Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) ir molekulārās bioloģijas metode, kas ļauj noteikt nelielus dezoksiribonukleīnskābes (DNS) daudzumus bioloģiskajā materiālā, precīzāk, noteiktos tā fragmentos un pavairot tos daudzkārt. Pēc tam tos vizuāli identificē ar gēla elektroforēzi. Reakciju 1983. gadā izstrādāja K. Mullis, un tā ir iekļauta pēdējo gadu izcilo atklājumu sarakstā.
Kādi ir PCR mehānismi
Visas tehnikas pamatā ir nukleīnskābju spēja pašreplicēties, kas šajā gadījumā tiek veikta mākslīgi laboratorijā. DNS reprodukcija var sākties nevis nevienā molekulas reģionā, bet tikai reģionos ar noteiktu nukleotīdu secību – sākuma fragmentiem. Lai sāktos polimerāzes ķēdes reakcija, ir nepieciešami praimeri (vai DNS zondes). Tie ir īsi DNS ķēdes fragmenti ar noteiktu nukleotīdu secību. Tie ir komplementāri (t.i., atbilst) parauga DNS sākuma reģioniem.
Protams, lai izveidotu primerus, zinātniekiem ir jāizpēta tehnikā iesaistītās nukleīnskābes nukleotīdu secība. Tieši šīs DNS zondes nodrošina reakcijas specifiku un tās ierosināšanu. Polimerāzes ķēdes reakcija nenotiks, ja paraugā netiks atrasta vismaz viena vēlamās DNS molekula. Parasti iepriekš minētie praimeri, nukleotīdu komplekts, karstumizturīga DNS polimerāze ir nepieciešami, lai reakcija notiktu. Pēdējais ir ferments - katalizators jaunu nukleīnskābju molekulu sintēzei, pamatojoties uz paraugu. Visas šīs vielas, ieskaitot bioloģisko materiālu, kurā nepieciešams noteikt DNS, tiek apvienotas reakcijas maisījumā (šķīdumā). Tas tiek ievietots speciālā termostatā, kas veic ļoti ātru sildīšanu un dzesēšanu uz noteiktu laiku - ciklu. Parasti ir 30-50.
Kā šī reakcija darbojas
Tās būtība slēpjas apstāklī, ka viena cikla laikā praimeri tiek pievienoti vēlamajām DNS sekcijām, pēc tam fermenta iedarbībā tā tiek dubultota. Pamatojoties uz iegūtajām DNS virknēm, nākamajos ciklos tiek sintezēti jauni un jauni identiski molekulas fragmenti.
Polimerāzes ķēdes reakcija norit secīgi, izšķir sekojošus tās posmus. Pirmo raksturo produkta daudzuma dubultošanās katrā apkures un dzesēšanas ciklā. Otrajā posmā reakcija palēninās, jo ferments tiek bojāts un arī zaudē aktivitāti. Turklāt nukleotīdu un praimeru rezerves ir izsmeltas. Pēdējā posmā - plato - produkti vairs neuzkrājas,jo beigušies reaģenti.
Kur to lieto
Neapšaubāmi, polimerāzes ķēdes reakcijai ir visplašākais pielietojums medicīnā un zinātnē. To izmanto vispārējā un privātajā bioloģijā, veterinārmedicīnā, farmācijā un pat ekoloģijā. Turklāt pēdējā viņi to dara, lai uzraudzītu pārtikas produktu un vides objektu kvalitāti. Polimerāzes ķēdes reakcija tiek aktīvi izmantota tiesu medicīnas praksē, lai apstiprinātu paternitāti un identificētu personu. Kriministikā, kā arī paleontoloģijā šī metode bieži vien ir vienīgā izeja, jo parasti pētījumiem ir pieejams ļoti maz DNS. Protams, metode ir atradusi ļoti plašu pielietojumu praktiskajā medicīnā. Tas ir nepieciešams tādās jomās kā ģenētika, infekcijas slimības un onkoloģiskās slimības.
