موضوع مقاله: ژنتیک مولکولی | مخاطب: عمومی | لحن: دانشنامه‌ای | ساختار: عنوان، مقدمه، 3 بخش، جمع‌بندی | مقاله: | # ژنتیک مولکولی | مقدمه: ژنتیک مولکولی شاخه‌ای از زیست‌شناسی و ژنتیک است که به بررسی ساختار و کارکرد ژن‌ها در سطح مولکولی می‌پردازد. | ## بخش 1: ژنتیک مولکولی | ژنتیک مولکولی با بکار گرفتن روش‌های ژنتیکی و زیست‌شناسی ملکولی سعی دارد تا عملکرد و فعل و انفعالات بین ژنها را شناسایی کند. این شاخهٔ زیست‌شناسی، علاوه بر بررسی چگونگی جابجایی ژن‌ها از نسلی به نسل دیگر، به فهم بهتر زیست‌شناسی رشد و جهش ژنتیکی که می‌توانند منجر به انواع خاصی از بیماریها شوند کمک می‌کند. از طریق بکارگرفتن روش‌های ژنتیکی و زیست‌شناسی ملکولی، ژنتیک ملکولی سعی دارد به علل مربوط به حمل و انتقال خصوصیتهای خاص بین گونه‌های مختلف جانداران و همچنین دلایل و نحوهٔ جهشهای ژنتیکی پی ببرد. ژنتیک مولکولی حوزه‌ای از زیست‌شناسی است که ساختار و عملکرد ژن‌ها را در سطح مولکولی مطالعه می‌کند؛ بنابراین هم از روش‌های زیست مولکولی و هم از ژنتیک استفاده می‌کند. مطالعه کروموزوم‌ها و بیان ژن از یک ارگانیسم می‌تواند درک و فهمی از وراثت، تنوع ژنتیکی و جهش‌ها را ایجاد کند که این در مطالعه زیست‌شناسی تکاملی و در فهم و درمان بیماری‌های ژنتیکی مفید است. تکنیک‌ها تکثیر تکثیر ژن روشی است که در آن یک ژن خاص یا یک توالی از DNA در فرآیندی که همانندسازی DNA نامیده می‌شود به دفعات زیاد تکثیر می‌شود. واکنش زنجیره‌ای پلیمراز اجزای اصلی واکنش زنجیره‌ای پلیمراز (PCR) نوکلئوتیدهای DNA, DNAی الگو، پرایمر و تگ پلیمراز هستند. پرایمرها رشته‌های کوتاهی از نوکلئوتیدهای مکمل هستند که همانندسازی از آنجا آغاز می‌شود، تگ پلیمراز نیز یک آنزیم مقاوم به حرارت است که نوکلئوتیدها را در مقابل رشته الگو قرار داده و رشته‌هایی جدید تکثیر می‌یابند.1. کلونینگ DNA در باکتری کلونینگ فرایند ایجاد تعداد زیادی نسخه یکسان از یک توالی DNA است. این وکتور از یک ویروس خودهمانندساز، پلاسمید(plasmid) یا سلول‌های ارگانیسم‌هایی با پیچیدگی تکاملی بیشتر منشأ می‌گیرد. | ## بخش 2: ژنتیک مولکولی | سپس مولکول‌های DNA نوترکیب داخل یک سویه باکتری (معمولاً E.coli) قرار می‌گیرند و این باکتری بعد از ترانسفورماسیون، نسخه‌های یکسان تولید می‌کند. به هر حال، تنها یک مولکول DNA نوترکیب می‌تواند داخل یک سلول باکتری منفرد کلون شود بنابراین هر کلون فقط حاوی یک DNA درج شده‌است. به منظور فراهم‌سازی یک منبع پایدار از سلول‌های آماده ایزالاسیون، سلول‌ها کشت داده می‌شوند. برخی از انواع سلولی مانند سلول‌های پوست به خوبی در محیط کشت رشد می‌کنند اما سلول‌های دیگر مولد خوبی در محیط کشت نیستند. تکنیک‌های متفاوتی برای هر نوع سلول وجود دارد، اخیراً تکنیک‌هایی یافت شده‌اند که رشد را در سلول‌های بنیادی و عصبی تقویت می‌کنند. کشت‌ها به منظور حفظ تمام نسخه‌های یک ژن، فریز شده و تنها زمانی که لازم باشد گرم می‌شوند که این فرایند منبع ثابتی از سلول‌ها را فراهم می‌کند. این عمل بوسیله قرار دادن سلول‌ها در یک لوله باریک حاوی محلولی که به شکل مکانیکی و شیمیایی سلول‌ها را می‌شکند انجام می‌شود. محلول، حاوی آنزیم‌ها، مواد شیمیایی و نمک‌هایی است که سلول‌ها را می‌شکنند اما به DNA آسیبی نمی‌رسانند. آنزیم‌های این محلول، باعث حل شدن پروتئین‌ها شده و مواد شیمیایی موجود در آن باعث تخریب تمام RNAهای موجود می‌شود. در مرحله بعد DNA از محلول بوسیله چرخش در یک سانتریفیوژ (که می‌تواند DNA را در انتهای یک لوله جمع‌آوری کند) جداسازی می‌شود. | ## بخش 3: ژنتیک مولکولی | پس از سانتریفیوژ محلول رویی دور ریخته شده و DNA مجدداً در یک محلول ثانویه ریخته می‌شود که این فرایند کار با DNA را در مراحل بعدی تسهیل می‌سازد. در ابتدا از یک فرایند طبیعی سلولی که در آن حدود ۲۰۰ نوکلئوتید آدنین به RNA پیام بر اضافه می‌شود و دم پلی آدنین نام دارد استفاده می‌شود. در مرحله بعد سلول گسیخته می‌شود و محتوای سلول در معرض دانه‌های مصنوعی پوشیده از رشته‌های تیمین قرار می‌گیرند. از آنجاییکه آدنین و تیمین در رشته DNA با یکدیگر جفت می‌شوند دم پلی (A) و دانه‌های مصنوعی به یکدیگر متصل شده و پس از آن محتوای سلولی شسته می‌شوند اما رشته‌های mRNA همچنان متصل باقی می‌مانند. زمانی که mRNA ایزوله می‌شود، از ترانس کریپتاز معکوس به منظور تبدیل آن به یک DNA تک رشته استفاده می‌گردد. زمانی که جهش‌ها ایزوله شوند، ژن‌های جهش یافته به لحاظ مولکولی می‌توانند شناسایی شوند. به عبارتی این فرایند شامل ایجاد یک موجود تراریخته است که ژن موردنظر را بیان نمی‌کند. ژن درمانی ژن درمانی می‌تواند برای جایگزین کردن یک ژن جهش یافته با کپی سالم از ژن به منظور فعال‌سازی یا سرکوب بیان یک ژن معیوب، یا معرفی یک ژن بیگانه به بدن برای کمک به مبارزه با بیماری استفاده شود.6. بیماری‌هایی که می‌توانند با ژن درمانی درمان شوند شامل عفونت‌های ویروسی، سرطان‌ها و اختلالات ارثی از جمله اختلالات سیستم ایمنی است.7. پروژه ژنوم انسان پروژه ژنوم انسان یک پروژه ژنتیک مولکولی است که در سال ۱۹۹۰ آغاز شد. | ## جمع‌بندی | شناسایی ۲۰۰۰۰ تا ۲۵۰۰۰ ژن در DNA انسان (با وجود اینکه پیش‌بینی اولیه در حدود ۱۰۰۰۰۰ ژن بود).