Polymerázová řetězová reakce, její povaha a aplikace

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

Jaké jsou mechanismy PCR?

Celá technika je založena na schopnosti nukleových kyselin se samy 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. Aby začala polymerázová řetězová reakce, jsou potřebné primery (nebo sondy DNA). Jedná se o krátké fragmenty řetězce DNA s danou nukleotidovou sekvencí. Jsou to komplementární (tj. Vhodné) počáteční oblasti vzorku DNA.

Samozřejmě, aby se vytvořily primery, vědci potřebují studovat nukleotidovou sekvenci této nukleové kyseliny, která se účastní této techniky. Tyto DNA sondy zajišťují specifičnost reakce a její iniciaci. Polymerázová řetězová reakce nedochází, pokud není ve vzorku přítomna alespoň jedna molekula požadované DNA. Obecně platí, že výše uvedené primery, sada nukleotidů, tepelně stabilní DNA polymeráza jsou nezbytné pro provádění reakce. Posledně jmenovaný je enzym, katalyzátor pro syntézu nových molekul nukleových kyselin založených na vzorku. Všechny tyto látky, včetně biologického materiálu, ve kterém musí být detekována DNA, jsou spojeny do reakční směsi (roztok). Je umístěn ve speciálním termostatu, který v daném časovém cyklu provádí velmi rychlé vytápění a chlazení. Obvykle je 30-50 z nich.

Jak tato reakce jde?

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

Polymerázová řetězová reakce probíhá postupně, jsou izolovány následující stupně. 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 je polymerázová řetězová reakce široce používána v medicíně a vědě. Používá se obecně a soukromě biologie, veterinární lékařství, farmacie a dokonce i ekologie. 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 osobnosti osoby. Ve forenzní lékařské prohlídce, stejně jako v paleontologii, je tato technika často 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.