Phản ứng chuỗi polymerase, bản chất và ứng dụng của nó

Phản ứng chuỗi polymerase, bản chất và ứng dụng của nó
Phản ứng chuỗi polymerase, bản chất và ứng dụng của nó
Anonim

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

chuỗi phản ứng polymerase
chuỗi phản ứng polymerase

Cơ chế của PCR là gì

Toàn bộ kỹ thuật dựa trên khả năng tự tái tạo của các axit nucleic, trong trường hợp này được thực hiện nhân tạo trong phòng thí nghiệm. Quá trình tái tạo DNA có thể không bắt đầu ở bất kỳ vùng nào của phân tử, mà chỉ ở những vùng có trình tự nucleotide nhất định - các đoạn khởi đầu. Để phản ứng chuỗi polymerase bắt đầu, cần có mồi (hoặc mẫu dò DNA). Đây là những đoạn ngắn của chuỗi DNA với một trình tự nucleotide nhất định. Chúng bổ sung (tức là tương ứng) với các vùng bắt đầu của DNA của mẫu.

Phản ứng chuỗi polymerase PCR
Phản ứng chuỗi polymerase PCR

Tất nhiên, để tạo ra mồi, các nhà khoa học phải nghiên cứu trình tự nucleotide của axit nucleic liên quan đến kỹ thuật này. Chính những đầu dò DNA này cung cấp tính đặc hiệu của phản ứng và sự khởi đầu của nó. Phản ứng chuỗi polymerase sẽ không xảy ra nếu ít nhất một phân tử DNA mong muốn không được tìm thấy trong mẫu. Nói chung, các đoạn mồi trên, một bộ nucleotide, một DNA polymerase chịu nhiệt là cần thiết để phản ứng diễn ra. Sau đó là một enzym - chất xúc tác để tổng hợp các phân tử axit nucleic mới dựa trên mẫu. Tất cả các chất này, bao gồm cả vật liệu sinh học cần thiết để phát hiện DNA, được kết hợp thành một hỗn hợp phản ứng (dung dịch). Nó được đặt trong một bộ điều chỉnh nhiệt đặc biệt có chức năng làm nóng và làm lạnh rất nhanh trong một thời gian nhất định - một chu kỳ. Thường có 30-50.

Phản ứng này hoạt động như thế nào

Bản chất của nó nằm ở chỗ trong một chu kỳ, các đoạn mồi được gắn vào các đoạn DNA mong muốn, sau đó nó được nhân đôi dưới tác dụng của enzyme. Dựa trên các sợi DNA tạo thành, các đoạn mới và giống hệt nhau của phân tử được tổng hợp trong các chu kỳ tiếp theo.

chuỗi phản ứng polymerase
chuỗi phản ứng polymerase

Phản ứng chuỗi polymerase tiến hành tuần tự, các giai đoạn sau của nó được phân biệt. Loại thứ nhất được đặc trưng bởi lượng sản phẩm tăng gấp đôi trong mỗi chu kỳ làm nóng và làm lạnh. Trong giai đoạn thứ hai, phản ứng chậm lại, do enzym bị hư hỏng và cũng mất hoạt tính. Ngoài ra, nguồn dự trữ nucleotide và mồi bị cạn kiệt. Ở giai đoạn cuối - bình nguyên - sản phẩm không còn tích lũy,vì thuốc thử đã hết.

Nơi nó được sử dụng

Không còn nghi ngờ gì nữa, phản ứng chuỗi polymerase tìm thấy ứng dụng rộng rãi nhất trong y học và khoa học. Nó được sử dụng trong sinh học nói chung và tư nhân, y học thú y, dược phẩm và thậm chí cả sinh thái học. Hơn nữa, sau này họ làm điều này để giám sát chất lượng của các sản phẩm thực phẩm và các đối tượng môi trường. Phản ứng chuỗi polymerase được sử dụng tích cực trong thực hành pháp y để xác nhận quan hệ cha con và xác định một người. Trong pháp y, cũng như trong cổ sinh vật học, kỹ thuật này thường là lối thoát duy nhất, vì thường rất ít DNA có sẵn để nghiên cứu. Tất nhiên, phương pháp đã được tìm thấy một ứng dụng rất rộng rãi trong y học thực tế. Nó cần thiết trong các lĩnh vực như di truyền, bệnh truyền nhiễm và bệnh ung thư.

Đề xuất: