקים מלאים של כל גדיל דנ"א ולהשלים מחזור תרמי אחד.
לאחר מכן ניתן להפעיל את הדנ"א המוגבר באמצעות ג'ל אגרוז עם אלקטרופורזה כדי להפריד את הדנ"א לרצועות גלויות לזיהוי הגן מקדם 35S ומחסל NOS. DNA מוגבר נטען לבארות בקצה אחד של הג'ל, באמצעות צבע טעינה שנרכש המסייע להכביד על הדגימה כדי למנוע פירוק לתוך המאגר שמסביב. צבע הטעינה מספק גם חזותי, כך שניתן לראות את תנועת ה- DNA במהלך אלקטרופורזה בצבע "מלפנים". תהליך האלקטרופורזה פועל באמצעות זרם חשמלי המופרד לקתודה וקצוות אנודה. DNA נטען לתוך הג'ל בקצה הקרוב ביותר לצד הקתודה של התא, ואת המטען השלילי של DNA נמשך לקצה האנודה של התא והוא נמשך דרך agarose. רצפים גדולים יותר של DNA (מספר גדל של זוגות בסיס) אינם יכולים לנוע באותה קלות דרך אגרוז ויפרדו מוקדם, בעוד הרצפים הקטנים יותר מסוגלים לנוע רחוק יותר במורד הג'ל לכיוון סוף האנודה.
תהליך הכתמה מסייע על ידי קשירה ל- DNA על מנת להוסיף ניגוד בין ג'ל הרקע לבין בנקי ה- DNA להדמיה טובה יותר של התוצאות. באמצעות מיקומים ידועים שסופקו בגדלים שונים של רצפי DNA ניתן לנתח כל ג'ל בדיקה עבור נוכחות או היעדר של גנים מקדם 35S ו- NOS שליחות קטלנית.
בקרות משמשות כדי להבטיח DNA מופק כראוי כדי לספק השוואה דגימות מזון הבדיקה. פריימר צמח שנרכש מתווסף לכל מדגם כדי לספק חומצות גרעין המשותפות לכל הצמחים. זה מאפשר בדיקת בקרת איכות על תהליך מיצוי ה- DNA, כי כל DNA צמח שחולץ צריך להיות מורחב עם פריימר זה במהלך PCR ויש לראות גם על הג'ל לאחר אלקטרופורזה הושלמה. פריימר שנרכש עבור הגנים 35S ו- NOS משמשים כשליטה חיובית כדי לספק רצועות DNA על הג'ל לשינוי גנטי. אם בקרת התבנית החיובית ל- GMO אינה מגבירה, קיימת בעיה בתגובת ה- PCR ולא ניתן לסמוך על תוצאה שלילית של GMO ממזון הבדיקה. מוצר מזון מאושר שאינו מהונדס גנטית נרכש גם הוא ומשמש כשליטה שלילית כדי להראות איך נראית הפרדת דנ"א כאשר לא קיים חומר מהונדס גנטית.
1. הפקת דנ"א מדגימות מזון
2. הגדרת תגובות PCR
3. 3% הכנת ג'ל אגרוז
4. אלקטרופורזה של מוצרי PCR
מספר צינור | תחל | דגימת דנ"א |
1 | 20 פריימר צמח μL (ירוק) | 20 מיקרול DNA בקרת מזון ללא מהונדס גנטית |
2 | פריימר מהונדס גנטית 20 μL (אדום) | 20 מיקרול DNA בקרת מזון ללא מהונדס גנטית |
3 | 20 פריימר צמח μL (ירוק) | 20 מיקרול בדיקת DNA מזון |
4 | פריימר מהונדס גנטית 20 μL (אדום) | 20 מיקרול בדיקת DNA מזון |
5 | 20 פריימר צמח μL (ירוק) | 20 μL GMO שליטה חיובית DNA |
6 | פריימר מהונדס גנטית 20 μL (אדום) | 20 μL GMO שליטה חיובית DNA |
טבלה 1. רשימה של מספרי הצינור המתאימים, פריימרים, ודגימות DNA.
