Polymerázová řetězová reakce, její podstata a oblasti použití

Polymerázová řetězová reakce (PCR) je metoda molekulární biologie, která umožňuje detekovat malé množství v biologickém materiálu deoxyribonukleové kyseliny (DNA), přesněji některé z jeho fragmentů a mnohokrát je množit. Pak jsou vizuálně identifikovány gelovou elektroforézou. Reakce byla vyvinuta v roce 1983 K. Mullisem a zařazena do seznamu vynikajících objevů posledních let.

Jaké jsou mechanismy PCR?

Celá technika je založena na schopnosti nukleových kyselin sama se replikovat, což se v tomto případě provádí uměle v laboratoři. Reprodukce DNA může začít v žádné oblasti molekuly, ale pouze v oblastech s určitou sekvencí nukleotidů - počátečních fragmentů. K tomu, aby začala polymerázová řetězová reakce, jsou potřebné primery (nebo sondy DNA). Jedná se o krátké fragmenty řetězce DNA s danou nukleotidovou sekvencí. Jsou komplementární (tj. Vhodné) s počátečními oblastmi vzorku DNA.

Samozřejmě, aby se vytvořily primery, vědci musí studovat sekvenci nukleotidů nukleové kyseliny, který se podílí na metodice. Tyto DNA sondy zajišťují specifičnost reakce a její iniciaci. Polymerázová řetězová reakce nebude jít, pokud není ve vzorku alespoň jedna molekula požadované DNA. Obecně reakce vyžaduje výše uvedené primery, sady nukleotidů, odolný vůči teplu DNA polymerázu. Posledně jmenovaný je enzym, katalyzátor pro syntézu nových molekul nukleových kyselin založených na vzorku. Všechny tyto látky, včetně biologického materiálu, v němž má být detekována DNA, jsou spojeny do reakční směsi (roztok). Je umístěn ve speciálním termostatu a provádí velmi rychlé vytápění a chlazení pro nastavený časový cyklus. Obvykle je 30-50 z nich.

Jak tato reakce jde?

Její podstatou spočívá ve skutečnosti, že během jednoho cyklu jsou primery připojeny k nezbytným sekcím DNA, po které se pod účinností enzymu zdvojnásobí. Na základě výsledných řetězců DNA v následujících cyklech se syntetizují nové a nové identické fragmenty molekuly.

Polymerázová řetězová reakce pokračuje důsledně, rozlišují se následující fáze. První se vyznačuje zdvojnásobením množství produktu během každého cyklu ohřevu a chlazení. Ve druhém stupni se reakce zpomaluje, protože enzym je poškozen a také ztrácí svou aktivitu. Kromě toho jsou zásoby nukleotidů a primerů vyčerpány. V poslední fázi - plošině - produkty se již nehromadí, protože činidla jsou u konce.

Kde se používá

Nepochybně polymerázová řetězová reakce zjišťuje nejširší využití v medicíně a vědě. Používá se v obecné a soukromé biologii, veterinární medicíně, farmacie a dokonce i ekologii. Kromě toho se v tomto případě provádí monitorování kvality potravin a objektů vnějšího prostředí. Aktivně využívá polymerázovou řetězovou reakci v forenzní praxi k potvrzení otcovství a identifikaci identity člověka. V forenzní lékařské vyšetření, stejně jako v paleontologii, často je tato technika jedinou cestou ven, protože obvykle je k výzkumu k dispozici velmi malé množství DNA. Nepochybně velmi široká aplikace metody nalezené v praktické medicíně. Je zapotřebí v oblastech jako je genetika, infekční a onkologická onemocnění.