Reazione a catena della polimerasi, la sua natura e l'applicazione

La reazione a catena della polimerasi (PCR) è un metodo di biologia molecolare che consente di rilevare nel materiale biologico piccole quantità di acido deossiribonucleico (DNA), più precisamente di alcuni suoi frammenti e moltiplicarli molte volte. Quindi sono identificati visivamente mediante elettroforesi a gel. La reazione è stata sviluppata nel 1983 da K. Mullis ed è inclusa nell'elenco delle eccezionali scoperte degli ultimi anni.

Quali sono i meccanismi del PCR?

L'intera tecnica si basa sulla capacità degli acidi nucleici di auto-replicare, che in questo caso viene eseguita artificialmente in laboratorio. La riproduzione del DNA può cominciare non in nessuna zona della molecola, ma solo nelle aree con una certa sequenza di nucleotidi – i frammenti di partenza. Per avviare la reazione a catena della polimerasi sono necessari primers (o sonde di DNA). Questi sono brevi frammenti di una catena del DNA con una data sequenza di nucleotidi. Sono regioni di partenza complementari (cioè appropriate) del DNA campione.

Naturalmente, per creare primers, gli scienziati devono studiare la sequenza nucleotidica di quel acido nucleico che partecipa alla tecnica. Sono queste sonde del DNA che garantiscono la specificità della reazione e la sua iniziazione. Una reazione a catena della polimerasi non si verifica se non esiste almeno una molecola del DNA desiderato nel campione. In generale, i suddetti primer, un insieme di nucleotidi, una DNA polimerasi termicamente stabile sono necessari per eseguire la reazione. Quest'ultimo è un enzima, un catalizzatore per la sintesi di nuove molecole di acido nucleico basato su un campione. Tutte queste sostanze, compreso il materiale biologico, in cui il DNA deve essere rilevato, sono combinati in una miscela di reazione (soluzione). È collocato in un termostato speciale, che effettua il suo riscaldamento e raffreddamento molto rapidi in un determinato ciclo di tempo. Di solito ci sono 30-50 di loro.

Come funziona questa reazione?

La sua essenza sta nel fatto che durante un ciclo i primer sono attaccati alle sezioni necessarie del DNA, dopodiché si raddoppia sotto l'azione dell'enzima. Sulla base dei fili di DNA risultanti nei cicli successivi vengono sintetizzati nuovi e nuovi frammenti identici della molecola.

La reazione a catena della polimerasi procede in sequenza, vengono isolate le seguenti fasi. Il primo è caratterizzato da un raddoppio della quantità di prodotto durante ogni ciclo di riscaldamento e raffreddamento. Nella seconda fase, la reazione si rallenta, perché l'enzima è danneggiato e perde anche l'attività. Inoltre, le scorte di nucleotidi e primer sono esaurite. Nell'ultima tappa – l'altopiano – i prodotti non si accumulano più, perché i reagenti sono finiti.

Dove è usato

Senza dubbio, la reazione a catena della polimerasi è ampiamente usata in medicina e scienza. Viene usato in biologia generale e privata, medicina veterinaria, farmacia e persino ecologia. Inoltre, in quest'ultimo, ciò è fatto per monitorare la qualità degli alimenti e degli oggetti dell'ambiente esterno. Attiva attivamente la reazione a catena della polimerasi nella pratica forense per confermare la paternità e identificare la personalità di una persona. Nell'esame medico forense, come pure nella paleontologia, questa tecnica è spesso l'unica via d'uscita, in quanto di solito una quantità estremamente ridotta di DNA è disponibile per la ricerca. Senza dubbio, un'applicazione molto ampia del metodo trovato nella medicina pratica. È necessario in settori quali la genetica, le malattie infettive e oncologiche.