البيولوجيا وعلوم الحياة

نشاط عملي يوّضح طريقة فصل “الحمض النووي” عن خلايا الفاكهة

2011 الكيمياء في حياتنا اليومية

غريس ودفورد

مؤسسة الكويت للتقدم العلمي

الحمض النووي طريقة فصل الحمض النووي الفاكهة البيولوجيا وعلوم الحياة

الأهداف:

1- فصل الحمض النووي عن خلايا الفاكهة.

2- مراقبة الحمض النووي واستخلاصه من المزيج.

 

الأدوات التي تحتاجها:

– وعاء كبير مملوء بمكعبات ثلج

– زجاجة من الكحول المثيلي

– فاكهة الكيوي

– سكين ولوح تقطيع

– كوب قياس (عدد 2)

– ميزان مطبخ

– ملح طعام

– وعاء قياس أسطواني

– سائل جلي / صابون لتنظيف الأطباق غير مركز

– ماء

– قِدْر عميق فيه ماء ساخن

– مصفاة

– ملعقة كبيرة

– كأس طويل ورقيق

– قطعة سلك غير مغلف بالبلاستيك

 

خطوات العمل:

1- ضع زجاجة الكحول المثيلي في الثلج لأن الكحول يجب أن يكون شديد البرودة.

2- قشّر ثمرة الكيوي ثم قطعها على لوح التقطيع إلى قطع صغيرة وضعها في كوب القياس.

3- إمزج 1/10 أونصة (3 غرامات) من الملح مع  1/3 أونصة (10 مل) من سائل الجلي وثلاث أونصات (100 مل) من الماء.

4- أضف محلول سائل الجلي المملح إلى الفاكهة المفرومة وضع المزيج في كوب القياس واتركه لمدة 15 دقيقة.

5- ضع كوب القياس في القِدْر الذي يحتوي على الماء الساخن واتركه لمدة 15 دقيقة.

6- بعد مضي 15 دقيقة امسك المصفاة فوق الكأس، ثم صب المزيج الأخضر عبر المصفاة لينزل السائل إلى الكأس. ستحتاج إلى ملء حوالي خمس الكأس.

7- ضع قطرات من الكحول المثيلي المثلج على الجهة الخلفية من الملعقة، وذلك من أجل تشكيل طبقة أرجوانية اللون فوق الطبقة الخضراء. توقف عن الصب حين يتملئ خمس الكأس تقريباً. ضع الكأس على الطاولة وراقب ما يحدث.

8- يجب أن ترى طبقة بيضاء تتكوّن بين السائل الأخضر والسائل الأرجواني. هذا هو الحمض النووي (DNA). استخلص الحمض النووي عن طريق لفّه بعناية حول السلك.

 

يمكنك فحص الحمض النووي لثمرة الكيوي تحت المجهر، لكنك بحاجة إلى مجهر ذي عامل تكبير عالٍ كي يتسنى لك رؤية القواعد الزوجية وبنية الحمض النووي.

كما أن هذا النوع من المجاهر كبير وباهظ الثمن وغالباً ما يُستخدم في مختبرات الأبحاث.

بإمكانك أيضاً استخدام الطريقة ذاتها لاستخلاص الحمض النووي من أطعمة مختلفة (إلى اليسار)، مثل التوت والبازلاء الخضراء والقمح.

 

وإذا استخدمت أطعمة يصعب فرمها أو تقطيعها، امزج الطعام مع كمية مماثلة من الماء ورشة ملح بواسطة الخلاط الكهربائي.

بعد خلط الطعام قم بتصفيته إلى داخل وعاء أو كوب قياس، وأضف سائل الجلي ودع المزيج لمدة 15 دقيقة ومن ثم أكمل التجربة كما في السابق.

 

قارن كميات الحمض النووي التي تستطيع استخلاصها من الأطعمة المختلفة. هل تتساوى دائماً كمية الحمض النووي المستخرجة؟

قد تظن أن خلايا الفاكهة تحتوي على كمية أقل من الحمض النووي في خلايا الإنسان، لكنها في الحقيقة تحتوي على الكمية ذاتها تقريباً.

 

لم أحصل على أي حمض نووي (DNA). ما الخطأ الذي حصل؟

أحد الأسباب الممكنة هو أنك حاولت القيام بالخطوات بسرعة كبيرة. تأكد من تحريك السائل لمدة 15 دقيقة على الأقل.

