Reakcja łańcuchowa polimerazy, jej istota i zakres zastosowania

Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) jest metodąbiologia molekularna, która pozwala wykrywać w materiale biologicznym małe ilości kwasu dezoksyrybonukleinowego (DNA), a dokładniej, niektórych jego fragmentów i wielokrotnie je namnażać. Następnie są one identyfikowane wizualnie za pomocą elektroforezy żelowej. Reakcja została opracowana w 1983 r. Przez K. Mullisa i wpisana na listę wybitnych odkryć ostatnich lat.

Cała technika opiera się na umiejętnościkwasy nukleinowe do samodzielnej replikacji, które w tym przypadku są sztucznie wykonywane w laboratorium. Powielanie DNA może rozpocząć się nie w jakimkolwiek obszarze cząsteczki, ale tylko w obszarach z określoną sekwencją nukleotydów - zaczynając fragmenty. Aby rozpocząć reakcję łańcuchową polimerazy, potrzebne są startery (lub sondy DNA). Są to krótkie fragmenty łańcucha DNA o danej sekwencji nukleotydowej. Są komplementarne (to jest odpowiednie) do początkowych regionów próbki DNA.

Oczywiście, aby stworzyć podkłady, naukowcy powinnido badania sekwencji nukleotydów kwasu nukleinowego, które biorą udział w procedurze. To właśnie te sondy DNA zapewniają specyficzność reakcji i jej inicjację. Łańcuchowa reakcja polimerazy nie działa, jeśli w próbce nie ma co najmniej jednej cząsteczki pożądanego DNA. Ogólnie rzecz biorąc, wyżej wymienione startery, zestaw nukleotydów, termicznie stabilna polimeraza DNA są potrzebne do przeprowadzenia reakcji. Ta ostatnia jest enzymem, katalizatorem syntezy nowych cząsteczek kwasu nukleinowego na podstawie próbki. Wszystkie te substancje, w tym materiał biologiczny, w którym wykrywa się DNA, łączy się w mieszaninę reakcyjną (roztwór). Jest on umieszczony w specjalnym termostacie, który bardzo szybko nagrzewa się i chłodzi przez określony czas. Zwykle jest ich 30-50.

Jak przebiega ta reakcja?

Jego istotą jest to, że podczas jednego cyklustartery są przyłączone do pożądanych regionów DNA, po czym podwaja się pod działaniem enzymu. Na podstawie powstałych nici DNA w kolejnych cyklach syntetyzuje się nowe i nowe identyczne fragmenty cząsteczki.

Reakcja łańcuchowa polimerazy przebiega kolejno,rozróżnia się następujące etapy. Pierwszy charakteryzuje się podwojeniem ilości produktu podczas każdego cyklu ogrzewania i chłodzenia. W drugim etapie reakcja ulega spowolnieniu, ponieważ enzym ulega uszkodzeniu, a także traci aktywność. Ponadto zapasy nukleotydów i starterów są wyczerpane. Na ostatnim etapie - na płaskowyżu - produkty już się nie kumulują, ponieważ odczynniki się skończyły.

Gdzie jest używany

Niewątpliwie najszersze zastosowanie polimerazyreakcja łańcuchowa znajduje się w medycynie i nauce. Jest stosowany w biologii ogólnej i prywatnej, weterynarii, farmacji, a nawet ekologii. Ponadto w tym drugim przypadku służy to monitorowaniu jakości żywności i obiektów środowiska zewnętrznego. Aktywnie stosowana reakcja łańcuchowa polimerazy w praktyce sądowej w celu potwierdzenia ojcostwa i identyfikacji tożsamości osoby. W medycynie sądowej, jak również w paleontologii, ta technika jest często jedyną drogą wyjścia, ponieważ zazwyczaj do badań dostępnych jest bardzo niewiele DNA. Niewątpliwie bardzo szerokie zastosowanie metody znajdującej się w praktycznej medycynie. Jest niezbędny w takich dziedzinach jak genetyka, choroby zakaźne i onkologiczne.