Vad är en polymeraskedjereaktion?
Polymeras -kedjereaktionen (PCR) använder enzymer för att massa replikera en del av en deoxyribonukleinsyra (DNA) -sträng för enklare analys, såsom att söka efter gener av intresse. Liksom kärnekedjereaktionen är polymeraskedjereaktionen en exponentiell process som fortsätter så länge råvarorna för att upprätthålla reaktionen är tillgängliga. I motsats till DNA-replikering i den naturliga världen kan polymeraskedjereaktionen endast replikera ganska små bitar av DNA, med ett övre tak på cirka 2-3 kilo baspar (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 en termisk cykler. DeTermisk cykler har ofta flera provrör med flera polymeraskedjereaktioner, var och en innehar 15 till 100 mikroliter, värden strax under en kubik millimeter vatten. Cirka hundra nanogram DNA -bas används.
taq-polymeras, den viktigaste ingrediensen för en polymeraskedjereaktion, extraheras från en djuphavs, termisk ventilationsbakterie, termus aquaticus . Det fungerar bra för att kopiera, men inte perfekt, göra ett fel ungefär en gång var 8 miljoner baspar. Innan Taq -polymeras användes andra polymeraser, men många av dem bröt ner vid nödvändiga temperaturer för att reaktionen påbörjades. Uppvärmningscykeln är komplicerad, men inkluderar temperaturer som kort sträcker sig nästan hela vägen till kokpunkten, så hållbarhet i polymeraset är viktigt.
De grundläggande stegen i polymeraskedjereaktionen är följande. Alla ingredienser blandas i enLiten injektionsflaska, vanligtvis med en volym av 200 mikrogram. Blandningen upphettas till nästan kokpunkt för att bryta vätebindningarna i det parsträngade DNA, vilket skapar enstaka trådar som är mottagliga för kopiering. Detta kallas denaturering . Ju längre strängen som ska kopieras, desto längre är denatureringsprocessen varar.
Nästa steg i polymeraskedjereaktionen kallas Annealing . Primrarna, som är skräddarsydda, korta DNA-strängar, är utformade specifikt till bindning till platser i början och slutet av det segment som ska kopieras. Om primrarna är felaktigt utformade eller temperaturen i detta skede är fel, kommer primern att binda slumpmässigt till DNA, vilket resulterar i fel segmentkopia. De flesta primrar smälter på ungefär två tredjedelar av vägen till kokpunkten, och glödgning, en 1-2 minuters process, sker på några grader under detta.
De sista stegen i polymeraskedjereaktionen kallas förlängning och slutförlängning . Detta är whEre magin händer. Polymeraset kopierar DNA -segmentet snabbt och skapar miljoner och miljoner kopior på bara minuter. Vanligtvis består en cykel av alla tidigare steg, upprepade cirka tjugo eller trettio gånger.
Resultatet är ett gäng kopierat DNA. Polymeraskedjereaktioner har olika användningsområden, inklusive faderskapstestning, bestämmer närvaron eller frånvaron av en genetisk defekt eller viral DNA, kloning av en gen, introducerar specifika mutationer, analyserar DNA av utrotade arter eller döda personer, "genetisk fingeravtryck" vid brottsplatsen och mer.