ポリメラーゼ連鎖反応（PCR）は、DNAの1つのフラグメントを多数のフラグメント（指数関数的に多数）にコピーする手法です。 PCRの最初のステップは、DNAを加熱して変性させるか、溶けて一本鎖にすることです。 DNAの構造は、ラングが磁気の端を持つロープであるロープのはしごのようなものです。 磁石は接続して塩基対と呼ばれるラングを形成するため、引き離されるのに抵抗します。 DNAの各断片は、異なる温度で溶けて一本鎖になります。 DNAの構造がDNAの個々の部分によってどのようにまとめられているかを理解することで、その理由を知ることができます。 さまざまなDNAフラグメントがさまざまな温度で融解し、なぜ最初にそのような高温が必要になるのか 場所。
溶融！ 溶融！
PCRの最初のステップは、二本鎖DNAが一本鎖DNAに分離するようにDNAを溶かすことです。 哺乳類のDNAの場合、この最初のステップには通常、摂氏約95度（華氏約200度）の熱が含まれます。 この温度で、A-TとG-Cの塩基対、またはDNAラダーのラング間の水素結合が分解され、二本鎖DNAが解凍されます。 ただし、温度は、一本鎖を形成するリン酸糖骨格、またははしごの極を破壊するのに十分なほど高温ではありません。 一本鎖を完全に分離することで、PCRの第2ステップの準備が整います。これは、プライマーと呼ばれる短いDNAフラグメントが一本鎖に結合できるように冷却します。
磁気ジッパー
DNAが摂氏95度の高温に加熱される理由の1つは、DNAの二本鎖が長いほど、一緒にとどまりたいということです。 DNAの長さは、そのDNAのPCR用に選択された融点に影響を与える1つの要因です。 二本鎖DNAのA-TおよびG-C塩基対は互いに結合して、二本鎖構造を一緒に保持します。 2つの一本鎖間の連続した塩基対が結合しているほど、隣接する塩基対も結合したいと考え、2つの鎖間の引力が強くなります。 それは小さな磁石で作られたジッパーのようなものです。 ジッパーを閉じると、磁石は自然にジッパーを締めてジッパーを付けたままにします。
より強い磁石はよりしっかりとくっつきます
目的のDNAフラグメントに選択する融解温度に影響を与えるもう1つの要因は、そのフラグメントに存在するG-C塩基対の量です。 各塩基対は、引き付ける2つのミニ磁石のようなものです。 GとCで作られたペアは、AとTのペアよりもはるかに強く引き付けられます。 したがって、別のフラグメントよりも多くのG-Cペアを持つDNAの断片は、一本鎖に溶ける前に、より高い温度を必要とします。 DNAは自然に紫外線を吸収します（正確には260ナノメートルの波長）。一本鎖DNAは二本鎖DNAよりも多くの光を吸収します。 したがって、吸収された光の量を測定することは、二本鎖DNAが溶けて一本鎖になった量を測定する方法です。 G-CおよびA-T塩基対の「磁気ジッパー」効果は、の吸光度のグラフを引き起こすものです。 温度の上昇に対してプロットされた二本鎖DNAは、シグモイドであり、Sのような形をしており、 直線。 Sの曲線は、塩基対が分離したくないために熱に対して及ぼすチームワークの抵抗を表しています。
中間点
ある長さのDNAが溶けて一本鎖になる温度は、その融解温度と呼ばれ、略語「Tm」で表されます。 これは、溶液中のDNAの半分が溶けて一本鎖になり、残りの半分がまだ二本鎖になっている温度を示しています。 形。 融解温度はDNAの断片ごとに異なります。 哺乳類のDNAのG-C含量は40％です。つまり、塩基対の残りの60％はAsとTsです。 その40％のG-C含有量により、哺乳類のDNAは摂氏87度（華氏約189度）で溶けます。 これが、哺乳類DNAのPCRの最初のステップが、摂氏94度（華氏201度）に加熱することである理由です。 溶融温度よりわずか7度高く、すべての二本鎖が完全に溶けて一本鎖になります。