Polymerázová reťazová reakcia (PCR) je metóda molekulárnej biológie, ktorá umožňuje detekovať malé množstvá deoxyribonukleovej kyseliny (DNA) v biologickom materiáli, presnejšie jej určité fragmenty, a mnohonásobne ich rozmnožiť. Potom sa identifikujú vizuálne gélovou elektroforézou. Reakciu vyvinul v roku 1983 K. Mullis a je zahrnutá v zozname výnimočných objavov posledných rokov.
Aké sú mechanizmy PCR
Celá technika je založená na schopnosti nukleových kyselín sa replikovať, čo sa v tomto prípade vykonáva umelo v laboratóriu. Reprodukcia DNA nemusí začínať v žiadnej oblasti molekuly, ale iba v oblastiach s určitou nukleotidovou sekvenciou – štartovacie fragmenty. Na spustenie polymerázovej reťazovej reakcie sú potrebné priméry (alebo DNA sondy). Sú to krátke fragmenty reťazca DNA s danou nukleotidovou sekvenciou. Sú komplementárne (t. j. zodpovedajú) počiatočným oblastiam DNA vzorky.
Samozrejme, aby mohli vedci vytvoriť priméry, musia študovať nukleotidovú sekvenciu nukleovej kyseliny, ktorá je súčasťou techniky. Práve tieto DNA sondy poskytujú špecifickosť reakcie a jej iniciáciu. Polymerázová reťazová reakcia neprebehne, ak sa vo vzorke nenájde aspoň jedna molekula požadovanej DNA. Vo všeobecnosti sú na prebehnutie reakcie potrebné vyššie uvedené priméry, súbor nukleotidov a tepelne odolná DNA polymeráza. Ten je enzýmom – katalyzátorom syntézy nových molekúl nukleových kyselín na základe vzorky. Všetky tieto látky, vrátane biologického materiálu, v ktorom je potrebné detekovať DNA, sa spoja do reakčnej zmesi (roztoku). Je umiestnený v špeciálnom termostate, ktorý vykonáva veľmi rýchly ohrev a ochladzovanie za daný čas - cyklus. Zvyčajne je ich 30-50.
Ako táto reakcia funguje
Jeho podstata spočíva v tom, že počas jedného cyklu sa priméry napoja na požadované úseky DNA, potom sa pôsobením enzýmu zdvojnásobí. Na základe výsledných reťazcov DNA sa v nasledujúcich cykloch syntetizujú nové a nové identické fragmenty molekuly.
Polymerázová reťazová reakcia prebieha postupne, rozlišujú sa jej nasledujúce fázy. Prvý sa vyznačuje zdvojnásobením množstva produktu počas každého cyklu ohrevu a chladenia. V druhom štádiu sa reakcia spomalí, keďže sa enzým poškodí a stratí aj aktivitu. Navyše sú vyčerpané zásoby nukleotidov a primerov. V poslednej fáze - plató - sa produkty už nehromadia,pretože sa minuli činidlá.
Kde sa používa
Polymerázová reťazová reakcia nepochybne nachádza najširšie uplatnenie v medicíne a vede. Používa sa vo všeobecnej i súkromnej biológii, veterinárnej medicíne, farmácii a dokonca aj v ekológii. Okrem toho v druhom prípade to robia preto, aby monitorovali kvalitu potravinárskych výrobkov a environmentálnych objektov. Polymerázová reťazová reakcia sa aktívne používa vo forenznej praxi na potvrdenie otcovstva a identifikáciu osoby. Vo forenznej, ako aj v paleontológii je táto technika často jediným východiskom, keďže na výskum je zvyčajne k dispozícii veľmi málo DNA. Samozrejme, metóda našla veľmi široké uplatnenie v praktickej medicíne. Je potrebný v oblastiach ako genetika, infekčné choroby a onkologické choroby.
