Polymerazna verižna reakcija (PCR) je metoda molekularne biologije, ki omogoča odkrivanje majhnih količin deoksiribonukleinske kisline (DNK) v biološkem materialu, natančneje, določene njegove fragmente, in jih večkrat pomnožiti. Nato jih vizualno identificiramo z gelsko elektroforezo. Reakcijo je leta 1983 razvil K. Mullis in je vključena na seznam izjemnih odkritij zadnjih let.
Kakšni so mehanizmi PCR
Celotna tehnika temelji na sposobnosti samoreplikacije nukleinskih kislin, ki se v tem primeru izvaja umetno v laboratoriju. Reprodukcija DNK se morda ne začne v nobeni regiji molekule, ampak le v regijah z določenim zaporedjem nukleotidov – začetnimi fragmenti. Da bi se polimerazna verižna reakcija začela, so potrebni primeri (ali DNK sonde). To so kratki fragmenti verige DNK z danim zaporedjem nukleotidov. Komplementarne so (tj. ustrezajo) začetnim regijam DNK vzorca.
Seveda morajo znanstveniki, da bi ustvarili primere, preučiti nukleotidno zaporedje nukleinske kisline, ki je vključena v tehniko. Prav te DNK sonde zagotavljajo specifičnost reakcije in njen začetek. Verižna reakcija s polimerazo ne bo šla, če v vzorcu ne najdemo vsaj ene molekule želene DNK. Na splošno so za izvedbo reakcije potrebni zgornji primeri, niz nukleotidov, toplotno odporna DNA polimeraza. Slednji je encim – katalizator za sintezo novih molekul nukleinske kisline na podlagi vzorca. Vse te snovi, vključno z biološkim materialom, v katerem je treba odkriti DNK, se združijo v reakcijsko zmes (raztopino). Postavljen je v poseben termostat, ki izvaja zelo hitro segrevanje in hlajenje za določen čas – cikel. Običajno jih je 30-50.
Kako deluje ta reakcija
Njegovo bistvo je v tem, da se v enem ciklu prajmeri pritrdijo na želene dele DNK, nato pa se podvoji pod delovanjem encima. Na podlagi nastalih verig DNK se v naslednjih ciklih sintetizirajo novi in novi identični fragmenti molekule.
Polimerazna verižna reakcija poteka zaporedno, ločimo njene naslednje stopnje. Za prvo je značilno podvojitev količine izdelka med vsakim ciklom ogrevanja in hlajenja. V drugi fazi se reakcija upočasni, saj se encim poškoduje in tudi izgubi aktivnost. Poleg tega so zaloge nukleotidov in začetnikov izčrpane. Na zadnji stopnji - platoju - se izdelki ne kopičijo več,ker so reagenti ven.
Kje se uporablja
Nedvomno najde verižna reakcija polimeraze najširšo uporabo v medicini in znanosti. Uporablja se v splošni in zasebni biologiji, veterini, farmaciji in celo ekologiji. Poleg tega pri slednjih to počnejo za spremljanje kakovosti živilskih izdelkov in okoljskih predmetov. Verižna reakcija s polimerazo se v forenzični praksi aktivno uporablja za potrditev očetovstva in identifikacijo osebe. V forenziki, pa tudi v paleontologiji, je ta tehnika pogosto edini izhod, saj je običajno zelo malo DNK na voljo za raziskave. Seveda je metoda našla zelo široko uporabo v praktični medicini. Potreben je na področjih, kot so genetika, nalezljive bolezni in onkološke bolezni.
