ปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) และความสัมพันธ์ทางวิทยาศาสตร์ การโคลนยีนที่แสดงออกมาเป็นสอง ความก้าวหน้าทางเทคโนโลยีชีวภาพของทศวรรษ 1970 และ 1980 ที่ยังคงมีบทบาทสำคัญในความพยายาม เข้าใจโรค เทคโนโลยีระดับโมเลกุลทั้งสองนี้ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถสร้าง DNA ได้มากขึ้นในรูปแบบต่างๆ
ประวัติศาสตร์
นักชีววิทยาระดับโมเลกุล Kary Mullis ปฏิวัติวิทยาศาสตร์เกี่ยวกับยีนเมื่อเขานึกถึงปฏิกิริยาลูกโซ่โพลีเมอเรส (PCR) ในฤดูใบไม้ผลิปี 1983 ซึ่งทำให้เขาได้รับรางวัลโนเบลสาขาเคมีปี 1993 ความก้าวหน้านี้เกิดขึ้นจากการวิจัยโคลนนิ่งซึ่งมีมาตั้งแต่ปี 1902 ไม่มีความก้าวหน้าครั้งสำคัญในการโคลนนิ่งจนกระทั่งเดือนพฤศจิกายน พ.ศ. 2494 เมื่อทีมนักวิทยาศาสตร์ในฟิลาเดลเฟียโคลนตัวอ่อนกบ ความก้าวหน้าครั้งใหญ่เกิดขึ้นเมื่อวันที่ 5 กรกฎาคม พ.ศ. 2539 เมื่อนักวิทยาศาสตร์โคลน "ดอลลี่" ลูกแกะจากเซลล์เต้านมที่แช่แข็ง
PCR และการโคลนนิ่ง
การโคลนนิ่งเป็นเพียงการสร้างสิ่งมีชีวิตหนึ่งจากอีกสิ่งมีชีวิตหนึ่ง สร้างสิ่งมีชีวิตสองชนิดที่มียีนที่เหมือนกันทุกประการ PCR ช่วยให้นักวิทยาศาสตร์สามารถผลิต DNA ได้หลายพันล้านชุดภายในเวลาไม่กี่ชั่วโมง แม้ว่า PCR จะส่งผลกระทบต่อเทคโนโลยีการโคลนนิ่งโดยการผลิต DNA จำนวนมากที่สามารถโคลนได้ แต่ PCR ต้องเผชิญกับ ความยากลำบากในการปนเปื้อน ซึ่งตัวอย่างที่มีสารพันธุกรรมที่ไม่ต้องการสามารถทำซ้ำและผลิตได้ ดีเอ็นเอผิด
PCR ทำงานอย่างไร
กระบวนการ PCR เกี่ยวข้องกับการทำลาย DNA โดยการให้ความร้อน ซึ่งจะคลายเกลียวคู่ของ DNA ออกเป็นสายเดี่ยวที่แยกจากกัน เมื่อสายเหล่านี้แยกออกจากกัน เอ็นไซม์ที่เรียกว่า DNA polymerase จะอ่านลำดับกรดนิวคลีอิกและสร้างสาย DNA ที่ซ้ำกัน กระบวนการนี้ซ้ำแล้วซ้ำเล่า เพิ่มจำนวน DNA ในแต่ละรอบเป็นสองเท่า และเพิ่ม DNA แบบทวีคูณจนสร้างสำเนา DNA ดั้งเดิมหลายล้านชุด
การโคลนนิ่งทำงานอย่างไร
การโคลนดีเอ็นเอเกี่ยวข้องกับการแยกแหล่งที่มาและดีเอ็นเอเวกเตอร์ก่อน จากนั้นจึงใช้เอนไซม์เพื่อตัดดีเอ็นเอทั้งสองนี้ ต่อไป นักวิทยาศาสตร์จะเชื่อม DNA ต้นทางกับเวกเตอร์ด้วยเอ็นไซม์ DNA ligase ที่ซ่อมแซมรอยต่อและสร้างสาย DNA เส้นเดียว จากนั้น DNA นั้นจะถูกนำเข้าสู่เซลล์ของสิ่งมีชีวิตที่เป็นโฮสต์ ซึ่งมันจะเติบโตไปพร้อมกับสิ่งมีชีวิต
แอปพลิเคชั่น
PCR ได้กลายเป็นเครื่องมือมาตรฐานในด้านนิติวิทยาศาสตร์เพราะสามารถขยายตัวอย่าง DNA ขนาดเล็กมากสำหรับการทดสอบในห้องปฏิบัติการอาชญากรรมหลายครั้ง PCR ยังมีประโยชน์สำหรับนักโบราณคดีในการศึกษาชีววิทยาวิวัฒนาการของสัตว์หลายชนิด รวมทั้งตัวอย่างที่มีอายุหลายพันปี เทคโนโลยีการโคลนนิ่งทำให้ง่ายต่อการแยกชิ้นส่วนดีเอ็นเอที่มียีนเพื่อศึกษาการทำงานของยีน นักวิทยาศาสตร์เชื่อว่าการโคลนนิ่งที่เชื่อถือได้สามารถใช้เพื่อทำให้การทำฟาร์มมีประสิทธิผลมากขึ้นโดยการจำลองสัตว์ที่ดีที่สุดและ พืชผลและเพื่อให้การทดสอบทางการแพทย์แม่นยำยิ่งขึ้นด้วยการจัดหาสัตว์ทดลองที่ตอบสนองแบบเดียวกันทั้งหมด ยา.