중합 효소 연쇄 반응 (PCR)은 DNA 조각 하나를 기하 급수적으로 많은 조각으로 복사하는 기술입니다. PCR의 첫 번째 단계는 DNA를 가열하여 변성 시키거나 단일 가닥으로 녹이는 것입니다. DNA의 구조는 가로대가 마그네틱 끝이있는 로프 인 로프 사다리와 같습니다. 자석은 연결되어 기본 쌍이라고하는 가로대를 형성하므로 분리되지 않습니다. DNA의 각 조각은 서로 다른 온도에서 단일 가닥으로 녹습니다. DNA의 구조가 DNA의 개별 부분에 의해 결합되는 방식을 이해하면 그 이유를 알 수 있습니다. 서로 다른 DNA 조각이 서로 다른 온도에서 녹으며 처음에 그러한 고온이 필요한 이유 장소.
녹는! 녹는!
PCR의 첫 번째 단계는 DNA를 녹여 이중 가닥 DNA가 단일 가닥 DNA로 분리되도록하는 것입니다. 포유류 DNA의 경우이 첫 번째 단계는 일반적으로 약 섭씨 95도 (화씨 약 200도)의 열을 포함합니다. 이 온도에서 A-T와 G-C 염기 쌍 사이의 수소 결합 또는 DNA 사다리의 가로대가 분리되어 이중 가닥 DNA의 압축이 풀립니다. 그러나 온도는 단일 가닥 또는 사다리의 기둥을 형성하는 인산염-당 골격을 파괴 할 정도로 뜨겁지 않습니다. 단일 가닥의 완전한 분리는 프라이머라고하는 짧은 DNA 단편이 단일 가닥에 결합 할 수 있도록 냉각하는 PCR의 두 번째 단계를 준비합니다.
마그네틱 지퍼
DNA가 섭씨 95 도의 고온으로 가열되는 한 가지 이유는 DNA 이중 가닥이 길수록 더 많이 함께 머물기를 원하기 때문입니다. DNA 길이는 해당 DNA 조각에서 PCR을 위해 선택한 융점에 영향을 미치는 요소 중 하나입니다. 이중 가닥 DNA의 A-T 및 G-C 염기 쌍은 서로 결합하여 이중 가닥 구조를 함께 유지합니다. 두 개의 단일 가닥 사이에 더 많은 연속 염기 쌍이 결합할수록 이웃 사람들도 더 많이 결합하고 싶어하며 두 가닥 사이의 인력이 더 강해집니다. 마치 작은 자석으로 만든 지퍼와 같습니다. 지퍼를 닫으면 자석이 자연스럽게 지퍼를 닫고 지퍼를 유지하려고합니다.
더 강한 자석이 더 단단히 붙습니다.
관심있는 DNA 단편에 대해 선택할 녹는 온도에 영향을 미치는 또 다른 요인은 해당 단편에 존재하는 G-C 염기 쌍의 양입니다. 각 기본 쌍은 끌어 당기는 두 개의 미니 자석과 같습니다. G와 C로 만든 쌍은 A와 T 쌍보다 훨씬 더 강하게 끌립니다. 따라서 다른 조각보다 더 많은 G-C 쌍을 가진 DNA 조각은 단일 가닥으로 녹기 전에 더 높은 온도가 필요합니다. DNA는 자연적으로 260 나노 미터 파장에서 자외선을 흡수하고 단일 가닥 DNA는 이중 가닥 DNA보다 더 많은 빛을 흡수합니다. 따라서 흡수 된 빛의 양을 측정하는 것은 이중 가닥 DNA가 단일 가닥으로 얼마나 녹 았는지 측정하는 방법입니다. G-C 및 A-T 염기 쌍의 "자기 지퍼"효과는 광 흡수의 그래프를 생성합니다. 온도 상승에 대해 플롯 된 이중 가닥 DNA는 S 자 모양이 아닌 S 자 모양입니다. 일직선. S의 곡선은 기본 쌍이 분리를 원하지 않기 때문에 열에 대해 발휘하는 팀워크 저항을 나타냅니다.
중간 지점
DNA의 길이가 단일 가닥으로 녹는 온도를 녹는 온도라고하며 약어 "Tm"으로 표시됩니다. 이것은 용액의 DNA 절반이 단일 가닥으로 녹고 나머지 절반은 여전히 이중 가닥에있는 온도를 나타냅니다. 형태. 녹는 온도는 DNA 조각마다 다릅니다. 포유류 DNA는 40 %의 G-C 함량을 가지며, 이는 염기쌍의 나머지 60 %가 As와 Ts임을 의미합니다. 40 % G-C 함량으로 인해 포유류 DNA는 섭씨 87도 (화씨 약 189도)에서 녹습니다. 이것이 포유류 DNA에 대한 PCR의 첫 번째 단계가 섭씨 94도 (화씨 201)로 가열하는 것입니다. 녹는 온도보다 7도 더 뜨겁고 모든 이중 가닥은 완전히 단일 가닥으로 녹습니다.