واکنش زنجیره ای پلیمراز: درمان ، اثرات و خطرات

واکنش زنجیره ای پلیمراز نشان دهنده روشی از زیست شناسی مولکولی است که بخشهایی از مواد ژنتیکی را کپی می کند (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک، DNA). میلیون ها نسخه یکسان از مقادیر دقیقه ای DNA تولید می شود. به این ترتیب ، مقادیری در دسترس است که برای تحقیقات مختلف کافی است.

واکنش زنجیره ای پلیمراز چیست؟

واکنش زنجیره ای پلیمراز روشی را از زیست شناسی مولکولی نشان می دهد که بخشهایی از مواد ژنتیکی را کپی می کند (اسید دئوکسی ریبونوکلئیک، DNA). واژه واکنش زنجیره ای پلیمراز (PCR) واکنش in vitro (به لاتین در شیشه) را با کمک آنزیمی به نام پلیمراز (DNA پلیمراز) توصیف می کند که منجر به تکثیر برخی از موارد ژن سکانس ها محصول واکنش همچنین ماده اولیه چرخه جدیدی از این واکنش است. تعداد مولکول ها دو برابر می شود و در عین حال به عنوان الگویی برای یک چرخه جدید عمل می کند. از این به عنوان ضرب نمایی یاد می شود. این اتفاق در آزمایشگاه با سرعت زیاد چند دقیقه انجام می شود ، شبیه واکنش زنجیره ای. این فرآیند آزمایشگاهی تقلید از اطلاعات ژنتیکی (DNA) را که در شرایط طبیعی هنگام تکثیر اتفاق می افتد ، تقلید می کند. شیمی دان آمریکایی KB Mullis کاشف این روند در نظر گرفته شده است. در سال 1983 ، او این فرآیند سنتز DNA را معرفی کرد و ده سال بعد جایزه نوبل شیمی را دریافت کرد.

