Phản ứng chuỗi polymerase, tính chất và ứng dụng

Phản ứng chuỗi polymerase (PCR) là một phương pháp sinh học phân tử cho phép phát hiện ra một lượng nhỏ deoxyribonucleic acid (DNA), chính xác hơn, một số đoạn nhất định, và nhân nhiều lần. Sau đó chúng được xác định trực quan bằng điện di gel. Phản ứng đã được K. Mullis phát triển vào năm 1983 và được đưa vào danh sách những khám phá nổi bật trong những năm gần đây.

Các cơ chế của PCR

Toàn bộ kỹ thuật này dựa trên khả năng tự nhân bản của axit nucleic, trong trường hợp này được thực hiện nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Sinh sản của DNA có thể bắt đầu không ở bất kỳ khu vực nào của phân tử, nhưng chỉ ở những vùng với một dãy nucleotide nhất định - những mảnh vỡ bắt đầu. Để bắt đầu phản ứng chuỗi polymerase, cần phải thử primers (hoặc đầu dò DNA). Đây là các đoạn ngắn của chuỗi DNA với một trình tự nucleotide nhất định. Chúng bổ sung (tức là thích hợp) các vùng bắt đầu của mẫu DNA.

Tất nhiên, để tạo mồi, các nhà khoa học cần nghiên cứu trình tự nucleotide của axit nucleic đó tham gia vào kỹ thuật này. Đó là những đầu dò DNA đảm bảo tính đặc hiệu của phản ứng và sự khởi đầu của nó. Phản ứng chuỗi polymerase không xảy ra nếu không có ít nhất một phân tử DNA mong muốn trong mẫu. Nói chung, các primers nêu trên, một tập các nucleotide, polymerase DNA ổn định nhiệt là cần thiết để tiến hành phản ứng. Loại thứ hai là một enzym, một chất xúc tác để tổng hợp các phân tử axit nucleic mới dựa trên một mẫu. Tất cả các chất này, bao gồm vật liệu sinh học, trong đó DNA phải được phát hiện, được kết hợp thành một hỗn hợp phản ứng (dung dịch). Nó được đặt trong một bộ ổn nhiệt đặc biệt, nó thực hiện quá trình gia nhiệt và làm mát nhanh chóng trong một khoảng thời gian nhất định. Thường có khoảng 30-50 trong số đó.

Phản ứng này diễn ra như thế nào?

Bản chất của nó nằm ở thực tế là trong suốt một chu kỳ được gắn với các phần cần thiết của DNA, sau đó nó tăng gấp đôi dưới tác động của enzyme. Dựa trên kết quả các chuỗi DNA trong các chu kỳ tiếp theo, các phân tử mới và mới giống nhau của phân tử được tổng hợp.

Phản ứng chuỗi polymerase xảy ra theo trình tự, các giai đoạn sau được tách ra. Đầu tiên được đặc trưng bởi một sự gia tăng gấp đôi số lượng sản phẩm trong mỗi chu trình làm nóng và làm mát. Trong giai đoạn thứ hai, phản ứng chậm lại, bởi vì enzym này bị hư hỏng, và cũng mất hoạt động. Ngoài ra, các cổ phiếu của nucleotide và mồi đã cạn kiệt. Ở giai đoạn cuối - cao nguyên - sản phẩm không còn tích lũy, bởi vì thuốc thử đã qua.

Nơi nó được sử dụng

Không nghi ngờ gì nữa, phản ứng chuỗi polymerase được sử dụng rộng rãi trong y học và khoa học. Nó được sử dụng trong sinh học tổng quát và tư nhân, thuốc thú y, dược phẩm và thậm chí cả sinh thái. Trong trường hợp thứ hai, điều này được thực hiện để giám sát chất lượng thực phẩm và các đối tượng của môi trường bên ngoài. Chủ động sử dụng phản ứng chuỗi polymerase trong thực hành pháp y để xác nhận cha và xác định tính cách của một người. Trong kiểm tra y tế pháp y, cũng như cổ sinh học, kỹ thuật này thường là cách duy nhất, vì thường có một lượng DNA rất nhỏ để nghiên cứu. Chắc chắn, một ứng dụng rất rộng của phương pháp tìm thấy trong y học thực tế. Nó là cần thiết trong các lĩnh vực như di truyền, bệnh truyền nhiễm và ung thư.