13 تکنیک برتر آزمایشگاهی .
13 تکنیک برتر آزمایشگاهی که باید بدانید.
فهرست
- روش‌های استخراج و ذخیره‌سازی مولکول‌های زیستی
- تکنیک های بلاتینگ
- ژل الکتروفورز
- ابزار بیوانفورماتیک
- فلوسیتومتری
- تکنیک کروماتوگرافی
- تکنیک های طیف سنجی
- واکنش زنجیره های پلیمراز
- تکنیک های کشت سلولی
- تکنیک های میکروسکوپی
- رنگ زدایی
- تبلور
- سانتریفیوژ
یک محقق متوسط حدود 4-5 سال از زمان خود را در آزمایشگاه سپری می کند. کل دوره بر تعیین اهداف و تعریف آزمایش ها، انجام آزمایش ها، یادداشت برداری و تجزیه و تحلیل نتایج آزمایش ها در فرآیند تفسیر و نتیجه گیری نتایج آزمایش برای انتشار نتایج متمرکز است. مهم ترین مراحل ، انجام آزمایش هایی است که برخلاف آزمایش های دیگر که تئوری هستند و قابل انجام هستند، عملی باشند. برای به دست آوردن مؤثرترین نتایج از آزمایش ها، مهارت در ابزارها و همچنین مهارت در روش های آزمایشگاهی مرطوب حیاتی است.
محققان علوم زیستی بسته به علایق خود در زمینه های تحقیقاتی متعدد، از جمله بیوشیمی مولکولی و زیست شناسی سلولی، ژنتیک و بیوتکنولوژی برای حیوانات یا گیاهان، می توانند هر حوزه تحقیقاتی را انتخاب کنند. هر حوزه مطالعاتی منحصر به فرد است و مجموعه ای از پروژه های تحقیقاتی خاص خود را دارد که به تکنیک های مختلف و استفاده از ابزارهای آزمایشگاهی مختلف نیاز دارد. با این حال، صرف نظر از کلماتی که می خواهید بنویسید، ابتدا باید الفبا را یاد بگیرید. به همین ترتیب، هر محققی باید بر تکنیک های آزمایشگاهی مفید برای موفقیت در آزمایشات آزمایشگاهی مرطوب تسلط داشته باشد.
در این مقاله، تکنیک‌های آزمایشگاهی را که هر محققی باید بداند، مرور می‌کنیم
1. روش‌های استخراج و ذخیره‌سازی مولکول‌های زیستی
تکنیک های آزمایشگاهی که باید بدانید متداول ترین بیومولکول های مورد استفاده در آزمایشات آزمایشگاهی DNA و RNA و پروتئین هستند. روش های استانداردی برای استخراج این مولکول های زیستی وجود دارد. حساسیت RNA به تخریب باید با دقت بسیار زیاد استخراج شود. فرآیند استخراج شامل استفاده از عوامل مختلفی است که نقش های متفاوتی در استخراج خالص ترین مولکول های زیستی ایفا می کنند. برای محقق ضروری است که اهمیت هر معرف را درک کند و سپس از آن به گونه ای استفاده کند که با مشخصات آزمایش مطابقت داشته باشد. همچنین مهم است که از درک دقیق شرایط ذخیره سازی صحیح برای مولکول ها آگاه باشید تا آنها را برای مدت طولانی ذخیره کنید.
2. تکنیک های بلاتینگ
بلات رایج ترین روش آزمایشگاهی مورد استفاده است که به طور گسترده در زمینه زیست شناسی سلولی و مولکولی استفاده می شود. بلات یک روش چند مرحله ای بسیار موثر است که در تجزیه و تحلیل مولکول های زیستی متنوع مانند DNA، mRNA و پروتئین ها در طی مراحل مختلف بیان ژن یا شناسایی پروتئین های خاص در ترکیب پیچیده ای از پروتئین ها پس از استخراج از سلول ها استفاده می شود. برنامه های کاربردی بی پایان هستند. تکنیک های بلاتینگ به انواع زیر تقسیم می شوند:
ساترن بلاتینگ – به طور گسترده در نقشه برداری ژن و کشف ژن ها، در تجزیه و تحلیل الگوهای ژنتیکی، و در تحقیقات تراریخته، قانونی و تکاملی استفاده می شود.
