Περιεχόμενο
Η αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) και η επιστημονική συγγένειά της, η κλωνοποίηση εκφρασμένων γονιδίων, είναι δύο βιοτεχνολογικές ανακαλύψεις της δεκαετίας του 1970 και του 1980 που συνεχίζουν να διαδραματίζουν σημαντικό ρόλο στην προσπάθεια κατανόησης της ασθένειας. Και οι δύο αυτές μοριακές τεχνολογίες δίνουν στους επιστήμονες τα μέσα να κάνουν περισσότερα DNA με διαφορετικούς τρόπους.
Ιστορία
Ο μοριακός βιολόγος Kary Mullis επανάσταση στην επιστήμη των γονιδίων όταν συνέλαβε την αλυσιδωτή αντίδραση πολυμεράσης (PCR) την άνοιξη του 1983, που του έδωσε το Βραβείο Νόμπελ Χημείας του 1993. Αυτή η επανάσταση ήρθε στα χέρια της έρευνας κλωνοποίησης που χρονολογείται από το 1902. Δεν σημειώθηκε σημαντική πρόοδος στην κλωνοποίηση μέχρι το Νοέμβριο του 1951, όταν μια ομάδα επιστημόνων στη Φιλαδέλφεια κλωνοποίησε ένα έμβρυο βάτραχου. Η μεγάλη ανακάλυψη έγινε στις 5 Ιουλίου 1996, όταν οι επιστήμονες κλωνοποίησαν το "Dolly" το αρνί από ένα παγωμένο κύτταρο μαστού.
PCR και κλωνοποίηση
Η κλωνοποίηση απλά κάνει έναν ζωντανό οργανισμό από τον άλλο, δημιουργώντας δύο οργανισμούς με τα ίδια ακριβή γονίδια. Η PCR επιτρέπει στους επιστήμονες να παράγουν δισεκατομμύρια αντίγραφα ενός τεμαχίου DNA μέσα σε λίγες ώρες. Αν και η PCR επηρεάζει την τεχνολογία κλωνοποίησης με την παραγωγή μεγάλων ποσοτήτων DNA που μπορεί να κλωνοποιηθεί, η PCR αντιμετωπίζει τη δυσκολία μόλυνσης, όπου ένα δείγμα με ανεπιθύμητο γενετικό υλικό μπορεί επίσης να αναπαραχθεί και να παραγάγει λάθος DNA.
Πώς λειτουργεί το PCR
Η διαδικασία PCR περιλαμβάνει τη διάσπαση του DNA με θέρμανση του, η οποία ξετυλίγει τη διπλή έλικα DNA σε χωριστές μονές αλυσίδες. Μόλις οι κλώνοι αυτοί διαχωριστούν, ένα ένζυμο που ονομάζεται DNA πολυμεράση διαβάζει την αλληλουχία νουκλεϊκού οξέος και παράγει ένα διπλό κλώνο DNA. Αυτή η διαδικασία επαναλαμβάνεται ξανά και ξανά, διπλασιάζοντας την ποσότητα του DNA σε κάθε κύκλο και αυξάνοντας το DNA εκθετικά έως ότου δημιουργηθούν εκατομμύρια αντίγραφα του αρχικού DNA.
Πώς λειτουργεί η κλωνοποίηση
Η κλωνοποίηση ϋΝΑ περιλαμβάνει την πρώτη απομόνωση του ϋΝΑ πηγής και φορέα και στη συνέχεια χρήση ενζύμων για την αποκοπή αυτών των δύο DNA.Στη συνέχεια, οι επιστήμονες συνδέουν το ρεύμα DNA με τον φορέα με ένα ένζυμο λιγάσης ϋΝΑ που επισκευάζει τη σύνδεση και δημιουργεί έναν απλό κλώνο DNA. Το DNA αυτό εισάγεται στη συνέχεια σε ένα κύτταρο ξενιστή, όπου αναπτύσσεται με τον οργανισμό.
Εφαρμογές
Η PCR έχει γίνει ένα τυποποιημένο εργαλείο στην ιατροδικαστική επιστήμη επειδή μπορεί να πολλαπλασιάσει πολύ μικρά δείγματα DNA για πολλαπλές δοκιμές εργαστηρίου εγκλημάτων. Η PCR έχει επίσης καταστεί χρήσιμη για τους αρχαιολόγους να μελετήσουν την εξελικτική βιολογία διαφορετικών ζωικών ειδών, συμπεριλαμβανομένων δειγμάτων χιλιάδων ετών. Η τεχνολογία κλωνοποίησης έχει κάνει σχετικά εύκολη την απομόνωση θραυσμάτων DNA που περιέχουν γονίδια για να μελετήσουν τη γονιδιακή λειτουργία. Οι επιστήμονες πιστεύουν ότι η αξιόπιστη κλωνοποίηση μπορεί να χρησιμοποιηθεί για να καταστήσει την κτηνοτροφία πιο παραγωγική με την αναπαραγωγή των καλύτερων ζώων και καλλιεργειών και επίσης για να κάνει τις ιατρικές δοκιμές ακριβέστερες παρέχοντας πειραματόζωα που αντιδρούν όλοι με τον ίδιο τρόπο στο ίδιο φάρμακο.