ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสคืออะไร?

ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ใช้เอนไซม์ในการทำซ้ำส่วนของสแตรนกรด deoxyribonucleic (DNA) เพื่อการวิเคราะห์ที่ง่ายขึ้นเช่นการค้นหายีนที่น่าสนใจเช่นเดียวกับปฏิกิริยาลูกโซ่นิวเคลียร์ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเป็นกระบวนการเลขชี้กำลังที่ดำเนินการตราบใดที่วัตถุดิบเพื่อการรักษาปฏิกิริยาที่มีอยู่ในทางตรงกันข้ามกับการจำลองดีเอ็นเอในโลกธรรมชาติปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสสามารถทำซ้ำ DNA ชิ้นเล็ก ๆ ที่มีเพดานด้านบนประมาณ 2-3 กิโลกรัมฐาน (KB)ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสใช้เอนไซม์ที่ไม่มีชีวิตเพื่อให้ได้เอฟเฟกต์การจำลองแบบโดยการตั้งค่านอกเหนือจากวิธีการคัดลอกอื่น ๆ ที่ใช้สิ่งมีชีวิตที่ใช้งานอยู่

ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสที่ทันสมัยต้องใช้องค์ประกอบพื้นฐานหกประการ: ส่วนดีเอ็นเอที่จะคัดลอกไพรเมอร์เซ็กเมนต์ TAQ polymerase เพื่อทำการคัดลอกนิวคลีโอไทด์ DNA เพื่อทำหน้าที่เป็นวัตถุดิบสภาพแวดล้อมบัฟเฟอร์เคมีและเครื่องจักรที่เรียกว่าเครื่องปั่นความร้อนนักปั่นความร้อนมักจะมีหลอดทดสอบหลายหลอดที่มีปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสหลายตัวแต่ละครั้งมีจำนวน 15 ถึง 100 ไมโครลิตรค่าอยู่ภายใต้ลูกบาศก์มิลลิเมตรของน้ำใช้ฐานดีเอ็นเอประมาณหนึ่งร้อยนาโนกราฟ

taq polymerase ซึ่งเป็นส่วนผสมสำคัญสำหรับปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสสกัดจากทะเลลึก, แบคทีเรียที่อยู่อาศัยความร้อน,

thermus aquaticus มันทำงานได้ดีสำหรับการคัดลอก แต่ไม่สมบูรณ์ทำให้เกิดข้อผิดพลาดเกี่ยวกับทุก ๆ 8 ล้านคู่ฐานก่อนที่ TAQ polymerase จะใช้โพลิเมอร์อื่น ๆ แต่หลายคนก็พังทลายลงที่อุณหภูมิที่จำเป็นสำหรับการตอบสนองต่อการเริ่มต้นวัฏจักรความร้อนนั้นซับซ้อน แต่รวมถึงอุณหภูมิสั้น ๆ เกือบทุกทางจนถึงจุดเดือดดังนั้นความทนทานในโพลีเมอเรสจึงเป็นสิ่งจำเป็น

ขั้นตอนพื้นฐานของปฏิกิริยาลูกโซ่โพลิเมอร์มีดังนี้ส่วนผสมทั้งหมดผสมเข้าด้วยกันในขวดเล็กมักจะมีปริมาตร 200 ไมโครกรัมส่วนผสมจะถูกทำให้ร้อนใกล้กับจุดเดือดเพื่อทำลายพันธะไฮโดรเจนใน DNA ที่มีเส้นสองคู่สร้างเส้นเดี่ยวที่ไวต่อการคัดลอกสิ่งนี้เรียกว่า

denaturing ยิ่งมีการคัดลอกสแตรนด์นานเท่าไหร่กระบวนการ denaturing ก็จะยาวนานขึ้น

ขั้นตอนต่อไปในปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเรียกว่า

การหลอมไพรเมอร์ซึ่งเป็นเส้นดีเอ็นเอสั้นที่กำหนดเองได้รับการออกแบบมาโดยเฉพาะเพื่อเชื่อมโยงกับไซต์ที่จุดเริ่มต้นและจุดสิ้นสุดของส่วนที่จะคัดลอกหากไพรเมอร์ได้รับการออกแบบอย่างไม่ถูกต้องหรืออุณหภูมิในขั้นตอนนี้ไม่ถูกต้องไพรเมอร์จะผูกกับ DNA แบบสุ่มส่งผลให้คัดลอกเซ็กเมนต์ผิดไพรเมอร์ส่วนใหญ่ละลายที่ประมาณสองในสามของทางไปยังจุดเดือดและการหลอมกระบวนการ 1-2 นาทีเกิดขึ้นที่ไม่กี่องศาด้านล่างนี้

ขั้นตอนสุดท้ายในปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสเรียกว่าส่วนขยาย

และส่วนขยายสุดท้ายนี่คือที่ที่เวทมนตร์เกิดขึ้นพอลิเมอเรสคัดลอกเซ็กเมนต์ดีเอ็นเออย่างรวดเร็วสร้างสำเนานับล้านและหลายล้านชุดในไม่กี่นาทีโดยปกติแล้ววัฏจักรจะประกอบด้วยขั้นตอนก่อนหน้าทั้งหมดซ้ำ ๆ ประมาณยี่สิบหรือสามสิบครั้งผลที่ได้คือ DNA ที่คัดลอกมาปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรสมีการใช้งานที่หลากหลายรวมถึงการทดสอบความเป็นบิดาการกำหนดหรือไม่มีข้อบกพร่องทางพันธุกรรมหรือ DNA ไวรัสโคลนยีนแนะนำการกลายพันธุ์ที่เฉพาะเจาะจงวิเคราะห์ DNA ของสายพันธุ์ที่สูญพันธุ์ไปฉากอาชญากรรมและอื่น ๆ