Полімеразна ланцюгова реакція, її сутність і галузі застосування
Полімеразна ланцюгова реакція (ПЛР) - це метод молекулярної біології, який дозволяє виявити в біологічному матеріалі малі кількості дезоксирибонуклеїнової кислоти (ДНК), точніше, визначених її фрагментів, і розмножити їх у багато разів. Потім їх ідентифікують візуально шляхом електрофорезу в гелі. Реакція була розроблена в 1983 р К. Мулліс і включена в список видатних відкриттів останніх років.
Які механізми ПЛР
Вся методика базується на здатності нуклеїнових кислот до самостійної реплікації, що в даному випадку проводиться штучно в умовах лабораторії. Відтворення ДНК може початися не в будь-якій області молекули, а тільки в ділянках з певною послідовністю нуклеотидів - стартових фрагментах. Для того щоб полімеразна ланцюгова реакція почалася, потрібні праймери (або ДНК-зонди). Це короткі фрагменти ланцюжка ДНК із заданою нуклеотидной послідовністю. Вони комплементарні (тобто відповідні) стартовим ділянкам ДНК зразка.
Зрозуміло, щоб створити праймери, вчені повинні вивчити послідовність нуклеотидів тієї нуклеїнової кислоти, яка бере участь у методиці. Саме ці ДНК-зонди забезпечують специфічність реакції і її ініціацію. Полімеразна ланцюгова реакція не піде, якщо в зразку не знайдеться хоча б одна молекула шуканої ДНК. В цілому, для проведення реакції необхідні вищевказані праймери, набір нуклеотидів, термостійка ДНК-полімераза. Остання є ферментом - каталізатором реакції синтезу нових молекул нуклеїнової кислоти на основі зразка. Всі ці речовини, включаючи біологічний матеріал, у якому необхідно виявити ДНК, об`єднуються в реакційну суміш (розчин). Вона міститься в спеціальний термостат, що виконує її дуже швидке нагрівання та охолодження за заданий час - цикл. Зазвичай їх 30-50.
Як проходить ця реакція
Сутність її в тому, що під час одного циклу праймери приєднуються до потрібних ділянок ДНК, після чого йде її подвоєння під дією ферменту. На основі одержані ниток ДНК в наступних циклах синтезуються нові і нові ідентичні фрагменти молекули.
Полімеразно-ланцюгова реакція йде послідовно, виділяють наступні її стадії. Перша характеризується удваивания кількості продукту протягом кожного циклу нагрівання та охолодження. На другій стадії відбувається уповільнення реакції, оскільки фермент пошкоджується, а також втрачає активність. Крім цього, виснажуються запаси нуклеотидів і праймерів. На останній стадії - плато - продукти більш не накопичуються, оскільки реактиви закінчилися.
Де її застосовують
Безсумнівно, найширше застосування полімеразна ланцюгова реакція знаходить в медицині та науці. Її використовують в загальній і приватній біології, ветеринарної медицини, фармації і навіть екології. Притому в останній це роблять для відстеження якості продуктів харчування та об`єктів зовнішнього середовища. Активно застосовується полімеразна ланцюгова реакція в криміналістичній практиці для підтвердження батьківства та ідентифікації особи людини. В судово-медичній експертизі, так само, як і в палеонтології, часто ця методика є єдиним виходом, так як зазвичай для дослідження доступно вкрай мала кількість ДНК. Безумовно, дуже широке застосування метод знайшов в практичній медицині. Він необхідний в таких її галузях, як генетика, інфекційні та онкологічні захворювання.
Структура ДНК людини Існування живої матерії пов'язано з наявністю нуклеїнових кислот. Ф. Мішер вперше виділив дані речовини з ядер лейкоцитів (1869). Надалі вони були виявлені у всіх клітинах живих організмів (людина, тварини, рослини, бактерії і віруси).Нуклеїнові…
Реплікація ДНК - основні етапи Реплікація ДНК - процес біосинтезу дезоксирибонуклеїнової кислоти. Матеріалом для біосинтезу ДНК є аденозин-, гуанозін- цітідін- і тімідінтріфосфорная кислота або АТФ, ГТФ, ЦТФ і ТТФ.Механізм реплікації ДНКБіосинтез здійснюється за наявності так…
Молекула ДНК: рівні структурної організації Молекула ДНК - це полинуклеотид, мономірними одиницями якого служать чотири дезоксірібонуклеотідов (дАМФ, дГМФ, дЦМФ і дТМФ). Співвідношення і послідовність цих нуклеотидів в ДНК різних організмів різні. Крім головних азотистих основ у ДНК містяться…
Дегідратація спиртів Термін «дегідратація» застосовується в медицині (означає зневоднення організму), в авіації (це втрата води літаком під час польоту), в хімії (реакція, в результаті якої від молекули органічної речовини отщепляется вода). Реакція дегідратація спиртів…
Цикл Кребса - основні етапи та значення для біологічних систем Основна маса хімічної енергії вуглецю вивільняється в аеробних умовах за участю кисню. Цикл Кребса називають ще циклом лимонної кислоти, або клітинним диханням. У розшифровці окремих реакцій цього процесу взяли участь багато вчених: А. Сент-Дьордь,…
Складні ефіри: загальна характеристика і застосування Складні ефіри - продукти заміщення атомів водню гідроксильної групи карбонових і мінеральних кислот на карбоновий радикал. Розрізняють моно-, ди-і поліефіри. Для одноосновних кислот існують моноефіри, дво- і многоосновних кислот - повні і кислі…
Механізм дії ферментів Ферменти (ензими) - це високомолекулярні органічні сполуки білкової природи, які виконують в організмі роль біологічних каталізаторів.Механізм дії ферментівЗ'ясування механізмів, що лежать в основі каталітичної дії ензимів, є однією з…
Що таке термоядерна реакція? Термоядерна реакція - це ядерна реакція між легкими атомними ядрами, що протікає при дуже високій температурі (вище 108 К). При цьому утворюється велика кількість енергії у вигляді нейтронів з високим енергетичним показником і фотонів - частинок…
Бромоводородной кислота. Способи отримання, фізичні та хімічні властивості Бромоводородной кислота (інша назва бромоводород) - це неорганічне з'єднання водню (H) з бромом (Br). Це безбарвний газ, який у вологому повітрі утворює густий туман.Які існують способи отримання бромоводородаУнаслідок високого ступеня окисляемости…
Ядерні реакції Зі шкільного курсу ми мало пам'ятаємо про таких процесах, як ядерні реакції, хоча вони мають важливе значення в житті кожного з нас. А про таке поняття, як критична маса урану, і зовсім говорити не доводиться, оскільки для більшості з нас ця…
Якісна реакція на гліцерин - специфічна, що допомагає його виявити Гліцерин або згідно з міжнародною номенклатурою пропантриол -1,2,3 - складне речовина, яка відноситься до багатоатомним спиртів, а точніше є триатомним спиртом, тому має 3 гідроксильні групи - ОН. Хімічні властивості гліцерину схожі з такими у…
Принцип комплементарності: сутність поняття та основні закономірності в області генетики Компліментарність - це властивість двох структур відповідати один одному особливим чином.Принцип комплементарності знаходить застосування в різних сферах діяльності людини. Так, суть комплементарності в процесі навчання стосується точної…
Реакція нейтралізації, сутність методу та практичне застосування Існуюче в неорганічної хімії поняття "реакція нейтралізації" має на увазі хімічний процес, в якому взаємодіють речовини з кислотними і основними властивостями, внаслідок чого відбувається втрата учасниками реакції і тих і інших характерних хімічних…