Polymerase Chain Reaction (PCR)

Lančana reakcija polimeraze (PCR) moćna je laboratorijska tehnika koja se koristi za amplifikaciju i analizu specifičnih regija DNA. Razvijena 1980-ih godina od strane Karyja Mullisa, PCR se široko primjenjuje u područjima poput genetičkih istraživanja, medicinske dijagnostike i forenzike.

Osnovne komponente PCR-a

1. DNA template: Uzorak DNA koji se želi amplificirati. To može biti genetski materijal iz stanice ili izolirani uzorak DNA.
2. Primeri: Kratke sekvence DNA koje su specifične za ciljno područje DNA. Dva primera vežu se na krajeve ciljnog područja i iniciraju proces amplifikacije.
3. DNA polimeraza: Enzim koji sintetizira nove kopije DNA. Najčešće se koristi termostabilna DNA polimeraza otporna na visoke temperature.
4. Nukleotidi: Građevni blokovi DNA: adenin (A), timin (T), citozin (C) i guanin (G). Koriste se za sintezu novih lanaca DNA.
5. Soli i puferski sustavi: Osiguravaju pH ravnotežu i optimiziraju aktivnost enzima. Sadrže sol i razne kemijske komponente.

Proces PCR-a

1. Denaturacija: Uzorak DNA zagrijava se na visoku temperaturu (94-98°C), čime se dvostruka zavojnica DNA razdvaja na dva jednostruka lanca.
2. Prijanjanje (annealing): Temperatura se spušta (50-65°C), što omogućuje primerima da se vežu na ciljne regije DNA. Primeri određuju početnu i završnu točku ciljnog područja.
3. Produženje (extension): Temperatura se podiže na optimalnu radnu temperaturu DNA polimeraze (72°C). DNA polimeraza sintetizira nove DNA lance, dodajući nukleotide i amplificirajući ciljno područje.
4. Ciklusi: Ove tri faze ponavljaju se više puta (20-40 ciklusa). U svakom ciklusu količina DNA se udvostručuje, što omogućuje brzo povećanje ciljane regije DNA.

Primjene PCR-a

1. Genetička istraživanja: Otkrivanje genetičkih mutacija, analiza ekspresije gena, genetičko profiliranje.
2. Medicinska dijagnostika: Dijagnostika bakterijskih i virusnih infekcija, identifikacija genetičkih bolesti, primjena u personaliziranoj medicini.
3. Forenzika: DNA profiliranje u kriminalističkim istragama, genealogija, identifikacija počinitelja.
4. Poljoprivreda i sigurnost hrane: Genetički inženjering, genetska analiza biljaka i životinja, provjera sastojaka hrane.
5. Ekologija: Proučavanje genetičke raznolikosti u ekosustavima, istraživanje odgovora na promjene u okolišu.

PCR je ključni alat u biološkim istraživanjima i medicinskim aplikacijama zbog svoje sposobnosti da brzo i precizno amplificira male količine DNA.