محاكي الرحلان الكهربائي في الهلام
المعادلات في هذه المحاكاة
| V | الجهد V (فولت) | الحمض النووي سالب الشحنة، فيتحرك من القطب الأسود (−) نحو الأحمر (+) | |
|---|---|---|---|
| d | المسافة بين القطبين | 15 cm في هذا الحوض؛ المهم هو المجال E، فالحوض الأطول يحتاج إلى فولتات أكثر | |
| E | المجال الكهربائي | نحو 5 إلى 8 V/cm في التشغيل القياسي | |
| v | سرعة الحزمة | بالـ cm في الساعة |
بالقيم الحالية:
| μ₀ | حركية الحمض النووي في المحلول الحر | 3 × 10⁻⁴ cm²/(V·s)، وهي نفسها لكل طول لأن الشحنة والاحتكاك يزدادان كلاهما مع الطول | |
|---|---|---|---|
| L | طول القطعة (bp) | الهلام منخل: القطع الطويلة تُعاق أكثر | |
| T | الأغاروز T (% w/v) | الهلام الأكثف له مسام أصغر، فيفصل القطع الصغيرة أفضل والكبيرة أسوأ | |
| L* | الطول الذي يبطئه الهلام إلى نصف السرعة | ملاءمة تجريبية؛ فوق نحو 20 kb في هلام 1% تتحرك كل القطع بالسرعة الحدية نفسها وتتكدس في حزمة واحدة |
بالقيم الحالية:
| a, b | المنحنى القياسي | خط مستقيم ملائم لحزم السلّم؛ قراءة حزمة مجهولة منه تعطي حجمها | |
|---|---|---|---|
| R² | مدى جودة ملاءمة الخط | ينخفض عندما تخرج حزم السلّم القريبة من الأعلى أو الأسفل عن المدى الذي يفصله الهلام جيدًا |
بالقيم الحالية:
| σ | عرض الحزمة | تبدأ الحزمة بعرض البئر وتتسع بالانتشار؛ التشغيل الطويل البطيء يعطي حزمًا أقل حدة، والتسخين الجولي فوق نحو 10 V/cm يلطخها أكثر |
|---|
بالقيم الحالية:
| R | مقاومة المحلول المنظم | نحو 1.6 kΩ لهلام صغير في TAE 1× | |
|---|---|---|---|
| P | قدرة التسخين | تدفئ الهلام والمحلول المنظم: إن زادت «يبتسم» الهلام (تتقدم المسارات الوسطى) أو يذوب |
بالقيم الحالية:
كيف تستخدم محاكي الرحلان الكهربائي في الهلام
- الحارة 1 فيها سلّم بأحجام معروفة، والحارة 2 بلازميد غير مقطوع، والحارة 3 البلازميد مقطوعًا مرة، والحارة 4 البلازميد مقطوعًا بإنزيمين، والحارة 5 ناتج PCR، والحارة 6 الأحجام التي تكتبها. يبدأ الهلام بالجريان فورًا: يسير DNA من القطب الأسود إلى الأحمر، وأصباغ التحميل الزرقاء أمامه.
- راقب زمن التشغيل وجبهة الصبغة، وتوقف حين يقطع أزرق البروموفينول نحو ثلاثة أرباع المسافة، قبل أن تخرج القطع الصغيرة من النهاية. غيّر نسبة الأغاروز لترى أن الهلام الكثيف يفصل القطع الصغيرة والمخفف يفصل الكبيرة؛ وارفع الجهد للتشغيل أسرع، وفوق نحو 10 V/cm شاهد كيف تتلطخ الحزم وتنحني كابتسامة مع سخونة الهلام.
- اقرأ أحجام الحزم تحت الصورة: تلائم المحاكاة خطًا مستقيمًا لـ log الحجم مقابل المسافة مع حزم السلّم وتقرأ منه كل حزمة، مع علامة استفهام حيث تقع حزمة خارج السلّم. ويبين الرسم ذلك المنحنى القياسي. لتحضير الهلام استخدم حاسبة هلام الأغاروز؛ ولتقدير حزم هلام حقيقي، تقدير حجم حزمة في الهلام.
الأسئلة الشائعة
لماذا يتحرك DNA عبر الهلام؟
هيكله الفوسفاتي يحمل شحنة سالبة لكل قاعدة، ففي مجال كهربائي يتحرك DNA نحو القطب الموجب. وفي المحلول الحر تكبر الشحنة والسحب كلاهما مع الطول، فتسير كل القطع بالسرعة نفسها؛ وما يفصلها هو شبكة الأغاروز، التي تبطئ الجزيئات الطويلة أكثر من القصيرة.
لماذا يعطي البلازميد غير المقطوع أكثر من حزمة؟
البلازميد المستخرج حديثًا من الخلية فائق الالتفاف في معظمه، ملتوٍ على نفسه، ما يجعله مضغوطًا ويسمح له بالجريان أمام DNA الخطي بالطول نفسه. والبلازميدات التي فيها كسر في سلسلة واحدة ترتخي إلى دائرة مفتوحة تزحف وتبقى في الخلف. ومقطوعًا مرة واحدة، يصبح البلازميد حزمة خطية واحدة بطوله الحقيقي.
أي نسبة أغاروز أستخدم؟
نحو 0.7% للقطع من 5 إلى 20 kb، و1% لـ 0.5 إلى 10 kb، و1.5% لـ 0.2 إلى 3 kb، و2 إلى 3% لـ 50 bp إلى 1 kb. في الهلام المخفف تجري القطع الصغيرة معًا، وفي الكثيف لا تكاد الكبيرة تدخل. وفوق نحو 20 kb تتحرك كل القطع في الهلام العادي بالسرعة الحدية نفسها وتتكدس في حزمة واحدة؛ ولها يُستخدم الرحلان الكهربائي بالمجال النبضي.
ما دقة قراءة حجم حزمة بالسلّم؟
من 5 إلى 10% حين تقع الحزمة بين حزم السلّم في منتصف الهلام، حيث يقع log الحجم على خط شبه مستقيم مع المسافة. وتسوء قرب طرفي الهلام وخارج مدى السلّم، ولا يمكن قياس البلازميد فائق الالتفاف أو المكسور بسلّم خطي.
تقول إن WebGL معطّل.
يحتاج العرض ثلاثي الأبعاد إلى WebGL، وهو موجود في كل المتصفحات الحالية. قد يكون معطّلًا إن كان تسريع العتاد مطفأً في إعدادات المتصفح، أو بسبب برنامج تشغيل رسومي قديم جدًا. فعّل تسريع العتاد أو جرّب متصفحًا آخر.
هل يُرفع أي شيء؟
لا. يرسم متصفحك نفسه المحاكاة بـ WebGL؛ لا يُرسل شيء إلى أي مكان، وتستمر في العمل دون اتصال بعد تحميل الصفحة.