خطوات الاستخدام
أدخل تسلسل الحمض النووي (DNA) الذي تريد حساب درجة حرارة انصهاره. يجب أن يكون التسلسل مكتوبًا بالأحرف الكبيرة (A, T, C, G) دون أي مسافات أو أحرف إضافية. يمكن إدخال تسلسل يصل طوله إلى 100 قاعدة نيتروجينية أو أكثر، لكن يُفضل ألا يزيد عن 50 قاعدة لضمان دقة الحسابات.
اختر طريقة الحساب المناسبة. الطريقة الأساسية هي طريقة '2×AT + 4×GC' للتسلسلات القصيرة (أقل من 20 قاعدة)، وتستخدم للتقريب السريع. أما للتسلسلات الأطول، فاستخدم طريقة 'SantaLucia' أو 'التعديل الديناميكي الحراري' التي تراعي العوامل الديناميكية الحرارية بدقة أكبر. إذا كنت تستخدم التطبيقات المخبرية الدقيقة مثل تفاعل البلمرة المتسلسل (PCR)، فاختر الطريقة المتقدمة.
حدد تركيز الأملاح (مثل كلوريد الصوديوم NaCl) وتركيز الحمض النووي (DNA) في المحلول. تزيد الأملاح من ثبات اللولب المزدوج وبالتالي ترفع درجة حرارة الانصهار. تركيز الحمض النووي يؤثر أيضًا: كلما زاد التركيز، زادت درجة الانصهار قليلاً. القيم الافتراضية هي 50 ملي مولار من NaCl و 200 نانو مولار من DNA.
انقر على زر 'احسب' لتحصل على درجة حرارة الانصهار (Tm) بوحدة درجة مئوية (°C). ستظهر النتيجة مع شرح تفصيلي للقيم المستخدمة والصيغة المطبقة. يمكنك أيضًا ضبط المعاملات لإعادة الحساب إذا كانت شروط التجربة مختلفة.
تأكد من أن قيمة Tm المحسوبة مناسبة لتصميم البادئات (primers) في تفاعل PCR. النطاق المثالي لدرجة حرارة التهجين هو حوالي 5-10 درجات مئوية أقل من Tm. إذا كانت Tm عالية جدًا (> 70°C) قد تؤدي إلى ارتباط غير محدد، وإذا كانت منخفضة جدًا (< 50°C) قد لا يحدث الارتباط بشكل فعال.
أمثلة محلولة
تطبيقات عملية على درجة حرارة انصهار DNA بخطوات الحل كاملة.
الحل
احسب أولاً عدد القواعد: يبلغ طول التسلسل 18 قاعدة. عدد A (أدينين) = 5، عدد T (ثايمين) = 4، عدد G (جوانين) = 5، عدد C (سايتوسين) = 4. باستخدام الصيغة: Tm = 2×(A+T) + 4×(G+C) = 2×(5+4) + 4×(5+4) = 2×9 + 4×9 = 18 + 36 = 54°C. هذه قيمة تقريبية وتناسب التسلسلات القصيرة. لكن في الظروف المخبرية، يجب مراعاة تركيز الأملاح ودرجة الحموضة، مما قد يرفع Tm قليلاً (عادةً ما بين 55-58°C مع 50 ملي مولار NaCl). لتطبيقات PCR، نطرح 5-10°C للحصول على درجة حرارة التهجين المثلى (~48°C).
الحل
في هذه الطريقة، تعتمد القيمة على جدول الإنتالبي (ΔH) والإينتروبي (ΔS) لكل زوج قواعد. التسلسل يتكون من 24 قاعدة، لكن طريقة SantaLucia تحسب Tm باستخدام معادلة أكثر تعقيدًا تشمل مجموع الإنتالبي والإينتروبي للتسلسل بأكمله، ثم تعديلها حسب تركيز الأملاح والحمض النووي. باستخدام برنامج حسابي متخصص (مثل المدمج في هذه الحاسبة)، نحصل على: ΔH = -198.5 كيلو كالوري/مول، ΔS = -0.546 كيلو كالوري/(مول·كلفن). ثم تحسب Tm بالمعادلة: Tm = ΔH / (ΔS + R×ln(Ct/4)) - 273.15 + 16.6×log[Na+] حيث R ثابت الغازات (1.987 كالوري/(مول·كلفن))، Ct التركيز الكلي للDNA في البيكومول (500 نانو مولار = 5e-7 مولار). بعد إدخال القيم: Tm ≈ 67.2°C. هذا أعلى من الطريقة البسيطة (2×AT+4×GC = حوالي 58°C) لأن الطريقة المتقدمة تعطي تقديرًا أدق تحت ظروف التركيز المحددة. يوصى باستخدام هذه الطريقة لتصميم بادئات PCR دقيقة.
أمثلة محسوبة
قيم مُدخَلة ونتيجة محسوبة فعليًا بواسطة درجة حرارة انصهار DNA.
بادئ قصير 8 قواعد
- تسلسل DNA (من 5 إلى 3) للبادئ
- ATCGATCG
بادئ 19 قاعدة
- تسلسل DNA (من 5 إلى 3) للبادئ
- GCTTGCGGTAAACGTTTAG
بادئ غني بـGC من 14 قاعدة
- تسلسل DNA (من 5 إلى 3) للبادئ
- GCGCGCGCGCGCGC