מערכי DNA (באנגלית: DNA microarray, DNA chip, Gene chip) הם שבבי זכוכית או פלסטיק שאליהם מודבקות חתיכות דנ"א חד-גדילי. בדרך כלל, מערכי DNA משמשים לאיתור נוכחות של mRNA ,שעשוי להיות משועתק מגנים שונים. לכל גן מוקצה נקודה על פני השבב ,וכשזו מאירה מסיקים שהגן התבטא.
mRNA
מכונות משתמשות במערכים אלה כדי לסרוק אחר רצפים גנטיים רבים בו זמנית.
חתיכות ה-DNA החד גדילי מכונות גלאים. מאות גלאים בעלי רצף זהה מודבקים בכל נקודה כדי להפוך את השבב ליעיל.כל סוג גלאי מבטא גן אחר. הגלאים עשויים לכלול אוליגונוקלאוטידים ( גדילי דנ"א קצרים של עשרות בסיסים בודדים), תוצרי PCR , דנ"א גנומי, פלסמידים , BACs ומקטעי דנ"א ארוכים יותר של 70 בסיסים. השבבים נחלקים לשני סוגים: מערכי מקרו Macroarray שמכילים מאות סוגי גלאים ,ומערכי מיקרו שמכילים אלפי סוגי גלאים.
איך השיטה עובדת?
הרנ"א מופק מתאים רבים מאותו סוג. בדרך זו יוצרים מאגר רנ"א שמבטא פרופיל של כל הגנים שמתבטאים בתא. אח"כ מולקולות הרנ"א עוברות תהליך של תעתוק הפוך באמצעות רוורס טרנסקריפטאז, בתהליך שיוצר cDNA . בשלב זה, מוסיפים סימון פלואורוסנטי לגדילי ה cDNA. מולקולת cDNA שמכילה רצף משלים לגלאי החד גדילי ,שנמצא על השבב, תדבק אליו בדרך של זיווג בסיסים .כשייחשף השבב למקור אור ,הנקודות שיראו יצביעו על ביטוי של גן. מפני שידוע מראש היכן ממוקם כל גן על גבי השבב , ניתן יהיה לדעת איזה גן התבטא בתאים לאחרונה (לאחרונה מפני שרנ"א הוא מולקולה בלתי יציבה שנוטה להתפרק). לפיכך, מערכי הדנ"א נותנים תמונה של אילו גנים בגנום מתבטאים בתא מסויים ובתנאים מסויימים.
מערכי DNA במחקר
מפני שתפקידם של חלק גדול מהחלבונים אינו ידוע ,ובגלל שגנים רבים הם house keeping (חיוניים לכל סוגי התאים דוגמת חלבוני שלד התא) , חוקרים בדרך כלל משתמשים בשיטה כדי לערוך השוואות. לדוגמה, השוואה של דגימת רנ"א מגידול במוח לדגימה ממוחו של אדם בריא. גלאים שנקשרים לרנ"א בדוגמה שנלקחה מהגידול ,ולא בדוגמה מאדם בריא מצביעים על קשר בין התבטאות הגן למחלה.
כדי לערוך השוואות מסוג זה, נהוג לצבוע את הרנ"א של החולה בצבע פלוריסנטי אחד ואת הרנ"א של הבריא בצבע אחר. באופן זה ניתן להשוות על אותו שבב את שתי הדוגמאות. לדוגמה, אם הרנ"א של החולה צבוע ירוק ושל הבריא צבוע אדום, אז היכן שמתבטאים רק הגנים של החולה נראה צבע ירוק, היכן שמתבטאים רק הגנים של הבריא נראה אדום ,והיכן שמתבטאים אותם גנים גם בבריא וגם בחולה נראה צבע כתום.
אף שהשבבים מאתרים RNA ולא חלבונים , מדענים רבים מתייחסים לאנליזה זו כ"אנאליזת ביטוי". מאחר וישנם מאות אלפי גלאים שונים על כל שבב , כל שבב הוא שווה ערך של אלפי בדיקות גנטיות. לפיכך, השימוש בשבבי DNA האיץ את המחקר.
שבבי דנ"א יכולים לשמש לזיהוי של מוטאציות גנטיות ושינויים בין פרטים ואוכלוסיות. בדומה לשיטת הRFLP רק שבקנה מידה נרחב בהרבה. ניתן להשתמש בשבבים גם לצרכים פורנזיים (לצורך הוכחה במשפט), ובגילוי של פרטים בעלי נטייה לחלות.
