Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, η ουσία και τα πεδία εφαρμογής της

Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) είναι μια μέθοδοςμοριακή βιολογία, η οποία επιτρέπει την ανίχνευση στο βιολογικό υλικό μικρών ποσοτήτων δεοξυριβονουκλεϊνικού οξέος (DNA), ακριβέστερα, ορισμένων θραυσμάτων αυτών και πολλαπλασιάζεται πολλές φορές. Εν συνεχεία αναγνωρίζονται οπτικά με ηλεκτροφόρηση πηκτής. Η αντίδραση αναπτύχθηκε το 1983 από τον K. Mullis και συμπεριλήφθηκε στον κατάλογο των εξαιρετικών ανακαλύψεων των τελευταίων ετών.

Η όλη τεχνική βασίζεται στην ικανότητανουκλεϊκά οξέα σε αυτοαναδιπλασιασμό, η οποία σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται τεχνητά σε ένα εργαστήριο. Η αναπαραγωγή του DNA δεν μπορεί να ξεκινήσει σε καμία περιοχή του μορίου, αλλά μόνο σε περιοχές με μια ορισμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων - αρχικά θραύσματα. Για να ξεκινήσει η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, απαιτούνται εναρκτήρες (ή ανιχνευτές DNA). Αυτά είναι σύντομα θραύσματα αλυσίδας ϋΝΑ με δεδομένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων. Είναι συμπληρωματικά (δηλαδή, κατάλληλα) προς τις περιοχές έναρξης του DNA δείγματος.

Φυσικά, για να δημιουργήσουν αστάρια, οι επιστήμονες πρέπειγια τη μελέτη της αλληλουχίας νουκλεοτιδίων του νουκλεϊνικού οξέος που συμμετέχει στη διαδικασία. Αυτοί οι ανιχνευτές ϋΝΑ εξασφαλίζουν την εξειδίκευση της αντίδρασης και την εκκίνησή της. Μια αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης δεν λειτουργεί εάν δεν υπάρχει τουλάχιστον ένα μόριο του επιθυμητού DNA στο δείγμα. Γενικά, οι παραπάνω αναφερθέντες εκκινητές, ένα σύνολο νουκλεοτιδίων, μία θερμικά σταθερή ϋΝΑ πολυμεράση χρειάζονται για να πραγματοποιηθεί η αντίδραση. Το τελευταίο είναι ένα ένζυμο, ένας καταλύτης για τη σύνθεση νέων μορίων νουκλεϊκού οξέος με βάση ένα δείγμα. Όλες αυτές οι ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του βιολογικού υλικού στο οποίο πρόκειται να ανιχνευθεί το DNA, συνδυάζονται σε ένα μίγμα αντίδρασης (διάλυμα). Τοποθετείται σε ειδικό θερμοστάτη, εκτελώντας την πολύ γρήγορη θέρμανση και ψύξη για ένα καθορισμένο χρονικό κύκλο. Συνήθως υπάρχουν 30-50 από αυτές.

Πώς συμβαίνει αυτή η αντίδραση;

Η ουσία του είναι ότι κατά τη διάρκεια ενός κύκλουοι εναρκτήρες προσκολλώνται στις επιθυμητές περιοχές του ϋΝΑ, μετά το οποίο διπλασιάζεται υπό τη δράση του ενζύμου. Με βάση τους προκύπτοντες κλώνους DNA στους επόμενους κύκλους, συντίθενται νέα και νέα ταυτόσημα θραύσματα του μορίου.

Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης προχωράει διαδοχικά,διακρίνονται τα ακόλουθα στάδια. Το πρώτο χαρακτηρίζεται από τον διπλασιασμό της ποσότητας του προϊόντος κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου θέρμανσης και ψύξης. Στο δεύτερο στάδιο, η αντίδραση επιβραδύνεται, επειδή το ένζυμο είναι κατεστραμμένο και επίσης χάνει τη δραστηριότητά του. Επιπλέον, τα αποθέματα νουκλεοτιδίων και εκκινητών εξαντλούνται. Στο τελευταίο στάδιο - το οροπέδιο - τα προϊόντα δεν συσσωρεύονται πλέον, επειδή τα αντιδραστήρια έχουν τελειώσει.

Όπου χρησιμοποιείται

Αναμφίβολα, η ευρύτερη εφαρμογή της πολυμεράσηςμια αλυσιδωτή αντίδραση βρίσκει στην ιατρική και την επιστήμη. Χρησιμοποιείται σε γενική και ιδιωτική βιολογία, κτηνιατρική, φαρμακείο και ακόμη και οικολογία. Επιπλέον, στην τελευταία, αυτό γίνεται για την παρακολούθηση της ποιότητας των τροφίμων και αντικειμένων του εξωτερικού περιβάλλοντος. Χρησιμοποιείται ενεργά αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης στην εγκληματολογική πρακτική για να επιβεβαιώσει την πατρότητα και να αναγνωρίσει την ταυτότητα ενός ατόμου. Στην ιατροδικαστική εξέταση, καθώς και στην παλαιοντολογία, αυτή η τεχνική είναι συχνά η μόνη διέξοδος, δεδομένου ότι συνήθως είναι διαθέσιμη μια εξαιρετικά μικρή ποσότητα DNA για έρευνα. Αναμφισβήτητα, μια πολύ ευρεία εφαρμογή της μεθόδου που βρίσκεται στην πρακτική ιατρική. Είναι απαραίτητο σε τομείς όπως η γενετική, οι μολυσματικές και ογκολογικές παθήσεις.