نورترن بلاتینگ – تجزیه و تحلیل بیان ژن در سطح mRNA و همچنین در تجزیه و تحلیل تخریب RNA، اتصال RNA و تعیین نیمه عمر آن استفاده می شود.
وسترن بلاتینگ – شناسایی آنتی بادی های اختصاصی در تست پیچیده و تاییدی HIV، عفونت هپاتیت B و بیماری جنون گاوی.
سایر تکنیک های بلات برای اهداف جایگزین نیز بسته به نیازهای تحقیق در دسترس هستند. با طیف گسترده ای از کاربردها، این یک مهارت آزمایشگاهی ضروری برای هر کسی است که می خواهد در تحقیق حرفه ای ایجاد کند. دانش تئوری صرف کافی نیست. تجربیات آموزشی عملی با انواع روش های بلاتینگ به شما امکان می دهد در دوره دکتری خود به راحتی آزمایش و تحقیق کنید.
3. ژل الکتروفورز
تکنیک های آزمایشگاهی که باید بدانید برای هر گونه تجزیه و تحلیل ماهیت مولکولی مانند تجزیه و تحلیل پروتئین های DNA و RNA باید با استفاده از الکتروفورز ژل پردازش شود. بنابراین، تسلط بر تجهیزات الکتروفورتیک و ریخته گری صحیح ژل ضروری است. کیفیت ژل نتایج واضح و دقیقی را به همراه خواهد داشت. 10 تکنیک برتر آزمایشگاهی که هر محققی باید هنگام ساخت ژل برای ریخته گری از آنها آگاه باشد، حیاتی ترین جنبه نسبت دقیق ماده تشکیل دهنده (آگارز٪/PA) است زیرا بر اندازه منافذ تأثیر می گذارد و به نوبه خود نتیجه را تعیین می کند. اگرچه ژل آگارز برای تجزیه و تحلیل ساختار DNA PAGE (الکتروفورز ژل پلی آکریل آمید) و SDS (Sodium Dodecyl Sulphate) -PAGE برای آنالیز پروتئین استفاده می شود. الکتروفورز ژل آگارز کارآمدترین روش برای تجزیه و تحلیل DNA است که بر اساس اندازه است.
- ابزار بیوانفورماتیک
محققانی که در زمینه ژنومیک و پروتئومیکس کار می کنند، علاوه بر موثر بودن در روش های آزمایشگاهی مرطوب، نیاز به درک کامل تکنیک های آزمایشگاهی نیز دارند. برای مقایسه همسانی توالی ها – BLAST یا برای شناسایی ساختار پروتئین ها – Rasmol یا ایجاد پرایمرهای NEB cutters و ابزارهای دیگر باید تسلط داشته باشند. از آنجایی که اکثریت قریب به اتفاق تحقیقات پروتئومی و ژنومی به اطلاعات به روز نیاز دارند، دانشمندان باید برای یافتن هر گونه اطلاعاتی که به روز شده است، به پایگاه های اطلاعاتی بیوتکنولوژی و تحقیقات مولکولی دسترسی داشته باشند. بیوانفورماتیک به طور کلی یک رشته گسترده با روش‌های متعددی مانند Docking مولکولی مدل‌سازی مولکولی و زبان‌های برنامه‌نویسی مانند Python، C، C++، SQL است و فهرست آن پایان‌ناپذیر است.