عملکرد ، اثر و اهداف

در موجودات زنده ، DNA در کروموزوم دارای طولی است که با استفاده از PCR قابل تقویت نیست. در عوض ، برای تقویت بخش تعریف شده اعمال می شود. این می تواند ژن باشد ، قسمت خاصی از a ژن، یا مناطقی که به آنها رونویسی نمی شوند پروتئین ها، یعنی کدگذاری نمی شوند. این بخشها معمولاً بیش از سه هزار جفت باز ندارند ، در مقایسه با تقریباً دو برابر سه میلیارد جفت باز در هر مجموعه کروموزوم در انسان واکنش زنجیره ای پلیمراز به یک زنجیره DNA تک یا دو رشته ای نیاز دارد که ساختار آن باید حداقل تا حدی مشخص باشد. علاوه بر آنزیم ، پلیمراز ، دو آغازگر استفاده می شود. اینها اجزای سازنده DNA هستند که به عنوان نقطه شروع و پایان عمل می کنند. آنها با توالی مشخص می شوند که دقیقاً منطبق بر منطقه ای است که باید تقویت شود. در آزمایشگاه ، واکنش زنجیره ای پلیمراز در یک بلوک گرمایشی قابل برنامه ریزی انجام می شود. اجزای لازم مانند پلیمراز ، آغازگر ، عناصر سازنده ساخت رشته جدید (تری فسفاتهای دی اکسی ریبونوکلئوزید) و منیزیم یونها در محلول بافر به هم اضافه می شوند. برنامه زمان-دما برای واکنش با دناتوراسیون در دمای بالاتر از 94 درجه سانتیگراد شروع می شود. در این فرآیند ، DNA دو رشته ای شکافته شده و به صورت تک رشته ای وجود دارد. در مرحله بعدی ، در حدود 70 درجه سانتیگراد ، آستر به دایره اتصال می یابد ژن توالی و نقطه شروع واکنش آنزیم را تشکیل می دهد. از اینجا ، پلیمراز رشته مکمل را سنتز می کند. سپس چرخه جدیدی آغاز می شود که دوباره متشکل از سه مرحله دناتوراسیون ، اتصال آغازگر و سنتز رشته DNA است. واکنش زنجیره ای پلیمراز در پزشکی قانونی ، تشخیص بالینی و تحقیقات بالینی استفاده می شود. در علم پزشکی قانونی ، DNA از استخراج می شود پوست, بزاق, مو، مایع منی یا خون از صحنه های جنایت و پس از تقویت ، با نمونه های شناخته شده مقایسه می شود و برای شناسایی افراد خاص استفاده می شود. با استفاده از این اثر انگشت ژنتیکی ، پدر بودن نیز می تواند در یک رویکرد اصلاح شده مشخص شود. در توضیح بیماری ها ، از واکنش زنجیره ای پلیمراز برای بررسی ژن های درگیر استفاده می شود. برخی از بیماری های باکتریایی را می توان با شناخت توالی های خاص طبقه بندی کرد. بیماری های ویروسی را می توان زمانی مشخص کرد که DNA یا RNA ویروسی تغییر شکل یافته و تقویت شود. که در خون غربالگری ، امکان تشخیص وجود دارد هپاتیت یا بیماریهای ناشی از اچ آی وی در مراحل اولیه. در تشخیص تومور ، برای شناسایی سلولهای تومور استفاده می شود. این امر امکان طبقه بندی تومور ، ارزیابی روند بیماری ، موفقیت آن را فراهم می کند درمان و پیش آگهی در تحقیقات ، از واکنش زنجیره ای پلیمراز برای شناسایی ژن های مرتبط با بیماری های مختلف استفاده می شود. برای شبیه سازی ژن ، که مشابه شبیه سازی ارگانیسم نیست ، ژن قبل از انتقال به ارگانیسم های دیگر در یک ناحیه ، تکثیر می شود (لاتین: مسافر ، حامل ) اینها می توانند به عنوان الگوهایی برای مطالعه بهتر بیماری یا تولید آن عمل کنند پروتئین ها که می تواند به عنوان استفاده شود داروهای.

خطرات و خطرات

واکنش زنجیره ای پلیمراز پتانسیل زیادی در شناسایی مقادیر اندک DNA دارد. برای استفاده از فرصت های فراوان و محافظت در برابر خطاهای مهم ، برخی پیش نیازها و منابع مختلف خطا باید در نظر گرفته شوند. فقط بخشهایی از ماده ژنتیکی که توالی آنها حداقل تا حدی مشخص است قابل تکثیر هستند. توالی های کاملاً ناشناخته را نمی توان با این روش تقویت کرد. محصولات یک تقویت را می توان پس از آن تجسم کرد. اگر سیگنال مورد انتظار قابل مشاهده نباشد ، اگرچه توالی مورد نظر وجود داشت ، یک نتیجه منفی کاذب وجود دارد. غالباً ، این نتیجه شرایط واکنش غیربهینه یا ضعیف بهینه سازی شده است. اینها باید به عنوان تابعی از توالی هدف تعیین شوند. برای این منظور ، پروفایل های مختلف دما و زمان ، توالی و مقادیر آغازگر و همچنین غلظت مواد دیگر در مخلوط واکنش آزمایش می شوند. نتایج مثبت کاذب به عنوان سیگنالهایی نشان داده می شوند که نمی توان به محصول مورد نظر اختصاص داد. مشکلات عمده در اثر آلودگی DNA ناشی از محقق یا منبع دیگری غیر از منبع مورد تجزیه و تحلیل است. DNA با منشا باکتریایی نیز بر نتیجه واکنش زنجیره ای پلیمراز تأثیر می گذارد. با پوشیدن دستکش و دقت کامل می توان از بروز چنین خطاهایی جلوگیری کرد و نتیجه گیری قابل اعتمادی راجع به محصولات تقویت شده صورت گرفت.