وإذا تركت الكيوي ومزيج سائل الجلي والكحول المثيلي لمدة 30 إلى 60 دقيقة من دون تحريك يجب أن يترسب الحمض النووي (ينفصل) ما بين الطبقات.

يمكنك أيضاً استبدال الكحول المثيلي بكحول الإيثيل أو الكحول المعقم.

 

نصائح للسلامة

يمكن للكحول المثيلي أن يكون خطيراً جداً في حال شربه، لذا اطلب من أحد الكبار مساعدتك أثناء القيام بهذا النشاط.

 

تحليل النشاط:

يوجد الحمض النووي (DNA) داخل كل خلية من خلايا كل الكائنات الحية، لكن الصعوبة تكمن في استخلاص الحمض النووي من الخلية دون إتلافه.

وفي الحقيقة ينطوي ذلك على مشكلتين، تتمثل أولاهما في استخلاص الحمض النووي من الخلية، بينما تكمن الثانية في فصل الحمض النووي عن البروتينات الموجودة داخل كل خلية.

تم حل المشكلة الأولى عن طريق فرم وتقطيع فاكهة الكيوي ومن ثم نقعها في سائل الجلي والملح.

 

يقوم سائل التنظيف والملح بتجريد أغشية الخلية (البروتينات التي تحيط بالخلية وتبقي مكونات الخلية في داخلها) كي يتسنى إخراج جميع مكونات الخلية منها،لذلك كلما كان تقطيع ثمرة الكيوي أصغر ازداد عدد الخلايا المفتوحة.

ولكن إذا بالغت بفرم ثمرة الكيوي عن طريق استخدام الخلاط الكهربائي قد يؤدي ذك إلى سحق الحمض النووي، ورغم أن الخلاط يعمل بشكل جيد مع بعض الأطعمة الأخرى.

والمشكلة الثانية التيتم حلها جزئياً تتمثل في التخلص من البروتين العالق بالحمض النووي داخل الخليةعن طريق استخدام الكحول المثيلي وثمرة الكيوي.

 

تحتوي فاكهة الكيوي على الكثير من الأنزيمات التي تسمى البروتينز“ والتي تتجلى وظيفتها في حل البروتينات.

يقوم أنزيم البروتينيز بمهاجمة البروتينات العالقة بالحمض النووي وتفكيكها، ما يؤدي إلى تحرير الحمض النووي.

ولهذا السبب نجد أن فاكهة الكيوي مناسبة جداً لهذه التجربة لأن أنزيمات الفرم والتقطيع“ موجودة بصورة طبيعية في ثمرة الكيوي.

 

إن الطبقة الخضراء التي تكوّنت في الكأس مليئة بالحمض النووي، بالإضافة إلى العديد من البروتينات المتفككة وأشياء كثيرة أخرى من داخل الخلية.

وعندما قمت بصب الكحول المثيلي البارد داخل الكأس تحول الحمض المذاب في الطبقة الخضراء إلى مادة صلبة.

ترتفع هذه المادة الصلبة إلى أعلى الطبقة الخضراء وتظهر كطبقة البيضاء تستطيع استخراجها في هذه المرحلة.

 

تحوي كل خلية في جسدك 6 أقدام (2 متر) تقريباً من الحمض النووي الممتد فيها، وبما أنه يوجد حوالي ثلاثة تريليونات خلية في جسدك، فهذا يعني أنه في حال مدّ كل الحمض النووي الموجود في جسدك سيبلغ طوله حوالي 3.5 مليون ميلاً (5.6مليون كم).

ومع ذلك يبلغ عرض كل شريط للحمض النووي نحو 10 أو 12 ذرة فقط، ما يجعل التفافها مع بعضها متراصاً وبصورة يتسع لها المكان الصغير الموجود في خلاياك.

