Tindak balas rantai polimerase mewakili prosedur dari biologi molekul yang menggandakan bahagian dari bahan genetik (asid deoksiribonukleik, DNA). Berjuta-juta salinan yang serupa dihasilkan dari jumlah DNA dalam jumlah minit. Dengan cara ini, terdapat banyak kuantiti yang mencukupi untuk pelbagai penyelidikan.
Apakah tindak balas rantai polimerase?
Tindak balas rantai polimerase mewakili kaedah dari biologi molekul yang menggandakan bahagian dari bahan genetik (asid deoksiribonukleik, DNA). Istilah reaksi berantai polimerase (PCR) menggambarkan reaksi in vitro (Latin: dalam gelas) dengan bantuan enzim, polimerase (DNA polimerase), yang membawa kepada pendua gen urutan. Produk tindak balas juga merupakan bahan permulaan bagi kitaran reaksi baru ini. Jumlah molekul berganda dan pada masa yang sama berfungsi sebagai templat untuk kitaran baru. Ini disebut sebagai pendaraban eksponensial. Ia berlaku di makmal dengan kelajuan yang tinggi dalam beberapa minit, mirip dengan reaksi berantai. Proses makmal ini meniru penduaan maklumat genetik (DNA) yang berlaku dalam keadaan semula jadi semasa replikasi. Ahli kimia Amerika KB Mullis dianggap penemu proses ini. Pada tahun 1983, dia memperkenalkan proses sintesis DNA ini dan sepuluh tahun kemudian dianugerahkan Hadiah Nobel dalam Kimia.
Fungsi, kesan, dan tujuan
Dalam organisma hidup, DNA di kromosom mempunyai panjang yang tidak dapat diperkuat menggunakan PCR. Sebaliknya, ia digunakan untuk memperkuat bahagian yang ditentukan. Ini boleh menjadi gen, bahagian tertentu dari a gen, atau wilayah yang tidak ditranskripsi protein, iaitu, bukan pengekodan. Bahagian ini biasanya terdiri daripada tidak lebih daripada tiga ribu pasangan asas, dibandingkan dengan kira-kira dua kali tiga bilion pasangan asas bagi setiap set kromosom pada manusia. Tindak balas rantai polimerase memerlukan rantai DNA satu atau dua helai yang strukturnya mesti diketahui sekurang-kurangnya sebahagiannya. Sebagai tambahan kepada enzim, polimerase, dua primer digunakan. Ini adalah binaan DNA yang bertindak sebagai titik permulaan dan akhir. Mereka dicirikan oleh urutan yang betul-betul sesuai dengan kawasan yang akan diperkuat. Di makmal, reaksi berantai polimerase dilakukan dalam blok pemanasan yang dapat diprogramkan. Komponen yang diperlukan seperti polimerase, primer, blok bangunan untuk membina helai baru (deoxyribonucleoside trifosfat) dan magnesium ion ditambahkan bersama dalam larutan penyangga. Program suhu-waktu untuk tindak balas dimulakan dengan denaturasi pada suhu di atas 94 ° C. Dalam proses ini, DNA untai dua dibelah dan terdapat dalam bentuk helai tunggal. Pada langkah seterusnya, pada suhu sekitar 70 ° C, primer diikat ke gen urutan dan membentuk titik permulaan tindak balas enzim. Dari sini, polimerase mensintesis helai pelengkap. Kitaran baru kemudiannya bermula, sekali lagi terdiri daripada tiga langkah denaturasi, pengikatan primer dan sintesis untaian DNA. Reaksi rantai polimerase digunakan dalam perubatan forensik, diagnostik klinikal dan penyelidikan klinikal. Dalam sains forensik, DNA diambil dari kulit, air liur, rambut, air mani atau darah dari tempat kejadian jenayah dan, setelah pembesaran, dibandingkan dengan sampel yang diketahui dan digunakan untuk mengenal pasti individu tertentu. Dengan menggunakan cap jari genetik ini, ayah juga dapat diperjelas dengan pendekatan yang diubahsuai. Dalam penjelasan penyakit, reaksi berantai polimerase digunakan untuk mengesahkan gen yang terlibat. Beberapa penyakit bakteria dapat dikelaskan dengan mengenali urutan tertentu. Penyakit virus dapat dicirikan apabila DNA virus atau RNA diubah dan diperkuat. Dalam darah pemeriksaan, adalah mungkin untuk mengesan hepatitis atau penyakit yang disebabkan oleh HIV pada peringkat awal. Dalam diagnostik tumor, ia digunakan untuk mengenal pasti sel-sel tumor. Ini memungkinkan untuk mengklasifikasikan tumor, menilai perjalanan penyakit, kejayaan terapi dan prognosis. Dalam penyelidikan, reaksi berantai polimerase digunakan untuk mengenal pasti gen yang berkaitan dengan pelbagai penyakit. Untuk pengklonan gen, yang tidak sama dengan pengklonan organisme, gen tersebut diperkuat sebelum dipindahkan ke organisma lain dalam vektor (Latin: pengembara, pembawa ). Ini boleh menjadi model untuk mengkaji penyakit atau menghasilkan penyakit dengan lebih baik protein yang boleh digunakan sebagai dadah.
Risiko dan bahaya
Tindak balas rantai polimerase berpotensi besar dalam mengesan sejumlah DNA. Untuk memanfaatkan banyak kemungkinan dan untuk melindungi dari kesilapan penting, prasyarat tertentu dan pelbagai sumber kesalahan mesti diambil kira. Hanya bahagian bahan genetik yang urutannya sekurang-kurangnya diketahui sebahagiannya dapat diperkuat. Urutan yang tidak diketahui sepenuhnya tidak dapat diperkuat dengan kaedah ini. Produk penguat dapat dilihat selepas itu. Sekiranya isyarat yang diharapkan tidak dapat dilihat, walaupun urutan yang dicari ada, hasil negatif yang salah hadir. Selalunya, ini adalah hasil keadaan reaksi yang tidak dioptimumkan atau kurang dioptimumkan. Ini mesti ditentukan sebagai fungsi urutan sasaran. Untuk tujuan ini, profil suhu dan masa yang berbeza, urutan dan jumlah primer serta kepekatan bahan lain dalam campuran tindak balas diuji. Hasil positif palsu muncul sebagai isyarat yang tidak dapat diberikan pada produk yang diinginkan. Masalah utama disebabkan oleh pencemaran DNA yang berasal dari penyiasat atau dari sumber lain daripada yang akan dianalisis. DNA asal bakteria juga mempengaruhi hasil tindak balas rantai polimerase. Dengan memakai sarung tangan dan berhati-hati, kesalahan seperti itu dapat dicegah dan kesimpulan yang boleh dipercayai mengenai produk yang diperkuatkan dapat dirumuskan.