היסטוריה
בחינת פרופיל התבטאות באמצעות שבבי דנ"א פורסמה לראשונה בScience בשנת 1995.
העובדה שאין אפשרות לעשות סטנדרטיזציה בשבבים לא מסחריים גורמת לבעיה בניתוח הנתונים . עיתונים מדעיים רבים אימצו את סטנרט MIAME כתנאי לפרסום מחקרים שנערכו בשיטה .
הערות
בארץ השיטה כמעט אינה בשימוש מפני שמחירו של כל שבב הוא כמה עשרות אלפי דולרים.
השבב נפוץ הוא של חברת Affymetrix. החברה עושה שימוש בטכנולוגיית הפוטוליתוגרפיה, שאומצה מתחום המוליכים למחצה. ייצור שבב הדנ"א מתחיל משבב קוורץ של 12.70 סנטימטר רבוע. בתחילה, השבב נרחץ כדי להבטיח הידרוקסילציה אחידה של פני המשטח. בגלל שהקוורץ נושא קבוצות הידרוכסיל , הוא מהווה סובסטרט מצויין לקישור של כימיקלים, כגון מולקולות מקשרות שאח"כ מסייעות למקם את הגלאים על השבב.
השבב מונח באמבט סילן (אנאלוג מבני של פחממנים רוויים שבו מחליפות מולקולות סיליקון את הפחמנים שמקושרים למימנים), שמגיב עם קבוצת ההידרוכסיל שעל גבי הקוורץ , ויוצר מטריקס של מולקולות שמקושרות באופן קובלנטי.
המרחק בין מולקולות הסילן קובע את צפיפות האריזה של הגלאים , ומאפשר לכל שבב להחזיק יותר מחצי מליון אתרים שונים של גלאים על פני 1.28 ס"מ רבוע . כל אתר כזה מחזיק מיליוני מולקולות דנ"א זהות. משטח הסילן מקנה צפיפות הידרוכסיל אחידה שמאפשרת את התרכבות הגלאים. מולקולות הגלאי , שמחוברות למטריקס הסילן , מספקות משטח שניתן להפעילו באור.
צורן, הידוע יותר בשמו הלועזי סיליקון, הוא יסוד כימי שסמלו Si ומספרו האטומי 14. בשפה יום יומית אנו מתייחסים אל צורן (סיליקון, או Silicon) כמו אל סיליקון (Silicone), חשוב לציין שאלו לא אותם חומרים. צורן הוא יסוד ואילו סיליקון הוא שם כולל לתרכובותאי אורגניות (בעיקר פולימרים) שמכילות את היסוד צורן.
תכונות
בצורתו הגבישית, לצורן צבע אפור כהה וברק מתכתי. צורן הוא יסוד אדיש יחסית מבחינה כימית, הוא מגיב עם הלוגנים ומתכות אלקליות, אבל אינו מושפע מחומצות (פרט לתערובת חומצה חנקתית וחומצה פלואורית). צורן טהור מעביר 95% מאורכי הגל של אינפרא אדום. בצורה זו הוא נמצא לעיתים רחוקות בטבע, ובדרך כלל הוא מופיע כצורן דו חמצני (SiO2).
שימושים
צורן הוא המרכיב העיקרי בזכוכית, מלט, קרמיקה, רוב השבבים האלקטרוניים, בסיליקונים (Silicone) ופולימרים על בסיס צורן. הצורן הוא אחד החומרים היחידים (בתור בסיס) אשר גם מוליך, וגם לא מוליך - הדבר נתון לבחירת המשתמש: אם נשנה את מצב הצבירה של הצורן, הוא יכול להוליך חום וחשמל, ואם נשנה את מצב הצבירה בשנית, הוא יפסיק להוליך חום וחשמל. דרך נוספת משמעותית יותר לשנות את מוליכות הסיליקון הוא זיהומו ביסודות אחרים עם תכונות חשמליות שונות (ללא שינוי מצב הצבירה). תכונה זאת של הסיליקון ומספר תכונות נוספות מאפשר לו להיות אבן ביניין חיונית ליצור טרנזיסטורים - הבסיס לכל סוגי האלקטרוניקה המודרנית.
שימושים נוספים:
- צורן יכול לעיתים להועיל כשהוא מוסף לסגסוגות - ייצור ארד, שהוא סגסוגת של נחושת וצורן.
