واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) یک روش زیست شناسی مولکولی است که به شما امکان می دهد مقادیر کمی از دی اکسی ریبونوکلئیک اسید (DNA) را در مواد بیولوژیکی، به طور دقیق تر، قطعات خاصی از آن را شناسایی کرده و آنها را چندین برابر کنید. سپس با الکتروفورز ژل به صورت بصری شناسایی می شوند. این واکنش در سال 1983 توسط K. Mullis توسعه یافت و در لیست اکتشافات برجسته سالهای اخیر گنجانده شده است.
مکانیسم های PCR چیست؟
کل تکنیک بر اساس توانایی اسیدهای نوکلئیک در خود تکثیر است که در این مورد به صورت مصنوعی در آزمایشگاه انجام می شود. تولید مثل DNA ممکن است در هیچ منطقه ای از مولکول شروع نشود، بلکه فقط در مناطقی با یک توالی نوکلئوتیدی خاص - قطعات شروع. برای شروع واکنش زنجیره ای پلیمراز، پرایمرها (یا پروب های DNA) مورد نیاز هستند. اینها قطعات کوتاهی از یک زنجیره DNA با یک توالی نوکلئوتیدی معین هستند. آنها مکمل (یعنی متناظر) با نواحی ابتدایی DNA نمونه هستند.
البته، برای ایجاد آغازگرها، دانشمندان باید توالی نوکلئوتیدی اسید نوکلئیک درگیر در این تکنیک را مطالعه کنند. این کاوشگرهای DNA هستند که ویژگی واکنش و شروع آن را ارائه می کنند. اگر حداقل یک مولکول از DNA مورد نظر در نمونه یافت نشود، واکنش زنجیره ای پلیمراز انجام نمی شود. به طور کلی، پرایمرهای فوق، مجموعه ای از نوکلئوتیدها، یک DNA پلیمراز مقاوم در برابر حرارت برای انجام واکنش ضروری هستند. دومی یک آنزیم است - یک کاتالیزور برای سنتز مولکول های اسید نوکلئیک جدید بر اساس نمونه. همه این مواد، از جمله مواد بیولوژیکی که در آن تشخیص DNA ضروری است، در یک مخلوط واکنش (محلول) ترکیب می شوند. در یک ترموستات مخصوص قرار می گیرد که گرمایش و سرمایش بسیار سریع را برای یک زمان معین انجام می دهد - یک چرخه. معمولا 30-50 وجود دارد.
این واکنش چگونه کار می کند
ماهیت آن در این واقعیت نهفته است که در طی یک چرخه پرایمرها به بخش های مورد نظر DNA متصل می شوند و پس از آن تحت تأثیر آنزیم دو برابر می شود. بر اساس رشته های DNA به دست آمده، قطعات یکسان جدید و جدید از مولکول در چرخه های بعدی سنتز می شوند.
واکنش زنجیره ای پلیمراز به صورت متوالی پیش می رود، مراحل زیر آن متمایز می شود. اولین مورد با دو برابر شدن مقدار محصول در طول هر چرخه گرمایش و سرمایش مشخص می شود. در مرحله دوم، واکنش کاهش می یابد، زیرا آنزیم آسیب دیده و همچنین فعالیت خود را از دست می دهد. علاوه بر این، ذخایر نوکلئوتیدها و آغازگرها تخلیه می شود. در آخرین مرحله - یک فلات - محصولات دیگر انباشته نمی شوند،چون معرف ها تمام شده اند.
جایی که استفاده می شود
بی شک واکنش زنجیره ای پلیمراز بیشترین کاربرد را در پزشکی و علم پیدا می کند. در زیست شناسی عمومی و خصوصی، دامپزشکی، داروسازی و حتی اکولوژی استفاده می شود. علاوه بر این، در دومی آنها این کار را برای نظارت بر کیفیت محصولات غذایی و اشیاء محیطی انجام می دهند. واکنش زنجیره‌ای پلیمراز به طور فعال در پزشکی قانونی برای تأیید پدری و شناسایی یک فرد استفاده می‌شود. در پزشکی قانونی، و همچنین در دیرینه شناسی، این تکنیک اغلب تنها راه خروج است، زیرا معمولاً DNA بسیار کمی برای تحقیق در دسترس است. البته این روش در پزشکی عملی کاربرد بسیار گسترده ای پیدا کرده است. در زمینه هایی مانند ژنتیک، بیماری های عفونی و بیماری های سرطانی مورد نیاز است.
