Lär dig hur DNA-termisk cykler använder polymeraskedjereaktion för att kopiera DNA-strängar Specifika DNA-segment förstärks (kopieras) i ett laboratorium med användning av polymeraskedjereaktion (PCR) -tekniker Encyclopædia Britannica, Inc. Se alla videor för den här artikeln
Polymeraskedjereaktion (PCR) , en teknik som används för att göra flera kopior av ett specifikt DNA-segment snabbt och exakt. Polymeraskedjereaktionen gör det möjligt för utredare att få de stora mängder DNA som krävs för olika experiment och förfaranden inom molekylärbiologi, kriminalteknisk analys, evolutionär biologi och medicinsk diagnostik.
polymeraskedjereaktion Trestegsprocessen för polymeraskedjereaktionen. Encyclopædia Britannica, Inc.
PCR utvecklades 1983 av Kary B. Mullis, en amerikaner biokemist som vann Nobelpriset för kemi 1993 för sin uppfinning. Innan utvecklingen av PCR, de metoder som används för att förstärka eller generera kopior av, rekombinant DNA fragmenten var tidskrävande och arbetskrävande. Däremot kan en maskin som är utformad för att utföra PCR-reaktioner fullborda många replikationsrundor och producera miljarder kopior av ett DNA-fragment på bara några timmar.
PCR-tekniken är baserad på de naturliga processer som en cell använder för att replikera en ny DNA-sträng. Endast ett fåtal biologiska ingredienser behövs för PCR. De väsentlig komponenten är mallen DNA — dvs. det DNA som innehåller regionen som ska kopieras, såsom en gen. Så lite som en DNA-molekyl kan fungera som en mall. Den enda informationen som behövs för att detta fragment ska replikeras är sekvensen för två korta nukleotidregioner (underenheterna av DNA) i vardera änden av regionen av intresse. Dessa två korta mallsekvenser måste vara kända så att två primers - korta nukleotidsträckor som motsvarar mallsekvenserna - kan syntetiseras. Primers binder eller glödgar till mallen på deras kompletterande platser och fungerar som utgångspunkt för kopiering. DNA-syntes vid en primer är riktad mot den andra, vilket resulterar i replikering av den önskade ingripande sekvensen. Det behövs också fria nukleotider som används för att bygga de nya DNA-strängarna och ett DNA-polymeras, ett enzym som gör byggnaden genom att sekventiellt lägga till fria nukleotider enligt instruktionerna i mallen.
PCR är en trestegsprocess som utförs i upprepade cykler. Det inledande steget är denaturering, eller separation, av de två strängarna i DNA-molekylen. Detta åstadkommes genom upphettning av utgångsmaterialet till temperaturer av cirka 95 ° C (203 ° F). Varje sträng är en mall som en ny sträng byggs på. I det andra steget sänks temperaturen till cirka 55 ° C (131 ° F) så att primrarna kan glödgas mot mallen. I det tredje steget höjs temperaturen till cirka 72 ° C (162 ° F) och DNA-polymeraset börjar tillsätta nukleotider på ändarna av de glödgade primrarna. I slutet av cykeln, som varar cirka fem minuter, höjs temperaturen och processen börjar igen. Antalet kopior fördubblas efter varje cykel. Vanligtvis producerar 25 till 30 cykler en tillräcklig mängd DNA.
I det ursprungliga PCR-förfarandet var ett problem att DNA-polymeraset måste fyllas på efter varje cykel eftersom det inte är stabilt vid de höga temperaturer som behövs för denaturering. Detta problem löstes 1987 med upptäckten av ett värmestabilt DNA-polymeras kallat Taq, ett enzym isolerat från den termofila bakterien Thermus aquaticus , som bor heta källor . Taq polymeras ledde också till uppfinningen av PCR-maskinen.
Eftersom DNA från ett brett spektrum av källor kan förstärkas har tekniken tillämpats på många fält. PCR används för att diagnostisera genetisk sjukdom och för att upptäcka låga nivåer av virusinfektion. I rättsmedicin används det för att analysera små spår av blod och annat vävnader för att identifiera givaren genom hans genetiska fingeravtryck. Tekniken har också använts för att amplifiera DNA-fragment som finns i konserverade vävnader, såsom de hos en 40 000 år gammal fryst ullmammo eller av en 7 500 år gammal människa som finns i en torv bok.
Copyright © Alla Rättigheter Förbehållna | asayamind.com