- فلوسیتومتری
این یک تکنیک مفید برای مرتب‌سازی سلول‌ها است، یعنی فرآیند جداسازی انواع مختلف سلول‌ها از ترکیب ناهمگن سلول‌ها. این ابزار به اندازه ای پیشرفته است که می تواند برای تشخیص ویژگی های فیزیکی مختلف در یک سلول به کار رود. اساس روش بر اساس ویژگی های پراکندگی نور در سلول خاص است که توسط آنتی بادی های مونوکلونال یا رنگی بر روی سطح سلول یا مولکول های خاص درون سلولی شناسایی می شود. FACS امکان تجزیه و تحلیل جمعیت های سلولی مختلف را در یک دوره کوتاه مدت فراهم می کند. از زمان این دستگاه در زیست شناسی سلولی و همچنین آزمایشگاه های کشت بافت حیوانی یا گیاهی بسیار مهم است. بنابراین، هر کسی که علاقه مند به شغلی در زمینه تحقیق در این زمینه ها است، باید بتواند در اسرع وقت تجربه عملی این روش را کسب کند.ن آماده دریافت گزارشات و شکایات شهروندان گرامی است. .
- تکنیک کروماتوگرافی
کروماتوگرافی بر اساس ایده بهره برداری از اثر تقسیمی است که مولکول ها را در فازهای مختلف توزیع می کند و در نتیجه مخلوط پیچیده را به اجزاء تبدیل می کند. در اکثر روش های کروماتوگرافی، از یک فاز ثابت و یک فاز متحرک برای جداسازی مولکول ها استفاده می شود. بنابراین، به این معنا که کروماتوگرافی تکنیکی است که برای تشخیص مولکول های بیولوژیکی بر اساس تقسیم آنها بین فاز ساکن و فاز متحرک و ساکن استفاده می شود.
- کروماتوگرافی لایه نازک برای جداسازی اسیدهای آمینه در پروتئین ها و غیره استفاده می شود. 10 تکنیک برتر آزمایشگاهی که هر محققی باید از آنها آگاه باشد.
- کروماتوگرافی تبادل یونی یک روش کروماتوگرافی پرکاربرد برای جداسازی مولکول های باردار مانند پلی پپتیدها و پروتئین ها اسید نوکلئیک، پلی پپتیدها و سایر مولکول ها است. اصل اساسی مبادله یونی و کروماتوگرافی تبادل در دو جهت برای (یونهای) موجود در محلول با یونهایی است که به صورت الکترواستاتیکی به محیط پشتیبانی متصل شده اند.
- روش های کروماتوگرافی میل ترکیبی بر اساس جداسازی پروتئین ها بنا شده اند زیرا آنها به گیرنده های خاصی متصل هستند. برهمکنش خاص پروتئین ها با گیرنده ها یا لیگاندهای آن است. گیرنده‌ها یا لیگاندهای خاص، مانند اپی توپ‌های آنتی ژنی و همچنین آن مکان‌های آنزیمی فعال، ویژگی فوق‌العاده بالایی را به پروتئین مورد نظر نشان می‌دهند، و کروماتوگرافی میل ترکیبی از این برهمکنش‌ها برای خالص‌سازی پروتئین‌ها تنها در یک فرآیند استفاده می‌کند.
- کروماتوگرافی حذف اندازه پروتئین ها بر اساس اندازه جدا می شوند. همانطور که مولکول های پروتئین از ژل عبور می کنند، هر چه اندازه آنها کوچکتر باشد، کمتر در ژل یا الک گیر می کنند و در نتیجه دیرتر شسته می شوند. مولکول‌های بزرگ‌تر سریعتر شسته می‌شوند و می‌توانند سریعتر حرکت کنند و از هر گونه منافذ ریز در ژل جلوگیری کنند.
- کروماتوگرافی مایع با فشار بالا (HPLC): برای HPLC از دانه های سیلیکا به جای مهره های پلی ساکارید استفاده می شود. با توجه به فشار بالا و اندازه‌های کوچکتر دانه‌های سیلیس، این منجر به صفحه‌های نظری‌تر می‌شود و در نتیجه قدرت تفکیک بیشتری برای تشخیص نمونه‌های بیولوژیکی پیچیده‌تر می‌شود. کروماتوگرافی فاز معکوس (RP-HPLC) از رزین هایی استفاده می کند که دارای گروه های آبگریز ریز هستند که به هم متصل هستند.
