Полимеразная цепная реакция (ПЦР) и ее научный аналог - клонирование экспрессируемых генов - это два биотехнологические прорывы 1970-х и 1980-х годов, которые продолжают играть важную роль в усилиях по понять болезнь. Обе эти молекулярные технологии дают ученым возможность производить больше ДНК разными способами.
История
Молекулярный биолог Кэри Маллис произвел революцию в генной науке, когда он задумал полимеразную цепную реакцию (ПЦР) весной 1983 года, которая принесла ему Нобелевскую премию по химии 1993 года. Этот прорыв произошел вслед за исследованиями в области клонирования, начатыми еще в 1902 году. Никаких серьезных успехов в клонировании не произошло до ноября 1951 года, когда группа ученых из Филадельфии клонировала эмбрион лягушки. Большой прорыв произошел 5 июля 1996 года, когда ученые клонировали ягненка «Долли» из замороженной клетки молочной железы.
ПЦР и клонирование
Клонирование - это просто создание одного живого организма из другого, создание двух организмов с одинаковыми генами. ПЦР позволяет ученым производить миллиарды копий фрагмента ДНК в течение нескольких часов. Хотя ПЦР влияет на технологию клонирования, производя большие количества ДНК, которые можно клонировать, ПЦР сталкивается с трудностями. трудность контаминации, когда образец с нежелательным генетическим материалом также может быть воспроизведен и произвести неправильная ДНК.
Как работает ПЦР
Процесс ПЦР включает в себя разрушение ДНК путем ее нагревания, что раскручивает двойную спираль ДНК на отдельные одиночные нити. После разделения этих цепей фермент, называемый ДНК-полимеразой, считывает последовательность нуклеиновой кислоты и производит дублированную цепь ДНК. Этот процесс повторяется снова и снова, удваивая количество ДНК в каждом цикле и экспоненциально увеличивая ДНК, пока не будут созданы миллионы копий исходной ДНК.
Как работает клонирование
Клонирование ДНК включает сначала выделение исходной и векторной ДНК, а затем использование ферментов для разрезания этих двух ДНК. Затем ученые связывают исходную ДНК с вектором с помощью фермента ДНК-лигазы, который восстанавливает сплайсинг и создает единую цепь ДНК. Затем эта ДНК вводится в клетку организма-хозяина, где она растет вместе с организмом.
Приложения
ПЦР стала стандартным инструментом в судебной медицине, потому что с ее помощью можно размножать очень маленькие образцы ДНК для множественных анализов в криминалистических лабораториях. ПЦР также стала полезной для археологов при изучении эволюционной биологии различных видов животных, включая образцы, которым тысячи лет. Технология клонирования позволила относительно легко выделить фрагменты ДНК, содержащие гены, для изучения функции генов. Ученые считают, что надежное клонирование может быть использовано для повышения продуктивности сельского хозяйства за счет репликации лучших животных и животных. сельскохозяйственных культур, а также сделать медицинские исследования более точными, предоставив подопытных животных, которые одинаково реагируют на одни и те же лекарство.