Reazione a catena della polimerasi, sua essenza e campi di applicazione

La reazione a catena della polimerasi (PCR) è un metodobiologia molecolare, che consente di rilevare nel materiale biologico piccole quantità di acido desossiribonucleico (DNA), più precisamente, di alcuni suoi frammenti e moltiplicarli più volte. Vengono quindi identificati visivamente mediante elettroforesi su gel. La reazione fu sviluppata nel 1983 da K. Mullis e inclusa nell'elenco delle scoperte eccezionali degli ultimi anni.

L'intera tecnica è basata sull'abilitàacidi nucleici per l'auto-replicazione, che in questo caso viene eseguita artificialmente in laboratorio. La riproduzione del DNA può iniziare non in nessuna area della molecola, ma solo in aree con una certa sequenza di nucleotidi - iniziando frammenti. Affinché la reazione a catena della polimerasi inizi, sono necessari primer (o sonde di DNA). Questi sono brevi frammenti di una catena di DNA con una data sequenza nucleotidica. Sono complementari (cioè appropriati) alle regioni iniziali del DNA campione.

Naturalmente, per creare i primer, gli scienziati dovrebberostudiare la sequenza di nucleotidi dell'acido nucleico che partecipa alla procedura. Sono queste sonde del DNA che assicurano la specificità della reazione e la sua iniziazione. Una reazione a catena della polimerasi non funziona se non c'è almeno una molecola del DNA desiderato nel campione. In generale, per eseguire la reazione sono necessari i primer sopra menzionati, un insieme di nucleotidi, una DNA polimerasi termicamente stabile. Quest'ultimo è un enzima, un catalizzatore per la sintesi di nuove molecole di acido nucleico basate su un campione. Tutte queste sostanze, incluso il materiale biologico in cui il DNA deve essere rilevato, sono combinate in una miscela di reazione (soluzione). Si trova in un termostato speciale, che esegue il riscaldamento e il raffreddamento molto rapidi per un determinato ciclo di tempo. Di solito ce ne sono 30-50.

Come va questa reazione?

La sua essenza è quella durante un cicloi primer sono attaccati alle regioni del DNA desiderate, dopodiché si raddoppia sotto l'azione dell'enzima. Sulla base dei filamenti di DNA risultanti nei cicli successivi, vengono sintetizzati nuovi e nuovi frammenti identici della molecola.

La reazione a catena della polimerasi procede consecutivamente,si distinguono le seguenti fasi. Il primo è caratterizzato dal raddoppiamento della quantità di prodotto durante ciascun ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Nel secondo stadio, la reazione rallenta, perché l'enzima è danneggiato e perde anche la sua attività. Inoltre, le scorte di nucleotidi e primer sono esaurite. All'ultimo stadio - il plateau - i prodotti non si accumulano più, perché i reagenti sono finiti.

Dove è usato

Indubbiamente, la più ampia applicazione di polimerasiuna reazione a catena si trova nella medicina e nella scienza. È usato nella biologia generale e privata, nella medicina veterinaria, nella farmacia e persino nell'ecologia. Inoltre, nel secondo caso, questo viene fatto per monitorare la qualità del cibo e degli oggetti dell'ambiente esterno. Reazione a catena della polimerasi utilizzata attivamente nella pratica forense per confermare la paternità e identificare l'identità di una persona. Nella visita medica forense, così come in paleontologia, questa tecnica è spesso l'unica via d'uscita, poiché di solito una quantità estremamente piccola di DNA è disponibile per la ricerca. Indubbiamente, un'applicazione molto ampia del metodo trovato nella medicina pratica. È necessario in aree come la genetica, le malattie infettive e quelle oncologiche.