Αλυσωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) είναι μια μέθοδος μοριακής βιολογίας που σας επιτρέπει να ανιχνεύσετε μικρές ποσότητες δεοξυριβονουκλεϊκού οξέος (DNA) σε βιολογικό υλικό, πιο συγκεκριμένα, ορισμένα θραύσματά του και να τα πολλαπλασιάσετε πολλές φορές. Στη συνέχεια αναγνωρίζονται οπτικά με ηλεκτροφόρηση γέλης. Η αντίδραση αναπτύχθηκε το 1983 από τον K. Mullis και περιλαμβάνεται στον κατάλογο των εξαιρετικών ανακαλύψεων των τελευταίων ετών.
Ποιοι είναι οι μηχανισμοί της PCR
Όλη η τεχνική βασίζεται στην ικανότητα των νουκλεϊκών οξέων να αυτοαναδιπλασιάζονται, η οποία σε αυτή την περίπτωση πραγματοποιείται τεχνητά σε εργαστήριο. Η αναπαραγωγή του DNA μπορεί να μην ξεκινήσει σε καμία περιοχή του μορίου, αλλά μόνο σε περιοχές με μια συγκεκριμένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων - αρχικά θραύσματα. Για να ξεκινήσει η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης, χρειάζονται εκκινητές (ή ανιχνευτές DNA). Αυτά είναι μικρά θραύσματα μιας αλυσίδας DNA με μια δεδομένη αλληλουχία νουκλεοτιδίων. Είναι συμπληρωματικά (δηλαδή, αντιστοιχούν) στις αρχικές περιοχές του DNA του δείγματος.
Φυσικά, για να δημιουργήσουν εκκινητές, οι επιστήμονες πρέπει να μελετήσουν την αλληλουχία νουκλεοτιδίων του νουκλεϊκού οξέος που εμπλέκεται στην τεχνική. Αυτοί οι ανιχνευτές DNA είναι που παρέχουν την ειδικότητα της αντίδρασης και την έναρξή της. Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης δεν θα πάει εάν τουλάχιστον ένα μόριο του επιθυμητού DNA δεν βρεθεί στο δείγμα. Γενικά, οι παραπάνω εκκινητές, ένα σύνολο νουκλεοτιδίων, μια ανθεκτική στη θερμότητα πολυμεράση DNA είναι απαραίτητα για να λάβει χώρα η αντίδραση. Το τελευταίο είναι ένα ένζυμο - καταλύτης για τη σύνθεση νέων μορίων νουκλεϊκού οξέος με βάση το δείγμα. Όλες αυτές οι ουσίες, συμπεριλαμβανομένου του βιολογικού υλικού στο οποίο είναι απαραίτητο να ανιχνευθεί το DNA, συνδυάζονται σε ένα μείγμα αντίδρασης (διάλυμα). Τοποθετείται σε ειδικό θερμοστάτη που εκτελεί πολύ γρήγορη θέρμανση και ψύξη για δεδομένο χρόνο - κύκλο. Συνήθως υπάρχουν 30-50.
Πώς λειτουργεί αυτή η αντίδραση
Η ουσία του έγκειται στο γεγονός ότι κατά τη διάρκεια ενός κύκλου οι εκκινητές προσκολλώνται στα επιθυμητά τμήματα του DNA, μετά τον οποίο διπλασιάζονται υπό τη δράση του ενζύμου. Με βάση τους κλώνους DNA που προκύπτουν, συντίθενται νέα και νέα πανομοιότυπα θραύσματα του μορίου σε επόμενους κύκλους.
Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης προχωρά διαδοχικά, διακρίνονται τα ακόλουθα στάδια. Το πρώτο χαρακτηρίζεται από διπλασιασμό της ποσότητας του προϊόντος κατά τη διάρκεια κάθε κύκλου θέρμανσης και ψύξης. Στο δεύτερο στάδιο, η αντίδραση επιβραδύνεται, καθώς το ένζυμο καταστρέφεται και επίσης χάνει τη δραστηριότητα. Επιπλέον, τα αποθέματα νουκλεοτιδίων και εκκινητών εξαντλούνται. Στο τελευταίο στάδιο - ένα οροπέδιο - τα προϊόντα δεν συσσωρεύονται πλέον,επειδή τα αντιδραστήρια είναι έξω.
Πού χρησιμοποιείται
Αναμφίβολα, η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης βρίσκει την ευρύτερη εφαρμογή στην ιατρική και την επιστήμη. Χρησιμοποιείται στη γενική και ιδιωτική βιολογία, την κτηνιατρική, τη φαρμακευτική ακόμη και την οικολογία. Επιπλέον, στα τελευταία το κάνουν για να παρακολουθούν την ποιότητα των προϊόντων διατροφής και των περιβαλλοντικών αντικειμένων. Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης χρησιμοποιείται ενεργά στην ιατροδικαστική πρακτική για την επιβεβαίωση της πατρότητας και την αναγνώριση ενός ατόμου. Στην εγκληματολογία, καθώς και στην παλαιοντολογία, αυτή η τεχνική είναι συχνά η μόνη διέξοδος, αφού συνήθως πολύ λίγο DNA είναι διαθέσιμο για έρευνα. Φυσικά, η μέθοδος έχει βρει πολύ ευρεία εφαρμογή στην πρακτική ιατρική. Χρειάζεται σε τομείς όπως η γενετική, οι μολυσματικές ασθένειες και οι ογκολογικές ασθένειες.
