Hva er en polymerasekjedereaksjon?
Polymerasekjedereaksjonen (PCR) bruker enzymer for å masse replikere en del av en deoksyribonukleinsyre (DNA) -streng for enklere analyse, for eksempel å søke etter gener av interesse. I likhet med atomkjededreaksjonen, er polymerasekjedereaksjonen en eksponentiell prosess som fortsetter så lenge råvarene for å opprettholde reaksjonen er tilgjengelige. I motsetning til DNA-replikasjon i den naturlige verden, kan polymerasekjedereaksjonen bare gjenskape ganske små DNA-biter, med et øvre tak på omtrent 2-3 kilo basepar (KB). En polymerasekjedereaksjon bruker livløse enzymer for å oppnå sin replikasjonseffekt, og skiller den ut fra andre kopieringstilnærminger som bruker aktive organismer.
En moderne polymerasekjedereaksjon krever seks grunnleggende komponenter for å fungere: DNA -kjemikaliet, primer, primer for å avgrense segmere til å tjene DNA for å gjøre DNA for å gjøre DNA for å gjøre DNA for å tjene til å tjene SN -en som er Copyer, og primer for å avgrense SUM -reaksjonen for å avgrense seks grunnleggende komponenter. En maskin som kalles en termisk sykler. DeTermisk sykler holder ofte flere testrør med flere polymerasekjedereaksjoner, som hver holder 15 til 100 mikroliter, verdsetter rett under en kubikk millimeter vann. Omtrent hundre nanogram av DNA -base brukes.
TAQ-polymerase, nøkkelingrediensen for en polymerasekjedereaksjon, blir ekstrahert fra en dyp-sjø, termisk ventilasjonsbakterie, termus aquaticus . Det fungerer bra for kopiering, men ikke perfekt, og gjør en feil omtrent en gang hver 8. million basepar. Før TAQ -polymerase ble andre polymeraser brukt, men mange av dem brøt sammen ved de nødvendige temperaturene for at reaksjonen skulle begynne. Oppvarmingssyklusen er komplisert, men inkluderer temperaturer som kort varierer nesten helt til kokepunktet, så holdbarhet i polymerasen er viktig.
De grunnleggende trinnene i polymerasekjedereaksjonen er som følger. Alle ingrediensene blandes sammen i enLite hetteglass, vanligvis med et volum på 200 mikrogram. Blandingen blir oppvarmet til nær kokepunkt for å bryte hydrogenbindingene i parstrenget DNA, og skaper enkeltstrenger som er mottakelige for kopiering. Dette kalles denaturering . Jo lengre streng som skal kopieres, jo lengre varer denatureringsprosessen.
Det neste trinnet i polymerasekjedereaksjonen kalles annealing . Primerne, som er skreddersydde, korte DNA-tråder, er designet spesielt for å binde seg til steder i begynnelsen og slutten av segmentet som skal kopieres. Hvis primerne er feil designet eller temperaturen på dette stadiet er feil, vil grunningen binde tilfeldig til DNA, noe som resulterer i feil segmentkopi. De fleste primere smelter med omtrent to tredjedeler av veien til kokepunkt, og annealing, en 1-2 minutters prosess, finner sted noen få grader under dette.
De siste trinnene i polymerasekjedereaksjonen kalles utvidelse og endelig utvidelse . Dette er WHer magien skjer. Polymerasen kopierer DNA -segmentet raskt, og skaper millioner og millioner av eksemplarer på bare minutter. Vanligvis består en syklus av alle tidligere trinn, gjentatt omtrent tjue eller tretti ganger.
Resultatet er en haug med kopiert DNA. Polymerasekjedereaksjoner har en rekke bruksområder, inkludert farskapstesting, bestemme tilstedeværelsen eller fraværet av en genetisk defekt eller viralt DNA, kloning av et gen, som introduserer spesifikke mutasjoner, analyserer DNAet til utdødde arter eller døde personer, "genetisk fingeravtrykk" på forbrytelsesstedet, og mer.