Sign In

בדיקה למזונות מהונדסים גנטית

Overview

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).

Principles

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.

Procedure

1. הפקת דנ"א מדגימות מזון

  1. הוסף 500 μL של מטריצת תערובת PCR שנרכשה לכל אחד מ-2 צינורות מכסה הברגים באמצעות צינור העברה או 200-1,000 מיקרופיפט בנפח מתכוונן של 200-1,000 μL. פיפטה למעלה ולמטה עם הצינור בין כל aliquot לערבב באופן שווה את מטריצת PCR.
  2. תייג צינור בורג אחד "ללא רכיבים מהונדסים גנטית" והשני "בדיקה".
  3. יש לשקול 0.5 גרם של מזון מוסמך ללא רכיבים מהונדסים גנטית ולשים אותו במרגמה.
  4. מוסיפים 2.5 מ"ל של מים מזוקקים וטוחנים עם עלה במשך 2 דקות כדי ליצור רפש.
  5. מוסיפים עוד 2.5 מ"ל של מים מזוקקים וממשיכים לטחון עם עלה עד שההתרפסות הופכת לחלקה מספיק כדי להזרים.
  6. Pipet 50 μL של תרחיף הקרקע לצינור בורג-cap המכיל 500 μL של PREMIX PCR שכותרתו "ללא מהונדס גנטית" באמצעות סימן 50-μL על צינור מדורג. צינור סיכום.
  7. חזור על שלבים 1.3-1.6 כדי להכין את דגימת המזון לבדיקה.
  8. Pipet 50 μL של מזון מבחן הקרקע slurry לצינור בורג-cap שכותרתו "מבחן". צינור סיכום.
  9. מערבולת מזון ללא GMO וצינורות PCR מזון מבחן במשך 1 דקות ומניחים צינורות באמבט מים 95 מעלות צלזיוס במשך 5 דקות. אם אין מערבולת זמינה, להקפל את הצינור מספר פעמים לערבב לפני הצבה באמבט מים.
  10. מניחים צינורות בצנטריפוגה למשך 5 דקות. גלולה מוצקה צריכה להיווצר בתחתית הצינור. אם הכדור אינו נוצר לאחר 5 דקות, צנטריפוגה שוב במשך 2 דקות מרווחים עד שנוצר גלולה.
  11. צינורות יכולים לשמש באופן מיידי עבור PCR או מאוחסנים במקרר עד שבוע אחד.

2. הגדרת תגובות PCR

  1. מספר צינורות PCR 1-6 וראשי תיבות אותם. המספרים אמורים להתאים לתוכן הצינור הבא המפורט בטבלה 1.
  2. מניחים כל צינור PCR מסומן במחזיק microTube עם כובעים פתוחים.
  3. באמצעות עצה חדשה עבור כל תוספת, להוסיף 20 μL של פריימר המצוין על טבלה 1 לכל צינור PCR. צינורות כובע.
  4. באמצעות קצה טרי עבור כל צינור, להוסיף 20 μL של דגימת ה- DNA המצוין על שולחן 1 לכל צינור PCR, להיות בטוח pipette רק מן supernatant והימנעות גלולה מוצק בתחתית הצינורות.
  5. לאחר כל דגימת DNA הוא pipetted לתוך צינור PCR המתאים, להשתמש pipette לערבב DNA פריימר על ידי צנרת בעדינות למעלה ולמטה; סיכום צינורות.
  6. מקם צינורות PCR ב אופניים תרמי ולתכנת את רוכב האופניים עבור:
    דנטורה ראשונית: מחזור אחד ב 94 °C (70 °F) במשך 2 דקות.
    הגברה: 40 מחזורים ב 94 °C (74 °F) במשך 1 דקות (denature), 59 °C (חישול), ו 72 °C (72 °F) במשך 2 דקות (הארכה).
    הארכה סופית: מחזור אחד ב 72 °C (72 °F) במשך 10 דקות.
    החזקה: 4 °C ללא הגבלת זמן.

3. 3% הכנת ג'ל אגרוז

  1. באמצעות מעבדה או סרט מיסוך, יש להדביק בבטחה את הקצוות הפתוחים של מגש הג'ל. ודא שהקלטת אטומה בשולי המגש כדי למנוע אגרוז מותך לדלוף החוצה.
  2. לשקול 3 גרם של agarose לתוך בקבוקון 250 מ"ל או גדול יותר ארלנמאייר.
  3. הוסף 100 מ"ל של מאגר 1x TAE (נרכש או מוכן מהתרכיז).
  4. בעזרת צלחת חמה מגנטית עם מוט ערבוב, מחממים את הכוס עד שאגורז מומס לחלוטין במאגר והפתרון רותח ומתבהר. לחלופין, מיקרוגל יכול לשמש על ידי הצבת בתנור וחימום במשך 30 מרווחים, באמצעות מוט ערבוב לערבב כל 10 שניות, חוזר עד התערובת רותחת ומתבהר.
  5. הפוך בקבוק ארלנמאייר 50 מ"ל לתוך הפתיחה של בקבוקון 250 מ"ל לשמש ריפלוקס, מניעת פתרון אגרוז מתאדה.
  6. אפשר פתרון אגרוז להתקרר עד 60 °C (60 °F), ויוצקים 30-50 מ"ל לתוך כל מגש ג'ל מודבק.
  7. מניחים מסרק ג'ל לתוך זוג החיצנים הראשונים כדי ליצור בארות ג'ל.
  8. אפשר ג'ל להתקרר לחלוטין לפני הסרת סרט הדבקה ומסרק. הג'ל יתמצק ויהפוך בהיר לענן כאשר הוא מוכן, כ-10-20 דקות.

