Полімеразна ланцюгова реакція, її сутність і галузі застосування
Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) - це метод молекулярної біології, який дозволяє виявити в біологічному матеріалі малі кількості дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), точніше, визначених її фрагментів, і розмножити їх у багато разів. Потім їх ідентифікують візуально шляхом електрофорезу в гелі. Реакція була розроблена в 1983 р К. Мулліс і включена в список видатних відкриттів останніх років.
Які механізми ПЛР
Вся методика базується на здатності нуклеїнових кислот до самостійної реплікації, що в даному випадку проводиться штучно в умовах лабораторії. Відтворення ДНК може початися не в будь-якій області молекули, а тільки в ділянках з певною послідовністю нуклеотидів - стартових фрагментах. Для того щоб полімеразна ланцюгова реакція почалася, потрібні праймери (або ДНК-зонди). Це короткі фрагменти ланцюжка ДНК із заданою нуклеотидной послідовністю. Вони комплементарні (тобто відповідні) стартовим ділянкам ДНК зразка.
полімеразна ланцюгова реакція ПЛР
Зрозуміло, щоб створити праймери, вчені повинні вивчити послідовність нуклеотидів тієї нуклеїнової кислоти, яка бере участь у методиці. Саме ці ДНК-зонди забезпечують специфічність реакції і її ініціацію. Полімеразна ланцюгова реакція не піде, якщо в зразку не знайдеться хоча б одна молекула шуканої ДНК. В цілому, для проведення реакції необхідні вищевказані праймери, набір нуклеотидів, термостійка ДНК-полімераза. Остання є ферментом - каталізатором реакції синтезу нових молекул нуклеїнової кислоти на основі зразка. Всі ці речовини, включаючи біологічний матеріал, у якому необхідно виявити ДНК, об'єднуються в реакційну суміш (розчин). Вона міститься в спеціальний термостат, що виконує її дуже швидке нагрівання та охолодження за заданий час - цикл. Зазвичай їх 30-50.
Як проходить ця реакція
Сутність її в тому, що під час одного циклу праймери приєднуються до потрібних ділянок ДНК, після чого йде її подвоєння під дією ферменту. На основі одержані ниток ДНК в наступних циклах синтезуються нові і нові ідентичні фрагменти молекули.
полімеразно ланцюгова реакція
Полімеразно-ланцюгова реакція йде послідовно, виділяють наступні її стадії. Перша характеризується удваивания кількості продукту протягом кожного циклу нагрівання та охолодження. На другій стадії відбувається уповільнення реакції, оскільки фермент пошкоджується, а також втрачає активність. Крім цього, виснажуються запаси нуклеотидів і праймерів. На останній стадії - плато - продукти більш не накопичуються, оскільки реактиви закінчилися.
Де її застосовують
Безсумнівно, найширше застосування полімеразна ланцюгова реакція знаходить в медицині та науці. Її використовують в загальній і приватній біології, ветеринарної медицини, фармації і навіть екології. Притому в останній це роблять для відстеження якості продуктів харчування та об'єктів зовнішнього середовища. Активно застосовується полімеразна ланцюгова реакція в криміналістичній практиці для підтвердження батьківства та ідентифікації особи людини. В судово-медичній експертизі, так само, як і в палеонтології, часто ця методика є єдиним виходом, так як зазвичай для дослідження доступно вкрай мала кількість ДНК. Безумовно, дуже широке застосування метод знайшов в практичній медицині. Він необхідний в таких її галузях, як генетика, інфекційні та онкологічні захворювання.