Co to jest reakcja łańcuchowa polimerazy?

Reakcja łańcuchowa polimerazy (PCR) wykorzystuje enzymy do masowego replikacji części nici kwasu deoksyrybonukleinowego (DNA) w celu łatwiejszej analizy, takich jak poszukiwanie przedmiotowych genów.Podobnie jak reakcja łańcucha jądrowego, reakcja łańcuchowa polimerazy jest procesem wykładniczym, który przebiega tak długo, jak dostępne są surowce do utrzymania reakcji.W przeciwieństwie do replikacji DNA w świecie przyrody, reakcja łańcuchowa polimerazy może replikować tylko dość małe kawałki DNA, z górnym sufitem około 2-3 kilogramów par zasad (KB).Reakcja łańcuchowa polimerazy wykorzystuje enzymy nieożywione do osiągnięcia swojego efektu replikacji, odróżniając go od innych podejść do kopiowania, które wykorzystują aktywne organizmy.

Nowoczesna reakcja łańcuchowa polimerazy wymaga sześciu podstawowych składników do pracy: segment DNA, do opracowania, startery, aby ograniczyćSegment, polimeraza Taq do kopiowania, nukleotydy DNA, aby służyć jako surowiec, środowisko buforu chemicznego i maszyna o nazwie Cycler termiczny.Cykler termiczny często trzyma wiele rur testowych z wieloma reakcjami łańcuchowymi polimerazy, z których każda utrzymuje od 15 do 100 mikrolitrów, wartości tuż pod sześciennym milimetrem wody.Zastosowano około sto nanogramów podstawy DNA.

Taq, kluczowy składnik reakcji łańcuchowej polimerazy, jest ekstrahowany z głębokiej, termicznej bakterii żywienia wentylacyjnego, termus aquaticus

.Działa dobrze w kopiowaniu, ale nie idealnie, popełniając błąd mniej więcej raz na 8 milionów par zasad.Przed polimerazą TAQ zastosowano inne polimerazy, ale wiele z nich zepsuło się w niezbędnych temperaturach reakcji na rozpoczęcie.Cykl ogrzewania jest skomplikowany, ale obejmuje krótko od prawie aż do temperatury wrzenia, więc niezbędna jest trwałość polimerazy.

Podstawowe etapy reakcji łańcuchowej polimerazy są następujące.Wszystkie składniki są mieszane razem w małej fiolce, zwykle o objętości 200 mikrogramów.Mieszanina jest podgrzewana do bliskiego punktu wrzenia, aby rozbić wiązania wodorowe w pary dni DNA, tworząc pojedyncze nici, które są podatne na kopiowanie.Nazywa się to denaturującym

.Im dłuższy pasmo, tym dłuższy proces denaturujący trwa.

Kolejny krok w reakcji łańcuchowej polimerazy nazywa się wyżarzaniem

.Startery, które są wykonane na zamówienie, krótkie pasma DNA, są zaprojektowane specjalnie do wiązania się z miejscami na początku i na końcu segmentu, które mają zostać skopiowane.Jeśli startery są niepoprawnie zaprojektowane lub temperatura na tym etapie jest błędna, starter będzie losowo wiązać się z DNA, co spowoduje niewłaściwą kopię segmentu.Większość starterów topi się około dwóch trzecich sposobu na temperaturę wrzenia, a wyżarzanie, 1-2 minutowy proces, odbywa się w kilku stopniach poniżej.

Ostateczne rozszerzenie .Tutaj dzieje się magia.Polimeraza szybko kopiuje segment DNA, tworząc miliony kopii w zaledwie minuty.Zwykle cykl składa się ze wszystkich poprzednich kroków, powtarzanych około dwudziestu lub trzydziestu razy. Rezultatem jest wiązka skopiowanego DNA.Reakcje łańcuchowe polimerazy mają różne zastosowania, w tym testy ojcowskie, określenie obecności lub braku defektu genetycznego lub wirusowego DNA, klonowanie genu, wprowadzanie specyficznych mutacji, analizując DNA gatunków wygasłych lub osób martwych, „genetyczne pobieranie palców” wmiejsce zbrodni i więcej.