4. אלקטרופורזה של מוצרי PCR

  1. מניחים ג'ל אגרוז 3% עשוי מראש על מגש ג'ל או משתמשים במגש ג'ל ששימש ליציקת ג'ל אגרוז 3% שנשפך.
  2. החלק מגש ג'ל לתוך תא האלקטרופורזה עם בארות הקרובות ביותר לקצה הקתודה (שחור).
  3. יוצקים 1x חיץ TAE לתוך התא, מספיק כדי לקבל 2 מ"מ של חוצץ מעל החלק העליון של מגש הג'ל.
  4. להשיג צינורות PCR מן רוכב האופניים התרמי ומניחים מחזיק microTube.
  5. באמצעות טיפ פיפטה טרי בכל פעם, להוסיף 10 μL של צבע טעינה תפוז G שנרכש (LD) לכל מדגם ומערבבים היטב.
  6. טען 20 μl של סרגל המשקל המולקולרי ו 20 μL של כל דגימה לתוך הג'ל בסדר המצוין (טבלה 2).
  7. הפעל אלקטרופורזה ג'ל במשך 30 דקות ב 100 V.
  8. הסר מגש ג'ל מהתא וג'ל שקופית כדי להסיר מהמגש. מניחים ג'ל במגש כתמים.
  9. יש לטבול ג'ל בכתם ג'ל DNA שנרכש במשך 5 דקות, ולנער בזהירות את המגש כדי לעזור להפיץ את הכתם לאורך הג'ל.
  10. מעבירים את הג'ל למיכל כביסה ושוטפים במי ברז (40-55 מעלות צלזיוס) למשך כ-10 מעלות.
  11. יש להקנות על ידי שטיפת 3x במי ברז חמים למשך 6 דקות כל אחד עם רעידות עדינות לקבלת התוצאות הטובות ביותר. במידת הצורך, יש להמשיך להתיר במים חמים עד להגעה לניגוד הרצוי.
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.

Results

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).

Figure 1
איור 1. ג'ל מושפל המציג רצועות נפרדות של דנ"א. ג'ל אגרוז בעקבות אלקטרופורזה ג'ל אגרוז על תיבת אור UV.

Figure 2
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)).

Application and Summary

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.

Figure 3
איור 3. זחלים של קולורדו, עלים טורפים של תפוח אדמה.

Figure 4
איור 4. תירס נהרס על ידי בצורת.

Tags

Skip to...

0:00

Overview

1:41

Principles of Identifying Genetically Modified Foods using PCR

4:44

Extraction of DNA from Food Samples

6:35

Setting up PCR

7:30

Electrophoresis of PCR Products

9:07

Results

10:10

Applications

12:15

Summary

Videos from this collection:

article

Now Playing

בדיקה למזונות מהונדסים גנטית

Environmental Science

89.7K Views

article

זיהוי עץ: כיצד להשתמש במפתח דיכוטומי

Environmental Science

81.2K Views

article

סקר עצים: שיטת דגימת רבע ממוקדת נקודה

Environmental Science

49.4K Views

article

שימוש ב- GIS כדי לחקור ייעור עירוני

Environmental Science

12.6K Views

article

תאי דלק ממברנה חילופי פרוטון

Environmental Science

22.1K Views

article

דלקים ביולוגיים: הפקת אתנול מחומר צלולוסי

Environmental Science

53.1K Views

article

עמידות וסך מוצקים במים על פני השטח

Environmental Science

35.8K Views

article

חמצן מומס במים על פני השטח

Environmental Science

55.7K Views

article

חומרים מזינים במערכות אקולוגיות ימיות

Environmental Science

38.8K Views

article

מדידת אוזון טרופוספירי

Environmental Science

26.4K Views

article

קביעת NOx בפליטת רכב באמצעות ספקטרוסקופיית UV-VIS

Environmental Science

30.1K Views

article

ניתוח עופרת של קרקע באמצעות ספקטרוסקופיית ספיגה אטומית

Environmental Science

125.4K Views

article

ניתוח פחמן וחנקן של דגימות סביבתיות

Environmental Science

29.4K Views

article

ניתוח חומרים מזינים בקרקע: חנקן, זרחן ואשלגן

Environmental Science

215.8K Views

article

ניתוח אוכלוסיות תולעי אדמה בקרקע

Environmental Science

16.5K Views

JoVE Logo

Privacy

Terms of Use

Policies

Research

Education

ABOUT JoVE

Copyright © 2025 MyJoVE Corporation. All rights reserved