- סיליקה (צורן דו חמצני) היא חומר גלם בייצור זכוכית.
- שילוב צורן בלייזר יכול ליצור אורך גל עקבי של 456 ננומטר.
- בניתוחים פלסטיים, לסיליקונים שימושים בהגדלת חזה בזכות גמישותם.
- לצורן תכונות שמבטיחות בעתיד ייצור מסכי LCD ותאים סולריים בעלות נמוכה.
הצורן הוא היסוד השני בשכיחותו בקרום כדור הארץ (אחרי חמצן), ומהווה 25.7% ממשקלו. הצורן מופיע בחול, קוורץ, גרניט, בעיקר בצורת צורן דו-חמצני (הידוע גם בשם סיליקה) או סיליקטים (תרכובות של צורן, חמצן ומתכות שונות).
ייצור
צורן מופק מסחרית בחימום סיליקה טהורה בכבשן חשמלי, המשתמש באלקטרודות מפחמן. בטמפרטורה העולה על 1900C°, מתרחשת התגובה הבאה:
צורן נוזלי מצטבר בתחתית הכבשן, מנוקז ומקורר. בשיטה זו מתקבל צורן 99% טהור ואחד מתוצרי הלוואי הוא SiC. על מנת להימנע מתוצר לוואי זה, ריכוז הצורן הטהור נשמר גבוה ואז מתרחשת התגובה:
טיהור
השימוש בצורן בתעשיית המוליכים למחצה דורש ייצור צורן טהור כמה שאפשר, לא כמו בשימושים אחרים שבהם אפשר להסתפק באחוזי צורן נמוכים יחסית. שתי שיטות בולטות במיוחד:
טכניקה I
טכניקות טיהור צורן ראשוניות התבססו על העובדה שכשצורן ניתך ולאחר מכן מתמצק, המצב המוצק מכיל צורן טהור יותר מהמצב הנוזלי. הטכניקה הראשונה, שתוארה ב1919 ושימשה בייצור מכ"ם במלחמת העולם השנייה, כללה ריסוק צורן גבישי לאבקה והשרייתו בחומצה. כשצורן נטחן לאבקה, חלקים מזהמים (מרכיבים שאינם צורן) מופנים כלפי הצד החיצוני של גרגרי האבקה ונשטפים עם החומצה.
טכניקה II
יותר קל לטהר צורן מתרכובות שלו מאשר מצורתו הגבישית. SiCl4 וSiH4 הן התרכובות השימושיות ביותר וכשהן במצב צבירה גז ונוגעות בצורן בטמפרטורה גבוהה, הן משתלבות איתו ויוצרות צורן טהור.
בטכניקה הנפוצה ביותר, שנקראת תהליך סימנס, מוטות צורן טהורים נחשפים לHSiCl3 גזי ב1150°C. הצורן שבגז מצטרף למוטות הצורן בהתאם לתגובה הבאה:
בשיטה נוספת, הפיקה חברת דופונט צורן טהור ברמה גבוהה כשחשפו SiCl4 לאבץ ב950°C בהתאם לתגובה הבאה:
בסופו של דבר טכניקה זו נזנחה לטובת תהליך סימנס מכיוון שהייתה כרוכה בבעיות רבות.
אמצעי זהירות
מחלת ריאות בשם "צורנת" מופיע אצל כורים, סתתים ושאר אנשים שעבדו ושאפו אבק סיליקה בכמויות גדולות.
קישורים
- [http://www.webelements.com/webelements/elements/text/Si/key.html צורן בWebelements (אנגלית)]
- [http://mineral.galleries.com/minerals/elements/silicon/silicon.htm מידע ותמונות על מינרלים שמכילים צורן (אנגלית)]
קטגוריה:יסודות כימייםקטגוריה:מטלואידיםja:ケイ素ko:규소th:ซิลิคอน
RT-PCR
RT-PCR (ראשי תבות של Real Time Reverse Transcriptase PCR), היא השיטה הרגישה ביותר לזיהוי ולכימות של ביטוי גנים.
במיוחד כאלה שמבוטאים בשכיחות נמוכה או כאשר כמות הרקמה שנמסרת לבדיקה היא קטנה.
יש לשיטה חשיבות רבה בביולוגיה המולקולארית כאשר רוצים קביעה כמותית של מולקולות שמתבטאות רק מעט דוגמת הורמונים. כמו כן, יש למכשיר חשיבות בדיאגנוזה רפואית בכל הקשור לזיהוי של וירוסים וחיידקים, עמידות לכימותרפיה וכיו"ב.
