Polimerāzes ķēdes reakcija (PCR) un tās zinātniskais radinieks, izteikto gēnu klonēšana, ir divi 70. un 80. gadu biotehnoloģiskie sasniegumi, kuriem joprojām ir nozīmīga loma saprast slimību. Abas šīs molekulārās tehnoloģijas dod zinātniekiem līdzekļus, lai dažādos veidos iegūtu vairāk DNS.
Vēsture
Molekulārais biologs Kary Mullis radīja revolucionāru gēnu zinātni, kad 1983. gada pavasarī viņš iecerēja polimerāzes ķēdes reakciju (PCR), kas viņam nopelnīja 1993. gada Nobela prēmiju ķīmijā. Šis sasniegums notika uz klonēšanas pētījumu papēžiem, kas datēti ar 1902. gadu. Neviens ievērojams progress klonēšanā nenotika līdz 1951. gada novembrim, kad Filadelfijas zinātnieku komanda klonēja vardes embriju. Lielais izrāviens notika 1996. gada 5. jūlijā, kad zinātnieki klonēja jēru “Dolly” no sasalušās piena šūnas.
PCR un klonēšana
Klonēšana vienkārši padara vienu dzīvo organismu no otra, radot divus organismus ar vienādiem precīziem gēniem. PCR ļauj zinātniekiem dažu stundu laikā izgatavot miljardiem DNS gabala kopiju. Lai gan PCR ietekmē klonēšanas tehnoloģiju, ražojot lielu daudzumu klonējamo DNS, PCR saskaras ar - piesārņojuma grūtības, ja paraugu ar nevēlamu ģenētisko materiālu var arī atkārtot un radīt nepareiza DNS.
Kā darbojas PCR
PCR process ietver DNS sadalīšanu, to sildot, kas DNS dubulto spirāli attin atsevišķos atsevišķos pavedienos. Kad šie pavedieni ir atdalīti, enzīms, ko sauc par DNS polimerāzi, nolasa nukleīnskābes secību un rada DNS dublētu virkni. Šis process tiek atkārtots atkal un atkal, divkāršojot DNS daudzumu katrā ciklā un palielinot DNS eksponenciāli, līdz tiek izveidoti miljoni oriģinālās DNS kopiju.
Kā darbojas klonēšana
DNS klonēšana ietver vispirms avota un vektora DNS izolēšanu un pēc tam fermentu izmantošanu, lai sagrieztu šīs divas DNS. Pēc tam zinātnieki saista avota DNS ar vektoru ar DNS ligāzes enzīmu, kas salabo savienojumu un izveido vienu DNS virkni. Pēc tam šo DNS ievada saimniekorganisma šūnā, kur tā aug kopā ar organismu.
Pieteikumi
PCR ir kļuvis par kriminālistikas standarta instrumentu, jo tas var pavairot ļoti mazus DNS paraugus vairāku noziegumu laboratoriju testēšanai. PCR ir kļuvis noderīgs arī arheologiem, lai pētītu dažādu dzīvnieku sugu evolūcijas bioloģiju, ieskaitot tūkstošiem gadu vecus paraugus. Klonēšanas tehnoloģija ir ļāvusi salīdzinoši viegli izolēt DNS fragmentus, kas satur gēnus, lai pētītu gēnu darbību. Zinātnieki uzskata, ka uzticamu klonēšanu var izmantot, lai lauksaimniecību padarītu produktīvāku, atveidojot labākos dzīvniekus un kultūraugus un arī padarīt medicīnisko pārbaudi precīzāku, nodrošinot testa dzīvniekus, kuri visi uz to pašu reaģē vienādi narkotiku.