Wat is een polymerasekettingreactie?
De polymerasekettingreactie (PCR) maakt gebruik van enzymen om een deel van een deoxyribonucleïnezuur (DNA) streng te repliceren voor gemakkelijkere analyse, zoals zoeken naar interessante genen. Net als de nucleaire kettingreactie is de polymerasekettingreactie een exponentieel proces dat voortkomt zolang de grondstoffen voor het behouden van de reactie beschikbaar zijn. In tegenstelling tot DNA-replicatie in de natuurlijke wereld, kan de polymerasekettingreactie alleen vrij kleine stukjes DNA repliceren, met een bovenste plafond van ongeveer 2-3 kilo basenparen (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 a machine called a Thermische cycler. DeThermische cycler bevat vaak meerdere testbuizen met meerdere polymerasekettingreacties, elk met 15 tot 100 microliter, waarden net onder een kubieke millimeter water. Ongeveer honderd nanogrammen DNA -basis worden gebruikt.
TAQ-polymerase, het sleutel ingrediënt voor een polymerasekettingreactie, wordt geëxtraheerd uit een diepzee, thermische ventilatie-woning bacterie, thermus aquaticus . Het werkt goed voor kopiëren, maar niet perfect, waardoor een fout is over eenmaal per 8 miljoen basenparen. Vóór TAQ -polymerase werden andere polymerasen gebruikt, maar veel van hen braken af bij de noodzakelijke temperaturen voor de reactie om te beginnen. De verwarmingscyclus is ingewikkeld, maar omvat temperaturen die bijna bijna helemaal tot het kookpunt variëren, dus duurzaamheid in de polymerase is essentieel.
De basisstappen van de polymerasekettingreactie zijn als volgt. Alle ingrediënten zijn samen gemengd in eenKlein flesje, meestal met een volume van 200 microgram. Het mengsel wordt verwarmd tot bijna kookpunt om de waterstofbruggen in het paar-streng DNA te breken, waardoor enkele strengen ontstaan die vatbaar zijn voor kopiëren. Dit wordt denaturering genoemd. Hoe langer de streng moet worden gekopieerd, hoe langer het denatureringsproces duurt.
De volgende stap in de polymerasekettingreactie wordt gloeien genoemd. De primers, op maat gemaakte, korte DNA-strengen, zijn specifiek ontworpen om te binden aan locaties aan het begin en einde van het te kopiëren segment. Als de primers onjuist zijn ontworpen of de temperatuur in dit stadium verkeerd is, bindt de primer willekeurig aan het DNA, wat resulteert in de verkeerde segmentkopie. De meeste primers smelten op ongeveer tweederde van de weg naar het kookpunt, en gloeien, een proces van 1-2 minuten, vindt plaats op een paar graden eronder.
De laatste stappen in de polymerasekettingreactie worden extensie en definitieve extensie genoemd. Dit is whEr gebeurt de magie. De polymerase kopieert het DNA -segment snel en creëert miljoenen en miljoenen exemplaren in slechts enkele minuten. Meestal bestaat een cyclus uit alle eerdere stappen, herhaald ongeveer twintig of dertig keer.
Het resultaat is een stel gekopieerd DNA. Polymerasekettingreacties hebben een verscheidenheid aan toepassingen, waaronder vaderschapstesten, het bepalen van de aanwezigheid of afwezigheid van een genetisch defect of viraal DNA, het klonen van een gen, het introduceren van specifieke mutaties, het analyseren van het DNA van uitgestorven soorten of dode personen, "genetische vingerafdrukken" op de misdaadscène en meer.