ورقة عمل عن فصل وتضخيم الدي ان اي DNA لمادة الاحياء للصف الثاني عشر الفصل الدراسي الاول
نقدم لكم ورقة عمل عن فصل وتضخيم الدي ان اي DNA لمادة الاحياء للصف الثاني عشر الفصل الدراسي الاول
يتناول هذا الملف أدوات وتقنيات تضخيم وفصل الحمض النووي DNA من خلال عرضٍ منظم يدمج بين الشرح العلمي والإجراءات العملية والنتائج المتوقعة. تم تصميم المحتوى بأسلوب تدريبي يسهل على الطلبة فهم المراحل الدقيقة لعمليتي تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR) والترحيل الكهربائي الهلامي (Gel Electrophoresis)، مع التركيز على الأدوات المستخدمة وأهميتها في التطبيقات العلمية والطبية.
رابط تنزيل ورقة عمل عن فصل وتضخيم الدي ان اي DNA لمادة الاحياء للصف الثاني عشر الفصل الدراسي الاول
أولًا: أدوات تضخيم الحمض النووي (Tools for DNA Amplification – PCR)
يبدأ الملف بتعريف تفاعل البلمرة المتسلسل (Polymerase Chain Reaction) بأنه عملية تضخيم لقطعة محددة من DNA بهدف إنتاج عدد هائل من النسخ في وقت قصير جدًا. ويعرض ملخصًا موجزًا عن استخداماته في الطب الشرعي، والبحوث الجينية، وتشخيص الأمراض الوراثية، ودراسة التسلسلات الجينية.
محتويات أنابيب جهاز PCR (Contents of PCR Tubes):
- قالب DNA (Template DNA): الجزء المراد تضخيمه.
- البادئات (Primers): سلاسل قصيرة تحدد نقطة البدء لكل شريط جديد.
- النيوكليوتيدات الحرة (dNTPs): اللبنات الأساسية لبناء شريط DNA الجديد.
- إنزيم تاق بوليميراز (Taq DNA Polymerase): إنزيم مقاوم للحرارة مسؤول عن بناء السلسلة الجديدة.
- محلول منظم (Buffer) وعوامل مساعدة (Cofactors): لضمان بيئة تفاعل مثالية.
ثانيًا: مراحل تضخيم الحمض النووي (Stages of DNA Amplification – PCR)
1. مرحلة الانفصال (Denaturation Stage):
- الطريقة: تسخين العينة إلى درجة حرارة 95°C.
- النتيجة: تفكك شريطي الحمض النووي المزدوج بسبب كسر الروابط الهيدروجينية بين القواعد.
- الهدف: الحصول على شريطين منفصلين ليُستخدم كلٌّ منهما كقالب لتكوين شريط جديد.
2. مرحلة الارتباط (Annealing Stage):
- الاحتياجات: وجود بادئات مناسبة تتكامل مع القواعد في نهايات المقاطع المستهدفة.
- الطريقة: تبريد العينة إلى 55°C للسماح للبادئات بالارتباط بمواقعها المكملة على الشريط.
- الخصائص: الدقة في درجة الحرارة لضمان ارتباط فعّال دون تكوين روابط عشوائية.
- السبب: لتحديد نقطة البداية التي يبدأ منها بناء شريط DNA الجديد.
3. مرحلة الاستطالة (Elongation Stage):
- الطريقة: رفع درجة الحرارة إلى 72°C، وهي الدرجة المثلى لعمل إنزيم Taq Polymerase.
- الظروف: وسط يحتوي على نيوكليوتيدات وعوامل مساعدة.
- الهدف: بناء شريط DNA جديد مكمل باستخدام القالب والبادئ كنموذج.
ثالثًا: الإنزيم المقاوم للحرارة في تفاعل PCR (Heat-Stable Enzyme for PCR)
- الاسم: إنزيم تاق بوليميراز (Taq DNA Polymerase).
- القيمة: لا يتأثر بدرجات الحرارة العالية اللازمة لفصل شريطي DNA، مما يوفّر الوقت والجهد مقارنة بالإنزيمات العادية التي تتلف بالحرارة.
- النتيجة: يسمح بإجراء عشرات الدورات المتكررة من PCR دون الحاجة لإضافة إنزيم جديد في كل مرة.
- المصدر: يُستخلص من بكتيريا محبة للحرارة تعيش في الينابيع الساخنة (Thermus aquaticus).
- الاستخدامات: يستعمل في تضخيم الجينات في الأبحاث الجنائية، وتحليل الأدلة، ودراسة الطفرات الوراثية.
رابعًا: الترحيل الكهربائي للهلام (Gel Electrophoresis)
ملخص التقنية (Summary of the Technique):
تُستخدم هذه الطريقة لفصل جزيئات DNA أو RNA أو البروتينات حسب الحجم والشحنة الكهربائية من خلال تمرير تيار كهربائي عبر هلام من الأجاروز.
الطريقة (Method):
- تُوضع عينات DNA في آبار الهلام القريبة من القطب السالب.
- يُطبَّق تيار كهربائي يجعل الجزيئات السالبة تتحرك نحو القطب الموجب.
- الجزيئات الصغيرة تتحرك بسرعة وتقطع مسافة أطول، بينما الجزيئات الكبيرة تتحرك ببطء.
- بعد انتهاء الترحيل، يُصبغ الهلام لتظهر أشرطة DNA مفصولة حسب الطول.
النتائج (Results):
- يمكن تحديد أحجام المقاطع الجينية بمقارنتها مع سُلَّم DNA (DNA Ladder) ذي أطوال معروفة.
- تُستخدم النتائج لتأكيد نجاح عملية PCR أو تحديد هوية الجينات.
العوامل المؤثرة في حركة الجزيئات (Factors Affecting Movement):
- حجم الجزيء: الجزيئات الأصغر تتحرك أسرع.
- تركيز الهلام: زيادة تركيز الأجاروز تُبطئ حركة الجزيئات.
- قوة التيار الكهربائي: كلما زادت القوة، زادت سرعة الحركة حتى حد معين.
- درجة الحرارة: تؤثر على لزوجة الهلام واستقرار البنية.
الخلاصة:
يُعد هذا الملف مرجعًا تعليميًا شاملًا يربط بين الجانب النظري والعملي لتقنيات DNA الحديثة، إذ يُمكّن الطلبة من فهم مبدأ تضخيم الجينات عبر PCR وفصلها عبر الترحيل الكهربائي. كما يبرز أهمية إنزيم تاق بوليميراز كعنصر أساسي لنجاح التفاعل. من خلال الشرح المنهجي للأدوات، المراحل، والعوامل المؤثرة، يساعد الملف الطلاب على فهم تطبيقات هذه التقنيات في التحليل الجيني والطب الشرعي والتكنولوجيا الحيوية.
الرابط المختصر للمقال: https://oman22.com/?p=20468