המכשיר פועל בשני שלבים:
בראשון, אנזים מסוג Reverse Transcriptase הופך mRNA לcDNA.
בשלב השני, עובר מקטע ה-cDNA הגברה ב-PCR.
כדי לכמת את כמות הדנ"א שעוברת הגברה מכניסים למבחנה שבה נמצא האמפליקון חומר פלורסנטי דוגמת SYBR-GREENE שיודע להספח לדנ"א ביחס קבוע למדי לאורך המולקולה ולמספר עותקיה. זיהוי סימון הדנ"א נעשה בעזרת מקור אור, דוגמת לייזר, שמוחזר באמצעות זהירה פלורסנטית.הזהירה הפלורסנטית מזוהה על ידי גלאי, ומועברת למחשב לניתוח. המחשב מצוייד בתוכנה שמאפשרת לו לקבוע מהו מספר מחזורי ה-PCR שנדרש לדוגמה לעבור בטרם עלתה הזהירה בו אל מעבר לרמת הרקע. ערך זה משמש להערכה כמותית של כמות הדוגמה.
הערכה כמותית נעשית בשני אופנים:
- באופן עקיף, ביחס לדוגמה של גן שהתבטאותו חיונית house keeping gene דוגמת 18S שחיוני לפעילות הריבוזום. כאשר ההנחה היא שגן שמתבטא יותר, הזהירה שלו תעלה באופן משמעותי על פני זהירת הרקע במספר קטן יותר של מחזורי PCR. את התוצאה המתקבלת מנרמלים עלידי חלוקת מספר מחזורי ה-PCR שעברה הדוגמה עד לזהירה משמעותית יחסית למספר מחזורי ה-PCR שעבר הגן במבחנת הביקורת.
- באופן ישיר, ניתן לכמת בהתבסס על עקום כיול ספציפי לגן. כאשר מכניסים כמות ידועה של גן למבחנה, ומודדים את מספר המחזורים שלוקח לכל כמות של דוגמה להגיע לזהירה משמעותית.
ישנן 3 שיטות נוספות לכימות של דנ"א: מיספוג דרומי, היברידיזציה In situ, מערכי DNA.
קטגוריה:ביולוגיה מולקולריתקטגוריה:גנטיקהja:RT-PCR
Klippa, du som brast för mig
Klippa, du som brast för mig är en bönepsalm skriven av Augustus Montague Toplady 1776 ("Rock of ages"). Översatt av Betty Ehrenborg 1856. Hennes översättning bearbetades något för 1937 års psalmbok. Psalmen blev ytterligare bearbetad av Britt G Hallqvist inför 1986 års psalmbok.
Enligt obekräftade uppgifter så skall Toplady fått idén till psalmen när han
Med Gud och hans vänskap
Med Gud och hans vänskap är en psalm om Guds kyrka och församling av Carl Olof Rosenius från 1851, till melodi av Oscar Ahnfelt från samma år. Psalmen finns i flertalet psalmböcker, med en längre version på åtta verser som finns i tilläggen till Svenska kyrkans psalmböcker (i EFS-tillägget 1986 och Verbum
Hennes föräldrar, Ruth och Wilhelm Hesse skickade Eva och hennes syster Helen till Holland 1938 för att ungå nazisterna. 1939 återförenades familjen och reste först till London och sedan vidare till New York.
1945 blir Eva Hesse amerikansk medborgare. Henne
Arboga möte (1536)
På Arboga möte år 1536 diskuterades bland annat det svenska försvaret:
"Vilke gode karlar, ädle eller oädle, sig själva upprusta ville med en häst, 3, 4 eller flera och därtill förskaffa gode karlar och harnesk med allt tillbehör, desamma skulle årligen bekomma på var häst och rustning 30 marker örtugar och 6 alnar engelsk eller penningar därför, desslikes fritt borgläger och fodring hela år
Matematikens historia: Tidsaxel Detta är en tidsaxel för matematikens historia. - 2000-1500 f.Kr. - En praktisk geometri med enkla formler utvecklas i Babylonien och Egypten. Lertavlor och papyrusrullar vittnar om olika typer av matematiska problem.
- 550 f.Kr. - Pythagoras från den grekiska ön Samos organiserar ett sä