- تکنیک های طیف سنجی
طیف سنجی جرمی و مرئی اشعه ماوراء بنفش را می توان به طور کلی برای انجام تحقیقات کمی و کیفی روی مولکول های زیستی مانند پروتئین ها استفاده کرد. اسیدهای نوکلئیک و غیره. اشعه ماوراء بنفش در زیست شناسی مولکولی و همچنین در تحقیقات میکروبی استفاده می شود زیرا برای تعیین کیفیت، کمیت و خلوص اسیدهای نوکلئیک و پروتئین ها و تعیین منحنی رشد موجودات میکروبی امکان پذیر است. به همین ترتیب از طیف سنجی جرمی برای اندازه گیری وزن مولکولی پروتئین ها استفاده می شود. NMR برای اصلاح ساختار و تجزیه و تحلیل ساختار پروتئین ها برای مطالعه مکانیسم های پشت ساختار ثانویه و عملکرد یک پروتئین از طریق چین ها، شبیه سازی دینامیکی ساختاری پروتئین ها و DNA و همچنین سایر موارد استفاده می شود. تکنیک های کروماتوگرافی و انواع آنها در زیر فهرست شده است.
- سنجش کمی و کیفی اسیدهای نوکلئیک، پروتئین ها و سایر مواد در برابر اشعه ماوراء بنفش قابل مشاهده است.
- اسپکتروفتومتر جذب اتمی – تشخیص یون های فلزی در نمونه های بیولوژیکی
- ساختار NMR مولکول های بزرگ آلی
- Ir تجزیه و تحلیل گروه عاملی در ترکیبات
- واکنش زنجیره های پلیمراز
این یک روش بسیار مهم در زیست شناسی مولکولی است. این نه تنها یک فناوری پیشگامانه است، بلکه بسیار مقرون به صرفه است – هزاران DNA تکراری را می توان تنها با استفاده از یک رشته DNA برای یک پایه ساخت. روش واکنش زنجیره ای پلیمراز به طور گسترده در آزمایشگاه های پزشکی و بیوشیمیایی مورد استفاده قرار می گیرد – یک جزء ضروری تقریباً در تمام انواع آزمایشات است. برخی از کاربردهای آن به شرح زیر است:
- توالی یابی DNA
- جهش های ژنتیکی شناسایی می شوند
- شبیه سازی و پروفایل بیان
- تایپ بافت در طی مراحل پیوند عضو
- انگشت نگاری ژنتیکی
- تحقیق در مورد miRNA
- آزمایش رضایت والدین – در پرونده های جنایی
- درمان های سرطان که فرموله شده اند
- تشخیص زودهنگام انواع سرطان و HIV
- توالی یابی DNA، شبیه سازی و بیان ژن
برنامه های ذکر شده در اینجا تنها بخش کوچکی از برنامه های دیگر هستند. اگر تمایل دارید با استفاده از این روش در دنیای تحقیقات تاثیر بگذارید، می تواند کمک بزرگی به شما باشد. پیشرفته ترین دستگاه های PCR توسط سازندگان مختلف در سرتاسر جهان در حال توسعه است که باید در مورد این دستگاه ها نیز بدانید. با مطالعه مقالات تحقیقاتی و روندهای تحقیق، دانش خود را در مورد آخرین پیشرفت ها و پیشرفت ها در زمینه دستگاه PCR، تکنیک و استفاده از آن به روز نگه دارید.
- تکنیک های کشت سلولی
تکنیک‌های آزمایشگاهی که باید بدانید کشت سلول‌های باکتریایی، حیوانی و گیاهی برای تحقیقات بیولوژیکی میکروبی، سلولی و مولکولی ضروری است. کشت میکروبی یکی از مؤثرترین روش‌ها برای بررسی فیزیولوژی، بیوشیمی و ژن‌های میکروب‌ها همراه با غربالگری آنتی‌بیوتیک‌ها است. علاوه بر این، میکروب‌ها را می‌توان برای تولید متابولیت‌های ضروری مورد مطالعه قرار داد که می‌توانند برای تولید این ماده در مقیاس وسیع مورد استفاده قرار گیرند. میکروب ها در تجزیه برخی مواد شیمیایی تخصص دارند. کشت سلولی گیاهی و حیوانی برای مطالعه متابولیسم سلولی حیاتی است و کارآمدترین روش برای مطالعه اثرات روی مواد شیمیایی و داروها است.
