O que é uma reação em cadeia da polimerase?

A reação em cadeia da polimerase (PCR) usa enzimas para replicar em massa uma porção de uma fita de ácido desoxirribonucleico (DNA) para uma análise mais fácil, como a busca de genes de interesse. Como a reação em cadeia nuclear, a reação em cadeia da polimerase é um processo exponencial que prossegue enquanto as matérias -primas para sustentar a reação estão disponíveis. Em contraste com a replicação do DNA no mundo natural, a reação em cadeia da polimerase pode replicar apenas pequenos pedaços de DNA, com um teto superior de cerca de 2-3 quilos de pares de bases (KB). Uma reação em cadeia da polimerase usa enzimas inanimadas para realizar seu efeito de replicação, diferenciando -a de outras abordagens de cópia que usam organismos ativos. Uma máquina chamada de cicladora térmica. OO ciclador térmico geralmente mantém vários tubos de teste com múltiplas reações da cadeia da polimerase, cada uma com 15 a 100 microlitros, valores logo abaixo de um milímetro cúbico de água. São usados ​​cerca de cem nanogramas de base de DNA.

A polimerase Taq, o ingrediente-chave para uma reação em cadeia da polimerase, é extraída de uma bactéria de ventilação térmica profunda, thermus aquaticus . Funciona bem para copiar, mas não perfeitamente, cometendo um erro uma vez a cada 8 milhões de pares de bases. Antes da polimerase Taq, outras polimerases eram usadas, mas muitas delas quebraram as temperaturas necessárias para que a reação inicie. O ciclo de aquecimento é complicado, mas inclui temperaturas que variam brevemente quase até o ponto de ebulição, portanto a durabilidade na polimerase é essencial.

As etapas básicas da reação em cadeia da polimerase são as seguintes. Todos os ingredientes são misturados em umfrasco pequeno, geralmente com um volume de 200 microgramas. A mistura é aquecida até o ponto de ebulição próximo para quebrar as ligações de hidrogênio no DNA de fita, criando fios únicos que são suscetíveis à cópia. Isso é chamado desnaturing . Quanto mais tempo a fita a ser copiada, mais tempo o processo de desnaturação dura.

A próxima etapa na reação em cadeia da polimerase é chamada recozimento . Os iniciadores, que são fios de DNA curtos e personalizados, são projetados especificamente para se unir aos locais no início e no final do segmento a serem copiados. Se os iniciadores forem projetados incorretamente ou a temperatura nesta fase estiver errada, o primer se ligará aleatoriamente ao DNA, resultando na cópia do segmento errado. A maioria dos primers derrete com cerca de dois terços do caminho para o ponto de ebulição e o recozimento, um processo de 1-2 minutos, ocorre a alguns graus abaixo disso.

As últimas etapas na reação em cadeia da polimerase são chamadas de extensão e extensão final . Este é o queantes da mágica acontece. A polimerase copia o segmento de DNA rapidamente, criando milhões e milhões de cópias em apenas alguns minutos. Geralmente, um ciclo consiste em todas as etapas anteriores, repetidas cerca de vinte ou trinta vezes.

O resultado é um monte de DNA copiado. As reações da cadeia da polimerase têm uma variedade de usos, incluindo testes de paternidade, determinando a presença ou ausência de um defeito genético ou DNA viral, clonando um gene, introduzindo mutações específicas, analisando o DNA de espécies extintas ou pessoas mortas, “impressão digital genética” na cena do crime e mais.