مجلة العلوم
‫‪عناقيد الحالات: لغز رئيسي من ألغاز جائحة كورونا
قلم:      كاي كوبفرشميدت
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
تغطية مجلة ساينس Science لكوفيد-19 بدعم من مركز بوليتزر Pulitzer Centre
في 10 مارس، عندما التقى 61 شخصًا للتدريب على التراتيل بكنيسة  في ماونت فيرنون بواشنطن، بدا كل شيء طبيعيًا. ولمدة ساعتين ونصف الساعة أنشد المنشدون، وتناولوا الكعك والبرتقال، وأنشدوا مرة أخرى. ولكن أحدهم كان يعاني منذ ثلاثة أيام ما يبدو كأنه زكام، والذي تبين فيما بعد أنه كوفيد-19 COVID-19. وفي 12 مايو نشرت ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪هل أنت سجين "غرف الصّدى"؟
. عمّار العاني باحث في المعلوماتية وتأثير وسائل التواصل الاجتماعي، سورية
في الوقت الذي تظهر فيه معظم الأبحاث العلمية أن ظاهرة الاحترار العالمي والتغير المناخي حقيقة مؤكدة، فإن نحو 15% من الجمهور لا يصدق هذه النظرية ويعتبرها خدعة من قبل الحكومات. وتظهر الإحصاءات أن نحو 5% من الأهالي يمتنعون عن تقديم اللقاحات الأساسية لأطفالهم إيماناً منهم بأخطارها، على الرغم من التوافق شبه الكامل في الأوساط الطبية على أن هذه المخاوف لا أساس لها.
   ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪الإشكاليات الطبية لمرض كوفيد 19
. جمال المطر اختصاصي في أمراض الأذن والأنف والحنجرة، الكويت
تعد الكائنات الحية الدقيقة والفيروسات من العوامل الممرضة الشائعة للإنسان، ويتميز بعضها عن بعض بعدد من الخصائص والسمات. فبعض الفيروسات يصيب النباتات وبعضها يصيب الحيوانات، وهناك أنواع تصيب الإنسان مسببة له أمراضاً متنوعة مثل متلازمة عوز نقص المناعة المكتسبة الإيدز، والتهاب الكبد الفيروسي، والحصبة. ويشهد العالم حاليا أول جائحة يسببها فيروس كورونا الذي ينتمي إلى فصيلة فيروسات واسعة ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪أصبح العدو القديم حليفًا .. استخدام الفيروسات في علاج السرطان
. خالد صنبر، د. معتصم البارودي، د. نبيل أحمد باحثون في مجال الأمراض والفيروسات بكلية الطب في هيوستن، الولايات المتحدة
على الرغم من كونها أكثر الكائنات بساطًة فإن الفيروسات أتقنت عملية التطور بصورة مذهلة؛ فقد أتاح استغلال تلك المخلوقات الدقيقة لمخلوقات أكثر تعقيدًا، لحاجتها إلى التكوينات الخلوية، قدرة كبيرة لها على اجتياز العقبات التطورية. ففي جينومنا الخاص، اتخذت الفيروسات مخبئًا لإحدى أكثر الرحلات نجاحًا عبر الزمن، إذ يعتقد أن نحو %10 من ... (قراءة المقال)
التقدم العلمي
‫‪قصة الفيروسات .. 3 رواد أسهموا في اكتشافاتها المذهلة
. إسلام حسين باحث في مجال الفيروسات في معهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، الوريات المتحدة
يعتبر أواخر القرن التاسع عشر العصر الذهبي لعلم الميكروبيولوجيا علم الأحياء المجهرية، إذ شهد اكتشافات كثيرة عن بعض أنواع المكروبات، وتحديدا البكتيريا والفطريات. وأدت هذه الاكتشافات إلى تكوين نظرية شمولية عن الميكروبات، تعرف بنظرية الجراثيم germ theory، التي بنيت على معلومات توفرت لدى العلماء في ذلك الوقت. افترضت هذه النظرية توفر بعض الخصائص في أي مسبب ... (قراءة المقال)
مجلة العلوم
‫‪"سرعة خاطفة": جهود أمريكية لإنتاج اللقاح تخرجإلى العلن
قلم:       جون كوهين
ترجمة:   د. عبد الرحمن سوالمة
الحكمة المتعارف عليها هي أن إنتاج لقاح لكوفيد-COVID-19 19 لن يكون ممكنا قبل سنة على الأقل من الآن، ولكن جهود الجهات التنظيمية في حكومة الولايات المتحدة، والتي تعرف بعملية السرعة الخاطفة  Operation Warp Speed أو أسرع من الضوء، لا تنطبق عليها هذه الحكمة التقليدية. وهذا المشروع،  المبهم حتى الآن، والذي من المرجح أن يُعلِن عنه البيت الأبيض رسميًا في الأيام القادمة، سيختار مجموعة متباينة ... (قراءة المقال)