از کشت سلولی در مطالعه جهش زایی و همچنین سرطان زایی از طریق استفاده از جهش زاهای قوی استفاده می شود. سلول ها همچنین برای کشف داروهای جدید و توسعه غربالگری می شوند. درک این تکنیک مهم ترین پیش نیاز آزمایشگاه های زیست شناسی سلولی است. حفظ محیطی تمیز با استفاده از محیط مناسب، انکوباسیون و زیرکشت سلول ها در زمان مناسب برای موفقیت کشت سلولی ضروری است. تکنیک های کشت سلولی شامل مهارت های زیر است:
- طراحی و تجهیزات مورد استفاده در آزمایشگاه کشت سلولی آزمایشگاه کشت سلولی
- کشت سلول ایمن است، اما جنبه های ایمنی در آن وجود دارد.
- انواع سلول ها و ویژگی های فرهنگ
- انجماد سلول ها و ذخیره سازی
- پروتکل های کشت سلولی
- شناسایی خطوط سلولی
- تکنیک های میکروسکوپی
توانایی دیدن واضح و عمیق در زمینه علم بسیار مهم است، همانطور که در زمینه علم، برای هر اعلامیه ای که می کنید، ضروری است که شواهد محکمی از آزمایشات خود و نتایجی داشته باشید که ادعاهای شما را از نظر علمی تأیید می کند. میکروسکوپ ها به طور گسترده در طیف گسترده ای از موضوعات در علم استفاده می شود، به ویژه برای درک اصول زندگی و انجام تحقیقات حیاتی. با پیشرفت مداوم در حوزه میکروبیولوژی، ما قادر به مشاهده انواع سلول ها، از سلول های گیاهی و حیوانی، تا ساختار ماکرومولکول ها در داخل سلول هستیم
با نگاهی به گذشته، پیشرفت های علمی مهم و پیچیده ای با استفاده از میکروسکوپ کشف شده است. برای ذکر چند مورد، در اینجا برخی از جالب ترین جزئیات این رویدادها که با استفاده از میکروسکوپ کشف شده اند، آورده شده است:
- چرخه کربس نوشته هانس کربس (1937)
- تقسیم سلولی نتیجه والتر فلمینگ (1879) است.
- انتقال عصبی (بین پایان قرن 19 تا قرن 20)
- فتوسنتز و تنفس سلولی توسط Jan Ingenhousz در دهه 1770 کشف شد.
“یک چشم علم” توصیف دقیقی برای اصطلاح میکروسکوپ ارائه شده است. میکروسکوپ ها ابزار اصلی و همیشگی علم بوده اند و بنابراین هر محققی باید از داشتن به روزترین درک در آن موضوع گسترده آگاه باشد تا بتواند علم را در سطحی کوچک درک کند.
با نگاهی به گذشته، پیشرفت های علمی مهم و پیچیده ای با استفاده از میکروسکوپ کشف شده است. برای ذکر چند مورد، در اینجا برخی از جالب ترین جزئیات این رویدادها که با استفاده از میکروسکوپ کشف شده اند، آورده شده است:
- چرخه کربس نوشته هانس کربس (1937)
- تقسیم سلولی نتیجه والتر فلمینگ (1879) است.
- انتقال عصبی (بین پایان قرن 19 تا قرن 20)
- فتوسنتز و تنفس سلولی توسط Jan Ingenhousz در دهه 1770 کشف شد.
“یک چشم علم” توصیف دقیقی برای اصطلاح میکروسکوپ ارائه شده است. میکروسکوپ ها ابزار اصلی و همیشگی علم بوده اند و بنابراین هر محققی باید از داشتن به روزترین درک در آن موضوع گسترده آگاه باشد تا بتواند علم را در سطحی کوچک درک کند.
