Was ist eine Polymerasekettenreaktion?
Die Polymerasekettenreaktion (PCR) verwendet Enzyme, um einen Teil eines Desoxyribonukleinsäure -Strangs (DNA) zu replizieren, um eine leichtere Analyse zu erhalten, z. B. die Suche nach interessierenden Genen. Wie bei der Kernkettenreaktion ist die Polymerasekettenreaktion ein exponentieller Prozess, der so lange erfolgt, wie die Rohstoffe zur Aufrechterhaltung der Reaktion verfügbar sind. Im Gegensatz zur DNA-Replikation in der natürlichen Welt kann die Polymerasekettenreaktion nur ziemlich kleine DNA-Stücke mit einer oberen Decke von etwa 2-3 Kilo-Basenpaaren (KB) replizieren. Eine Polymerasekettenreaktion verwendet leblose Enzyme, um ihren Replikationseffekt zu erreichen, und unterscheidet sie von anderen Kopieransätzen, die aktive Organismen verwenden. ein thermischer Zykler. DerDer thermische Cycler hält häufig mehrere Testrohre mit mehreren Polymerasekettenreaktionen, die jeweils 15 bis 100 Mikroliter enthält, Werte knapp unter einem Kubikmillimeter Wasser. Etwa hundert Nanogramm DNA -Base werden verwendet.
Taq-Polymerase, der Schlüsselbestand für eine Polymerasekettenreaktion, wird aus einem Tiefsee, thermischem Entlüftungsbakterium, Thermous aquaticus , extrahiert. Es funktioniert gut zum Kopieren, aber nicht perfekt und macht etwa alle 8 Millionen Basispaare einen Fehler. Vor der Taq -Polymerase wurden andere Polymerasen verwendet, aber viele von ihnen brachen bei den notwendigen Temperaturen zusammen, damit die Reaktion begonnen hatte. Der Heizzyklus ist kompliziert, beinhaltet jedoch Temperaturen, die kurz bis zum Siedepunkt reichen, sodass die Haltbarkeit in der Polymerase unerlässlich ist.
Die grundlegenden Schritte der Polymerasekettenreaktion sind wie folgt. Alle Zutaten werden in a zusammen gemischtKleine Fläschchen, normalerweise mit einem Volumen von 200 Mikrogramm. Die Mischung wird auf nahezu kochendem Punkt erhitzt, um die Wasserstoffbrückenbindungen in der Paar-Strang-DNA zu brechen, wodurch einzelne Stränge erzeugt werden, die anfällig für Kopieren sind. Dies nennt man Denaturing . Je länger der Strang kopiert werden soll, desto länger dauert der Denaturierprozess.
Der nächste Schritt in der Polymerasekettenreaktion wird als Annealing bezeichnet. Die Primer, die maßgeschneiderte, kurze DNA-Stränge sind, sind speziell an Bindungsstellen zu Beginn und am Ende des Segments ausgelegt, das kopiert werden soll. Wenn die Primer falsch gestaltet sind oder die Temperatur in diesem Stadium falsch ist, bindet der Primer zufällig an die DNA, was zu der falschen Segmentkopie führt. Die meisten Primer schmelzen bei etwa zwei Dritteln des Weges bis zum Siedepunkt, und Tempern, ein 1-2-Minuten-Prozess, findet in einigen Grad darunter statt.
Die letzten Schritte in der Polymerase -Kettenreaktion werden als Extension und endgültige Erweiterung bezeichnet. Das ist wähm die Magie passiert. Die Polymerase kopiert das DNA -Segment schnell und erzeugt in nur wenigen Minuten Millionen und Millionen Kopien. Normalerweise besteht ein Zyklus aus allen früheren Schritten, die etwa zwanzig oder dreißig Mal wiederholt wurden.
Das Ergebnis ist ein Haufen kopierter DNA. Polymerasekettenreaktionen haben eine Vielzahl von Verwendungszwecken, einschließlich Paternitätstests, Bestimmung des Vorhandenseins oder Fehlens eines genetischen Defekts oder eines viralen DNA, der Klonierung eines Gens, der Einführung spezifischer Mutationen, der Analyse der DNA aus ausgestorbenem Arten oder Toten, „genetischem Fingerabdruck“ am Tribon und mehr.