Polymerasekettingreactie (PCR) is een methode van moleculaire biologie waarmee je kleine hoeveelheden deoxyribonucleïnezuur (DNA) in biologisch materiaal kunt detecteren, meer bepaald bepaalde fragmenten ervan, en ze vele malen kunt vermenigvuldigen. Ze worden vervolgens visueel geïdentificeerd door gelelektroforese. De reactie is in 1983 ontwikkeld door K. Mullis en is opgenomen in de lijst van opmerkelijke ontdekkingen van de afgelopen jaren.
Wat zijn de mechanismen van PCR
De hele techniek is gebaseerd op het vermogen van nucleïnezuren om zichzelf te repliceren, wat in dit geval kunstmatig in een laboratorium wordt uitgevoerd. DNA-reproductie begint mogelijk niet in een gebied van het molecuul, maar alleen in gebieden met een bepaalde nucleotidesequentie - beginnende fragmenten. Om de polymerasekettingreactie te starten, zijn primers (of DNA-probes) nodig. Dit zijn korte fragmenten van een DNA-keten met een bepaalde nucleotidesequentie. Ze zijn complementair (d.w.z. corresponderend) met de startgebieden van het DNA van het monster.
Natuurlijk moeten wetenschappers, om primers te maken, de nucleotidesequentie bestuderen van het nucleïnezuur dat bij de techniek betrokken is. Het zijn deze DNA-sondes die de specificiteit van de reactie en de initiatie ervan bepalen. De polymerasekettingreactie zal niet verlopen als ten minste één molecuul van het gewenste DNA niet in het monster wordt gevonden. In het algemeen zijn de bovenstaande primers, een set nucleotiden, een hittebestendig DNA-polymerase nodig om de reactie te laten plaatsvinden. Dit laatste is een enzym - een katalysator voor de synthese van nieuwe nucleïnezuurmoleculen op basis van het monster. Al deze stoffen, inclusief het biologische materiaal waarin DNA moet worden gedetecteerd, worden gecombineerd tot een reactiemengsel (oplossing). Het wordt in een speciale thermostaat geplaatst die gedurende een bepaalde tijd - een cyclus - zeer snel opwarmt en afkoelt. Meestal zijn er 30-50.
Hoe werkt deze reactie
De essentie ligt in het feit dat gedurende één cyclus de primers worden vastgemaakt aan de gewenste stukken DNA, waarna ze onder invloed van het enzym worden verdubbeld. Op basis van de resulterende DNA-strengen worden in opeenvolgende cycli nieuwe en nieuwe identieke fragmenten van het molecuul gesynthetiseerd.
De polymerasekettingreactie verloopt sequentieel, de volgende fasen worden onderscheiden. De eerste wordt gekenmerkt door een verdubbeling van de hoeveelheid product tijdens elke verwarmings- en koelcyclus. In de tweede fase vertraagt de reactie, omdat het enzym wordt beschadigd en ook activiteit verliest. Bovendien zijn de reserves aan nucleotiden en primers uitgeput. In de laatste fase - een plateau - accumuleren producten niet meer,omdat de reagentia op zijn.
Waar het wordt gebruikt
Ongetwijfeld vindt de polymerasekettingreactie de breedste toepassing in de geneeskunde en de wetenschap. Het wordt gebruikt in de algemene en particuliere biologie, diergeneeskunde, farmacie en zelfs ecologie. Bovendien doen ze dit in het laatste geval om de kwaliteit van voedingsproducten en milieuobjecten te bewaken. De polymerasekettingreactie wordt actief gebruikt in de forensische praktijk om het vaderschap te bevestigen en een persoon te identificeren. In de forensische geneeskunde, maar ook in de paleontologie, is deze techniek vaak de enige uitweg, aangezien er meestal heel weinig DNA beschikbaar is voor onderzoek. Natuurlijk heeft de methode een zeer brede toepassing gevonden in de praktische geneeskunde. Het is nodig op gebieden als genetica, infectieziekten en oncologische ziekten.