- تبلور
برای تمیز کردن جامد استفاده می شود. این فرآیند نیاز به حلال مناسب دارد. حلالی مناسب حلالی است که در صورت گرم بودن در ماده (املاح) حل شود، اما در سرد بودن این کار را انجام نمی دهد. بهترین حلال ها دارای تمایز قابل توجهی در حلالیت در محدوده قابل قبولی از دما هستند. (به عنوان مثال آب یک حلال تبلور است که از 100 درجه سانتی گراد و 0 درجه سانتی گراد متغیر است. حلال های هیدروکربنی مانند هگزان ها و اتر نفتی دارای محدوده T متفاوتی هستند زیرا می توانند تا دمای زیر 0 درجه سرد شوند، اما در دمای زیر 100 درجه سانتیگراد می جوشند).
- سانتریفیوژ
فرآیند سانتریفیوژ یک روش مکانیکی است که از نیروی گریز از مرکز برای حذف اجزا از محلول بر اساس شکل، اندازه، چگالی آنها، ویسکوزیته متوسط آنها و سرعت روتور استفاده می کند. اجزای متراکم تر مخلوط از جهت محور سانتریفیوژ دور می شوند و اجزای سبک تر مخلوط به سمت مرکز محور حرکت می کنند. زیست شناسان و شیمیدانان می توانند نیروی گرانشی موثر در لوله آزمایش را افزایش دهند تا اطمینان حاصل شود که رسوب (پلت) می تواند به سرعت و به طور کامل به سمت پایه لوله حرکت کند. مایع باقیمانده روی رسوب به عنوان مایع رویی شناخته می شود که به عنوان سوپرنات نیز شناخته می شود.
بین چگالی و اندازه یک ذره و سرعت جدا شدن آن از یک ترکیب ناهمگن زمانی که تنها نیروی کار گرانش است، ارتباط وجود دارد. هر چه اندازه و چگالی ذرات بیشتر باشد و سریعتر از مخلوط جدا شوند. وقتی نیروی گرانشی قوی‌تری را روی مخلوط اعمال می‌کنید، مشابه نیروی سانتریفیوژ، جداسازی ذرات تسریع می‌شود. این در محیط های آزمایشگاهی و صنعتی بهینه است زیرا ذرات که به طور طبیعی در یک دوره زمانی طولانی از هم جدا می شوند در مدت زمان کوتاه تری از هم جدا می شوند.
سرعت سانتریفیوژ با سرعت زاویه ای تعیین می شود که معمولاً برحسب RPM یا دور بر دقیقه (RPM) یا شتاب بر حسب گرم بیان می شود. نرخ تبدیل بین RPM و G توسط شعاع روتور سانتریفیوژ تعیین می شود. سرعت ته نشین شدن ذرات در این فرآیند نتیجه اندازه و شکل آنها، شتاب گریز از مرکز آنها و همچنین کسر حجمی جامدات و همچنین تفاوت در چگالی بین مایع و ذره و همچنین درجه ویسکوزیته است. . متداول‌ترین کاربرد آن جداسازی جامدات از سوسپانسیون‌های با غلظت‌های بالا است و در تصفیه لجن‌های فاضلاب برای کمک به آب‌گیری، جایی که رسوب یکنواخت کمتری ایجاد می‌شود، استفاده می‌شود.
روش سانتریفیوژ در طیف وسیعی از کاربردها در بخش های کارگری و صنعتی استفاده می شود و این روش فقط برای جداسازی دو ماده امتزاج پذیر و همچنین برای مطالعه خواص هیدرودینامیکی ماکرومولکول ها مورد استفاده قرار نمی گیرد. این یک روش تحقیقاتی قابل توجه و پرکاربرد در بیوشیمی و همچنین زیست شناسی مولکولی و سلولی است. در صنایع غذایی و شیمیایی، سانتریفیوژهای ویژه ممکن است جریان ثابتی از مایع مملو از ذرات را کنترل کنند. سانتریفیوژ رایج ترین روش مورد استفاده برای غنی سازی اورانیوم با استفاده از اختلاف جرم کوچک بین اتم های U-238 و همچنین U-235 در گاز اورانیوم-هگزا فلوراید است.
.