Vad är en polymeraskedjereaktion?
Polymeras -kedjereaktionen (PCR) använder enzymer för att massa replikera en del av en deoxyribonukleinsyra (DNA) -sträng för enklare analys, såsom att söka efter gener av intresse.Liksom kärnekedjereaktionen är polymeraskedjereaktionen en exponentiell process som fortsätter så länge råvarorna för att upprätthålla reaktionen är tillgängliga.Till skillnad från DNA-replikering i den naturliga världen kan polymeraskedjereaktionen endast replikera ganska små bitar av DNA, med ett övre tak på cirka 2-3 kilo baspar (KB).En polymeraskedjereaktion använder livlösa enzymer för att åstadkomma replikationseffekten och skiljer den från andra kopieringsmetoder som använder aktiva organismer.
En modern polymeraskedjereaktion kräver sex grundkomponenter för att fungera: DNA -segmentet ska kopieras, primrar för att avgränsa DNASegment, Taq -polymeras för att kopiera, DNA -nukleotider för att tjäna som råmaterial, en kemisk buffertmiljö och en maskin som kallas en termisk cykler.Den termiska cykleren har ofta flera provrör med flera polymeraskedjereaktioner, var och en innehar 15 till 100 mikroliter, värden strax under en kubik millimeter vatten.Cirka hundra nanogram DNA-bas används.
Taq-polymeras, den viktigaste ingrediensen för en polymeraskedjereaktion, extraheras från en djuphavs, termisk ventilationsbakterie, Thermus Aquaticus .Det fungerar bra för att kopiera, men inte perfekt, göra ett fel ungefär en gång var 8 miljoner baspar.Innan Taq -polymeras användes andra polymeraser, men många av dem bröt ner vid nödvändiga temperaturer för att reaktionen skulle börja.Uppvärmningscykeln är komplicerad, men inkluderar temperaturer som kort sträcker sig nästan hela vägen till kokpunkten, så hållbarhet i polymeraset är väsentligt.
De grundläggande stegen i polymeraskedjereaktionen är följande.Alla ingredienser blandas i en liten injektionsflaska, vanligtvis med en volym av 200 mikrogram.Blandningen upphettas till nästan kokpunkt för att bryta vätebindningarna i det parsträngade DNA, vilket skapar enstaka trådar som är mottagliga för kopiering.Detta kallas denaturera .Ju längre strängen som ska kopieras, desto längre är denatureringsprocessen varar.
Nästa steg i polymeraskedjereaktionen kallas Annealing .Primrarna, som är skräddarsydda, korta DNA-strängar, är utformade specifikt till bindning till platser i början och slutet av det segment som ska kopieras.Om primrarna är felaktigt utformade eller temperaturen i detta skede är fel, kommer primern att binda slumpmässigt till DNA, vilket resulterar i fel segmentkopia.De flesta primrar smälter på ungefär två tredjedelar av vägen till kokpunkten, och glödgning, en 1-2 minuters process, sker vid några grader under detta.
De sista stegen i polymeraskedjereaktionen kallas Förlängning och Slutlig förlängning .Det är här magin händer.Polymeraset kopierar DNA -segmentet snabbt och skapar miljoner och miljoner kopior på bara minuter.Vanligtvis består en cykel av alla tidigare steg, upprepade cirka tjugo eller trettio gånger.
Resultatet är ett gäng kopierat DNA.Polymeraskedjereaktioner har en mängd användningsområden, inklusive faderskapstestning, bestämmer närvaron eller frånvaron av en genetisk defekt eller viral DNA, kloning av en gen, introducerar specifika mutationer, analyserar DNA av utrotade arter eller döda personer, "genetisk fingeravtryck" vid The the the the the thebrottsplats och mer.