ובכן 1 | מדגם 1 בקרת מזון ללא רכיבים מהונדסים גנטית עם פריימרים צמחיים 20 μL. |
ובכן 2 | דגימה 2 בקרת מזון ללא מהונדס גנטית עם פריימרים מהונדסים גנטית 20 μL. |
ובכן 3 | מדגם 3 מזון בדיקה עם פריימרים צמחיים 20 μL. |
ובכן 4 | מדגם 4 מזון בדיקה עם פריימרים GMO 20 μL. |
ובכן 5 | דגימת 5 GMO DNA חיובי עם פריימרים צמחיים 20 μL. |
ובכן 6 | דגימת 6 GMO DNA חיובי עם פריימרים GMO 20 μL. |
ובכן 7 | סרגל משקל מולקולרי PCR 20 μL. |
ובכן 8 | תשאירו ריקים. |
טבלה 2. הסדר המתאים לטעון 20 μL של סרגל המשקל המולקולרי ו 20 μL של כל דגימה לתוך הג'ל.
לאחר destaining, ג'לים ניתן לנתח על ידי התבוננות בנתיבימזון בדיקה( טבלה 3 ) כדי לקבוע אם רצועות ה- DNA עבור גנים מקדם 35S ו- NOS שליחות קטלנית נמצאים במקומות הידועים על הג'ל. הנחת הג'ל על קופסת אור UV יכולה לעזור לספק ניגודיות מוגברת(איור 1). לחלופין, ניתן להניח ג'לים על נייר לבן או צהוב כדי לספק רקע מנוגד להדגשת רצועות DNA (איור 2).
איור 1. ג'ל מושפל המציג רצועות נפרדות של דנ"א. ג'ל אגרוז בעקבות אלקטרופורזה ג'ל אגרוז על תיבת אור UV.
איור 2. דיאגרמה של מיקומים ידועים עבור מקדם 35S ו- DNA שליחות קטלנית NOS. נוכחות או היעדר של רצועת 200 bp בנתיב 5 מציינת אם מזון הבדיקה מכיל הורים מהונדסים הורים מהונדסים ותומיים.
נתיב 1: מזון ללא רכיבים מהונדסים גנטית עם פריימרים צמחיים | 455 לפנה"ס |
נתיב 2: מזון ללא רכיבים מהונדסים גנטית עם פריימרים מהונדסים גנטית | אין להקה |
נתיב 3: בדיקת מזון עם פריימרים צמחיים | 455 לפנה"ס |
נתיב 4: בדיקת מזון עם פריימרים מהונדסים גנטית | 200 bp או לא להקה |
נתיב 5: תבנית חיובית ל- GMO עם פריימרים לצמחים | 455 לפנה"ס |
נתיב 6: תבנית חיובית ל- GMO עם פריימרים מהונדסים גנטית | 200 לפנה"ס |
נתיב 7: סרגל משקל מולקולרי PCR | 1,000, 700, 500, 200, 100 bp |
טבלה 3. גדלי פס לדוגמה PCR (זוגות בסיס (bp)).
תגובת שרשרת פולימראז (PCR) משמשת להגברת ה- DNA, ומאפשרת מגוון רחב של בדיקות מעבדת DNA. תחום אחד של בדיקות אפשרי עכשיו עם PCR הוא לזהות הנדסה גנטית על ידי בדיקה לנוכחות או היעדר רצפי DNA המשמשים בשינוי הגנטי של גידולי מזון. בדרך כלל, יבול מהונדס גנטית כדי להעניק יתרון נגד הרתעה טבעית לתפוקות אידיאליות, למשל מזיקים (איור 3),מחלות, תנאי בצורת(איור 4)וכו '. מכיוון שהיתרון הוא על ידי החדרת חומר גנטי ממין אחר לדנ"א של צמח היבול עצמו, זוהו סיכונים פוטנציאליים לבריאות האדם ולסביבה עם השימוש בהנדסה גנטית. דאגה סביבתית אחת היא היכולת של הדנ"א מהונדס גנטית להיות מוחלף בשוגג באמצעות תהליכי האבקה, אשר יכול להוביל DNA מהונדס גנטית להיכנס הגנום של יבולים שנועדו להימכר כמו הנדסה גנטית.
איור 3. זחלים של קולורדו, עלים טורפים של תפוח אדמה.
איור 4. תירס נהרס על ידי בצורת.
Skip to...
Videos from this collection:
Now Playing
Environmental Science
89.7K Views
Environmental Science
81.2K Views
Environmental Science
49.4K Views
Environmental Science
12.6K Views
Environmental Science
22.1K Views
Environmental Science
53.1K Views
Environmental Science
35.8K Views
Environmental Science
55.7K Views
Environmental Science
38.8K Views
Environmental Science
26.4K Views
Environmental Science
30.1K Views
Environmental Science
125.4K Views
Environmental Science
29.4K Views
Environmental Science
215.8K Views
Environmental Science
16.5K Views
Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved