Cos'è una reazione a catena della polimerasi?
La reazione a catena della polimerasi (PCR) utilizza gli enzimi per replicare in serie una porzione di un filamento di acido desossiribonucleico (DNA) per un'analisi più facile, come la ricerca di geni di interesse. Come la reazione della catena nucleare, la reazione a catena della polimerasi è un processo esponenziale che procede fintanto che sono disponibili le materie prime per sostenere la reazione. Contrariamente alla replicazione del DNA nel mondo naturale, la reazione a catena della polimerasi può replicare solo pezzi abbastanza piccoli di DNA, con un soffitto superiore di circa 2-3 chilo coppie (KB). A polymerase chain reaction uses inanimate enzymes to accomplish its replication effect, setting it apart from other copying approaches that use active organisms.
A modern polymerase chain reaction requires six basic components to work: the DNA segment to be copied, primers to delimit the segment, Taq polymerase to do the copying, DNA nucleotides to serve as feedstock, a chemical buffer environment, and Una macchina chiamata Ciclerista termica. ILIl ciclista termico contiene spesso tubi di prova multipli con reazioni a catena di polimerasi multipla, ciascuna con 15-100 microlitri, valori appena sotto un millimetro cubo di acqua. Vengono utilizzati circa un centinaio di nanogrammi di base del DNA.
taq polimerasi, l'ingrediente chiave per una reazione a catena della polimerasi, viene estratto da un batterio di violazione termico, termus aquaticus . Funziona bene per copiare, ma non perfettamente, commettere un errore una volta ogni 8 milioni di coppie di basi. Prima della taq polimerasi, venivano usate altre polimerasi, ma molte di esse si sono interrotte alle temperature necessarie per l'inizio della reazione. Il ciclo di riscaldamento è complicato, ma include temperature che vanno brevemente quasi fino al punto di ebollizione, quindi la durata nella polimerasi è essenziale.
I passaggi di base della reazione a catena della polimerasi sono i seguenti. Tutti gli ingredienti sono miscelati insieme in aPiccola fiala, di solito con un volume di 200 microgrammi. La miscela viene riscaldata a un punto di ebollizione vicino per rompere i legami idrogeno nel DNA a filamento di coppia, creando singoli fili suscettibili alla copia. Questo si chiama denatura . Più a lungo è copiato il filo, più dura il processo di denaturazione.
Il prossimo passo nella reazione a catena della polimerasi si chiama ricottura . I primer, che sono filamenti di DNA su misura e corti, sono progettati specificamente per legare i siti all'inizio e alla fine del segmento da copiare. Se i primer sono progettati in modo errato o la temperatura in questa fase è errata, il primer si lega casualmente al DNA, risultando nella copia del segmento errato. La maggior parte dei primer si sciolgono a circa i due terzi del percorso di ebollizione e la ricottura, un processo di 1-2 minuti, si svolge a pochi gradi sotto questo.
Gli ultimi passaggi nella reazione a catena della polimerasi sono chiamati estensione e estensione finale . Questo è whprima che la magia accada. La polimerasi copia rapidamente il segmento del DNA, creando milioni e milioni di copie in pochi minuti. Di solito, un ciclo è costituito da tutti i passaggi precedenti, ripetuti di circa venti o trenta volte.
Il risultato è un mucchio di DNA copiato. Le reazioni a catena della polimerasi hanno una varietà di usi, incluso i test di paternità, determinando la presenza o l'assenza di un difetto genetico o un DNA virale, clonando un gene, introducendo mutazioni specifiche, analizzando il DNA di specie estinte o morti, "impronte digitali genetiche" sulla scena del crimine e altro.