Палімеразную ланцуговая рэакцыя, яе сутнасць і вобласці прымянення

Палімеразную ланцуговая рэакцыя (ПЦР) - гэта метад малекулярнай біялогіі, які дазваляе выявіць у біялагічным матэрыяле малыя колькасці дэзаксірыбануклеінавай кіслаты (ДНК), дакладней, вызначаных яе фрагментаў, і размножыць іх у шмат разоў. Затым іх ідэнтыфікуюць візуальна шляхам электрафарэзу ў гелі. Рэакцыя была распрацавана у 1983 г. К. Муллисом і ўключана ў спіс выбітных адкрыццяў апошніх гадоў.

Якія механізмы ПЦР

Уся методыка грунтуецца на здольнасці нуклеінавых кіслот да самастойнага рэплікацыі, што ў дадзеным выпадку праводзіцца штучна ва ўмовах лабараторыі. Прайграванне ДНК можа пачацца не ў любой вобласці малекулы, а толькі ў участках з пэўнай паслядоўнасцю нуклеатыдаў - стартавых фрагментах. Для таго каб палімеразную ланцуговая рэакцыя пачалася, патрэбныя праймер (або ДНК-зонды). Гэта кароткія фрагменты ланцужкі ДНК з зададзенай нуклеотидной паслядоўнасцю. Яны камплементарныя (гэта значыць адпаведныя) стартавым участках ДНК ўзору.

Зразумела, каб стварыць праймер, навукоўцы павінны вывучыць паслядоўнасць нуклеатыдаў той нуклеінавых кіслаты, якая ўдзельнічае ў методыцы. Менавіта гэтыя ДНК-зонды забяспечваюць спецыфічнасць рэакцыі і яе ініцыяцыю. Палімеразную ланцуговая рэакцыя не пойдзе, калі ў узоры ня знойдзецца хоць бы адна малекула шуканай ДНК. У цэлым, для правядзення рэакцыі неабходныя вышэйпаказаныя праймер, набор нуклеатыдаў, тэрмаўстойлівыя ДНК-полимераза. Апошняя з'яўляецца ферментам - каталізатарам рэакцыі сінтэзу новых малекул нуклеінавых кіслаты на аснове ўзору. Усе гэтыя рэчывы, уключаючы біялагічны матэрыял, у якім неабходна выявіць ДНК, аб'ядноўваюцца ў рэакцыйную сумесь (раствор). Яна змяшчаецца ў спецыяльны тэрмастатамі, які выконвае яе вельмі хуткае награванне і астуджэнне за зададзены час - цыкл. Звычайна іх 30-50.

Як праходзіць гэтая рэакцыя

Сутнасць яе ў тым, што падчас аднаго цыкла праймер далучаюцца да патрэбных участках ДНК, пасля чаго ідзе яе падваенне пад дзеяннем фермента. На аснове атрыманых нітак ДНК у наступных цыклах сінтэзуюцца новыя і новыя ідэнтычныя фрагменты малекулы.

Палімеразнай-ланцуговая рэакцыя ідзе паслядоўна, вылучаюць наступныя яе стадыі. Першая характарызуецца удваиванием колькасці прадукту на працягу кожнага цыклу награвання і ахаладжэння. На другой стадыі адбываецца запаволенне рэакцыі, паколькі фермент пашкоджваецца, а таксама губляе актыўнасць. Акрамя гэтага, высільваюцца запасы нуклеатыдаў і праймер. На апошняй стадыі - плато - прадукты больш не назапашваюцца, паколькі рэактывы скончыліся.

Дзе яе ўжываюць

Несумненна, вельмі шырокае прымяненне палімеразную ланцуговая рэакцыя знаходзіць у медыцыне і навуцы. Яе выкарыстоўваюць у агульнай і прыватнай біялогіі, ветэрынарнай медыцыне, фармацыі і нават экалогіі. Прытым у апошняй гэта робяць для адсочвання якасці прадуктаў харчавання і аб'ектаў навакольнага асяроддзя. Актыўна ўжываецца палімеразную ланцуговая рэакцыя ў крыміналістычнай практыцы для пацверджання бацькоўства і ідэнтыфікацыі асобы чалавека. У судова-медыцынскай экспертызе, гэтак жа, як і ў палеанталогіі, часта гэтая методыка з'яўляецца адзіным выхадам, так як звычайна для даследавання даступна вельмі малая колькасць ДНК. Безумоўна, вельмі шырокае прымяненне метад знайшоў у практычнай медыцыне. Ён неабходны ў такіх яе галінах, як генетыка, інфекцыйныя і анкалагічныя захворванні.