Reacția în lanț a polimerazei (PCR) și ruda sa științifică, clonarea genelor exprimate, sunt două descoperiri biotehnologice din anii 1970 și 1980 care continuă să joace roluri semnificative în efortul de a intelege boala. Ambele tehnologii moleculare oferă oamenilor de știință mijloacele de a face mai mult ADN în diferite moduri.
Istorie
Biologul molecular Kary Mullis a revoluționat știința genelor când a conceput reacția în lanț a polimerazei (PCR) în primăvara anului 1983, ceea ce i-a adus Premiul Nobel pentru chimie din 1993. Această descoperire a venit în urma cercetărilor privind clonarea care datează din 1902. Nu s-au produs progrese majore în clonare până în noiembrie 1951, când o echipă de oameni de știință din Philadelphia a clonat un embrion de broască. Marea descoperire a avut loc pe 5 iulie 1996, când oamenii de știință au clonat mielul „Dolly” dintr-o celulă mamară înghețată.
PCR și Clonare
Clonarea înseamnă pur și simplu crearea unui organism viu din altul, crearea a două organisme cu aceleași gene exacte. PCR le permite oamenilor de știință să producă miliarde de copii ale unei bucăți de ADN în câteva ore. Deși PCR are impact asupra tehnologiei de clonare prin producerea unor cantități mari de ADN care pot fi clonate, PCR se confruntă cu dificultate de contaminare, unde o probă cu material genetic nedorit poate fi, de asemenea, reprodusă și produce ADN greșit.
Cum funcționează PCR
Procesul PCR implică descompunerea ADN-ului prin încălzirea acestuia, care desfășoară spirala dublă a ADN-ului în fire individuale separate. Odată ce aceste catene sunt separate, o enzimă numită ADN polimerază citește secvența de acid nucleic și produce o catena duplicat de ADN. Acest proces se repetă din nou și din nou, dublând cantitatea de ADN în fiecare ciclu și crescând ADN-ul exponențial până când sunt create milioane de copii ale ADN-ului original.
Cum funcționează clonarea
Clonarea ADN implică mai întâi izolarea sursei și ADN-ului vector și apoi utilizarea enzimelor pentru tăierea acestor doi ADN. Apoi, oamenii de știință leagă ADN-ul sursă de vector cu o enzimă ADN ligază care repară îmbinarea și creează o singură catenă de ADN. Acest ADN este apoi introdus într-o celulă a organismului gazdă, unde crește odată cu organismul.
Aplicații
PCR a devenit un instrument standard în știința criminalistică, deoarece poate multiplica eșantioane foarte mici de ADN pentru mai multe teste de laborator ale criminalității. PCR a devenit, de asemenea, util ca arheologii să studieze biologia evolutivă a diferitelor specii de animale, inclusiv probe vechi de mii de ani. Tehnologia de clonare a făcut relativ ușoară izolarea fragmentelor de ADN care conțin gene pentru a studia funcția genei. Oamenii de știință cred că clonarea fiabilă poate fi utilizată pentru a face agricultura mai productivă prin reproducerea celor mai bune animale și culturi și, de asemenea, pentru a face testarea medicală mai precisă, oferind animale de testare care reacționează în același mod la același lucru medicament.