Полимеразна верижна реакция, нейната същност и области на приложение

Полимеразната верижна реакция (PCR) е метод на молекулярната биология, който позволява да се откриват малки количества в биологичен материал дезоксирибонуклеинова киселина (ДНК), по-точно, някои от неговите фрагменти и да ги умножавате многократно. След това те се идентифицират визуално чрез гел-електрофореза. Реакцията е разработена през 1983 г. от К. Мълис и е включена в списъка на забележителните открития от последните години.

Какви са механизмите на PCR?

Цялата техника се основава на способността на нуклеиновите киселини да се саморазливат, което в този случай се извършва изкуствено в лаборатория. Възпроизвеждането на ДНК може да започне не във всяка област на молекулата, но само в области с определена последователност от нуклеотиди - начални фрагменти. За да започне полимеразната верижна реакция, са необходими праймери (или ДНК сонди). Това са къси фрагменти на ДНК верига с дадена нуклеотидна последователност. Те са комплементарни (т.е. подходящи) с изходните области на пробата ДНК.

Разбира се, за да се създадат грундове, учените трябва да изучават последователността на нуклеотидите нуклеинова киселина, който участва в методологията. Тези ДНК сонди осигуряват специфичността на реакцията и нейното иницииране. Полимеразна верижна реакция няма да излезе, ако в пробата няма поне една молекула от желаната ДНК. По принцип, споменатите по-горе праймери, набор от нуклеотиди, термично устойчива ДНК полимераза са необходими за осъществяване на реакцията. Последният е ензим, катализатор за синтеза на нови молекули на нуклеинова киселина, базирани на проба. Всички тези вещества, включително биологичния материал, в който трябва да се открие ДНК, се комбинират в реакционна смес (разтвор). Той се поставя в специален термостат, като извършва много бързо отопление и охлаждане за определен времеви цикъл. Обикновено има 30-50 от тях.

Как протича тази реакция?

Нейната същност се крие във факта, че по време на един цикъл праймерите са прикрепени към необходимите части от ДНК, след което се удвоява под действието на ензима. Въз основа на получените нишки на ДНК в следващите цикли се синтезират нови и нови идентични фрагменти на молекулата.

Полимеразна верижна реакция последователно, се разграничават следните етапи. Първият се характеризира с удвояване на количеството продукт по време на всеки цикъл на отопление и охлаждане. Във втория етап реакцията се забавя, тъй като ензимът е повреден и също така губи своята активност. В допълнение, запасите от нуклеотиди и праймери са изчерпани. На последния етап - платото - продуктите вече не се натрупват, защото реагентите свършват.

Къде се използва

Несъмнено полимеразната верижна реакция намира най-широко приложение в медицината и науката. Използва се в обща и частна биология, ветеринарна медицина, фармация и дори екология. Освен това, в последното, това се прави, за да се следи качеството на храната и обектите на външната среда. Активно използвана полимеразна верижна реакция в съдебната практика за потвърждаване на бащинството и идентифициране на самоличността на човека. В съдебномедицински преглед, както и в палеонтологията, често тази техника е единственият изход, тъй като обикновено има изключително малко количество ДНК за изследване. Несъмнено много широко приложение на метода, открит в практиката на медицината. Това е необходимо в области като генетика, инфекциозни и онкологични заболявания.